HALL MULTIPLEXER: 4 steg

2024 Författare: John Day | [email protected]. Senast ändrad: 2024-01-30 12:44

(Uppdaterad 24 maj 2019, framtida uppdateringar kommer att följa)

Hej. Jag läste på ett annat forum, (kommer inte ihåg vilket?), Av den här killen som sökte efter ett smart sätt att mäta nivån på någon "vätska" i en stor (djup) tank? Problemet för honom var behovet av upp till 40 st. av sensorer, och vilka slags? Han frågade om att använda dem”HALL-effekt” -sensorer. Så problemet var kabeln. Det skulle finnas 40+ leads. Det här väckte mig att tänka på det här! Bara för nyfikenhet började jag undersöka beteendet hos dem, (inget direkt behov av mig av detta men … när en nörd som jag snubblar över något sådant kan du bara inte låta det vara). Jag kom på den uppenbara lösningen att ha en multiplexskanner.

Så, ALLTID, börja med att söka efter redan befintliga lösningar. Det finns +++ av dem både Hall- och multiplexer av alla slag. Att kombinera dessa två. Jag gjorde två versioner av dessa.

Den första jag kallar: "Stand Alone", den andra och den: "Prosessor kontrollerad"

Jag har INTE gjort ett kretskort av någon av dem ÄNNU, (läs senare i texten, varför inte ännu), bara scheman för dem båda och kretskortslayout för”Stand Alone”. Inte desto mindre har jag testat funktionen av”Stand Alone” på en break-out-enhet.

Steg 1: Stand Alone Multiplexer

Fristående.

Här använder jag dem välkända 4017 decennieräknaren och 555 som oscillator jag började med en HALL-enhet med sensorn SS49S, (en breakout) och Mosfets 2N7000.

Jag har bifogat dem teknik. information om dessa som PDF och som BMP -filer i slutet, även PCB -layouterna

Min "IDEA" var att koppla FET: s "källa" till HALL-sensorn GND för att ge den energi. Och nu får avläsningen av HALLEN när en magnet aktiverar den.

Ansluta 555 -utgången 3 till CLK -stift 14 på 4017 och Q9 (räkna nummer10) stift 11 till RESET -stift 15 på 4017 för att få en kontinuerlig looping av 4017. Anslut Q0 (räkna nummer 1) stift 3 i 4017 för sensor 1 till både FET GATE för T1 och T1.1 via ett motstånd, (ett motstånd kanske inte behövs, men lägg det där ändå), Den första FET T1 DRAIN ansluter till HALL -sensorns GRUNN och aktiverar därmed den. Sedan ger "signalen" från HALLEN "0V" om sensorn godkänner en magnet. HALL -signalen ansluter till 2: a FET T1.1 -källan.

DRAIN för FET T1.1 ansluter till LED1 Kathod. Anoderna på alla lysdioder är bundna och ansluts till +5V via ett motstånd (endast en lysdiod tänds i taget, så bara ett motstånd behövs)

Jag har också en BUZZER ansluten parallellt med LED #8 vilket ger larm på den lägsta nivån.

Och voi'la. Lysdioden tänds när en magnet är tillräckligt nära sensorn (men INTE riktigt som jag skulle vilja att den skulle göra)

Detsamma gäller alla sensorer T2 & T2.1, T3 & T3.1 … etc.

Låt oscillatorn 555 köra med cirka 10 KHz och "blinkande" märks inte.

*Jag uppdaterar senare om värdena för RES & CAP för 555 -oscilatorn.*

Jag får det inte att beräkna, VARFÖR ?? Det funkade bra, men efter en iteration, (med några ändringar), i dussintals gånger stannade jag, tog en kaffe, en cigg. (Jag vet, inte) och en egen brainstorm.

Jösses … jag läser dem tech.specs, (som att läsa bibeln, med hög respekt för den), Resultaten blev tydliga för mig genom att acceptera "fakta". Tekniken. specifikationer. av dem är komponenterna helt "korrekta", mina förbindelser är helt ok, så …

MITT FEL! (Jag vet att du visste det.)

HALL-sensorn SS48E är en ANALOG-sensor.

Med en Vcc +5V och inget magnetiskt flöde är utgången exakt ½ spänningen 2, 5V. Beroende på magnetens polaritet vid godkännande av sensorn går utmatningen antingen mot +5V eller mot GND.

Det var mitt dilemma. Jag kunde bara inte få en "klar" +V eller 0V. Jag har beställt en annan sensor”3144” som är av typen”LATCHING” med en öppen kollektorutgång. Denna sensor har en driftspänning på 4, 5 till 24V. Har inte fått dessa ännu, det är därför jag inte har beställt dem PCB heller, måste testa dessa först.

Jag är ganska säker på att någon kommer att kommentera som: Varför överhuvudtaget att multiplexera det här?

Rimligt nog. Egentligen började jag, som beskrivet, den här saken från att få ner "ledarens" räkningar till sensorerna, och med den här lösningen gör det inte så mycket. Egentligen började jag med "Prosessor Control" men när jag körde den här vägen snubblade jag också över denna lösning (kom ihåg: jag har aldrig tänkt bygga detta för eget bruk, utan bara för att göra saker intressanta). Så, denna "Stand Alone" är bara en "sak" men det kan ge några idéer för någon till sina egna byggnader.

Sedan började jag fundera på om det finns "NÅGON" fördelar med att använda den här typen av lösningar?

