UGN3503 Lineer Hall Effect Manyetik Alan Sensörü 3 Pin

UGN3503, manyetik alan şiddetindeki değişimleri analog çıkış gerilimine dönüştüren lineer Hall Effect sensörüdür. Dijital Hall sensörlerinden farklı olarak yalnızca manyetik alanın varlığını algılamakla kalmaz; manyetik akı yoğunluğundaki değişimin büyüklüğüne ve yönüne bağlı olarak sürekli değişen analog çıkış üretir.

Ratiometrik çıkış yapısı sayesinde 5V beslemede manyetik alan bulunmadığında çıkış gerilimi yaklaşık 2.5V seviyesindedir. Manyetik alanın yönüne göre çıkış gerilimi bu orta noktanın üzerine çıkar veya altına iner. Bu özelliği sayesinde mıknatıs konumu, mesafe, hareket, akım ve manyetik alan değişimlerinin algılanmasında kullanılabilir.

Teknik Özellikler

• Model: UGN3503
• Sensör Tipi: Lineer Hall Effect Manyetik Alan Sensörü
• Çıkış Tipi: Analog / Ratiometrik
• Çalışma Besleme Gerilimi: 4.5V - 6V
• Tipik Besleme Gerilimi: 5V
• Mutlak Maksimum Besleme Gerilimi: 8V
• Tipik Besleme Akımı: 9mA
• Maksimum Besleme Akımı: 13mA
• Sıfır Manyetik Alandaki Çıkış: Tipik 2.5V @ 5V VCC
• Sıfır Alan Çıkış Aralığı: 2.25V - 2.75V @ 5V
• Tipik Hassasiyet: 1.3mV/G @ 5V
• Hassasiyet Aralığı: 0.75 - 1.75mV/G
• Tipik Bant Genişliği (-3dB): 23kHz
• Tipik Çıkış Direnci: 50Ω
• Çalışma Sıcaklığı: -20°C ile +85°C
• Pin Sayısı: 3
• Montaj Tipi: THT

Pin Bağlantıları

UGN3503 sensörün markalı düz yüzüne önden bakıldığında pin dizilimi aşağıdaki şekildedir:

• Pin 1 - VCC: Pozitif besleme girişi
• Pin 2 - GND: Toprak bağlantısı
• Pin 3 - OUTPUT: Analog sensör çıkışı

Not: Pin dizilimi Allegro UGN3503U / UGN3503UA serisi için markalı yüz önden görülerek verilmiştir. Farklı üretici veya eşdeğer ürün kullanılıyorsa bağlantı öncesinde ilgili datasheet kontrol edilmelidir.

Çalışma Prensibi

Hall Effect prensibinde sensör içerisinden geçen akım, harici manyetik alandan etkilendiğinde manyetik alan şiddetiyle ilişkili bir elektriksel sinyal meydana gelir. UGN3503 içerisindeki Hall elemanı bu sinyali algılar, dahili lineer amplifikatör tarafından yükseltilir ve analog çıkış pinine aktarılır.

Bu nedenle sensör çıkışı yalnızca iki seviyeli LOW/HIGH sinyali değildir. Manyetik alan değiştikçe çıkış gerilimi de sürekli olarak değişir.

Ratiometrik Analog Çıkış

UGN3503 ratiometrik çıkış karakteristiğine sahiptir. Besleme gerilimi 5V olduğunda ve sensöre net bir manyetik alan uygulanmadığında çıkış gerilimi tipik olarak besleme geriliminin yaklaşık yarısıdır:

VOUT ≈ VCC / 2

5V beslemede:

VOUT ≈ 2.5V @ B = 0G

Manyetik alan sensöre bir yönde uygulandığında çıkış gerilimi 2.5V seviyesinin üzerine, ters yönde uygulandığında ise 2.5V seviyesinin altına hareket eder.

Manyetik Alan Hassasiyeti

UGN3503'ün 5V beslemedeki tipik hassasiyeti yaklaşık 1.3mV/G'dur.

