Hall-Sensor: was Sie über diese genialen Magnetfeld-Detektoren wissen sollten

Was ist ein Hall Sensor und wie funktioniert er? Darum geht es hier, und um ein interessantes Experiment mit einem solchen Sensor für Magnetfelder.

Hall-Sensoren haben mit Magnetfeldern zu tun und arbeiten meist im Verborgenen, erfüllen aber sowohl wichtige als auch praktische Aufgaben. Dazu hier ein Beispiel:

Sie öffnen die Klapphülle Ihres Smartphones, und der Bildschirm schaltet sich automatisch ein. Ganz von selbst, ohne, dass Sie eine Taste drücken oder das Display berühren.

Dahinter steckt ein unsichtbarer Helfer: ein Hall-Sensor.

Dieses kleine technische Wunderwerk erkennt die Annäherung des Magneten in der Klapphülle und gibt das Signal an die Elektronik weiter, den Bildschirm zu aktivieren. Magnetfelder sind in unserem Alltag zwar unsichtbar, aber sie spielen eine große Rolle in der Technik, die uns täglich umgibt.

Sie sind in Motoren in Haushaltsgeräten, ebenso in Hightech-Anwendungen wie autonomen Fahrzeugen zu finden. Magnetfelder sind eine unverzichtbare Größe in der Elektronik. Doch wie kann man diese unsichtbaren Felder überhaupt messen oder nutzen?

Genau hier kommt der Hall-Sensor ins Spiel.

Erfahren Sie mehr darüber, was ein solcher Sensor ist, wie er funktioniert und warum er so nützlich ist. Weiter unten erfahren Sie auch, wie Sie einen solchen Hall-Sensor aus einem alten Lüfter ausbauen und auf einfache Weise ausprobieren können.

Warum der Hall-Sensor zur Magnetfeldmessung gut ist

Hall-Sensoren sind unverzichtbare Helfer, wenn es darum geht, Magnetfelder zu messen, zu detektieren oder eine Elektronik darauf zu reagieren zu lassen.

Aber sie messen nicht nur, ob ein Magnetfeld vorhanden ist.

Der Hall-Sensor erkennt je nach Bauart auch, wie stark es ist, und das berührungslos und sehr präzise. Dank ihrer robusten Bauweise und Vielseitigkeit sind sie in zahlreichen Anwendungen zu finden: von der Positionsmessung über die Drehzahlüberwachung bis hin zur Strommessung.

Ein besonders großer Vorteil vom Hall-Sensor ist seine Langlebigkeit.

Da er ohne mechanische Berührung arbeitet, verschleißt er nicht, wie dies bei mechanischen Schaltern der Fall ist. Zudem sind die Sensoren unempfindlich gegenüber Staub, Feuchtigkeit und anderen Umwelteinflüssen. Das macht sie ideal für den Einsatz in anspruchsvollen Umgebungen wie der Automobilindustrie oder industriellen Produktionsanlagen.

Der Hall-Effekt und was es damit auf sich hat

Der Schlüssel zur Funktionsweise von Hall-Sensoren liegt im sogenannten Hall-Effekt. Entdeckt wurde dieser Effekt 1879 von Edwin Hall, einem US-amerikanischen Physiker.

Aber was genau hat es mit diesem Phänomen auf sich?

Wenn ein elektrischer Strom durch ein leitfähiges Material fließt und gleichzeitig ein Magnetfeld senkrecht dazu angelegt wird, erfahren die Elektronen im Leiter eine Ablenkung.

Diese Ablenkung wird durch die sogenannte Lorentzkraft verursacht, eine physikalische Kraft, die auf bewegte Ladungsträger in einem Magnetfeld wirkt. Durch die Ablenkung der Elektronen entsteht auf einer Seite des Leiters eine Ansammlung von Ladungen, während die andere Seite entladen wird. Dieser Ladungsunterschied erzeugt eine messbare elektrische Spannung, die sogenannte Hall-Spannung.

Die Hall-Spannung ist dabei proportional zur Stärke des Magnetfelds.

Das bedeutet: je stärker das Magnetfeld, desto höher die Spannung. Genau dieses Prinzip nutzen Hall-Sensoren, um Magnetfelder präzise und zuverlässig zu messen.

