Signaal van hall-sensor versterken

Volgens mij hoef je ook niet te versterken, en die -5V wordt niet gezien als je de opamp niet voed met een symetrische spanning.

Maar de sensor geeft die wel af, dus heb je de -5 wel nodig.

Je moet signaal delen door twee en dan aanbieden aan de opamp + ingang, en de - ingang 2.5v zetten. Je kan er een feedbackloop inmaken om het wat stabieler te maken, eventueel actief filter om storing op te vangen.

De verdeler zal je signaal eerste van -5 tot 5+ omgezet worden naar -2.5 tot +2.5. Als je dat aan de opamp + ingang aanbied waarvan de - ingang op 2.5 zit zal dat output geven van 0-5v.

Nu wil ik dit signaal 2x versterken om mijn bereik te vergroten....

De resolutie word niet groter als signaal versterkt, ook het delen van signaal zal je geen resolutie verlies opleveren. of het signaal nu 0-10v of 0-5v als je die uitleest met ADC zal je resolutie toch hetzelfde zijn, namelijk die van de ADC.

[Bericht gewijzigd door Henry S. op maandag 19 december 2011 18:56:28 (13%)

Op 19 december 2011 14:07:41 schreef peter79:
[...]

Maar de sensor geeft die wel af, dus heb je de -5 wel nodig.

Ja, wie zegt dat. Het type sensor staat er niet bij.

Dat zegt de TS toch duidelijk dat die -5 tot +5 afgeeft.

Edit/
Zit beetje te liegen, je kan wel zonder negatief voltage. Met rail to rail opamp kan je zonder negatieve voltage de sensor uitlezen. Met goede rail to rail opamp benader de output op ongeveer 25mV van de rails.

Op 19 december 2011 13:06:58 schreef timberman:
Nu wil ik op de ingang de uitgangspanning van een Hall sensor zetten, deze is afhankelijk van het veld wat er langs (noord of zuid) gaat -5V tot +5V.

Ja dat klopt, maar er staat niets over de voeding van de sensor. Of wil hij ook 5V op de uitgang als de sensor -5V afgeeft. Dat is mij niet geheel duidelijk.

Je voed een hall sensor dacht ik met gewoon positief DC waar een constante stroom loopt door de sensor. En die geeft als output een positief of negatief voltage.

Edit/
Hang me er niet aan op, ik heb geen ervaring met hall sensors, wel met uitlezen van verschillende soorten sensoren waaronder ook aantal met negatief en positief voltage.

[Bericht gewijzigd door peter79 op maandag 19 december 2011 14:27:39 (36%)

Ik voed idd de Hall sensor gewoon met +5v en GND (0v), ik heb de A1301 van Allegro.

Over die resolutie, het ging mij meer om de gevoeligheid, ik wil op een grotere afstand de magneet al waarnemen, magnetisch veld neemt exponentieel af dus op de wat grotere afstand (+- 10cm) merk ik weinig verandering op mijn uitgang van de sensor (enkele mV) dus met de opAmp is deze verandering wat beter te zien op mijn ADC was het idee.

@Lambiek, ja ik wil idd. ook gewoon 5v op de uitgang als de sensor -5V afgeeft, ik ben slechts geïnteresseerd in of er een magnetisch veld aanwezig is en in welke mate en niet in de polariteit van het veld.

Je hebt een signaal van -5 tot 5V, en dat wil je naar de range 0-5V brengen. Dat is geen probleem: dat is een verzwakking. Daar heb je geen opamp voor nodig. Dat kan met een weerstandsdeler. Twee weerstanden in serie, ene kant aan de 5V, andere kant aan de sensor. je 0-5V signaal zit tussen de weerstanden.

Nu zou het me niks verbazen als de sensor een heel hoge uitgangsimpedantie heeft. Dan kan je toch wel goed een opampje gebruiken. Voed de opamp met +/- 9V. (minimaal). Schakel de sensor aan de + ingang van de opamp, uitgang aan de min. Nu kan je de uitgang weer als sensor-aansluiting gebruiken in de weerstandsdeler....

Ja dat is nog een simpelere oplossing. Moet je wel relatief goede weerstanden gebruiken anders zal je waarden nogal heen en weer gaan als de temperatuur veranderd.

Opamp en 2.5v referentie diode zal wellicht wat stabieler zijn over lange periode en verschillende temperaturen.