Jag kom på något: "Om sensorerna är på långt avstånd från styrenheten kan det vara problem med impedanserna. Sensorerna är av typen" Open Collector "och med ett lämpligt pull-up-motstånd kan du få mer definitiva nivåer … Egentligen gjorde jag denna Ible för HALL-sensorerna, men du kan använda vilken typ av sensor som helst.

UPPDATERING: 24 maj

Jag använde 47K motstånd och en 0.1uF (100nF) cap. Till 555. Har inte checkat ut med oscill. frekvensen, men vid ögonsyn verkar det ungefär OK., ingen märkbar "flimring".*

Jag fick dem "Latching" Halls. Jag knöt samman dem "signaler" (utgångar) från sensorerna där ute på linjen. De är också bundna ihop på kretskortet. Du kan göra detta eftersom de är Open Collector -utgångar och endast en av dem aktiveras åt gången.

Går perfekt. Jag testade den med en Neodym -magnet, 20x10x3mm i storlek och inga hinder i vägen. I fri luft fungerade det bara så, så … från ett avstånd på ~ 30 mm. Det fungerade verkligen alldeles utmärkt med ett avstånd <25 mm.

Nu behöver du en 10P -kabel, (10P = 10 ledare, 1 ledning för varje sensor till spärren, +1 ledning för Vc +5V (gemensam) och 1 avledning för retursignalen (gemensam). Du kan använda en 10P "platt -kabel "aka" bandkabel "med matchande IDC-anslutningar till trådarna till enheterna.

Du kommer att behöva ett litet kretskort för varje "sensor" -enhet inklusive: "själva" sensorn och IDC-konektorn. Jag gör en layout av detta senare och uppdaterar det.

KOMMENTERA, för jag hittar inget intresse i att fortsätta detta om det inte stör någon !!

Steg 2: Prosessorkontroll

Enheten”Prosessor Controlled”. INGET TEST har gjorts ÄNNU. Du kan kalla detta för en I2C -linje. Här använder jag en”Attiny 84” -processor (vilken kontroller som helst kommer att göra). tillsammans med 74HC595. "Huvudidén" här är att jag bara behöver 4 ledningar, (+ två kraftledningar som kan hoppas där ute).

De 4 trådarna är: DATA, CLOCK, STROBE (LATCH), RETURN. Du kan knyta STROBE (LATCH) tillsammans med CLOCK-linjen i mottagaränden och därmed ha en linje mindre att dra, men den här lösningen skulle göra att du i programmet kan fundera över några, eftersom nu”utgångarna” i den mottagande enheten kommer att följa KLOCKAN. Detta rekommenderas INTE för om du”tusensköna” fler mottagande enheter tappar du enkelt kontrollen i programmet”vart ska vi?”

Steg 3: RETURN Path

RETURN -vägen. Eftersom”Latching” -sensorn 3144 har en”open collector” -utgång kan de alla”bindas” ihop och behöver därför bara en linje.

Ewerys”fjärrenhet” söker efter 8 HALL -senorer. Du kan använda flera fjärrenheter i en”daisy-chain” -inställning.

Det rekommenderas att sätta en "dummy-load" till de sista sista enheterna sist (den 8: e), sensorn.

Genom att göra detta kan du i ditt program bekräfta att DATA har gått igenom alla enheter.

OBS: om huvudkontrollenheten är långt borta behöver du linjedrivrutiner för signalerna (jag har inte information om dessa?).

RETURN-banan kan behöva ett externt”pull-up” -motstånd för exempelvis ca 10-tal Kohms, (processorn inbyggda Pull-Up-motståndet är ganska”HÖG” av impedans och kanske inte tillräckligt bra här).

Jag återkommer senare när jag har "Latching Halls" och testat dem.

Efter att ha testat dem gör jag dem till slutliga PCB-layouter och uppdaterar denna ible. Sedan lägger jag en beställning (för att ta emot dem tar det ett par veckor) och sedan uppdaterar jag detta igen. Jag kommer också att göra ett program för detta

Steg 4: Hårdvaran

Japp.. Jag glömde nästan lösningen på den mekaniska delen av användningen. Ärligt talat har jag det bara i huvudet. Det går ungefär så här, (jag har INGA bilder eller scethch av detta):

Du har en flottör, boll, cylinder (att föredra) eller….. Till denna flottör fäster du en magnet eller magneter, (med en cylindrisk flottör kan du fästa flera magneter och får därmed en”överlappande” funktion).

Det är bäst att ha flytaren i ett”rör” eller på en skena för att få ett konstant avstånd till sensorerna.

Gör ytterligare ett "rör", (isolerat från vätskan), och fäst dem där med avstånd från varandra.

1. Genom att placera sensorerna med ett visst avstånd kan du samla magneten för att aktivera två (eller flera) sensorer åt gången. På så sätt får du dubbel”känslighet”.

2. Med magneter (flera) som når längre avstånd mellan två sensorer kan du ha en ganska lång sträcka. Jag gör en bild av mitt förslag och uppdaterar det senare. Jag bifogar här de layouter som jag har för tillfället, följ dem inte blindt (som sagt, jag har dem inte ännu) och dem tekniska. data för komponenterna. Jag har ingen BOM, för jag hade allt det här redan, men alla komponenter är väldigt vanliga och lätta att få överallt: e-bay, Bangood, Ali, etc.

Kommentera den här min ible så att jag får feedback om jag är på spår av något?

Skicka gärna frågor till mig antingen via detta forum eller direkt till mig: [email protected]