Spinning Current Hall-Sensor
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Idee
Integrierte Hall-Sensoren (Allegro, Infineon, TI) haben Spinning Current eingebaut -- aber als Black Box. Man sieht nicht was passiert. In diesem Projekt bauen wir Spinning Current extern auf, mit einem nackten Hall-Element und diskreter Ansteuerung. Alles offen, alles messbar.
Notizen
Was ist Spinning Current?
Ein nacktes Hall-Element hat bauartbedingt eine Offset-Spannung -- auch ohne Magnetfeld liegt am Ausgang nicht exakt 0V. Ursache: Geometrie-Asymmetrien im Halbleitermaterial (Wheatstone-Brücke nicht perfekt balanciert).
Spinning Current eliminiert diesen Offset durch Rotation der Kontaktbelegung: - Phase 1: Strom durch Kontakte 1→3, Hall-Spannung an 2→4 - Phase 2: Strom durch Kontakte 2→4, Hall-Spannung an 3→1 - Phase 3: Strom durch Kontakte 3→1, Hall-Spannung an 4→2 - Phase 4: Strom durch Kontakte 4→2, Hall-Spannung an 1→3
Das Hall-Signal wechselt das Vorzeichen mit der Phasenrotation -- der Offset bleibt konstant. Durch Mittelung über alle Phasen hebt sich der Offset auf, das Hall-Signal bleibt.
Hardware
- Hall-Element: AKM HG106C (GaAs, 4-Terminal, SOP/SOT-143-ähnlich, bei Mouser verfügbar)
- Kontakt-Umschaltung: 4× TC4424A Gate Driver (schalten die Stromrichtung)
- Controller: Teensy 4.1 (iMXRT1062, 600 MHz) mit Zephyr RTOS via PlatformIO
- Steuerung: USB Serial, Python/Tkinter GUI
- Timing: Nanosekunden-Phasendauer über ARM DWT Cycle Counter