霍尔传感器 arduino ROHM传感器套件测评（一）：测试平台，霍尔传感器

ROHM传感器套件测评（一）：测试平台，霍尔传感器

开箱照片和介绍在这个帖子里： 晒个开箱照: ROHM传感器套件

这个评估套件一共包含8个传感器小板和1块搭配Arduino测试用的 SensorShield 母板。SensorShield上面并没有MCU等主控器件，也就是完全交由Arduino来处理传感器的输出信号，那么它的必要性在哪里？如果每个传感器小板都做成Arduino兼容的接口，直接插在Arduino上用不可以么？但是这样忽略了一个工作电压的问题：

如上表，这8个传感器的工作电压范围不尽相同，大部分都在3.6V以下，甚至2.0V以下。但是Arduino的I/O电压是5V的，不能直接连。所以SensorShield很重要的一个角色就是电平转换，把1.8V, 3.3V的VDDIO转换成5V的，再和Arduino连接。

板子上除了3.3V和1.8V的稳压芯片外，配置了两片Level shifter：一个是I2C专用的PCA9306, 一个是多路数字双向转换器 FXMA108. 传感器的工作电压可以用跳线选择 1.8V/3.3V/5V，连Arduino这一侧的数字I/O则统一为5V电平。传感器小板的连接使用普通的2.54圆孔排座，共设置2个模拟输出传感器座，5个I2C输出传感器座，和1个数字GPIO输出传感器座。也就是可以把8个小板一齐插上去，虽然并没有什么好处。

我并没有用过Arduino，也没有它的开发板。不过ST的Nucleo我有几块，插针是兼容Arduino的，所以我就用Nucleo来做测评了。Nucleo的I/O电平是3.3V而不是5V，这并不算电气兼容，不过STM32的大部分I/O都是能承受5V输入的，也不是问题。对照ROHM资料电路图，和ST Nucleo的手册，可以分析出连接关系：

D1 --- J1.0 (Arduino D0) --- PA3

D2 --- J1.1 (Arduino D1) --- PA2

J3选择 --- J1.2 (Arduino D2) --- PA10

J4选择 --- J1.3 (Arduino D3) --- PB3

SDA2 --- J2.9 (Arduino D15) --- PB9

SCL2 --- J2.10 (Arduino D14) --- PB8

ANA1 --- J13.6 (Arduino A0) --- PA0

ANA2 --- J13.5 (Arduino A1) --- PA1

ANA3 --- J13.4 (Arduino A2) --- PA4

ANA4 --- J13.3 (Arduino A3) --- PB0

如上，D1, D2, ANA1~ANA4这几个口都是独立使用的，从传感器插座口映射到Arduino上，而且4个模拟口是直接连接（用STM32要注意一下是否超过ADC量程）。I2C只有一组，是5个传感器座共用的。但是这些I2C传感器还附带了一个数字I/O用来产生中断，所以需要多留一些数字GPIO. SensorShield上面一共留了2个出来，通过跳线J3、J4来选择。但是J3、J4的选择项又把D1, D2给加进去了（重复？），还把可以不经 Level shifter 直接把传感器中断输出连到Arduino，意义也让人费解。

传感器全家福：

其实SensorShield上面的接口并没有用完，比如霍尔传感器只有一个GPIO输出，模拟输出的传感器每个也只有一路输出。

============== 霍尔传感器 BD7411G =================

霍尔传感器是利用霍尔效应(Hall Effect)来检测磁场的，本质上还是洛伦兹力起作用。霍尔传感器出现的历史已比较久了，我所知道的是用来检测电动机转速的应用很多，比如在无刷电机里面就能找到这种元件，成本也很便宜。因为没有机械的动作，所以作为磁敏元件霍尔传感器比干簧管的响应速度要快得多。用在简单的位置传感上比如门窗开关检测也是很容易想到用它来替代干簧管的。

ROHM套件里面的BD7411G可能是很老的型号了（我没有应用经验，仅仅从手册里面推测），在手册的表里面，列出了下面一些霍尔传感器的型号

BD7411G的工作电流比其它型号大了几百倍，唯一特点是可以在5V下工作（也只能在5V）。规格参数上看，不符合低功耗使用的需求了，不知道ROHM为什么在套件中选择了这一款。