Over die resolutie, het ging mij meer om de gevoeligheid, ik wil op een grotere afstand de magneet al waarnemen, magnetisch veld neemt exponentieel af dus op de wat grotere afstand (+- 10cm) merk ik weinig verandering op mijn uitgang van de sensor (enkele mV) dus met de opAmp is deze verandering wat beter te zien op mijn ADC was het idee.

Aha, dat is wat anders. Je wilt dus NIET het bereik van -5 naar +5 omvormen naar 0 tot +5, maar je wilt het bereik van een paar millivolt rondom de nul omvormen naar een een paar volt uit de opamp.

Wat je dus nodig hebt is flink veel versterking, en ook gelijkrichting.
Het signaal loopt dan dus al vrij snel naar de +5V, maar als het inganssignaal nu groter wordt dan die kleine spanning, zie je verder geen verschil meer. Het signaal aan de uitgang "loopt vast" tegen de vijf volt.

Mag het ook zo zijn dat je alleen wat ziet zolang er verandering (beweging) is? Dat maakt het ontwerp wat gemakkelijker, omdat je dan van drift en/of offset geen last hoeft te hebben.

als die hall sensor gevoedt wordt met 0 - 5 volt .. waa rhaal je dan die negatieve spanning vandaan ? die komt niet zomaar uit de lucht vallen..

ik vermoed dat je een sensor hebt met differentiele output .. ( bij noord pool gaat pin 1 positever dan pin b en bij zuid pool gaat pin a negatiever dan poot b. ( dus eigenlijk een sensor met H brug uitgang .. of eigenlijk een sensor die gewoon beide hall platen naar buiten brengt... een Hall sensor is een H-Brug van zijn eigen.. )
tijd om eerst eens duidelijk op te gevne met wat voor sensor je hier aan het spelen bent. er wordt al vanalles geroepen van rail to rail , symmetrische voedingen en allerhande andere 'zever' terwijl dat allemaal geen rol speelt.

Eerst exact weten welke sensor.

[Bericht gewijzigd door free_electron op maandag 19 december 2011 18:55:13 (22%)

@free_electron: Je hebt gelijk, hoe ik nou weer bij die negatieve spanning kom:S , was alweer tijdje geleden dat ik ermee gespeeld had, excuses allemaal voor dit misverstand.

Ik heb de A1301 (UA) Hall sensor, voedingsspanning wordt 5V.
De opAmp die ik hier heb liggen is de LM324AN.

Bij geen magnetisch veld ligt de Vout van de sensor op +- 2.5V, met de zuidpool neemt deze spanning toe, bij de noord pool neemt deze af.

Probleem: Ik heb een magneet met ongeveer 70kg houdkracht en wil deze op ongeveer 10cm al kunnen waarnemen, de sensor geeft mij nu een zeer kleine uitslag op deze afstand en daarom wil ik met de opAmp het uitgangsignaal versterken..Met een versterking van 2x merkte dat ik met mijn multimeter al wat uitslag had (circa 10mV) Zonder magneetveld zal de uitgangspanning ook al versterkt worden, eigenlijk zou ik bij geen magnetisch 0V bij de uitgang van mijn opAmp willen hebben en max 5V bij een zeer sterk veld.

Of als ik 2.5V gewoon als referentie houdt, maar ik zal met een opAmp deze spanning dan ook versterken wat ik eigenlijk niet wil omdat ik dat niet meer het maximale werkgebied benut van de sensor..

Hoop dat het zo iets duidelijker is wat ik ongeveer wil;).

Op 19 december 2011 18:53:58 schreef free_electron:
als die hall sensor gevoedt wordt met 0 - 5 volt .. waa rhaal je dan die negatieve spanning vandaan ? die komt niet zomaar uit de lucht vallen..

Geen idee wat er in de sensor gebeurt maar buiten dat je kan heel goed van positief een negatief voltage maken. En soms komt er wel negatief spanning uit de lucht vallen, kan je maar beter niet onderstaan.

Zo logisch is het niet, ik voed bijvoorbeeld mijn 0-10v signaal circuit namelijk met alleen 12v DC en heb toch negatieve spanning gecreëerd op mijn bordje voor de tl082, omdat de tl082 anders de 0v niet haal moest ik die toch voeden met negatief voltage. Maar kwam inderdaad niet vanuit de lucht maar vanuit paar diodes en condensator.

Op 19 december 2011 23:25:47 schreef peter79:
[...]