Ein Hall-Sensor eignet sich aufgrund seiner Eigenschaften als Sensor für die Drehzahl eines Motors, zur Überwachung von Stromflüssen oder als berührungsloser Schalter – Sie erinnern sich an das Beispiel mit dem Smartphone.

Hall-Sensoren zeigen, wie leistungsfähig und vielseitig moderne Elektronik sein kann. In den nächsten Abschnitten lernen Sie ihre Funktionsweise, ihren Aufbau und ihre praktischen Einsatzmöglichkeiten noch genauer kennen.

Vom Magnetfeld zur Spannung: Aufbau und Funktionsweise eines Hall-Sensors

Hall-Sensoren bestehen aus dünnen Schichten von kristallinem, dotiertem Halbleitermaterial, die meist mit vier Elektroden ausgestattet sind.

An zwei dieser Elektroden legt man eine Spannung an. Die anderen beiden Elektroden dienen dazu, die anderen beiden erzeugen eine Hall-Spannung, die sich ganz einfach messen lässt.

Wenn der Hall-Sensor nun in ein Magnetfeld gerät, das senkrecht zur Schicht verläuft, entsteht eine Spannung, die in direktem Zusammenhang mit der Stärke des Magnetfelds und dem Stromfluss steht.

Diese Spannung entsteht durch die Lorentzkraft, die auf die sich bewegenden Elektronen im Halbleitermaterial wirkt.

Die Höhe der Hall-Spannung hängt dabei vom Strom, der Bewegung der Elektronen und der Dicke der Halbleiterschicht ab. Je dünner die Schicht, desto höher ist die Geschwindigkeit der Ladungsträger, und desto größer ist die durch das Magnetfeld verursachte Spannung.

Diese Spannung sorgt für die Trennung von Ladungsträgern, bis ein elektrisches Feld entsteht, das das weitere Auseinanderdriften der Elektronen verhindert.

Ein weiterer wichtiger Aspekt der Hall-Spannung ist, dass sie von der Temperatur beeinflusst wird. Da die Hall-Spannung mit der Beweglichkeit der Elektronen und deren Konzentration im Material zusammenhängt, wird der Hall-Effekt auch genutzt, um diese Eigenschaften in der Halbleitertechnik zu bestimmen.

Ein Vorteil von Hall-Sensoren gegenüber anderen Magnetfeldmessmethoden, wie etwa Spulen, besteht darin, dass sie auch dann ein Signal liefern, wenn das Magnetfeld konstant ist.

Vergleich zu Spulen

Im Gegensatz dazu messen Spulen nur die Änderung des Magnetfelds über die Zeit. Zudem benötigen Hall-Sensoren keine ferromagnetischen Materialien wie Eisen oder Nickel, die das Magnetfeld beeinflussen könnten. Diese Eigenschaft unterscheidet sie von anderen magnetischen Sensoren, wie magnetoresistiven Sensoren oder Fluxgate-Magnetometern, die das Magnetfeld durch ihre eigene Anwesenheit verändern können.

Je nachdem, wie das Magnetfeld sich zum Sensor bewegt – ob es sich nähert, entfernt oder die Polarität wechselt – ändert sich die Ausgangsspannung entsprechend. So kann der Sensor nicht nur Magnetfelder erfassen, sondern auch Bewegungen oder Positionen messen.

Arten von Hall-Sensoren: Was für Unterschiede gibt es?

Hall-Sensoren haben verschiedene Arten und Bauformen, die jeweils für bestimmte Anwendungen optimiert sind. Hier sind die wichtigsten Bauformen:

Analoge und ratiometrische Hall-Sensoren

Diese Sensoren geben ein Signal aus, das direkt proportional zur Stärke des Magnetfelds ist. Sie messen Magnetfelder sehr genau und wandeln das Signal in eine digitale oder analoge Form um. Solche Sensoren sind ideal für Anwendungen, bei denen die Magnetfeldstärke exakt erfasst werden muss, wie in Drehmomentmessern oder Motorsteuerungen.

Hall-Sensoren als Näherungsschalter

Diese Sensoren arbeiten nach einem einfachen Prinzip: Sie erkennen, ob ein Magnetfeld vorhanden ist oder nicht, und geben ein Ja/Nein-Signal aus. Diese Art wird oft für die Detektion von Positionen oder Schaltern genutzt, zum Beispiel in Türen oder Maschinen.

