CN105675025A - 多功能霍尔传感器模块 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种多功能霍尔传感器模块电路，包括霍尔传感器和单片微处理器PIC12F508，所述霍尔传感器的输出端与微处理器PIC12F508的第4引脚、第5引脚连接，所述霍尔传感器的输出端通过第二电容C2接地，所述霍尔传感器的输出端还通过第三电阻R3与电源正极连接，其特征在于：所述微处理器PIC12F508的第2引脚、第3引脚分别与两个模式选择电路连接，所述微处理器PIC12F508的第6引脚和第7引脚分别与两个放大电路连接。优点在于：通用性强，通过改变选择开关K1、K2设置模式，可以实现多种功能；存在节能模式，没有信号输入时能休眠；由于PIC12F508的可编程性，可以通过软件更新，开发出功能变异的同类模块。本发明适用于各种需要通过检测磁场变化控制其他电路或电器的控制系统。
Description
技术领域
本发明属于电子技术应用领域，尤其涉及一种磁场存在检测、磁场脉冲存在检测、计数的传感器电路。
背景技术
目前使用较多的霍尔传感器模块，特别是霍尔水流开关中的霍尔传感器模块都是基于3144或者类似型号的霍尔传感器、比较器LM393或者类似型号的比较器组成，能输出脉冲信号或模拟信号，参见图1，其输出逻辑是有磁体接近输出低电平，反之输出高电平。
其优点是：价格相对较低，功能也比较齐全，用在水流开关中或某些电路中能计量脉冲数，也可以做接近开关使用。缺点是：用在水流开关中，它不是一个真正意义上的开关，它不能直接控制相关电路的开启与关闭，还需要电路的设计人员编写单片机程序，而且LM393等比较器都没有节能模式，长时间耗电。
市场上还有一种燃气热水器里水流开关中的霍尔式传感器模块，参见图2，它应用了PIC系列的单片机，实现了直接开启和关闭点火器，它的输出逻辑是如果有水流检测装置产生的磁场脉冲，则该模块输出低电平开启点火器，另外，它也可以用在增压水泵的水流开关上面。其优点是：在脉冲存在时，可以直接驱动继电器或电器，还具有休眠模式，很节能，休眠模式下仅仅消耗数微安电流。缺点是：成本偏高，功能单一，没有脉冲输出模式，还不能够用作接近开关，在磁体接近伊始能输出低电平，但过一会儿就休眠，不能保持恒定的输出状态。
上述两种模块的不足之处在于功能单一，不能通用，适用范围受限，一旦选购错误类型，将无法使用，给用户带来不便。
发明内容
为了克服上述两种传感器的不足，本发明的目的是提供一种基于PIC12F508的通用型多功能霍尔传感器。
为了解决上述问题，本发明采用的技术方案是：多功能霍尔传感器模块，包括霍尔传感器和单片微处理器PIC12F508，所述霍尔传感器的输出端与微处理器PIC12F508的第4引脚、第5引脚连接，所述霍尔传感器的输出端通过第二电容C2接地，所述霍尔传感器的输出端还通过第三电阻R3与电源正极连接，其特征在于：所述微处理器PIC12F508的第2引脚、第3引脚分别与两个模式选择电路连接，所述微处理器PIC12F508的第6引脚和第7引脚分别与两个放大电路连接。
进一步，所述模式选择电路包括第四电阻R4、第五电阻R5、第一模式选择开关K1、第二模式选择开关K2、第一电容C1和第三二极管D3，所述第五电阻R4一端连接所述微处理器PIC12F508的第3引脚，另一端接电源正极，所述第五电阻R5一端连接所述微处理器PIC12F508的第2引脚，另一端接电源正极，所述第一模式选择开关K1一端连接所述微处理器PIC12F508的第2引脚，另一端接地，所述第二模式选择开关K2一端连接所述微处理器PIC12F508的第3引脚，另一端接地，所述第一模式选择开关K1、第二模式选择开关K2的接地端同时接第一电容C1的负极和第三二极管D3的正极，第一电容C1的正极和第三二极管D3的负极接电源正极。
