Hall-Sensor oder Reedkontakt?

Hall-Sensoren und Reedkontakte reagieren beide auf Magnetfelder. Beide können deshalb Bewegungen oder Positionen erfassen, wenn ein Magnet am Bauteil vorbeigeführt wird oder seine Lage ändert. Physikalisch und elektrisch arbeiten sie jedoch nach unterschiedlichen Prinzipien, und das wirkt sich auf den Schaltungsaufbau, das Ausgangssignal und die Auswertung aus.

Ein Reedkontakt ist ein Schalter mit beweglichen Kontaktzungen: Er schaltet durch eine mechanische Bewegung in seinem Inneren. Ein Hall-Sensor nutzt dagegen einen Halbleiter, in dem das Magnetfeld eine elektrische Spannung hervorruft, und kommt ohne bewegliche Schaltkontakte aus.

Für die Auswahl genügt es deshalb nicht zu wissen, dass ein Magnet erkannt werden soll. Ebenso wichtig ist, welche Versorgung zur Verfügung steht, wie das Signal weiterverarbeitet wird und welche Schaltart die Anwendung verlangt. Die Eigenschaften eines konkreten Bauteils stehen im Datenblatt; Kennwerte und Anschlussbelegungen lassen sich nicht pauschal von einem Typ auf den anderen übertragen.

So arbeitet ein Reedkontakt

Im Inneren eines Reedkontakts sitzen zwei oder mehr dünne, ferromagnetische Kontaktzungen in einem geschlossenen Gehäuse. Wirkt ein ausreichend starkes Magnetfeld auf sie ein, werden die Zungen magnetisiert und ziehen sich gegenseitig an. Bei einem Schließer schließt sich dadurch der Stromkreis; andere Ausführungen verhalten sich entsprechend ihrer Kontaktanordnung anders.

Wird das Feld schwächer oder verschwindet es, federn die Zungen in ihre Ausgangslage zurück. Für diese Schaltbewegung braucht das Bauteil keine eigene Versorgungsspannung. In der Schaltung verhält sich der Reedkontakt wie ein mechanischer Schalter, den ein Magnetfeld betätigt.

Auf die Ausführung kommt es an: Neben Kontakten, die im Ruhezustand offen sind, gibt es Varianten mit anderen Kontaktanordnungen, und auch die zulässige elektrische Belastung unterscheidet sich von Bauteil zu Bauteil. An induktiven oder kapazitiven Lasten kann das Schaltverhalten anders ausfallen als an einer rein ohmschen Last. Für eine konkrete Schaltung gelten deshalb die Angaben im Datenblatt.

Weil sich die Kontaktzungen bewegen und berühren, gehören mechanische Eigenschaften zum Funktionsprinzip. Je nach Anwendung können Erschütterungen oder die Einbaulage eine Rolle spielen. Außerdem entsteht beim Schalten ein echter Kontaktübergang. Bei kleinen Signalströmen oder empfindlichen Eingängen sollte die Schaltung den Kontaktwiderstand und mögliche Kontaktstörungen berücksichtigen.

So arbeitet ein Hall-Sensor

Ein Hall-Sensor beruht auf dem Hall-Effekt: Fließt Strom durch einen Halbleiter und wirkt senkrecht dazu ein Magnetfeld, entsteht quer zur Stromrichtung eine elektrische Spannung. Eine integrierte Auswertung verstärkt diese Spannung und macht daraus ein nutzbares Signal. Wie das im Einzelnen funktioniert, erklären die Hall-Sensor-Grundlagen.

Anders als beim Reedkontakt bewegt sich dabei nichts. Dafür braucht ein Hall-Sensor in aller Regel eine Versorgungsspannung, denn das Halbleiterelement und die Auswerteelektronik müssen elektrisch betrieben werden. Welche Versorgung und welche Betriebsbedingungen zulässig sind, hängt vom jeweiligen Bauteil ab.

Auch beim Ausgang gibt es Unterschiede. Ein analoger Ausgang gibt Änderungen des Magnetfelds als veränderliches Signal wieder, ein schaltender Ausgang meldet nur, ob ein bestimmter Zustand erreicht ist. Je nach Typ reagiert das Bauteil auf eine bestimmte Polung, hält seinen Schaltzustand oder spricht auf andere Weise auf das Feld an. Diese Eigenschaften sollten Sie dem Datenblatt entnehmen, statt sie aus der Bezeichnung abzuleiten.

