[Rozwiązano] Układ z czujnikiem Halla do wykrywania jednokierunkowego obrotu

Szukam jakiegoś nie przekombinowanego układu wykorzystującego czujnik (czujniki Hall'a) dającego na wyjściu prostokąt 0-5V, ale tylko w przypadku obrotu w jedną stronę. Przy obrocie w drugą na wyjściu ma milczeć. Zasilanie 5V, prąd max. rzędu 20mA. Może Koledzy podrzucą coś sprawdzonego.

Czujniki muszą być dwa, jeśli będą dawały przesunięte w fazie sygnały tak jak w enkoderze z wyjściem kwadraturowym, przerzutnik D może służyć jako detektor kierunku, dalej bramka AND sygnałów z czujnika i przerzutnika.

Cytat:

Może Koledzy podrzucą coś sprawdzonego.

Eee tam, zaraz chciał byś sprawdzone, na słowo nie uwierzysz że zadziała

jarek_lnx napisał:

na słowo nie uwierzysz że zadziała

To nie kwestia wiary Twoja wiara w moje oczy za to jest wielka, myślisz, że takie malutkie obrazki są lepsze?

Dawno temu zrealizowałem coś takiego (wejściem był silnik krokowy) w małym projekcie impulsatora, wtedy użyłem jakiegoś opamp'a i attiny13, ładny prostokąt toto dawało... Tam też wszystko opierało się na opóźnieniu jednego przebiegu względem drugiego. Nie mogę dotrzeć do tego projektu.

Tak, tak, trzeba bramkę Schmitta zastosować, ale w tzw. cyfrowych Hall'ach ona chyba jest już zintegrowana. Tam na krzywej wzrostowej dochodzi do przełączenia wyjścia w stan niski, a na zboczu opadającym w wysoki. Fajny kod, możesz kilka słów rozwinąć na jego temat?

Bardzo ładna realizacja tematu.

Dwa czujniki Halla przesunięte w fazie, które dadzą sekwencję (0,0), (0,1), (1,1), (1,0) - w zależności od kierunku obrotu do przodu (tak, jak jest napisana), albo do tyłu (od końca).

Jeden na wejście CLK przerzutnika D, drugi na wejście RST (powiedzmy, że aktywne niskie); wejście D na stałe 1. Przy obrocie do przodu na wyjściu 0,0,1,0; przy obrocie do tyłu stale 0, bo kiedy CLK zmienia się z 0 na 1, na RST jest 0.

Inna możliwość, to pokombinować z bramkami NAND, z 2 robimy przerzutnik RS i na jego wejścia podajemy sygnały z czujników Halla, jedno wyjście i jedno wejście na wejścia kolejnej bramki... co będzie na wyjściu tej bramki? Z dwóch możliwości co najmniej jedna kombinacja prawie daje to, o co chodzi - tyle, że z powodu opóźnień propagacji sygnału na wyjściu trzeciej impuls pojawia się zawsze, tylko dla jednego kierunku bardzo krótki. Wypada dodać czwartą bramkę, by go wyeliminować - jeśli to będzie bramka z przerzutnikiem Schmitta, to może dać ją na wyjściu i poprzedzić filtrem RC, żeby krótki impuls nie przeszedł. A może da się wykombinować prościej...

Kup sobie czujnik PAS i masz gotowe.

Zbigniew 400 napisał:

Kup sobie czujnik PAS i masz gotowe.

Kolego, tu chodzi o schemat i ew. kod, o pełne zrozumienie sposobu realizacji, a nie o gotowy wyrób.

yogi009 napisał:

Kolego, tu chodzi o schemat i ew. kod, o pełne zrozumienie sposobu realizacji, a nie o gotowy wyrób.

To rozpisz sobie sekwencje stanów do tego, co zaproponowałem w #8. Z bramkami możesz poszukać najlepszej kombinacji.