Hassasiyet ≈ 1.3mV/G Tipik

Yaklaşık çıkış değişimi aşağıdaki şekilde ifade edilebilir:

ΔVOUT ≈ S × B

Burada S sensör hassasiyetini, B ise manyetik akı yoğunluğunu ifade eder.

Örneğin tipik 1.3mV/G hassasiyet kabul edildiğinde 500G manyetik alan yaklaşık 650mV'luk çıkış değişimi oluşturabilir. Gerçek değer sensör toleransı, besleme gerilimi, sıcaklık ve manyetik alanın konumuna bağlı olarak değişebilir.

Gauss ve Tesla Dönüşümü

Manyetik akı yoğunluğu uygulamalarda Gauss (G) veya Tesla (T) birimleriyle ifade edilebilir.

1 Gauss = 0.1mT

1000 Gauss = 100mT = 0.1T

Analog Çıkış ile Mikrodenetleyici Kullanımı

UGN3503 analog çıkışı Arduino, STM32, PIC, AVR, ESP32 ve ADC girişine sahip diğer mikrodenetleyiciler tarafından okunabilir.

5V beslemede sensörün manyetik alan bulunmadığındaki yaklaşık 2.5V çıkışı ADC'nin orta bölgesine karşılık gelir. Mıknatıs yaklaştırıldığında ve manyetik alan değiştiğinde ADC değeri de buna bağlı olarak değişir.

ADC üzerinden ölçülen çıkış gerilimi kullanılarak mıknatısın hareketi, konumu veya manyetik alan değişimi yazılım tarafından takip edilebilir.

UGN3503 Dijital Hall Sensörü Değildir

UGN3503'ün önemli özelliklerinden biri lineer analog çıkış üretmesidir. A3144 gibi dijital Hall Effect anahtarlarından farklı çalışır.

• UGN3503: Manyetik alan şiddetine bağlı analog gerilim üretir
• Dijital Hall Sensörü: Belirli eşik seviyesine göre LOW/HIGH çıkış üretir

Bu nedenle yalnızca mıknatısın varlığını algılamak yerine manyetik alanın değişimini ölçmek veya izlemek gereken projelerde UGN3503 avantaj sağlar.

Mıknatıs Konum ve Mesafe Algılama

Mıknatıs sensöre yaklaştıkça sensörün bulunduğu noktadaki manyetik akı yoğunluğu değişir. UGN3503 bu değişimi analog çıkış geriliminde değişim olarak gösterebilir.

Uygun mekanik tasarım ve kalibrasyon yapılarak temassız konum veya hareket algılama sistemleri geliştirilebilir.

Ancak çıkış gerilimi ile mesafe arasında her koşulda doğrusal bir ilişki bulunmaz. Sonuç mıknatıs geometrisi, kutup yönü, sensör-mıknatıs hizalaması ve mesafeye bağlıdır.

Akım Algılama Uygulamaları

Elektrik akımı bir iletkenden geçtiğinde çevresinde manyetik alan oluşturur. UGN3503 uygun manyetik yapı ile bu alan değişimini algılamak amacıyla kullanılabilir.

Daha yüksek hassasiyet gereken akım ölçüm uygulamalarında iletkenin oluşturduğu manyetik alan bir ferrit nüve veya uygun manyetik devre ile sensör üzerinde yoğunlaştırılabilir.

Hassas akım ölçümü yapılacaksa sistemin mutlaka kalibre edilmesi gerekir.

23kHz Bant Genişliği

UGN3503 yaklaşık 23kHz tipik -3dB bant genişliğine sahiptir. Bu özellik yalnızca statik mıknatısların değil, hareketli mekanik sistemlerin oluşturduğu hızlı manyetik alan değişimlerinin de algılanmasına olanak sağlar.