Manche Ausgänge brauchen zudem eine externe Beschaltung, damit überhaupt ein definiertes Signal entsteht. Entscheidend sind Anschlussbelegung, Versorgung, Ausgangsschaltung und Signalpegel. Ein Bauteil in ähnlichem Gehäuse ist deshalb nicht automatisch elektrisch austauschbar.

Die wichtigsten Unterschiede

Beweglicher Kontakt oder Halbleiter

Der grundlegende Unterschied liegt im Schaltprinzip. Beim Reedkontakt stellen bewegliche Kontaktzungen eine elektrische Verbindung her oder trennen sie. Beim Hall-Sensor wird das Magnetfeld im Halbleiter erfasst und in ein elektrisches Signal umgesetzt.

Entsprechend unterscheidet sich der Ausgang: Ein Reedkontakt verhält sich wie ein magnetisch betätigter Schalter. Ein Hall-Sensor liefert je nach Ausführung ein analoges Signal oder einen elektronisch aufbereiteten Schaltzustand.

Versorgung und Schaltungsaufwand

Ein Reedkontakt braucht für die magnetische Betätigung keine Versorgung; wie der Kontakt elektrisch genutzt wird, bestimmt die angeschlossene Schaltung. Ein Hall-Sensor benötigt in der Regel eine passende Versorgung und muss nach seinen Anschluss- und Ausgangsdaten eingebunden werden.

Daraus folgt nicht, dass eine der beiden Lösungen grundsätzlich einfacher ist. Für eine schlichte Schaltaufgabe kann ein Reedkontakt genügen. Verlangt die Schaltung eine elektronische Signalverarbeitung oder eine fortlaufende Erfassung des Feldes, ist ein Hall-Sensor oft die geeignetere Wahl. Den Ausschlag gibt der konkrete Schaltungsentwurf.

Schaltzustand und Signalverarbeitung

Ein Reedkontakt liefert einen Kontaktzustand, den die nachfolgende Schaltung auswertet. Beim Hall-Sensor kann die Signalverarbeitung schon im Bauteil beginnen: Manche Typen schalten bei einem festgelegten Feld, andere stellen ein analoges Signal bereit.

Klären Sie deshalb zuerst, welche Information Sie brauchen. Soll die Schaltung nur zwischen zwei Zuständen unterscheiden, oder soll sie Änderungen des Magnetfelds verfolgen? Diese Frage grenzt die infrage kommenden Bauteilarten ein. Die endgültige Auswahl hängt dann von den konkreten Kennwerten und der nötigen externen Beschaltung ab.

Mechanische Eigenschaften

Ein Reedkontakt enthält bewegliche Teile, ein Hall-Sensor nicht. Das kann bei häufigem Schalten oder bei mechanischer Belastung von Bedeutung sein. Daraus folgt aber nicht, dass ein Hall-Sensor in jeder Umgebung die bessere Wahl ist: Versorgung, Einbau, Magnetfeld und elektrische Anforderungen müssen ebenfalls passen.

Beide Bauarten reagieren auf Stärke und Lage des Magnetfelds. Abstand und Ausrichtung zwischen Magnet und Sensor sowie die Eigenschaften des Magneten entscheiden darüber, ob der gewünschte Schaltzustand erreicht wird. Schaltpunkte und Toleranzen sind typabhängig.

Wann eignet sich welche Bauart?

Ein Reedkontakt kommt infrage, wenn ein magnetisch betätigter Kontakt gebraucht wird und die Schaltung mit dessen elektrischen Eigenschaften zurechtkommt. Weil die Betätigung ohne Versorgung auskommt, ist er für einfache Schaltaufgaben interessant. Zulässige Belastung und Kontaktanordnung müssen zur Anwendung passen.

Ein Hall-Sensor bietet sich an, wenn das Magnetfeld elektronisch erfasst werden soll – vor allem dann, wenn ein analoges Signal oder eine bestimmte elektronische Schaltfunktion gefragt ist. Voraussetzung ist, dass Versorgung und Ausgangsbeschaltung zum System passen.