Geen idee wat er in de sensor gebeurt maar buiten dat je kan heel goed van positief een negatief voltage maken.

dat weet mijn kleine teen ook dat je makkelijk met wat vliegeschtene en 'stofjes' ( sot23 en 0402) effe een negatieve spanningsgenerator bouwt.

maar, hall sensoren kennende wordt dat daar niet gedaan. een hall sensor is een wheatstone brug. je zend stroom in de ene richting je krijgt spanning in de andere.

ik had zo al een lichtbruin vermoeden dat de ts gewoon een rauwe hall sensor heeft waarbij hij gewoon de hall platen naar buiten krijgt. dat spul draait dan rond 1/2vcc

@ts : okee , nu we weten wat voor vlees we in de kuip hebben : bouw een instrumentatie versterktje. kan prima met die lm324 die je daar hebt. 7 weerstandjes en klaar.

                              ---[10k]--- gnd
                             |
H+------|+\                  |
        |  >---+-------[10k]-+-|+\
      --|-/    |               |  >---+--- uit
      |        |             |-|-/    |
      +--[10k]-              +---[10k]-
      |                      |
     500r                    |
      |                     10k
      +--[10k]--             |
      |         |            |
      --|-\     |            |
        |  >----+------------
H- -----|+/
                           

als je offset moet kunnen regelen kan je die 500 ohm vervangen door een potmetertje. de sleper hang je dan aan grond.. let wel op : dit ding heeft een geweldige gain en die offset vlamt daar ook door.

als het preciesewerk wordt :

 ----[470r]---[50 r]----[470r]--
                / \
                 |
                gnd

voila. dat spel heeft een fantastische CMRR en PSRR en het maakt een mooie gainstage. en je output wordt 0 referenced.

Er zijn prima opamps die dat in 1 klap kunnen. de MAX44xx rekks zijn dergelijke beestjes. je kan die krijgen in TESA (10x), HUSA (100x) gain.
om je output te tillen is er zelfs een vref poot.

maar het kan prima met een lm324

Free electron, de A1301 heeft geen differentiele output. D'r zit een versterkertje op het chipje ingebouwd en de output is unipolair.

#@$%^&@#$ maar enfin ! wat voor een geknoei is me dat hier nu weer allemaal ? eerst is het eentje met een negatieve uitgangspsanning , dan is het eentje in brug. dan gaat het weer over eentje met 2.5 volt middenaftakking en nu blijkt het uiteindelijk om een stomme unipolaire te gaan.

@TS : Niet met mijn voeten rammelen he jongen !
weet eerst exact over wat het gaat vooraleer mijne (en andere mensen) hunne tijd te verspelen.

Hoe was jou week free?

maar t'is tech waar zekerst ? allerhande vage omschrijvingen , Bedenk je een oplossing en dan veranderen ze de vraag weer achter je gat. en dat x keer op een rij. Ik heb daar ene gleoiende hekel aan.
Weet wat je nodig hebt en wat je hebt en ik zal een oplosing bedenken. maar verander niet elke 5 voeten van gedacht en kom zeker niet halverwege af met dingen zoals , oh ik had verkeerde data aangeleverd als input...

Op sommige punten verschillen we van mening, FE, maar vandaag zijn we het hier roerend met mekaar eens...

Irritant is het zeker, ik ging ook van de info uit die aangeleverd werd en dus fout was en mijn tijd die ik erin stook dus verknoeit is aan iets nutteloos. Gewoon blijven lachen.

@Free_electron

Erg bedankt voor de moeite ik stel het erg op prijs net als de rest van de replys. Over eventuele misverstanden, ik ben zeker niet x aantal keer veranderd van vraag?, misschien heb ik het niet voldoende toegelicht of heeft u het verkeerd geherinterpreteerd, ook is de topic titel totaal verkeerd en dus een stomme fout wat betreft de negatieve spanning..

Ik mijn post van gisteravond die ik ruim voor uw reactie poste heb ik gezegd dat ik met de A1301 (UA) Hall sensor werkte en de lm324 opamp, dus een unipolaire hall sensor.. Ik heb het nooit over een ander type gehad, ik heb alleen erg verwarrend in mijn start post gezegd dat ik een negatieve uitgangspanning heb wat dus NIET het geval is (stom stom), ik heb slechts 0V<--2.5V-->5V bij mijn sensor.

Excuses als ik hier mensen verwar, dat is de topic-titel in igg wel.

grt.

