Использование датчика Холла в ESP32: простое руководство

Датчик Холла — это тип датчика, который определяет наличие и силу магнитного поля с помощью эффекта Холла и обычно используется в таких приложениях, как определение расстояния, позиционирование, определение скорости и измерение тока.

Эти датчики настолько недорогие, что вы можете купить их дюжину за доллар. Но когда такой недорогой датчик поставляется со встроенным многофункциональным микроконтроллером с поддержкой WiFi, таким как ESP32, он может показаться ненужным на первый взгляд. Тем не менее, кто знает? Возможно, в будущем у вас возникнет идея использовать его. Возможно, это будет датчик состояния двери WiFi. Видите? У вас уже появляются некоторые идеи.

Ранее на нашем сайте мы уже рассматривали подключение датчика Холла к различным микроконтроллерам и платам:

Но в модуле ESP32 есть встроенный датчик Холла и поэтому во многих случаях можно обойтись без внешнего подобного датчика. Итак, давайте научимся считывать показания датчика Холла в модуле ESP32. Но сначала давайте разберемся, как работают датчики Холла.

Как работают датчики Холла?

Датчик Холла использует явление, называемое эффектом Холла, которое было открыто Эдвином Холлом в 1879 году. Основная концепция его работы проста.

Рассмотрим проводящий лист в форме долларовой купюры. Когда источник постоянного напряжения подключен к левой и правой сторонам, это заставляет электроны течь через проводник по прямой линии. Если бы вы измерили напряжение между верхней и нижней частью листа, то без какого-либо магнитного поля вы бы обнаружили, что оно почти равно нулю.

Однако, когда присутствует магнитное поле с силовыми линиями, расположенными под прямым углом к току, на электроны действует сила Лоренца. Эта сила заставляет их отклоняться от прямолинейного пути, заставляя их накапливаться на одной стороне проводника, отсутствуя на другой. В результате одна сторона проводника становится более плотной по электронам, чем другая. Это приводит к разности потенциалов (известной как напряжение Холла) на проводнике. Это явление называется эффектом Холла.

Чем сильнее магнитное поле, тем больше отклонение электронов; чем больше ток, тем больше электронов нужно отклонить. В любом случае напряжение Холла будет больше. Другими словами, напряжение Холла прямо пропорционально как электрическому току, протекающему через проводник, так и напряженности магнитного поля.

Таким образом, измеряя напряжение Холла при известном токе, можно определить напряженность магнитного поля.

Датчик Холла в ESP32

ESP32 имеет встроенный датчик Холла, расположенный под металлической крышкой самого модуля ESP32-WROOM-32.

Интеграция в ESP32 означает, что вы можете легко подключить показания датчиков к функциям WiFi или Bluetooth, что упрощает удаленный мониторинг и управление различными устройствами.

Хотя встроенный датчик Холла не может заменить специализированные внешние датчики для точных приложений из-за своего позиционирования и чувствительности, он все равно предлагает ряд потенциальных применений. Это включает в себя базовое обнаружение магнитного поля, запуск определенных функций при наличии магнита поблизости или даже создание простых образовательных проектов для понимания эффекта Холла.

Примечание: поскольку датчик расположен под металлической крышкой, он менее чувствителен к слабым магнитным полям, чем автономные датчики Холла, поэтому для получения заметных показаний обычно требуются магниты значительной силы.

Считывание показаний датчика Холла

Считывание показаний датчика Холла на ESP32 простое. В Arduino IDE вы используете функцию hallRead(). Эта функция возвращает целочисленное значение, представляющее напряжение Холла.

hallRead();

1	hallRead();

Пример кода

Давайте считаем значение с датчика Холла, используя пример из библиотеки. Откройте Arduino IDE, перейдите в File > Examples > ESP32 и откройте скетч HallSensor.

В этом примере просто считывается внутренний датчик Холла на ESP32 и отображается результат на последовательном мониторе.

int val = 0;
void setup() {
  Serial.begin(9600);
}

void loop() {
  // put your main code here, to run repeatedly:
  val = hallRead();
  // print the results to the serial monitor:
  //Serial.print("sensor = ");
  Serial.println(val);//to graph 
}

int val = 0;

void setup() {

Serial.begin(9600);

}

void loop() {

// put your main code here, to run repeatedly:

val = hallRead();

// print the results to the serial monitor:

//Serial.print("sensor = ");

Serial.println(val);//to graph

}

После загрузки скетча откройте последовательный монитор на скорости передачи данных 9600 бод и нажмите кнопку EN на ESP32.

Теперь попробуйте поднести магнит близко к чипу ESP32, вы увидите, что показания меняются в зависимости от расстояния и полярности магнита.

Визуализация сигнала в последовательном плоттере поможет вам понять, что: когда магнитное поле не обнаружено, выходной сигнал остается приблизительно на уровне 100. Если приблизить южный полюс магнита, выходной сигнал увеличивается до 200, а если приблизить северный полюс магнита, выходной сигнал уменьшается до 0.