进一步，所述两个放大电路包括第一放大电路和第二放大电路，第一放大电路包括串联在一起的NPN三极管Q1、第四二极管D4和第六电阻R6，所述微处理器PIC12F508的第6引脚通过第二电阻R2与NPN三极管Q1的基极连接，NPN三极管的发射极接第二二极管D2的正极，第二二极管D2的负极与第一三极管Q1的集电极连接，NPN三极管的集电极为所述多功能霍尔传感器模块第一输出引脚out-，第二放大电路包括串联在一起的PNP三极管Q2、第七电阻R7和第五二极管D5，所述微处理器PIC12F508的第7引脚通过第一电阻R1与PNP三极管Q2的基极连接，PNP三极管的发射极接第一二极管D1的正极，第一二极管D1的负极与PNP三极管Q2的集电极连接，PNP三极管的发射极为所述多功能霍尔传感器模块第二输出引脚out+。
本发明它是一种通用型的霍尔传感器模块，它同时包含上述基于比较器的霍尔传感器和基于PIC12F508的单功能霍尔传感器的基本功能，它的优点还在于利用了PIC12F508具有内部RC振荡器的特征，减掉外部晶振、空出它的2、3两个引脚，让他们成为功能选择引脚、通过选择开关K1、K2改变它们的电平，可以实现下表中4种不同的模式：
上表中，模式0可用于开发新功能，模式1-3具有不同的输出逻辑，基本包含了所有需要的逻辑功能，可供使用者选择。
本发明还利用了PIC12F508内置的看门狗，让本模块在其中两种模式下，没有信号输入时能休眠，具有节能的特性。本模块还在于利用了PIC12F508的6、7引脚实现两路反相的输出，便于使用者根据需要方便的选择输出电平。
本发明所用到的PIC12F508是单片机，它具有可编程性，功能可以通过软件更新，便于开发出功能各异的同类模块。
本发明设计了一个失眠模式，让基于PIC12F508的霍尔传感器除了节能模式外，还能模拟基于比较器的霍尔传感器的功能。
本发明利用了两个三极管Q1、Q2作输出缓冲，能保护PIC12F508的输出端口，利用了二极管D1、D2释放电路自感电流保护三极管Q1、Q2，利用了二极管D3保护PIC12F508防止其电源反接，通过这些措施，使本模块工作更可靠。
综合上述，本发明的优点主要在于：1.通用性强，通过改变选择开关K1、K2设置模式，瞬间变成用户所需要的模式，还能够选择输出电平的极性，即本模块具有多种功能，大大提高了通用性；2.存在节能模式，没有信号输入时能休眠，非常适用于间断的计数、或者脉冲检测；3、由于PIC12F508的可编程性，本模块的功能可以通过软件更新，还便于开发出功能变异的同类模块。本发明适用于各种需要通过检测磁场变化控制其他电路或电器的控制系统。
附图说明
图1是基于比较器的霍尔传感器电路原理图。
图2是基于PIC12F508的单功能霍尔传感器电路原理图。
图3是本发明的基于PIC12F508的多功能霍尔传感器模块电路原理图。
图4是本发明实施例1的电路图。
图5是本发明实施例2的电路图。
图6是本发明实施例3的电路图。
图7是本发明实施例4的电路图。
图8是本发明所使用的程序流程图。
具体实施方式
如图3所示，本发明的多功能霍尔传感器模块，包括霍尔传感器HALLSENSOR和单片微处理器PIC12F508，所述霍尔传感器HALLSENSOR的输出端与微处理器PIC12F508的第4引脚、第5引脚连接，所述霍尔传感器的输出端通过第二电容C2接地，所述霍尔传感器的输出端还通过第三电阻R3与电源正极连接，其特征在于：所述微处理器PIC12F508的第2引脚、第3引脚分别与两个模式选择电路连接，所述微处理器PIC12F508的第6引脚和第7引脚分别与两个放大电路连接；所述模式选择电路包括第四电阻R4、第五电阻R5、第一模式选择开关K1、第二模式选择开关K2、第一电容C1和第三二极管D3，所述第五电阻R4一端连接所述微处理器PIC12F508的第3引脚，另一端接电源正极，所述第五电阻R5一端连接所述微处理器PIC12F508的第2引脚，另一端接电源正极，所述第一模式选择开关K1一端连接所述微处理器PIC12F508的第2引脚，另一端接地，所述第二模式选择开关K2一端连接所述微处理器PIC12F508的第3引脚，另一端接地，所述第一模式选择开关K1、第二模式选择开关K2的接地端同时接第一电容C1的负极和第三二极管D3的正极，第一电容C1的正极和第三二极管D3的负极接电源正极；所述两个放大电路包括第一放大电路和第二放