本次实验的目标是利用磁场天生和检测事理去构建大略的靠近检测器，并不雅观察检测器输出电压是如何随着电磁体越来越靠近传感器而增加的。
背景知识
大略的靠近传感器可检测物体工具之间的间隔，可用于多种运用，从大略的门窗开关检测到繁芜的高精度绝对位置检测器，运用广泛。靠近传感器可采取多种办法设计，个中一种涉及检测磁体（常日为永磁体，但也可能是电磁体）产生的磁场强度。在本次实验中，我们利用铁氧体磁芯螺线管产生磁场。螺线管是一种以圆柱形办法缠绕着磁芯（常日用于制造具有特定电感值的电感）或电磁体的线圈。
ADALP2000仿照部件套件中的100 μH电感用于产生足够强的磁场，并且能够被该套件中集成的AD22151磁场传感器检测到。AD22151是一款线性磁场传感器，其输出电压与垂直施加于封装上表面的磁场成比例。AD22151磁场传感器的事情事理基于霍尔效应。在磁场环境下，当电流流经某个导体时，导体两端就会产生电压（霍尔电压），这种征象便是霍尔效应。运动电荷在磁场中受洛伦兹力浸染会发生偏转，从而形成电场，产生霍尔电压。
材料
► ADALM2000主动学习模块
► 无焊试验板和跳线套件
► 四个100 Ω电阻
► 一个100 μH电感
► 一个AD22151磁场传感器
► 两个470 Ω电阻
► 一个100 kΩ电阻
► 一个0.1 μF电容
► 一个10 μF电容
► 一个200 kΩ电阻
► 一个LED
硬件设置
首先，在无焊试验板上构建图1所示的电磁体电路。
图1.电磁体电路。
将包含AD22151磁场传感器的霍尔效应传感器电路（图2）添加到无焊试验板中。
图2.霍尔效应传感器电路。
试验板连接如图3所示。
图3.磁性靠近传感器试验板连接。
程序步骤
利用旗子暗记发生器W1天生一个恒定的5 V旗子暗记，作为AD22151的VCC输入。打开至5 V的正电源，为电磁体供电。当电磁体阔别芯片且传感器附近不存在磁场时，示波器的通道1将显示AD22151的输出。
此电压相称于零高斯点，空想情形下为中点电源电压，采取5.0 V电源时为2.5 V，但由于传感器和运算放大器中的直流偏置要乘以运算放大器的闭环增益，以是该电压与中点电源电压不同。
图4.输出失落调电压。
如果将电磁体更靠近芯片，输出电压随磁场强度成比例地增加。在图5中，可以看到电压如何随电磁体越来越靠近芯片而增大。当电磁体离芯片较远时，电压将再次降落，直至达到零高斯失落调电压。
图5.输出电压变革。
我们可以在5.0 V电源和引脚6的运算放大器求和节点之间添加一个电阻R4，以改变输出失落调电压。这样在无外加磁场的情形下，能够使传感器输出电压尽可能靠近其线性范围的下限。接下来，我们来打算R4值。
我们指定VCC为AD22151的电源电压，VMID为中点电源电压。
在通道2利用电压表工具丈量VCC。要打算R4，必须清楚运算放大器求和节点的输入和输出电流。通过R2的电流定义为IR2。在空想情形下，此电流为零，由于其每侧的电压为VMID，但零场内部霍尔效应传感器输出电压与内部缓冲电压VREF之间会存在一个较小的失落调电压。对付低增益电路，此电压在许多情形下可忽略不计，但在高增益电路中（如本例）我们必须加以考虑。
利用电压表丈量并记录引脚7处的电压，并将其定义为VREF。利用电压表丈量并记录引脚6处的电压，并将其定义为VCM；此为运算放大器输入真个共模电压，并且由负反馈驱动至非常靠近内部霍尔效应传感器的输出。打算R2两端的电压：
VR2 = VREF – VCM (1)
流经R2的电流为：
IR2 = VR2/235 Ω (2)
打算流经反馈电阻R3的电流时可考虑电磁体阔别芯片时的传感器输出电压，相称于传感器的零高斯点。将此电压定义为VOUT,Z，然后打算电流：
IR3 = (VCM – VOUT,Z)/100 kΩ (3)
打算将VOUT,Z从其当前电平降至较低电平（本例中为0.5 V）所需的电压偏移量。请把稳，这是一个负值，打算公式如下：
VSHIFT = 0.5 V – VOUT,Z (4)
通过反馈电阻R3使VOUT,Z偏移至0.5 V所需的额外电流ISHIFT的打算公式如下：
ISHIFT = VSHIFT/100 kΩ (5)
请把稳，这是一个负值，由于VSHIFT为负数。通过R4（用于产生所需失落调电压）流入求和节点的电流(IR4)与ISHIFT的方向相反，因此可以写成IR4 = –ISHIFT，为正值。
打算R4的值，把稳R4两端电压为VCC与VCM之差，打算公式如下：
R4 = (VCC – VCM)/IR4 (6)
图6.包含电阻R4（可改变失落调电压）的电路。
从套件中选择一个最靠近R4打算值的电阻。四舍五入产生的偏差会导致更高的输出电压。将R4置于电路中，如图6中的事理图所示。此外，图8中也显示了如何将此电阻置于试验板中。在这种情形下，套件中可用的最靠近阻值为200 kΩ。在示波器的通道1，可以看到输出失落调电压已降至其线性范围的下限，靠近所需的0.5 V电平。
图7.输出失落调电压已降落。
带LED指示灯的磁性靠近传感器
可将靠近传感器输出真个LED用作视觉指示器。可按照图8中所示进行连接。将100 Ω电阻置于LED的阳极和传感器输出端之间。这可以限定通过LED的电流。将阴极连接至GND。您会创造，电磁体越靠近芯片，LED灯越亮，由于磁场会使传感器的输出电压升高。
图8.带LED指示灯的磁性靠近传感器。
问题：
1. 如果改变电感值，电路相应将如何变革？
2. 为什么要降落输出失落调电压？您可以在学子专区论坛上找到问题答案。
关于作者
Andreea Pop自2019年起担当ADI公司的系统设计/架构工程师。她毕业于克卢日-纳波卡理工大学，获电子与通信学士学位和集成电路与系统硕士学位。
Antoniu Miclaus现为ADI公司的系统运用工程师，从事ADI传授教化项目事情，同时为Circuits from the Lab®、QA自动化和流程管理开拓嵌入式软件。他于2017年2月在罗马尼亚克卢日-纳波卡加盟ADI公司。他目前是贝碧思鲍耶大学软件工程硕士项目的理学硕士生。他拥有克卢日-纳波卡科技大学电子与电信工程学士学位。
