Sensor de efeito Hall

Definição

Sensores de efeito Hall são os transdutores lineares usados para medir a magnitude do campo magnético. Trabalhando no princípio do Efeito Hall, esses sensores geram uma tensão Hall quando um campo magnético é detectado, o qual é usado para medir a densidade do fluxo magnético.

Os sensores lineares podem medir a grande variedade de campos magnéticos. Além dos campos magnéticos, esses sensores também são usados para detectar proximidade, posição e velocidade. Para esses sensores, a tensão de saída é diretamente proporcional à magnitude do campo magnético.

O Efeito Hall é o método mais comum de medição do campo magnético e os sensores de efeito Hall são muito populares e têm muitas aplicações contemporâneas.

Por exemplo, eles podem ser encontrados em veículos como sensores de velocidade das rodas, bem como sensores de posição do virabrequim ou ou do veio de excêntricos.

Também são frequentemente usados como interruptores, bússolas, sensores de proximidade e assim por diante.

O que é um sensor de efeito Hall?

Um sensor de efeito Hall é um pequeno dispositivo, montado em uma placa de circuito, que pode medir um campo magnético.

Ele foi projetado de acordo com os princípios do efeito Hall, no qual um campo magnético perpendicular a uma corrente elétrica em um circuito produz voltagem do outro lado.

O sensor pode estar na forma de um único chip, juntamente com componentes para compensar as mudanças de temperatura. Um amplificador para o sinal também é necessário para gerar medições precisas.

Estão disponíveis sensores de efeito Hall de saída analógica e digital, e ambos são usados em computadores, automóveis e sistemas de controle industrial.

Em um sensor de efeito Hall analógico, a tensão da saída está sempre diretamente relacionada ao campo magnético, que pode ser positivo ou negativo. A tensão aumenta com a intensidade do campo magnético e, se nenhum campo estiver ativado, uma tensão nula representa o valor da energia que está passando.

A saída de um sensor versus a entrada é descrita pela função de transferência que contabiliza a saída sem campos magnéticos, sensibilidade e sua faixa de saída.

Com um sensor de efeito Hall de saída digital, a saída é definida apenas pelos estados ligado e desligado. Um sensor analógico pode ser convertido em digital usando um circuito específico, o circuito de disparo de Schmitt. Os estados mudam apenas quando um nível predeterminado é atingido; caso contrário, a saída não aumentará ou diminuirá, a menos que o campo magnético mude significativamente o suficiente. Além disso, os sensores digitais podem ser alimentados por suprimentos regulados ou não regulamentados, dependendo do uso para o qual estão sendo utilizados.

Basta um pequeno pacote de circuitos integrados para alojar um sensor de efeito Hall, juntamente com seus componentes eletrônicos associados.

Os sensores reais são quase pequenos demais para serem vistos e podem ser colocados em qualquer lugar da placa de circuito. Ao mesmo tempo, eles podem tolerar choques, vibrações e variações extremas de temperatura; portanto, os sensores de efeito Hall podem ser usados para detecção de velocidade em sistemas de controle industrial.

Eles também podem detectar a força e a direção de um campo magnético, permitindo a detecção de direção. O uso como sensor de posição também é possível.

A eletrônica com um sensor de efeito Hall está incluída nos sistemas de freios e ignição automotivos.

Os telefones celulares e outros dispositivos portáteis também os possuem para aprimorar várias funções e aplicativos que exigem detecção de posição, movimento e velocidade.

Os sensores de efeito Hall também custam menos que os sensores semelhantes, de modo que a eletrônica pode ser adquirida e desenvolvida economicamente.

Sensor de efeito de hall – Fundamentos

Um sensor de efeito Hall é um dispositivo eletrônico projetado para detectar o efeito Hall e converter suas descobertas em dados eletrônicos, para ligar e desligar um circuito, fornecer uma medição de um campo magnético variável, ser processado por um computador incorporado ou exibido em uma interface.

Em 1879, o cientista Edwin Hall descobriu que, se um ímã é colocado perpendicularmente a um condutor com um fluxo constante de corrente, os elétrons que fluem dentro do condutor são puxados para um lado, criando assim uma diferença potencial na carga (ou seja, tensão). O efeito Hall, portanto, é indicativo da presença e magnitude de um campo magnético próximo a um condutor.

Usando campos magnéticos, os sensores de efeito Hall são usados para detectar variáveis como proximidade, velocidade ou deslocamento de um sistema mecânico.

Os sensores de efeito Hall não têm contato, o que significa que eles não precisam entrar em contato com um elemento físico. Eles podem produzir um sinal digital (ativado e desativado) ou analógico (contínuo), dependendo do design e da função pretendida.