Einachsige Hall-Sensoren

Einachsige Sensoren messen das Magnetfeld entlang einer einzigen Achse. Sie bestehen aus dünnen Halbleiter-Schichten, die empfindlich auf Magnetfelder reagieren. Ihre Empfindlichkeit hängt vom verwendeten Material ab:

• Silicium (Si) sind günstig und ausreichend genau für viele Anwendungen.
• Sensoren aus Indiumantimonid (InSb) sind empfindlicher und ideal für präzise Messungen.

Die typischen Bauformen sind Rechteck-, Schmetterlings- oder Kreuzform, die den Einsatzzweck beeinflussen.

Integrierte Hall-Sensoren

Diese Sensoren enthalten neben dem Hall-Element auch Verstärker, Analog-digital-Wandler und Korrektursysteme. Sie sind besonders einfach zu verwenden, da sie die Signalverarbeitung direkt integrieren. Zwei Haupttypen gibt es:

• Laterale Sensoren messen Magnetfelder, die senkrecht zur Sensorfläche wirken.
• Vertikale Sensoren dagegen messen Magnetfelder parallel zur Sensoroberfläche. Sie sind als sogenannte 5-Pinner bekannt, haben aber weniger Verbreitung.

3D-Hall-Sensoren

Diese Sensoren können Magnetfelder in drei Dimensionen messen (x-, y- und z-Richtung). Diese Art ist besonders nützlich in Systemen, die genaue räumliche Magnetfeldmessungen benötigen, wie zum Beispiel in Robotern oder bei der Navigation.

Gradienten-Hall-Sensoren

Hier werden zwei Hall-Sensoren nebeneinander angeordnet, um Unterschiede im Magnetfeld zu messen. Das macht sie unempfindlich gegenüber äußeren Störungen und besonders nützlich für präzise Anwendungen wie die Positionsmessung oder Strommessung.

Analoge und digitale Hall-Sensoren

Außerdem sind Hall-Sensoren als analoge und digitale Sensoren Varianten erhältlich. Beide nutzen den Hall-Effekt, unterscheiden sich aber in der Art und Weise, wie sie das Magnetfeldsignal ausgeben.

Analoge Hall-Sensoren

Diese Sensoren erzeugen eine kontinuierliche Spannung, die proportional zur Stärke des Magnetfelds ist. Je stärker das Magnetfeld, desto höher die Spannung. Analoge Hall-Sensoren eignen sich hervorragend für Anwendungen, bei denen präzise Messwerte benötigt werden, etwa in Stromsensoren oder bei der Positionsmessung.

Digitale Hall-Sensoren

Im Gegensatz dazu schalten digitale Sensoren zwischen zwei Zuständen um: „Ein“ und „Aus“. Diese Schaltschwellen werden durch die Stärke des Magnetfelds definiert. Sobald das Magnetfeld einen voreingestellten Wert überschreitet, gibt der Sensor ein digitales Signal aus. Digitale Hall-Sensoren werden häufig in Anwendungen eingesetzt, die einfache Ein/Aus-Signale erfordern, zum Beispiel in Türsicherungen oder bei der Erkennung von Schaltzuständen.

Zusätzlich gibt es digitale Sensoren in unipolaren und bipolaren Varianten. Unipolare Sensoren reagieren nur auf Magnetfelder in einer Richtung, während bipolare Sensoren Magnetfelder in beiden Richtungen erfassen können.

Die Wahl zwischen einem analogen und einem digitalen Hall-Sensor hängt stark von der Anwendung ab. Möchten Sie präzise Messwerte oder einfach nur wissen, ob ein Magnetfeld vorhanden ist?

In den nächsten Abschnitten erfahren Sie mehr über den Aufbau eines Hall-Sensors und die zahlreichen Einsatzmöglichkeiten dieser innovativen Technologie.

Aufbau und Anschluss eines Hall-Sensors

Ein Hall-Sensor ist mehr als nur ein kleines Bauteil – es ist ein ausgeklügeltes Stück Technik, das auf einer simplen, aber genialen Idee basiert.