Diese Fragen helfen bei der Entscheidung:

• Wird ein einfacher Kontaktzustand oder ein elektronisches Signal benötigt?
• Steht am Einbauort eine Versorgungsspannung zur Verfügung?
• Muss die Schaltung nur schalten oder Änderungen des Magnetfelds auswerten?
• Welche Magnetpolung und Einbaurichtung verlangt der Sensortyp?
• Passen Schaltpunkte, Ausgang und elektrische Belastbarkeit zur nachfolgenden Schaltung?
• Sind mechanische Einflüsse oder eine bestimmte Schaltfrequenz zu berücksichtigen?

Beantworten Sie diese Fragen nicht allein anhand der Bauteilbezeichnung. Innerhalb einer Sensorfamilie geben Typenschlüssel und Datenblatt zusätzliche Hinweise auf Funktion und Ausführung; ausschlaggebend bleiben Anschlussbelegung und elektrische Kennwerte.

Austauschbarkeit: gleiche Aufgabe, andere Schaltung

Hall-Sensor und Reedkontakt können in einer Anwendung dieselbe Aufgabe übernehmen, lassen sich aber nicht ohne Weiteres gegeneinander tauschen. Der Hall-Sensor braucht eine Versorgung und liefert ein elektronisches Ausgangssignal, der Reedkontakt schaltet einen Stromkreis über seine Kontaktzungen. Anschlussbelegung, Signalpegel und Beschaltung unterscheiden sich entsprechend.

Vor einem Ersatz ist zu klären, ob das neue Bauteil mit der vorhandenen Versorgung und der Eingangsschaltung zusammenarbeitet. Ebenso wichtig sind Schaltlogik, Feldrichtung und Schaltpunkte, außerdem Gehäuseform und Einbaulage. Eine ähnliche Bauform oder ein ähnlicher Einsatzzweck genügt für eine sichere Zuordnung nicht.

Bei älteren Schaltungen verdient die Identifikation besondere Sorgfalt. Typenbezeichnungen können auf Funktionen oder Varianten hinweisen, ersetzen aber nicht das Datenblatt. Fehlen Anschlussdaten oder ist die Schaltung nicht eindeutig dokumentiert, sollte eine fachkundige Person die Zuordnung beurteilen. Wie Sie die Funktion eines Hall-Sensors mit Multimeter und Magnet kontrollieren, beschreibt der Beitrag Hall-Sensor prüfen. Wofür Fahrzeuge Hall-Sensoren einsetzen, steht unter Hall-Sensoren im Fahrzeug.

Häufige Fragen

Erkennt ein Hall-Sensor auch nichtmagnetische Metalle?

Nein, nicht allein durch deren Anwesenheit. Ein Hall-Sensor erfasst ein Magnetfeld; für eine solche Erkennung müsste die Anwendung ein passendes Feld erzeugen oder ein anderes Messprinzip nutzen. Welche Lösung passt, hängt von der Aufgabe ab.

Kann ein Hall-Sensor direkt anstelle eines Reedkontakts angeschlossen werden?

Nicht ohne Weiteres. Ein Hall-Sensor braucht in der Regel eine Versorgung und liefert ein anderes Ausgangssignal als ein einfacher Kontakt. Vor einem Tausch müssen Anschlussbelegung, Signalpegel und Anforderungen der Schaltung abgeglichen werden.

Welche Rolle spielt ein Metallgehäuse in der Nähe des Sensors?

Das hängt von Material, Geometrie und der Anordnung von Magnet und Sensor ab. Ferromagnetische Werkstoffe können den Feldverlauf verändern, andere Metalle verhalten sich anders. Für einen konkreten Aufbau gelten die Angaben des Sensorherstellers und die Eigenschaften der Umgebung.

Fazit

Reedkontakte schalten über bewegliche Kontaktzungen, Hall-Sensoren erfassen Magnetfelder mit einem Halbleiter. Der Reedkontakt kommt für die Betätigung ohne Versorgung aus, der Hall-Sensor liefert je nach Typ ein elektronisches Schalt- oder Analogsignal. Welche Bauart passt, richtet sich nach Signal, Versorgung, Magnetfeld und Schaltung; für Auswahl und Ersatz zählen die Datenblattangaben des konkreten Typs. Weitere Sensorthemen finden Sie im Bereich Hall-Sensoren.