Os interruptores e travas de efeito Hall estão ativados ou desativados. Um interruptor de efeito Hall liga na presença de um campo magnético e desliga quando o ímã é removido. Uma trava de efeito Hall ativa (fecha) quando um campo magnético positivo é aplicado e permanece acesa mesmo quando o ímã é removido. Quando um campo magnético negativo é aplicado, a trava de efeito Hall desliga (abre) e permanece desligada mesmo quando o ímã é removido.

Sensores lineares Hall (analógicos) realizam medições precisas e contínuas com base na força do campo magnético; eles não ligam e desligam. Dentro do sensor de efeito Hall, o elemento Hall envia a diferença de potencial elétrico (tensão provocada pela interferência magnética) para um amplificador, a fim de fazer com que a mudança de tensão seja grande o suficiente para ser percebida pelo sistema incorporado.

Os sensores de efeito Hall podem ser encontrados em telefones celulares e GPS, linhas de montagem, automóveis, dispositivos médicos e muitos dispositivos IoT.

Descrição

Sem sensores, a maioria das aplicações eletrônicas não existiria – os sensores desempenham uma função vital, ou seja, fornecem uma interface para o mundo real.

Os sensores de efeito Hall, baseados em fenômenos magnéticos, são uma das tecnologias de detecção mais usadas atualmente.

Na década de 1970, tornou-se possível construir sensores de efeito Hall em circuitos integrados com circuitos de processamento de sinal a bordo, reduzindo enormemente o custo e permitindo o uso prático generalizado.

Uma das primeiras aplicações principais foi em teclados de computador, substituindo contatos mecânicos. Agora, centenas de milhões desses dispositivos são fabricados a cada ano para uso em uma grande variedade de aplicações, incluindo automóveis, computadores, sistemas de controle industrial, telefones celulares e muitos outros.

A importância desses sensores, no entanto, contrasta com as informações limitadas disponíveis. Muitos avanços recentes em miniaturização, configurações de sensores inteligentes e tecnologia de sensores em rede levaram a alterações no projeto e à necessidade de informações confiáveis.

A maioria das informações técnicas sobre os sensores de efeito Hall é fornecida pelos fabricantes dos sensores e é inclinada para uma linha de produtos específica. Os engenheiros de projeto e controle de sistema precisam de uma fonte legível e independente de informações práticas de projeto e detalhes técnicos que não sejam específicos do produto ou do fabricante e que mostrem como os sensores de efeito Hall funcionam, como fazer a interface com eles e como aplicá-los de diversas formas. de usos.

Sensor de efeito de hall – Sensores magnéticos

Os sensores magnéticos convertem informações magnéticas ou codificadas magneticamente em sinais elétricos para processamento por circuitos eletrônicos.

Os sensores magnéticos são dispositivos de estado sólido que estão se tornando cada vez mais populares porque podem ser usados em muitos tipos diferentes de aplicações, como detecção de posição, velocidade ou movimento direcional. Eles também são uma escolha popular de sensor para o projetista de produtos eletrônicos devido à sua operação sem contato sem desgaste, sua baixa manutenção, design robusto e como dispositivos de efeito Hall selados são imunes a vibrações, poeira e água.

Um dos principais usos dos sensores magnéticos é nos sistemas automotivos para detecção de posição, distância e velocidade.

Por exemplo, a posição angular do eixo da manivela para o ângulo de disparo das velas de ignição, a posição dos assentos de carro e cintos de segurança para controle do airbag ou detecção da velocidade das rodas do sistema de freio antibloqueio (ABS).

Os sensores magnéticos são projetados para responder a uma ampla gama de campos magnéticos positivos e negativos em uma variedade de aplicações diferentes e um tipo de sensor magnético cujo sinal de saída é uma função da densidade do campo magnético ao redor é chamado de sensor de efeito Hall.

Os sensores de efeito Hall são dispositivos que são ativados por um campo magnético externo.

Sabemos que um campo magnético tem duas características importantes: densidade de fluxo e polaridade (pólos norte e sul).

O sinal de saída de um sensor de efeito Hall é a função da densidade do campo magnético ao redor do dispositivo.

Quando a densidade de fluxo magnético em torno do sensor ultrapassa um determinado limite pré-definido, o sensor detecta e gera uma tensão de saída chamado a tensão de Hall, V_H.

Funcionamento e aplicações do sensor de efeito Hall

A tensão de Hall é descoberta por Edwin Hall em 1879.

O efeito de Hall é causado devido à natureza da corrente em um condutor.

Muitas invenções usaram essa teoria do Efeito Hall.

Essa teoria também é usada em sensores de corrente, sensores de pressão, sensores de fluxo de fluido, etc.

Uma invenção que pode medir o campo magnético é o sensor de efeito Hall.

Fonte: www.electronics-tutorials.ws/howtomechatronics.com/www.magnelinkinc.com/www.elsevier.com/www.wisegeek.org/www.fierceelectronics.com/sensing.honeywell.com/www.elprocus.com