用线性霍尔传感器SS495A测量电压

用线性霍尔传感器SS495A测量电压

实验目的，观察SS495A的供电电压与输出的线性程度，以及能否用SS495A来测量负电压。

实验结论，在供电电压稍大一些(大于1.33V)，这两个量线性程度非常之好。但是如果供电电压反向，SS495不能正常工作，也就不能测量负电压。当然通过分压、反相不算，这里说的是直接测量，不行。

按照霍尔效应原理，SS495在典型供电电压5.0V时有图1中的线性度，即输出的霍尔电压Vout(已经被放大过)与磁场GAUSS有线性关系。那么，如果我改变这个典型的供电电压Vs，同时固定住GAUSS值不变，此时Vout理论上仍有输出线性电压，猜想Vout与Vs将会有线性关系，如果这个线性关系比较好，那我们就能用这个关系来测量外部电压了。根据SS495A的DataSheet，Vs可以从4.5V开始最大到10.5V。图1中给出的是SS495B，它与SS495A只是形状不同，封装是完全相同的。

图1 SS495的Vout-GAUSS关系

SS495接线非常简单，就是把Vout脚送给A0就可以了。我不太熟悉Fritzing里面怎么找可调稳压电源、霍尔元件，干脆就用类似的东西替代了。图里面的干电池实际需要用可调电源，它是用来调Vs的，图里面表达的是电压可调的意思，因为如果用滑动变阻器，不能直接得到Vs的数值。

图2 SS495接线图

实物接线，正对SS495A方向，放置了一个立方体强磁铁，没有去刻意调整哪端是N极、哪端是S极，我们只要固定GAUSS值即外加磁场的强度就可以了。如图3。

图3 实验装置图

代码中，直接读Vout输入到Arduino的A0脚数据，不转化，直接读：

void setup()
{
Serial.begin(9600);
}

void loop()
{float n = analogRead(A0);
float temp = n;// * (5.0 / 1023.0);
Serial.println(temp);
//float g = temp * 320 - 800;
//Serial.println(g);
delay(1000);
}

在5V以下的供电直到0.91V，0.91V以下总输出0，不再采集，之后输入Logger Pro中进行数据拟合。图4、图5表明，Vs只有大于一定数值，拟合程度才会非常完美。

图4 基于观察就能看到最左侧两组数据偏离很多

图5 扔掉部分数据，相关达到0.9999

实验结论与发现：

  1. 扔掉我们所测量的供电电压在1.33V以下的数据，其他数据的线性关系非常好，从串口读出的返回值与供电电压有

的关系。

  1. 但SS495不能接受反向的Vs，例如GND接电源正极、Vs接电源负极，此时无输出或SS495产生高热，这大概与内部放大器的极性有关。
  2. 这种改变Vs用以测量Vs的使用方法，不是线性霍尔元件正常的使用，但确实可以在一定范围上测量大约1.33V至10.5V范围上的电压。
  3. 它仍然不能直接测量负电压。换句话说，SS495不是最原生态的霍尔效应装置，由于内部结构(图6)中的放大器、跟随器存在极性的要求，所以Vs、GND不能把Vs指定为GND。

图6 SS495A内部结构

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