BW ≈ 23kHz Tipik

Dişli ve Hareket Algılama

UGN3503, uygun bir mıknatısla birlikte mekanik hareket algılama uygulamalarında kullanılabilir. Ferromanyetik bir dişli veya metal parça sensör-mıknatıs sisteminin önünden geçtiğinde manyetik alan dağılımını değiştirir.

Bu değişim sensörün analog çıkışında ölçülebilir ve uygun sinyal işleme devresi kullanılarak hız, hareket veya konum bilgisi elde edilebilir.

Proximity ve Temassız Algılama

UGN3503 mekanik temas gerektirmeden manyetik alan üzerinden ölçüm yapar. Bu nedenle fiziksel anahtarların kullanılmasının istenmediği konum ve yakınlık algılama uygulamalarında kullanılabilir.

Temassız çalışma mekanik aşınmanın azaltılmasına ve sensörün kapalı bir muhafaza içerisinde kullanılmasına olanak sağlayabilir.

Besleme Gerilimi

UGN3503 için önerilen çalışma besleme aralığı:

VCC = 4.5V - 6V

5V besleme, sensör için tipik çalışma koşuludur. 8V değeri mutlak maksimum besleme sınırıdır ve normal çalışma gerilimi olarak kullanılmamalıdır.

Besleme Filtreleme

Analog sensörlerde besleme hattındaki gürültü ölçüm sonucunu etkileyebilir. UGN3503 kullanılırken VCC ve GND pinlerine yakın konumda uygun bir bypass kondansatörü kullanılması faydalıdır.

Örneğin 100nF seramik kondansatör birçok düşük güçlü analog devrede kullanılan yaygın bir besleme filtreleme yöntemidir. Kesin filtre yapısı uygulamanın gürültü seviyesine göre belirlenmelidir.

Manyetik Alan Yönü

UGN3503 manyetik alanın yönünü de analog çıkış üzerinden ayırt etmeye olanak sağlar. Alan yönü ters çevrildiğinde çıkış gerilimindeki değişimin yönü de tersine döner.

Bu özellik sensörü yalnızca alan şiddeti algılamada değil, mıknatıs kutup yönü ve çift yönlü hareket algılama gibi uygulamalarda da kullanılabilir hale getirir.

Devre Tasarımında Dikkat Edilmesi Gerekenler

• UGN3503 analog çıkışlı lineer Hall Effect sensörüdür
• Dijital HIGH/LOW çıkışlı Hall anahtarı değildir
• Çalışma besleme aralığı 4.5V - 6V'tur
• 8V mutlak maksimum besleme sınırıdır
• 5V beslemede sıfır alan çıkışı tipik yaklaşık 2.5V'tur
• Tipik hassasiyet yaklaşık 1.3mV/G'dur
• Hassasiyet komponent toleranslarına göre değişebilir
• Tipik bant genişliği yaklaşık 23kHz'dir
• Pin 1 VCC, Pin 2 GND, Pin 3 analog OUTPUT bağlantısıdır
• Pin dizilimi markalı yüz önden görülerek değerlendirilmelidir
• Hassas ölçümlerde sensör ve mıknatıs geometrisine göre kalibrasyon yapılmalıdır
• Besleme hattında uygun bypass kondansatörü kullanılması önerilir

Kullanım Alanları

• Manyetik alan ölçümü
• Mıknatıs algılama sistemleri
• Temassız konum algılama
• Mesafe değişimi algılama
• Lineer hareket sensörleri
• Proximity / yakınlık algılama
• Akım algılama uygulamaları
• Dişli ve hız algılama sistemleri
• Motor konum izleme
• Elektromıknatıs izleme
• Arduino ve mikrodenetleyici projeleri
• Robotik uygulamalar
• Elektronik eğitim ve deney projeleri

Datasheet

  UGN3503 Teknik Dokümanı (Datasheet) - PDF

Paket İçeriği

• 1 Adet UGN3503 Lineer Hall Effect Manyetik Alan Sensörü 3 Pin