因为输出是H/L两种电平，写个程序来测意义不大了。直接连LED，甚至不用SensorShield都可以测试。我不了解目前霍尔传感器的水平进步到什么程度，就不评价性能了。简单体会下，用了几个小磁铁试了试，靠近了检测还是很灵的。我手边有一把常用的世达的防磁镊子，镊子头部贴到BD7411G上面，也能让它输出翻转。

玩个带劲点的：估测电钻电机转速。这是我以前手工DIY PCB时候用来钻孔的小电钻，卸下钻夹，临时弄个办法把磁铁固定上去吧。

这个带两个磁铁的小零件是taobao买来的，平时我用来吸住钻头，防丢。

转起来了，看霍尔的输出是什么样子

手拿着高度不稳定，输出占空比和频率也都不稳定，大概有每分钟450转的样子（因为转一周两个磁铁各来一次）。

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计算器能联网？还能聊天？南都科创对话这位印度小哥

一台带有OLED显示屏、能连WiFi和用来聊天的“升级版”卡西欧计算器在国外火了。南都科创记者近日对话了这位改装计算器的印度技术达人Srinivasan。

事情是这样的：

最近，一位名叫“Neutrino”的用户在视频网站Youtube中上传了一个他改装卡西欧计算器的视频，引发不少网友围观。

视频里，一台卡西欧fx-991MS计算器表面看上去非常普通，但被磁铁一碰，右上角太阳能电池板的位置就亮起来变成了一个显示屏。这台计算器还可以连接WiFi，加载提前上传到Google Firebase的资料文档，甚至和附近设备聊天通信。

他是如何做到的？

改装出这台神奇计算器的印度小哥Srinivasa向南都科创记者表示，自己是一名电子工程专业本科生，对一切电子设备感到好奇。他希望通过这个计算器改装项目，让更多人感受到技术作用、“创客精神”。

技术揭秘：普通计算器全新升级

可以连WiFi、收信息、发短信

“前段时间印度（由于新冠疫情）也采取了社交隔离措施，我在家里就想做一些‘真正有趣的事’，可以让我用一两个星期完全投入进去。”Srinivasan说，这个改装版计算器的诞生确实有点特别。

据Srinivasan介绍，他过去在拆解电子设备和做电子工程项目时积累过一些经验，不过并没有对计算器做过专门研究。

但他发现一件非常巧合的事，那就是为卡西欧计算器充电的太阳能电池板和微型OLED显示屏的尺寸基本相同，这可以让他在把显示屏放到计算器上的同时不改变计算器的任何外观。由此，他产生了改装计算器的想法。

从Youtube视频中可以看到，改装这台卡西欧fx-991MS计算器需要分别对硬件和软件进行操作。

首先，Srinivasan将计算器后面的螺丝拧下来，用一块128X32的OLED显示屏替代计算器太阳能电池板。

然后，他又把ESP8266开发板与OLED面板焊接起来并进行调试，随后加入了两个霍尔传感器。最后，通过对软件库的一系列操作，计算器就能开始通过网络收发信息。

Srinivasan告诉南都科创记者，ESP8266是由中国制造商生产的WiFi模块，因为价格亲民、性能优秀而在全世界极客圈中广受欢迎。

南都科创记者查阅资料后了解到，ESP8266开发板售价在20-30元左右，其使用的ESP8266芯片由上海乐鑫信息科技公司出品，被广泛用于智能家居和智能物联网应用的开发设计中。

Srinivasan采用霍尔传感器和磁铁配合实现“隔空”操控。霍尔传感器能够检测附近磁场变化。Srinivasan将磁铁嵌入圆珠笔帽中，隐藏在计算器内部的霍尔传感器通过感知圆珠笔靠近或远离计算器、短按长按等操作时磁场的不同变化，来对应滚动显示屏上的菜单、选择相关内容的各种交互操作。

最后，完成一系列硬件改造后，Srinivasan还要编写硬件驱动程序和实现计算器与网络服务器之间的数据传输功能。

Srinivasan说，他先将文本数据放到GoogleFirebase项目中，然后发送网络数据包给藏在计算器内的ESP8266开发板。计算器通过Arduino JSON库解析数据包，最终通过Adafruit-SSD1306驱动OLED屏幕显示储存在Firebase的文本信息。