Der Kern eines Hall-Sensors ist ein dünnes Plättchen aus Halbleitermaterial, beispielsweise Galliumarsenid oder Indiumantimonid. Dieses Material leitet den Strom, der für die Erzeugung der Hall-Spannung notwendig ist.

Die Bauweise eines Hall-Sensors erinnert oft an die eines Transistors. Die Anzahl der Anschlüsse kann variieren. So können zwei Anschlüsse für die Stromversorgung und einer für das Ausgangssignal vorhanden sein. Manche Varianten haben auch vier Anschlüsse, zwei für die externe Spannung und zwei weitere als Ausgänge.

In einem Beispiel weiter unten sehen Sie, wie sich ein ausgebauter Hall-Sensor mit vier Anschlüssen ausprobieren lässt.

Verschleißfreie Technologie für den Dauereinsatz

Einer der größten Vorteile von Hall-Sensoren ist ihre Robustheit. Im Gegensatz zu mechanischen Schaltern oder anderen Sensortypen, die durch Reibung und Abnutzung verschleißen können, arbeiten Hall-Sensoren komplett berührungslos. Sie messen Magnetfelder, ohne mit den signalgebenden Magneten in physischen Kontakt zu treten. Dadurch entfällt der Verschleiß, und die Sensoren behalten ihre Funktionsfähigkeit auch nach jahrelangem Einsatz.

Ein gutes Beispiel sind die kleinen Lüftermotoren, die in PCs und vielen anderen Geräten verbaut sind. Sie verwenden Hall-Sensoren und Magnetspulen in Verbindung mit einer Elektronik, um den Motor zum Laufen zu bringen.

Andere Motoren arbeiten mit sogenannten Kollektoren, Büstenkontakte, die auf Kontaktflächen auf dem Anker (drehbaren Teil des Motors) Kontakt herstellen.

Sie können sich bestimmt vorstellen, welche Vorteile sich durch die sogenannten bürstenlosen Motoren ergeben, die als Lüftermotoren oft viele Stunden am Stück laufen.

Doch zurück zu den Sensoren:

Hall-Sensoren äußerst unempfindlich gegenüber Umwelteinflüssen wie Feuchtigkeit, Schmutz oder Staub. Selbst in rauen Bedingungen, wie sie in der Industrie oder Automobilanwendungen auftreten, liefern sie zuverlässige Ergebnisse.

Typen von Hall-Sensoren und ihre speziellen Eigenschaften

Hall-Sensoren gibt es in unterschiedlichen Varianten, die je nach Anwendung und Einsatzbereich spezifische Eigenschaften besitzen. Die wichtigsten Typen sind:

Unipolare Hall-Sensoren

Diese Sensoren reagieren nur auf Magnetfelder einer bestimmten Polarität, in der Regel den Südpol eines Magneten. Sobald das Magnetfeld eine bestimmte Stärke überschreitet, schaltet der Sensor ein Signal. Unipolare Sensoren werden oft in Anwendungen eingesetzt, bei denen ein einfaches Ein/Aus-Signal ausreicht, etwa in Türsicherungen oder Schaltern.

Bipolare Hall-Sensoren

Im Gegensatz zu unipolaren Sensoren können bipolare Hall-Sensoren sowohl auf den Nord- als auch den Südpol eines Magneten reagieren. Sie schalten das Signal je nach Polarität des Magnetfelds um. Sie eignen sich für komplexere Anwendungen wie die Erfassung von Drehbewegungen oder in Motorsteuerungen.

Ratiometrische Hall-Sensoren

Diese Sensoren messen auch die Stärke eines Magnetfeldes. Die Ausgangsspannung eines ratiometrischen Sensors ist proportional zur Magnetfeldintensität. Das macht sie besonders geeignet für präzise Messaufgaben, wie sie in Stromsensoren oder Positionsmessungen benötigt werden.

Hall-Sensor Anwendungen in der Industrie

In der modernen Industrie sind Hall-Sensoren zentrale Komponenten, die präzise und zuverlässige Daten liefern. Hier sind ein paar Beispiele:

Positions- und Drehzahlsensoren in der Automatisierung

In automatisierten Produktionsanlagen überwachen Hall-Sensoren die Position und Geschwindigkeit beweglicher Teile. Beispielsweise messen sie die Rotorposition in bürstenlosen Gleichstrommotoren oder erkennen die genaue Lage von Werkstücken auf Förderbändern. Diese Daten werden benötigt, um reibungslose Abläufe und präzise Steuerungen in der Fertigung sicherzustellen.