Tak, już sobie przypomniałem te sekwencje, dzięki za przypomnienie. Realizacja na bramkach jest możliwa, jednak czasem nie wystarcza, chodzi o sytuacje, kiedy znaczenie ma rozkład procentowy stanu high i low. Programowo możemy to łatwo "dostroić". Czytałem dość duże opracowanie naukowe dotyczące reakcji Hall'i na magnesy o różnych rozmiarach i różnie ułożonych na okręgu (różne ułożenie i odstępy między magnesami). Tam były ciekawe wnioski, np. niewielkie znaczenie miała wielkość magnesu, natomiast przerwy między nimi były bardzo istotne. Czyli takie mechaniczne "strojenie" układu, a tego wolę uniknąć. Łatwiej wyedytować kod, niż robić od nowa obręcz z magnesami.

@yogi009, chętnie sie podepnę pod temat, jeżeli mogę
Kończę mały komputerek do e-bike'a, i została mi implementacja PAS czyli wspomagania silnikiem podczas pedalowania.
Standardowe czujniki PAS do kupienia powszechnie, maja zwykle jeden czujnik hall, a różnią się ilością magnesów na tarczy.

Przykładowy :



To powoduje, że nie jest możliwa detekcja kierunku obrotów, co jest ważne, gdyż sterownik może przypadkowo uruchomić silnik podczas postoju, gdy ruszymy korba w tył, a rower poleci mocno do przodu.

Dlatego też chciałbym zrealizować prosty układ który wykrywa kierunek,a do tego, jak napisałeś, potrzeba dwóch czujników. Oprócz zagadnień elektronicznych, sa też ważne mechaniczne, a ściślej, umiejscowienie czujników względem magnesów.
Zamówiłem hall'e, jutro powinny przyjść, to zrobię układ testowy. Najprościej dla mnie to dać mały uC, np. attiny85 i odczytywać jak zwykły enkoder obrotowy (kwadraturowy), ale chciałbym aby też poznać możliwości zbudowania takiego układu w sposób nei programowy.

Pozdr

Pas na pewno rozróżnia kierunek obrotów.

Zbigniew 400 napisał:

Pas na pewno rozróżnia kierunek obrotów.

Na pewno nie wszystkie.

Slawek K. napisał:

chciałbym aby też poznać możliwości zbudowania takiego układu w sposób nei programowy.

Przeczytaj uważnie - przecież rozwiązanie zostało podane (nawet niejedno)...

_jta_ napisał:

Slawek K. napisał:

chciałbym aby też poznać możliwości zbudowania takiego układu w sposób nei programowy.

Przeczytaj uważnie - przecież rozwiązanie zostało podane (nawet niejedno)...

Pokażesz swój schemat ? jestem inżynierem a nie humanistą jeden obraz jest wart więcej niż 1000 słów widzę w tym wątku tylko jendo rozwiązanie sprzętowe, podane przez @jarek_lnx.


Pozdr

yogi009 napisał:

Tak, już sobie przypomniałem te sekwencje, dzięki za przypomnienie. Realizacja na bramkach jest możliwa, jednak czasem nie wystarcza, chodzi o sytuacje, kiedy znaczenie ma rozkład procentowy stanu high i low. Programowo możemy to łatwo "dostroić". Czytałem dość duże opracowanie naukowe dotyczące reakcji Hall'i na magnesy o różnych rozmiarach i różnie ułożonych na okręgu (różne ułożenie i odstępy między magnesami). Tam były ciekawe wnioski, np. niewielkie znaczenie miała wielkość magnesu, natomiast przerwy między nimi były bardzo istotne. Czyli takie mechaniczne "strojenie" układu, a tego wolę uniknąć. Łatwiej wyedytować kod, niż robić od nowa obręcz z magnesami.

Ja jestem zwolennikiem konkretów, dlatego nie lubię takiego pieprzenia jakie uskuteczniał kolega yogi009 powyżej. Niby standardowe opiewanie uniwersalności uC, jakie to problemy można rozwiązać na procku. Kłopot w tym że problemy są wymyślone, opisane zadanie nie wymaga żadnego kombinowania, ani z programem ani z mechaniką. Ale od postu #13 już nikt nie ma pewności jak to zrobić bo przecież są problemy, ach to strojenie włosy na głowie dęba stają....