大电路，第一放大电路包括串联在一起的NPN三极管Q1、第四二极管D4和第六电阻R6，所述微处理器PIC12F508的第6引脚通过第二电阻R2与NPN三极管Q1的基极连接，NPN三极管的发射极接第二二极管D2的正极，第二二极管D2的负极与第一三极管Q1的集电极连接，NPN三极管的集电极为所述多功能霍尔传感器模块第一输出引脚out-，第二放大电路包括串联在一起的PNP三极管Q2、第七电阻R7和第五二极管D5，所述微处理器PIC12F508的第7引脚通过第一电阻R1与PNP三极管Q2的基极连接，PNP三极管的发射极接第一二极管D1的正极，第一二极管D1的负极与PNP三极管Q2的集电极连接，PNP三极管的发射极为所述多功能霍尔传感器模块第二输出引脚out+，所述NPN三极管Q1为8050型，所述PNP三极管Q2为8550型
本发明的工作原理：图中HALLSENSOR是三引脚霍尔传感器，型号为3144或者类似型号，当磁极正对它感应面时输出低电平，离开则输出高电平。此信号通过PIC12F508的5脚输入，PIC12F508同时读取2、3脚的电平，这两个引脚的电平通过上拉电阻即第四电阻R4、第五电阻R5可以变为高电平，又可以通过模式选择开关K1、K2拉低。如果PIC12F508的第2、3脚的电平为01，则按模式1工作，即磁体接近检测模式，这种模式的输出逻辑是：霍尔传感器感受到磁体，输出一种电平，磁体离开输出另一种电平，这种模式需要本模块时刻处于警醒状态，因而不能让它休眠；如果第2、3脚的电平为10，则按模式2工作，即脉冲计数模式，这种模式有脉冲则工作，无脉冲则休眠；如果2、3脚的电平为11，则按模式3工作，即脉冲存在检测模式，这种模式下它的输出逻辑是：如果脉冲存在，则输出固定电平，以开启或停止相应电器，总之选择不同的工作模式，可实现不同的输出逻辑。PIC12F508的6、7引脚都是该模块的输出信号，但它们是反相的，输出的信号通过三极管Q1、Q2的扩流最终从OUT-、OUT+输出，可以直接驱动继电器、光耦等元件。二极管D1、D2实现输出端接继电器时对三极管Q1、Q2的保护，二极管D3在模块电源接反时起保护作用。
所述微处理器PIC12F508可用PIC12C508、PIC12F509或者PIC12C509替代。
本发明的工作程序流程框图见图8。
实施例1
如图4所示，本实施例是将本发明用于燃气热水器的点火电路，虚线框内是本发明模块，图4中PIC12F508第2、3引脚都为高电平，即K1K2＝11，本模块工作于模式3，即磁脉冲存在检测模式。如果磁性转子运转的话，霍尔传感器将会输出脉冲，OUT-将会输出低电平，该模式启用了看门狗看住脉冲是否存在，如果脉冲一直存在，OUT-将会一直输出低电平，脉冲消失，0.5S后，OUT-恢复高电平，模块休眠。通用的燃气热水器点火器在水流微动开关接通时，其实质就是将点火模块的使能端电位拉低，使能点火，点火电路将会起动，此电路中模块在有水流时，OUT-就输出低电平，使能了点火器。OUT+输出与OUT-的输出保持反相，若没有水流，0.5S后关气，熄火。与机械式水流开关相比，该模块所构成的传感器对水流灵敏度要高得多。这个电路稍加改造，还能用在低水压地区增压泵的水流开关上，解决机械式水流开关不灵敏的问题。该模式能休眠，备节能特征、特别适合于使用电池供电的场合。
还有一点值得一提；本模块可以通过程序设定OUT-负责指示脉冲是否存在，而同时OUT+负责输出脉冲，如此，使用者只需要选择输出线，不需要设置输出模式。将它用在霍尔式水流开关中，既可以用来计数，又可以用来驱动继电器。
实施例2
如图5所示，本实施例是将本发明用于计数器电路，虚线框内是本模块。图5中PIC12F508第2、3引脚分别为高、低电平，即K1K2＝10，本模块工作于模式2，即脉冲计数模式。OUT-与OUT+都能接在计数器的输入端，如果需要，本模块还可接单片机。这种模式在没有脉冲0.5S后，模块将会休眠，进入节能模式。该0.5S的延时并不会影响计数的准确性。但是由于该模式采用单片机PIC12F508查询引脚电平变化需要消耗几毫秒的时间，不能用在频率极高的脉冲计数装置上，仅适合于对机械转速或者其他中低频脉冲计数装置上。