Strom- und Energiemessung in Steueranlagen

Hall-Sensoren werden häufig zur Überwachung von Stromflüssen in industriellen Steuerungssystemen eingesetzt. Hier messen sie die Stromstärke durch die Erfassung des Magnetfelds, das von stromführenden Leitern erzeugt wird. Diese Methode ist kontaktlos und sicher, außerdem hochpräzise.

Hall-Sensoren im Auto

Die Automobilindustrie hat früh erkannt, wie vielseitig einsetzbar Hall-Sensoren sind. Sie spielen schon lange eine große Rolle in modernen Fahrzeugen und tragen zur Sicherheit, Effizienz und Bedienfreundlichkeit bei. Auch hierzu ein paar Beispiele für konkrete Anwendungsbereiche:

Nockenwellensensoren, ABS und Füllstandsmessung im Tank

In Motoren überwachen Hall-Sensoren die Drehzahl und Position von Kurbel- und Nockenwellen, was für die präzise Steuerung der Einspritz- und Zündsysteme wichtig ist.

In Antiblockiersystemen (ABS) erfassen sie die Drehgeschwindigkeit der Räder und helfen so, das Fahrzeug in kritischen Situationen sicher zu stabilisieren.

Warum der Hall-Sensor auch für die Automobilindustrie unverzichtbar ist

Hall-Sensoren sind nicht nur verschleißfrei, sondern auch robust und unempfindlich gegenüber Schmutz, Wasser oder Öl. Diese Eigenschaften machen sie ideal für den Einsatz unter den oft rauen Bedingungen in Fahrzeugen. Hinzu kommt ihre Präzision, die für moderne Fahrerassistenzsysteme und die Elektromobilität wichtig ist.

Hall-Sensor Einsatzgebiete im Alltag

Auch in Alltagsgeräten sind Hall-Sensoren unsichtbare, aber unverzichtbare Helfer, die unser Leben komfortabler machen.

In Smartphones, Druckern und Gaming-Controllern

In Smartphones erkennen Hall-Sensoren beispielsweise, wenn eine magnetische Klapphülle geschlossen wird, und schalten den Bildschirm automatisch aus.

Drucker verwenden Hall-Sensoren, um die Position von Druckköpfen oder Papierladezuständen zu erfassen.

Gaming-Controller profitieren ebenfalls von Hall-Sensoren, da sie Bewegungen präzise und ohne Verschleiß erfassen können.

Der Hall-Sensor als unsichtbarer Helfer in Haushaltsgeräten

Viele Haushaltsgeräte setzen Hall-Sensoren ein, um Funktionen zu überwachen oder Schaltzustände zu erkennen. In Waschmaschinen können sie beispielsweise den Wasserstand erfassen, in elektrischen Zahnbürsten die Geschwindigkeit des Motors überwachen oder in Kühlschränken Türen und Klappen sichern.

Egal, ob in spezialisierten Industrieanlagen, komplexen Fahrzeugen oder in Geräten des täglichen Lebens – Hall-Sensoren stehen für Vielseitigkeit. Sie sind ein wichtiger Bestandteil moderner Technologien und zeigen eindrucksvoll, wie physikalische Prinzipien in praktische Anwendungen umgesetzt werden können.

Hall-Sensor vs. Reed-Schalter: Worin liegt der Unterschied?