W rzeczywistości żeby metoda opisana przeze mnie albo _jta_ zadziałała wystarczy że mamy taki przebieg jak poniżej, dokładne zależności czasowe nie są ważne! jedynie kolejność zboczy.







tą samą zasadę można zrobić programowo

A czego nie chcesz układu mechanicznego, delikatna sprężynka na osi naciskająca krańcówkę.

Niewątpliwie kolejność zboczy jest kluczowa: przy innych (oba zbocza A w czasie, gdy stan B się nie zmienia - nieważne, czy B jest wtedy L, czy H) nie da się rozpoznać kierunku obrotu (chyba, że mierzymy czasy i wiemy, że np. przy obrocie w prawo czas między zmianą A z H na L, a zmianą B z L na H jest dużo krótszy, niż odwrotnie, a przy obrocie w lewo dużo dłuższy - ale taki system nie może prawidłowo działać, jeśli prędkość obrotu się zmienia). Czyli trzeba czujniki Hall'a rozmieścić tak, by mieć taką kolejność zboczy, od tego się nie ucieknie.

No dokładnie, dlatego napisałem, że rozmieszczenie czujników jest tu bardzo istotne.
Na animacji poniżej widać, jak to powinno wyglądać aby przebiegi pozwalały na detekcję :

http://www.creative-robotics.com/quadrature-intro

Kiedyś robiłem impulsator z silnika krokowego (200 kroków na obrót). Tam nie było możliwości "rozmieszczania" czujników. Ale algorytm i tak wykrywał kierunek obrotu. Wniosek jest taki, że zawsze jest jakieś lekkie przesunięcie odczytu przy dwóch czujnikach. I przy narastającym (lub opadającym) zboczu porównujemy precyzyjnie opóźnienie między narastaniem pierwszego i drugiego przebiegu. W praktyce da się to zrobić.Najgorszy scenariusz to taki, w którym dwa Hall'e są umieszczone w odstępach idealnie takich, jak magnesy, jednak chyba BARDZO trudno trafić taki przypadek.

Dodano po 1 [minuty]:

Slawek K. napisał:

Standardowe czujniki PAS do kupienia powszechnie, maja zwykle jeden czujnik hall, a różnią się ilością magnesów na tarczy.

Sławek, to nie jest prawda. Większość tych czujników PAS obecnie wykrywa samodzielnie kierunek i podczas ruchu korby w niewłaściwą stronę nie wysyła prostokąta do kontrolera.

Szkoda, że mi nie wierzycie

No to proszę, najbardziej popularny czujnik PAS dostępny na rynku, wersja z 12 magnesami. Wtyczka 3 pin, czyli +5V, GND i sygnał.
https://www.google.pl/search?q=czujnik+pas+un...HjqQKHR-VCdkQ_AUoAXoECAwQAw&biw=1920&bih=1057



Wydrukowałem sobie przyrząd do testowania, podpiąłem czujnik pod atmegę, i odczytuję w przerwaniu czas pomiędzy impulsami i obliczam rpm, nic nadzwyczajnego, zwykły algorytm.

Poniżej nagrany przez mnie film z działania tego "jednokierunkowego" PAS w tle, w konsoli portu szeregowego na monitorze widać odczyty przy kręceniu tarczą w obie strony.



Jeżeli są jakieś pytania to chętnie odpowiem

Stąd mój post w tym wątku dotyczący układu wysyłającego impulsy przy kręceniu korbą w jedną stronę.
Pomijając fakt, że i tak musże zrobić ten czujnik sam, bo mam korby Octalink i tam jest tylko z 3mm luzu między korbą a suportem.

Pozdr

yogi009 napisał:

Kiedyś robiłem impulsator z silnika krokowego (200 kroków na obrót). Tam nie było możliwości "rozmieszczania" czujników.

A skąd brałeś sygnał? Ten silnik miał jakieś czujniki (chyba takiego nie spotkałem), czy brałeś sygnał z uzwojeń? Bo uzwojenia są przesunięte w fazie akurat tak, jak trzeba...

Slawek K. napisał:

Standardowe czujniki PAS do kupienia powszechnie, maja zwykle jeden czujnik hall, a różnią się ilością magnesów na tarczy.

