Hall effect sensör, manyetik alanı algılayan bir sensördür: içinden akım geçen bir yarı iletken, manyetik alana girdiğinde akıma dik yönde küçük bir gerilim (Hall gerilimi) oluşur. Dijital Hall sensörleri (ör. 3144) bir mıknatıs yaklaşınca çıkışını değiştirir; doğrusal Hall sensörleri (ör. SS49E) manyetik alanın şiddetiyle orantılı bir gerilim verir. Devir sayma, kapı açık-kapalı algılama, fırçasız motorlarda rotor konumu ve akım ölçümü başlıca kullanım alanlarıdır.
Bisiklet kilometre sayaçları, araçlardaki tekerlek hız sensörleri, fırçasız motorlar ve dizüstü bilgisayarların kapak sensörleri... Hepsinde mıknatısı temassız algılayan küçük bir sensör bulunur: Hall effect sensör. Bu rehberde Hall sensörünün nasıl çalıştığını, çeşitlerini ve Arduino ile devir sayımı gibi uygulamaları anlatıyoruz.
Hall effect nedir?
Hall etkisi, içinden akım geçen bir iletken ya da yarı iletken bir manyetik alana yerleştirildiğinde, akıma ve manyetik alana dik yönde küçük bir gerilimin oluşmasıdır. Manyetik alan, hareket eden yükleri bir kenara doğru iter ve iki kenar arasında bir gerilim farkı oluşur. Bu etkiyi 1879'da Edwin Hall keşfetmiştir. Hall sensörleri bu küçük gerilimi yükselterek ve işleyerek kullanılabilir bir çıkışa çevirir.
Hall sensörü çeşitleri
| Tür | Çıkış | Örnek | Kullanım |
|---|---|---|---|
| Dijital anahtar (unipolar) | Mıknatıs yaklaşınca açık/kapalı | 3144 | Devir sayma, konum algılama |
| Mandallı (latch) | Bir kutupla açılır, ters kutupla kapanır | Motor rotor sensörleri | Fırçasız motorlar |
| Doğrusal (lineer) | Alan şiddetiyle orantılı gerilim | SS49E | Mesafe, joystick, akım ölçümü |
| Hall akım sensörü | Akımla orantılı gerilim | ACS712, ACS758 | Akım ölçümü |
Örnek ürünler: LM393 3144 Hall effect sensör modülü, 3144E Hall manyetik sensör modülü ve yüksek akımlar için ACS758 200A Hall akım sensörü. Hall akım sensörlerini akım sensörü rehberimizde ayrıca anlattık.
Hall sensörü Arduino'ya nasıl bağlanır?
- Modül kullanıyorsanız: VCC → 5V, GND → GND, DO (dijital çıkış) → D2. Modül üzerindeki LED, mıknatıs algılandığında yanar.
- Çıplak 3144 kullanıyorsanız: Düz yüzü size bakarken bacaklar soldan sağa VCC, GND ve OUT'tur. Çıkış açık kollektörlüdür; OUT ile VCC arasına 10 kΩ pull-up direnci bağlayın ya da Arduino'da INPUT_PULLUP kullanın.
- 3144 gibi unipolar sensörler yalnızca bir kutba (genellikle güney kutbu, sensörün yazılı yüzüne bakarken) tepki verir. Sensör tepki vermiyorsa mıknatısı ters çevirin.
- Çıkış mıknatıs algılandığında LOW olur (aktif düşük).
Hall sensörü ile devir (RPM) nasıl ölçülür?
- Dönen parçaya (tekerlek, mil, kasnak) küçük bir mıknatıs yapıştırın.
- Hall sensörünü, mıknatıs her turda önünden birkaç milimetre mesafeyle geçecek şekilde sabitleyin.
- Sensör çıkışını Arduino'nun kesme (interrupt) destekli bir pinine (Uno'da D2 ya da D3) bağlayın.
- Her düşen kenarda bir sayaç artırın; belirli bir süre (ör. 1 saniye) içindeki sayıyı 60 ile çarparak dakikadaki devri bulun. Birden fazla mıknatıs varsa mıknatıs sayısına bölün.
- Endüstriyel uygulamalar için hazır takometre ve NJK-5002C Hall sensörü seti kod yazmadan devir gösterir.
Hall sensörü ile reed röle farkı nedir?
Reed röle, manyetik alanla birbirine yapışan iki ince metal kontaktan oluşan mekanik bir anahtardır; Hall sensörü ise hareketli parçası olmayan elektronik bir sensördür. Reed röle besleme gerektirmez ve basittir ama mekanik olduğu için hızlı devirlerde ve çok sayıda anahtarlamada aşınabilir. Hall sensörü besleme ister, ama çok daha hızlıdır ve ömrü uzundur. Kapı-pencere alarmları gibi yavaş uygulamalarda reed röle (reed kontak) yeterlidir.
Hall sensörü nerelerde kullanılır?
- Fırçasız motorlar: Rotor konumunu sürücüye bildirir; bkz. fırçasız motor rehberi.
- Hız ve devir ölçümü: Tekerlek, fan ve mil hızları.
- Konum ve sınır algılama: 3D yazıcı ve CNC uç durdurucuları, kapak sensörleri.
- Joystick ve gaz kolu: Doğrusal Hall sensörleri temassız ve aşınmasız kontrol sağlar.
- Akım ölçümü: Hall akım sensörleri ve akım trafoları.
Sık sorulan sorular
Hall sensörü ne işe yarar?
Hall sensörü manyetik alanı temassız algılar. Devir sayma, konum algılama, fırçasız motor kontrolü ve akım ölçümü gibi işlerde kullanılır.
Hall sensörü metali algılar mı?
Hayır, Hall sensörü yalnızca manyetik alanı algılar. Mıknatıs olmayan metalleri algılamak için endüktif sensör kullanılır; bkz. endüktif sensör rehberimiz.
3144 Hall sensörü neden çalışmıyor?
En sık nedenler pull-up direncinin olmaması, mıknatısın yanlış kutbunun sensöre bakması ve mıknatısın çok uzakta ya da çok zayıf olmasıdır. Bacak sırasını ve kutbu kontrol edin.
Hall sensörü kaç milimetreden algılar?
Algılama mesafesi mıknatısın gücüne ve sensörün hassasiyetine bağlıdır; küçük mıknatıslarla genellikle birkaç milimetredir. Güçlü neodimyum mıknatıslarla mesafe artar.
Doğrusal ve dijital Hall sensörü farkı nedir?
Dijital Hall sensörü belirli bir alan şiddetinde açılıp kapanan bir anahtar gibi çalışır. Doğrusal Hall sensörü ise manyetik alanın şiddetine göre sürekli değişen bir gerilim verir ve analog girişle okunur.
Özet
- Hall sensörü, manyetik alanda oluşan Hall gerilimiyle mıknatısı algılar.
- Dijital (3144), mandallı ve doğrusal (SS49E) çeşitleri vardır.
- 3144'ün çıkışı açık kollektörlüdür; pull-up direnci gerekir.
- Devir, dönen parçadaki mıknatıs ve kesme pini ile ölçülür.
- Reed röleye göre hızlı ve uzun ömürlüdür ama besleme ister.