实施例3
如图6所示，本实施例是将本发明用于传感器的控制电路，虚线框内是本发明模块。图6中PIC12F508第2、3引脚分别为低、高电平，即K1K2＝01，本模块工作于模式1，即磁体接近检测模式。如果磁感线穿过霍尔传感器的感应面，OUT-将会输出低电平，磁体离开输出高电平，OUT+输出与OUT-的输出保持反相，该模式模块不能休眠，不具备节能特征。处于该模式时，本模块可以作为一个接近传感器使用，或者取代干簧管，本模块的可靠性比干簧管好、使用寿命比它长。
实施例4
如图7所示，本实施例是与CPU的配合使用实例，虚线框内是本模块。图7中PIC12F508第2、3引脚由更高级的处理器控制，可以实现在工作中改变本模块工作模式，例如期初工作于脉冲存在检测模式，处理器检测到脉冲存在后马上将其变为计数模式或者让其转到不休眠模式。
附表：不同设置下多功能霍尔模块的功能
表中OUT+、OUT-输出电平反相，让使用者更方便的选择输出电平。K1在PIC12F508第2脚、K2在第3脚。模式0中OUT-与OUT+不反相，暂时设定为OUT-在脉冲存在时输出低电平，同时OUT+输出脉冲。这个模式还可以开发其它功能。
模块供电电压：3.0V～5.5V。
Claims (5)
1.多功能霍尔传感器模块，包括霍尔传感器和单片微处理器PIC12F508，所述霍尔传感器的输出端与微处理器PIC12F508的第4引脚、第5引脚连接，所述霍尔传感器的输出端通过第二电容(C2)接地，所述霍尔传感器的输出端还通过第三电阻(R3)与电源正极连接，其特征在于：所述微处理器PIC12F508的第2引脚、第3引脚分别与两个模式选择电路连接，所述微处理器PIC12F508的第6引脚和第7引脚分别与两个放大电路连接。
2.根据权利要求1所述的多功能霍尔传感器模块，其特征在于：所述模式选择电路包括第四电阻(R4)、第五电阻(R5)、第一模式选择开关(K1)、第二模式选择开关(K2)、第一电容(C1)和第三二极管(D3)，所述第四电阻(R4)一端连接所述微处理器PIC12F508的第3引脚，另一端接电源正极，所述第五电阻(R5)一端连接所述微处理器PIC12F508的第2引脚，另一端接电源正极，所述第一模式选择开关(K1)一端连接所述微处理器PIC12F508的第2引脚，另一端接地，所述第二模式选择开关(K2)一端连接所述微处理器PIC12F508的第3引脚，另一端接地，所述第一模式选择开关(K1)、第二模式选择开关(K2)的接地端同时接第一电容(C1)的负极和第三二极管(D3)的正极，第一电容(C1)的正极和第三二极管(D3)的负极接电源正极。
3.根据权利要求1所述的多功能霍尔传感器模块，其特征在于：所述两个放大电路包括第一放大电路和第二放大电路，第一放大电路包括串联在一起的NPN三极管(Q1)、第四二极管(D4)和第六电阻(R6)，所述微处理器PIC12F508的第6引脚通过第二电阻(R2)与NPN三极管(Q1)的基极连接，NPN三极管的发射极接第二二极管(D2)的正极，第二二极管(D2)的负极与第一三极管(Q1)的集电极连接，NPN三极管的集电极为所述多功能霍尔传感器模块第一输出引脚(out-)，第二放大电路包括串联在一起的PNP三极管(Q2)、第七电阻(R7)和第五二极管(D5)，所述微处理器PIC12F508的第7引脚通过第一电阻(R1)与PNP三极管(Q2)的基极连接，PNP三极管的发射极接第一二极管(D1)的正极，第一二极管(D1)的负极与PNP三极管(Q2)的集电极连接，PNP三极管的发射极为所述多功能霍尔传感器模块第二输出引脚(out+)。
4.根据权利要求1所述的多功能霍尔传感器模块，其特征在于：所述微处理器PIC12F508用PIC12C508、PIC12F509或者PIC12C509替代。
5.根据权利要求3所述的多功能霍尔传感器模块，其特征在于：所述NPN三极管(Q1)为8050型，所述PNP三极管为8550型。
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