Als je in je openingspost had gezegd dat je die-en-die hallsensor hebt, dan heeft iedereen die dat niet wist het aan zichzelf te danken. Nu zijn er mensen aan jou originele probleem gaan werken (negatieve spanningen een opamp in) terwijl er in heel jou project helemaal geen negatieve spanningen voorkomen! Ook al DENK je dat er negatieve spanningen spelen, als je had gemeld welke sensor je gebruikt in je openingspost, dan had iedereen meteen kunnen zeggen: dan heb je iets van die sensor verkeerd begrepen en dan was daarmee de kous af geweest.

Topic omgenoemd (en in de juiste sectie gezet) om de verwarring te verminderen.

Er is ook rechtstreeks gevraagd of het soms gewoon om versterking ging, waarbij grotere ingangssignalen dus zouden vastlopen.

En ook of het voldoende was alleen veranderingen in het signaal door te geven, omdat dat de versterking veel eenvoudiger maakt, zonder drift- en offsetproblemen.

Maar daar wordt dan niet op geantwoord. En eerlijk gezegd zijn die vragen nu nòg niet echt beantwoord. We moeten dus maar wat raden.

--
Overigens: als wèl een ingang van -5 tot +5 had moeten worden omgezet naar 0 tot +5, dan heb je daarvoor geen negatieve voedingsspanning nodig! Een schema had ik al klaar, maar ja, toen veranderden de specs weer.
Het is wel zo dat een beetje negatieve voedingsspanning handig is als de uitgang echt koud op nul volt moet kunnen komen met een gewone opamp. Maar vaak is dat niet nodig.

Hoi,

Wij produceren zelf nauwkeurige Hall-sensoren.

Versterken van het Allegro signaal is niet zo eenvoudig. Het nulpunt ligt op de helft van de voedingsspanning. Al je wil versterken zul je altijd moeten refereren aan een spanning ten opzichte waarvan je versterkt. Je hebt een referentiespanning nodig. Een sensor die eenvoudiger lijkt is niet altijd handiger!

Onze sensoren hebben een gebalanceerde uitgang: eenvoudigweg een instrumentatieversterker erachter en je hebt het versterkt. En meteen ook common-mode storing onderdrukt. en meteen ook aan de juiste 0V gerefereerd..

Even terug naar de sensor die je al hebt liggen:
Het beste kun je versterken met een instrumentatieversterker (ina) en een 2.5V maken door met twee weerstanden de voedingsspanning te delen. Ik verwacht dat jouw sensor intern ook zo werkt. Het nulpunt van de ina zal je nieuwe nulpunt worden. Dat kun je ook aan dezelfde spanningsdeler doen, maar ook aan andere spanningen, ook aan 0V (denk wel aan je bereik en voedingsspanningen).

Je kunt dergelijke sensoren echter niet onbeperkt versterken. Je zult last krijgen van temperatuurdrift, verouderingsdrift en ruis. In de datasheet staat 2.5 mV/G. Echter heb je al 150 uV (0.15 mV) ruis wat je al heel gauw in de weg gaat zitten. Je kunt niet erg diep gaan meten, ook al zou je veel versterken, je komt in de ruis te zitten. Beperken van de bandbreedte zal helpen (geeft traagheid), maar dan zal de 1/f ruis je nog steeds in de weg zitten. Wat versterken moet wel kunnen hoor. Maar dan krijg je natuurlijk wel een beperking in je bovenste van je bereik, dichter bij de magneet. En daar heb je nu al een probleem:

Zo'n sterke magneet geeft een veld dat al gauw boven een halve Tesla ligt, dit is 5000 Gauss (ik heb al permanente magneten boven 2 Tesla gezien). En deze sensor kan bij 0.5 Tesla echt geen 2.5E-3*5000 = 12,5 Volt geven. Dat ligt buiten zijn bereik. Ik denk dat je met een 1000 Gauss ofwel 100 milliTesla als bereik al heel blij moet zijn.

Maar goed, de prijs van je sensor is er ook naar. Even ter vergelijking:
Onze sensor heeft ruis in het sub-microtesla gebied (ook 1/f) en tegelijkertijd een bereik van meerdere Tesla. Lineariteit van jouw sensor 2.5% en wij 0.1% (zelfs tot ver boven een Tesla). We hebben het over veel digits, inderdaad te vergelijken met digits van multimeters.

Kijk eens op mijn site hoeben.com naar de application note. Daar staat iets meer over een instrumentatieversterker.

Kijk ook eens voor wat voorbeelden over wat je met een Hall-sensor kunt doen op mijn site hall-sensor.biz.

Voel je vrij om me per email (adres op de sites) vragen te stellen over Hall sensoren, welke dan ook.