一個地球人在臺北: Arduino 教學：線性霍爾磁力感測器

2020年11月25日星期三

Arduino 教學：線性霍爾磁力感測器

作者：王一哲
日期：2020/11/25

元件基本資料

KY-024 是一種常見的線性霍爾磁力感測器，售價大約90元。測量原理是利用外加磁場使晶片中的載子偏轉，使晶片於電流、磁場同時垂直的方向上產生電壓。但是 KY-024 只能測量磁場強度的相對值，無法精確地測量磁場強度的絕對值，因此在使用上比較適合作為開關，或是利用磁場量值隨時間的變化測量時間間隔。從下方的照片中可以看到由上至下的接腳功能分別為類比訊號、接地、電源、數位訊號，分別將它們接到 Arduino 開發板上的類比輸入、GND、5V、數位輸入。

KY-024 照片

KY-024 電路圖

KY-024 裝置照片

測試用程式碼

#define ANALOG A0
#define DIGITAL 3

int analog, digital;

void setup() {
    pinMode(ANALOG, INPUT);
    pinMode(DIGITAL, INPUT);
    Serial.begin(9600);
    Serial.println("t (ms), analog, digital");
}

void loop() {
    analog = analogRead(ANALOG);
    digital = digitalRead(DIGITAL);
    Serial.print(millis());
    Serial.print(", ");
    Serial.print(analog);
    Serial.print(", ");
    Serial.println(digital);
    delay(100);
}

測試結果如下：

沒有磁鐵靠近時，類比輸入讀取數值約為530，數位輸入讀取值為0。
磁鐵N極靠近晶片正面或S極靠近晶片背面，類比輸入讀取數值約為870，數位輸入讀取值為0。
磁鐵N極靠近晶片背面或S極靠近晶片正面，類比輸入讀取數值約為435，數位輸入讀取值為1。

磁鐵 N 極靠近 KY-024 晶片正面

磁鐵 N 極靠近 KY-024 晶片背面

測量複擺週期

將強力磁鐵吸附在鐵尺的下方，再將鐵尺懸掛起來，將鐵尺向右拉到某個角度後由靜止釋放。當鐵尺擺動到最低點時，下方磁鐵的 N 極會接近磁力感測器晶片的背面，使類比輸入讀取到的數值降低到 430 左右，從數值 - 時間的資料及關係圖中可以看出鐵尺擺動到最低點的時間間隔，這應該是鐵尺擺動的半個週期，大約為 374 ms。為了盡量縮短測量的時間間隔，實驗時會將程式碼中最後一行的 delay(100) 註解掉，但理論上磁場變化影響到感測器輸出數值需要一些時間，這部分還需要再研究看看。