Wenn Sie sich schon einmal mit Magnetfeldern und Schaltmechanismen beschäftigt haben, sind Ihnen sicherlich auch Reed-Kontakte begegnet. Diese mechanischen Schalter reagieren ebenfalls auf Magnetfelder, jedoch auf eine andere Weise als Hall-Sensoren. Der grundlegende Unterschied liegt in der Funktionsweise:

• Ein Reed-Kontakt besteht aus zwei ferromagnetischen Kontaktzungen, die in einem Glasröhrchen eingeschlossen sind. Wenn sich ein Magnet nähert, ziehen sich die Zungen an und schließen den Stromkreis. Sobald der Magnet entfernt wird, öffnen sich die Zungen wieder. Dieser Mechanismus ist rein mechanisch und liefert ein einfaches Ein/Aus-Signal.
• Ein Hall-Sensor hingegen nutzt den Hall-Effekt, bei dem eine Spannung erzeugt wird, wenn ein Magnetfeld auf einen Stromfluss in einem Halbleiter wirkt. Hall-Sensoren können in vielen Fällen auch die Richtung des Magnetfelds messen. Sie sind also präziser und vielseitiger als Reed-Schalter, da sie nicht nur ein Ein/Aus-Signal liefern, sondern auch feine Unterschiede in der Magnetfeldstärke messen können.

Warum der Hall-Sensor so wichtig ist

Hall-Sensoren sind kleine, aber sehr nützliche Bauteile, die eine große und wichtige Rolle in der modernen Technik spielen. Sie bieten eine präzise, berührungslose Methode zur Messung und Überwachung von Magnetfeldern und sind in einer Vielzahl von Anwendungen zu finden.

Die wichtigsten Vorteile von Hall-Sensoren auf einen Blick:

• Durch ihre berührungslose Funktionsweise sind Hall-Sensoren besonders robust und benötigen keine Wartung.
• Sie sind vielseitig einsetzbar, denn Sie können Magnetfeldstärken messen, Bewegungen und Positionen erfassen und sogar zur Strommessung verwendet werden.
• Hall-Sensoren haben eine lange Lebensdauer und sind unempfindlich gegenüber Umwelteinflüssen wie Staub oder Feuchtigkeit, was ihre Nachhaltigkeit erhöht.
• Besonders in anspruchsvollen Anwendungen wie der Automobilindustrie oder der Industrieautomation sind Hall-Sensoren unverzichtbar.

Einen Hall-Sensor ausprobieren

Hall-Sensoren sind nicht nur in industriellen Anwendungen nützlich – Sie können auch in Ihren eigenen Projekten von ihrer Vielseitigkeit profitieren. Mit etwas Elektronik-Grundwissen und den richtigen Bauteilen lässt sich eine einfache Hall-Sensor-Schaltung bauen. Lesen Sie hier, wie Sie dabei vorgehen.

Was Sie dafür brauchen

Bevor es losgeht, sollten Sie die notwendigen Bauteile bereitlegen. Für eine einfache Hall-Sensor-Testschaltung benötigen Sie folgende Dinge:

• einen alten PC-Lüfter
• einen Magneten (kann auch aus dem Lüfter stammen)
• zwei LEDs
• zwei Widerstände mit 470 Ohm
• ein Steckboard mit Verbindungsleitungen für den Aufbau der Schaltung
• eine 9-Volt-Batterie mit Anschlussclip oder Netzteil

Das folgende Schaltbild zeigt eine kleine Schaltung mit ein paar zusätzlichen Bauteilen, welche die Funktion des Sensors zeigt. Hierbei handelt es sich um einen Sensor aus einem alten Lüfter. Er reagiert nur auf das Vorhandensein eines Magnetfeldes, nicht auf dessen Stärke.

Als Magnetfeld-Sensor dient ein Hall-Sensor aus einem alten Lüftermotor, wie dieser in zahlreichen Lüftern für PCs oder in anderen Geräten zum Einsatz kommt. Der Lüfter muss dazu zerlegt werden. Zunächst ist das Lüfterrad zu entfernen. Es ist in der Regel mit einem Sicherungsring aus Kunststoff gesichert, der sich unter einem Aufkleber oder einer Kunststoffabdeckung befindet (siehe Abbildung oben). Darunter ist eine Platine mit aufgelöteten Spulen eingesetzt. Diese Teile sind (mit bereits ausgelöteter Spule) in der folgenden Abbildung zu sehen.

Dieses Bild zeigt den Lüftermotor und das Lüfterrad, das auch den ringförmigen Permanentmagneten enthält. Bei einigen Lüftern lässt er sich mit etwas Vorsicht auch aus dem Lüfterrad ausbauen.