通过前述流程，一个可以连WiFi获取信息甚至聊天发短信的“升级版”卡西欧计算器就诞生了。Srinivasan在采访中指出，开源的软件工具包、富有活力的开源社区和简单易用的云端数据库服务在这次改造计算器时帮了他很大的忙。

技术遭到质疑：

一度陷入开源代码版权争端

Srinivasan是一名来自印度班加罗尔的电子工程专业本科生，也是一个资深的电子设备DIY爱好者。

这两年，他在网上发布了不少DIY改造的视频和图片，其中有例如能在迷宫中迅速找到最短路线的机器人和会提醒人们洗手的自动洗手液机。

不过，这次改装的卡西欧计算器算是最火的一次了，Youtube视频一下子收获了几十万的播放量，还受到不少科技媒体报道。

但令人意外的是，现在再打开Srinivasan的视频时，会发现页面提示了这样一行字：“由于第三方提出了版权主张，此视频已无法播放。”

对此，Srinivasan解释道，这是因为他的DIY计算器项目引起了版权保护组织REACT的注意，对方认为他使用的代码侵犯了美国著作权法律DMCA（数字千年版权法案）。

知识产权制度是科技和产业发展的产物。作为一家非盈利的版权保护组织，REACT在打击版权侵犯事件方面有超过30年的经验。从苹果公司(Apple)到时尚品牌YSL等数十家不同行业的知名企业都是REACT的会员，卡西欧公司当然也是其中之一。

开源代码平台GitHub 被誉为“广大开发者的圣地与乐园”，这是因为其中除了有各大科技公司的顶级开源项目，还活跃着众多具有业界影响力的开源先锋。

这些开源代码通常都会带有开源许可协议，例如是否可以商用、是否可以进行二次开发等等。

Srinivasan也将自己改造卡西欧计算器的代码放上了GitHub，以供其他有兴趣的开发者效仿借鉴。但REACT上周向GitHub提出DMCA投诉，认为Srinivasan在Github公开的项目使用了卡西欧计算器的私有商业源码，这侵犯了卡西欧公司的代码版权。

南都科创记者就此事询问了Srinivasan，他的回应是：“老实说，我不知道REACT为什么要这么做。我使用的代码与卡西欧无关、完全是自己从零开始写的，我的项目所包含的所有库和文件也都是开源的。只能说这种情况真的很少见，而且相关法规对开发者和创客而言非常苛刻。”

收到REACT的投诉后，Srinivasan立即向Github提出了抗辩通知，要求恢复自己的开源代码项目。

呼吁更多年轻人加入创客文化

除了版权问题外，一度有媒体质疑Srinivasan改造项目的作用。

Srinivasan坦言，“我希望自己的发明能够激发其他人的创造力并吸引他们加入创客队伍。可以用你的知识做更多有意义的事情。 ”

“（在创客社区）你会遇到很多志趣相投的人，这为你和其他优秀创客合作提供了大量机会。毕竟，单个开发者的力量是有限的，如果没有开源社区其他开发者贡献的代码，我可能需要多花几个月的时间来完成许多开源库早已实现的功能。”Srinivasan说，创客文化也是互相帮助、共同成长的文化，所以开发者也常常会对曾经帮助他们的开源代码贡献者表示感谢和称赞。

4月，Srinivasan还DIY了一台自动洗手液机。

当人们把手伸到洗手液泵口下的时候，机器就会发出语音提示：“现在开始挤洗手液了”“谢谢你来洗手”“你的手好脏，快过来洗手”…… “创意无处不在，我永远不会放弃尝试（发明）新事物。” 采访时，Srinivasan说道。

Srinivasan说，他的发明创意大部分时候来自实习工作经验与生活经验的结合，对于将传感器和软硬件模块组合起来实现一些有意义的功能常常是出于自己的偶然想法。

获得灵感的另一个好办法是关注别人在网上公布的创新发明，并尝试理解他们在做什么。“也许你会想到一种比别人更简单的技术方案，这就是驱动整个开源社区不断进步的动力。”

出品：南都科创工作室

采写：南都记者 任先博 实习生 郭静怡

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