To też może umożliwić rozpoznanie kierunku, ale w sposób, który może być zawodny (da się go oszukać, kręcąc kołem ze zmienną szybkością), i warunkowo: na przykład czujnik bipolarny i dwa magnesy przeciwnie skierowane blisko siebie - jeden z nich ustawia czujnik na stan '0', drugi na '1', dla obrotu w przód pierwszy ustawi '0', zaraz potem drugi '1', i przez większość czasu będzie '1'; dla obrotu w tył drugi ustawi '1', zaraz potem pierwszy '0', i przez większość czasu będzie '0'; ten sygnał można podać na filtr dolnoprzepustowy RC, za nim dać jedno wejście bramki NAND z przerzutnikiem Schmitta, drugie wejście podłączyć do sygnału przed filtrem - i dla obrotu w przód będą impulsy na jej wyjściu, dla obrotu w tył nie.

Przy większej ilości magnesów i czujniku analogowym można rozpoznawać kierunek obrotu w sposób odporny na zmiany szybkości - czujnik przy obrocie "widzi" cykliczną sekwencję N i S - i jest kwestia, jaka najkrótsza sekwencja jest asymetryczna, żeby dało się rozpoznać kierunek obrotu, np. NNNSSNS jest asymetryczna, i nawet zamiana N z S nie odwraca kierunku, jak byłoby dla NNSSNS - są jakieś krótsze?

Slawek K. napisał:

Pokażesz swój schemat ? jestem inżynierem a nie humanistą

Mam antytalent do rysowania, musiałbym się bardzo długo męczyć, choć to w sumie może kilkanaście kresek (układ może być prostszy, niż w #2 i #19, ale wtedy będą impulsy albo dla obrotu do przodu, albo do tyłu), i teraz nie mam na to czasu. Spróbuj sam, według mojego opisu - skoro bez schematu nie potrafisz, to pewnie lepiej umiesz rysować.

_jta_ napisał:

Bo uzwojenia są przesunięte w fazie akurat tak, jak trzeba...

No właśnie z tego skorzystałem

Dodano po 2 [minuty]:

_jta_ napisał:

na przykład czujnik bipolarny i dwa magnesy przeciwnie skierowane blisko siebie - jeden z nich ustawia czujnik na stan '0', drugi na '1', dla obrotu w przód pierwszy ustawi '0', zaraz potem drugi '1', i przez większość czasu będzie '1'; dla obrotu w tył drugi ustawi '1', zaraz potem pierwszy '0', i przez większość czasu będzie '0'; ten sygnał można podać na filtr dolnoprzepustowy RC, za nim dać jedno wejście bramki NAND z przerzutnikiem Schmitta, drugie wejście podłączyć do sygnału przed filtrem - i dla obrotu w przód będą impulsy na jej wyjściu, dla obrotu w tył nie.

Ale akurat mamy tam równomierne rozmieszczenie magnesów i identyczne odstępy między nimi. Generalnie zasada pracy tego czujnika zakłada różne prędkości obrotowe, więc nie ma o czym mówić. Obecnie stosuje się dwa Hall'e umieszczone blisko siebie i zalane epoksydem. Jest jeszcze jakaś "logika", która decyduje o wysyłaniu prostokąta przy obrocie tylko w jednym kierunku.

_jta_ napisał:

yogi009 napisał:

Kiedyś robiłem impulsator z silnika krokowego (200 kroków na obrót). Tam nie było możliwości "rozmieszczania" czujników.

A skąd brałeś sygnał? Ten silnik miał jakieś czujniki (chyba takiego nie spotkałem), czy brałeś sygnał z uzwojeń? Bo uzwojenia są przesunięte w fazie akurat tak, jak trzeba...

Slawek K. napisał:

Standardowe czujniki PAS do kupienia powszechnie, maja zwykle jeden czujnik hall, a różnią się ilością magnesów na tarczy.

