HAL300 / HAL320 – differenzielle Hall-Schalter
Ein gewöhnlicher Hall-Schalter misst die magnetische Flussdichte an einer Stelle und vergleicht sie mit einer Schwelle. Das funktioniert, solange das Umfeld sauber ist. In einem Motorraum ist es das nicht. HAL300 und HAL320 lösen das Problem anders: Sie messen die Differenz zwischen zwei Punkten.
Aufbau
Beide Typen sind statische differenzielle Hall-Schalter in CMOS-Technik. Auf dem Chip sitzen:
- zwei temperaturkompensierte Hall-Platten mit aktiver Offset-Kompensation
- ein Differenzverstärker mit Schmitt-Trigger
- ein Open-Drain-Ausgangstransistor
Der Abstand der beiden Hall-Platten ist das Unterscheidungsmerkmal der beiden Typen: 2,05 mm beim HAL300, 2,25 mm beim HAL320.
Eckdaten HAL300 / HAL320
- Versorgungsspannung 4,5 V bis 24 V
- Umgebungstemperatur minus 40 bis plus 150 Grad Celsius
- Plattenabstand 2,05 mm (HAL300) beziehungsweise 2,25 mm (HAL320)
- bipolares Schaltverhalten
- Open-Drain-Ausgang
- Gehäuse: SOT-89A und SOT-89B als SMD, TO-92UA bedrahtet
Funktionsprinzip
Die Hall-Spannungen der beiden Platten S1 und S2 werden mit einem Differenzverstärker verstärkt. Das Differenzsignal vergleicht der Baustein mit dem aktuellen Schaltpegel des internen Schmitt-Triggers. Je nach Ergebnis schaltet der Ausgangstransistor durch oder sperrt.
Entscheidend ist die Konsequenz daraus: Die Sensoren reagieren auf räumliche Unterschiede des Magnetfeldes, nicht auf dessen Absolutwert. Ein homogenes Störfeld, das beide Platten gleichermaßen durchsetzt, hebt sich in der Differenz auf.
Beide Typen haben bipolares Schaltverhalten. Für korrekten Betrieb müssen sowohl positive als auch negative Werte der Differenz delta B gleich BS1 minus BS2 auftreten. Das ist keine Feinheit, sondern eine harte Anforderung an die Magnetanordnung: Ein einzelner Pol genügt nicht.
Typische Anwendungen
Die ideale Anordnung ist ein rotierender Multipolring vor der bedruckten Seite des Gehäuses. Daraus ergeben sich die klassischen Einsatzfelder:
- Zündzeitpunktbestimmung
- Antiblockiersysteme
- Drehzahlerfassung
Für back-biased Anwendungen, bei denen der Magnet auf der Rückseite des Gehäuses montiert wird, empfiehlt das Datenblatt ausdrücklich den HAL320. Der größere Plattenabstand passt besser zum Feldverlauf dieser Anordnung.
Aktive Offset-Kompensation
Der auffälligste Vorteil gegenüber älteren bipolaren Hall-Schaltern ist die aktive Offset-Kompensation. Sie führt dazu, dass die magnetischen Kennwerte über Versorgungsspannung und Temperatur konstant bleiben.
Das ist der Punkt, an dem sich Hall-Sensoren aus dieser Generation von einfacheren Bauteilen unterscheiden. Ein mechanisch verspannter Sensor entwickelt einen magnetischen Offset; ohne Kompensation wandern die Schaltpunkte mit der Temperatur davon. Wie dieser Effekt zustande kommt und wie die Kompensationsverfahren arbeiten, ist unter Hall-Sensor-Grundlagen beschrieben.
Gehäuse und Bestellhinweis
Die Typenbezeichnung wird um den Gehäusesuffix ergänzt:
| Bezeichnung | Gehäuse |
|---|---|
| HAL300SO / HAL320SO | SOT-89A, SMD |
| HAL300SF / HAL320SF | SOT-89B, SMD |
| HAL300UA / HAL320UA | TO-92UA, bedrahtet |
Wer ein Bauteil aus einem Altgerät nachbestellt, braucht den vollständigen Suffix. Die reine Angabe „HAL300” lässt offen, welche der drei Bauformen gemeint ist. Zum Aufbau solcher Bezeichnungen siehe IC-Typenbezeichnungen entschlüsseln.
Abgrenzung zu den anderen HAL-Reihen
Die HAL-Familie ist breit, und die Reihen haben unterschiedliche Aufgaben. Wer eine analoge Ausgangsspannung proportional zum Feld braucht, ist beim HAL400 richtig, nicht bei der 3xx-Reihe. Wer nur zwei Leitungen zur Verfügung hat, sollte sich den HAL556 mit Stromausgang ansehen.