Der Hall-Sensor ist links unten in der Abbildung zu sehen. Es ist ein Sensor des Typs AH276 mit vier Anschlüssen. Das Datenblatt für den AH276 ist online erhältlich. Sie finden es unter dem Link. Die Testschaltung für den Sensor habe ich auf einem Steckboard aufgebaut. Sie ist in der folgenden Abbildung zu sehen.

Der AH276 Hall-Sensor

Der hier verwendete AH276 ist ein Hall-Effekt-Sensor mit ergänzendem Ausgang, der hauptsächlich für bürstenlose Gleichstrommotoren entwickelt wurde. Seine Hauptfunktionen sind folgende:

Der integrierte Hall-Sensor erfasst das Magnetfeld. Wenn die magnetische Flussdichte eine bestimmte Schwelle überschreitet, schaltet der Sensor den Ausgang DO auf niedrig (aktiv) und DOB auf hoch (inaktiv). Wenn die Flussdichte unter die sogenannte Rückschaltschwelle fällt, werden die Zustände der Ausgänge umgekehrt. Dies ermöglicht die Erkennung von magnetischen Polwechseln.

Ein interner Verstärker verstärkt das von der Hall-Effekt-Einheit erzeugte Signal. Ein Schmitt-Trigger sorgt für Stabilität bei schwankenden Magnetfeldern, wodurch Fehlfunktionen aufgrund von Störungen minimiert werden.

Der AH276 besitzt zwei Open-Collector-Ausgänge (DO und DOB), die größere Lastströme (bis zu 350 Milliampere) schalten können. Dies ist für die direkte Steuerung von Motorwicklungen nützlich. Eine interne Schaltung zur Temperaturkompensation gleicht Änderungen der Hall-Sensitivität bei variierenden Temperaturen aus.

Als Schutzmechanismen gibt es einen Schutz gegen eine Verpolung der Versorgungsspannung, außerdem einen Übertemperaturschutz (Abschaltung bei etwa 178 Grad Celsius).

Die Anschlüsse des AH276 haben ein geringeres Rastermaß als das des Steckboards. Deshalb habe ich kurze Leitungen an den Sensor angelötet und diese mit der übrigen Hall-Sensor-Schaltung verbunden. Als Spannungsquelle dient eine 9-Volt-Batterie.

Die Schaltung reagiert bei Annäherung eines Magneten in einer bestimmten Richtung. Je nachdem, ob der Nord- oder der Südpol des Magneten in die Nähe des Sensors gelangt, leuchtet entweder die eine oder die andere LED auf. Dreht man den Magnet in der Nähe des Sensors, ändert sich das Magnetfeld entsprechend. Dann erlischt die eine LED, die andere leuchtet auf.

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Wie ein Lüftermotor mit Hallsensor funktioniert

Wie funktioniert ein solcher Motor, in dem dieser Hall-Sensor eingebaut war?

Ein bürstenloser Lüftermotor funktioniert durch die Kombination von Spulen und einem Hall-Sensor, um eine gleichmäßige Drehbewegung zu erzeugen. Die Spulen sind zusammen mit dem Hall-Sensor und der Elektronik auf der Hauptplatine des Motors angeordnet und erzeugen ein magnetisches Feld, wenn elektrischer Strom durch sie fließt. Dieses Magnetfeld interagiert mit einem ringförmigen Permanentmagneten, welcher am Lüfterrad befestigt ist, wodurch schließlich eine Drehbewegung entsteht.

Der Hall-Sensor spielt dabei eine wichtige Rolle, da er die Position des Magneten erkennt. Er liefert Signale an die Elektronik, die den Stromfluss zu den Spulen entsprechend steuert. Dies sorgt dafür, dass das Magnetfeld der Spulen stets so ausgerichtet wird, dass es den Magneten auf den Lüfterblättern anzieht oder abstößt, wodurch der Motor kontinuierlich läuft.

Da bürstenlose Motoren keine drehbaren Spulen auf einem Motoranker und Bürsten verwenden, um den Stromfluss umzuschalten wie bei einem Kollektormotor, sind sie sehr langlebig und laufen ruhig. Das macht diese Motoren ideal für Anwendungen zur Kühlung von Computern oder Gerätekomponenten.

Hier ein Video, das die zum Testen des AH276 aufgebaute Schaltung zeigt.

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