To też może umożliwić rozpoznanie kierunku, ale w sposób, który może być zawodny (da się go oszukać, kręcąc kołem ze zmienną szybkością), i warunkowo: na przykład czujnik bipolarny i dwa magnesy przeciwnie skierowane blisko siebie - jeden z nich ustawia czujnik na stan '0', drugi na '1', dla obrotu w przód pierwszy ustawi '0', zaraz potem drugi '1', i przez większość czasu będzie '1'; dla obrotu w tył drugi ustawi '1', zaraz potem pierwszy '0', i przez większość czasu będzie '0'; ten sygnał można podać na filtr dolnoprzepustowy RC, za nim dać jedno wejście bramki NAND z przerzutnikiem Schmitta, drugie wejście podłączyć do sygnału przed filtrem - i dla obrotu w przód będą impulsy na jej wyjściu, dla obrotu w tył nie.

Przy większej ilości magnesów i czujniku analogowym można rozpoznawać kierunek obrotu w sposób odporny na zmiany szybkości - czujnik przy obrocie "widzi" cykliczną sekwencję N i S - i jest kwestia, jaka najkrótsza sekwencja jest asymetryczna, żeby dało się rozpoznać kierunek obrotu, np. NNNSSNS jest asymetryczna, i nawet zamiana N z S nie odwraca kierunku, jak byłoby dla NNSSNS - są jakieś krótsze?

Slawek K. napisał:

Pokażesz swój schemat ? jestem inżynierem a nie humanistą

Mam antytalent do rysowania, musiałbym się bardzo długo męczyć, choć to w sumie może kilkanaście kresek (układ może być prostszy, niż w #2 i #19, ale wtedy będą impulsy albo dla obrotu do przodu, albo do tyłu), i teraz nie mam na to czasu. Spróbuj sam, według mojego opisu - skoro bez schematu nie potrafisz, to pewnie lepiej umiesz rysować.

Wszystkie magnesy są zamontowane w tej samej polaryzacji. Na tym czujniku nie da się tego zrobić detekcji, a to popularny czujnik, no bo tani
Są oczywiście inne, i nawet pewnie z dwoma czujnikami halla w obudowie i jakimś układem, i to jest moje pytanie własnie, z jakim, ze jest tak mały, czyli musi być banalnie prosty

Pozdr

yogi009 napisał:

Obecnie stosuje się dwa Hall'e umieszczone blisko siebie i zalane epoksydem. Jest jeszcze jakaś "logika", która decyduje o wysyłaniu prostokąta przy obrocie tylko w jednym kierunku.

No to przecież wiadomo, jak można to zrobić.

Slawek K. napisał:

Są oczywiście inne, i nawet pewnie z dwoma czujnikami halla w obudowie i jakimś układem, i to jest moje pytanie własnie, z jakim, ze jest tak mały, czyli musi być banalnie prosty

No jest banalnie prosty, opisałem, a Ty każesz mi rysować, bo inaczej nie rozumiesz...

Idea jest taka: mamy przerzutnik D, na jego wejście D podajemy '1', na CLK (zegarowe) sygnał z jednego czujnika, na RST (reset) z drugiego. Jak zbocze narastające na CLK będzie w czasie stanu nieaktywnego na RST, to będzie impuls, od zbocza narastającego na CLK (sygnał z pierwszego czujnika) do przejścia RST w stan aktywny (sygnał z drugiego) - i to będzie dla jednego kierunku obrotu.

Można jeszcze (kolejne rozwiązanie) użyć przerzutnika JK: jeden czujnik do J i K, drugi do CLK; przy '1' na J i K przerzutnik zmienia stan na CLK, przy '0' na J i K zachowuje. Impulsy wyjdą 2x rzadziej, ale czasy '0' i '1' przy kręceniu ze stałą prędkością będą takie same (i wystąpią tylko dla jednego kierunku obrotu).

Dziękuje, ale chyba nie doczytałeś, napisałem mały układ a nie, że nie rozumiem. Tego typu przerzutnik z tego co widzę, ma 20 nóżek. Widzę, że najprostszy i najmniejszy będzie attiny85
Nie śmiecę już autorowi w wątku, dziękuję za odpowiedzi

Pozdr

Luzik, każda dyskusja coś wnosi, no... prawie każda Ale ta jest ok.