Los sensores de efecto Hall se pueden encontrar en diversas configuraciones, resultando en sensores que se indican para aplicaciones específicas. El profesional que proyecta equipos electrónicos que usan este tipo de sensores debe estar atento a las diferencias de características que justamente llevan a esas aplicaciones. En este artículo haremos un breve análisis de dos líneas de sensores de Honeywell que el lector puede usar en diferentes tipos de proyectos.
Para el sensor de campos magnéticos existen muchas posibilidades de elección para el proyectista. Se pueden utilizar sensores a tipo inductivo (bobinas), reed switches y sensores de Efecto Hall.
Todos ellos poseen características específicas que los hacen ideales para determinados tipos de aplicación.
Los sensores de Efecto Hall, por ejemplo, consisten en una de las mejores opciones para la percepción de campos magnéticos, principalmente cuando se requiere velocidad y precisión.
Empresas como Honeywell poseen amplias líneas de sensores diseñados para atender determinados tipos de aplicaciones.
Este es el caso de las series de sensores SS40A / SS50AT y SS59E / SS59ET.
A pesar de que operan según el mismo principio que es el cambio de la conductividad de un elemento en presencia de campos magnéticos, lo que se conoce como Efecto Hall, su arquitectura interna, además de la presencia de elementos adicionales hace que se destinen a campos diferentes de utilizar.
El Efecto Hall
Edwin H. Hall en 1879 descubrió que un campo magnético puede modificar la trayectoria de los electrones que se desplazan a través de un conductor.
Así, si tomamos como ejemplo una hoja metálica, como muestra la figura 1, la presencia de un campo magnético hace que los portadores de carga modifiquen su trayectoria, apareciendo así una tensión transversal (Vh) en esa misma placa.
Esta tensión puede ser medida por un circuito externo o aún usada para efectos de sensoriamiento, pues es proporcional a la intensidad del campo que crea.
Las aplicaciones prácticas del efecto sólo se hicieron posibles con el desarrollo de las tecnologías de materiales semiconductores.
Utilizando configuraciones apropiadas de materiales, en conjuntos de placas, podemos multiplicar esa tensión elaborando con ello dispositivos sensores de campos magnéticos extremadamente sensibles y rápidos.
La gran ventaja del uso de estos sensores es que pueden ser fabricados con el propio material utilizado en la fabricación de los circuitos integrados.
Esto significa la posibilidad de integrar en el propio chip del sensor circuitos amplificadores e incluso convertidores analógicos-digitales que permiten conectar directamente el sensor con microprocesadores y microcontroladores, como muestra la figura 2.
La disposición de los elementos que forman un sensor de este tipo depende de las características deseadas para el dispositivo como:
• Orientación del campo magnético que debe actuar sobre él.
• Sensibilidad
• Velocidad de respuesta
• Tipo de salida deseada
• Presencia o no de campos magnéticos externos que puedan interferir en la percepción.
Teniendo en cuenta estas variables, hay miles de tipos de sensores con los que el lector puede contar para un proyecto. Así, como indicamos en la introducción, en la elección el proyectista debe estar atento a todos ellos para hacer la elección correcta.
El tipo básico hace uso de un amplificador diferencial para amplificar la tensión obtenida en un sensor que es extremadamente baja, del orden de 30 uV por gauss de intensidad de campo magnético, .valor típico, como muestra la figura 3.
Podemos encontrar tipos comunes tanto con salidas analógicas como digitales.
En los tipos analógicos tenemos una tensión de salida proporcional a la intensidad del campo aplicado. La principal característica a ser observada es la linealidad de la respuesta.
La tensión de alimentación será importante en este tipo de circuito, pues la banda de salida debe estar contenida dentro del rango delimitado por los extremos de la tensión, como muestra la figura 4.
Así, es común tener tipos con tensiones de alimentación en el rango de 4,5 a 10,5 V, 4,5 a 12 V o 6,6 V a 12, 6 V.
Para los tipos de salida digitales, tenemos un convertidor A / D interno que proporciona en su salida un valor binario cuya cantidad de bits determinará la resolución del sensor.
Cuanto más bits contenga la salida, mayor será la precisión o resolución del sensor, como muestra la figura 5.
También existe la posibilidad de trabajar con una curva de transferencia más simple, cuando el sensor opera como un simple conmutador (sí o no) generando pulsos individuales en la presencia de campos magnéticos, como muestra la figura 6.
Para que el lector tenga una idea de las pequeñas diferencias que existen entre los sensores disponibles, analizamos las dos series de sensores de Honeywell.
Lo que el lector tendrá una será una idea mejor de que la elección de tales componentes no es tan simple, exigiendo cuidados y conocimiento de los proyectistas.
Se trata de una línea de sensores económicos especialmente diseñados para operar desde el campo magnético creado por un pequeño imán permanente o un electroimán.
La tensión de salida depende tanto de la tensión de alimentación y de la intensidad del campo magnético que actúa sobre el sensor.
Entre las aplicaciones indicadas para ese sensor se destacan:
• Sensoriamento de corriente
• Control de motores
• Sensoriamento de posición
• Lectura de códigos magnéticos
• Encoders rotativos
• Detector de metales ferrosos
• Sensor de vibración
• Sensor de nivel de líquido
• Sensor de peso
SS40A / SS50AT
Estos sensores bipolares de bajo costo tienen una gama de aplicaciones diferente a las anteriores.
Operando con tensiones de alimentación en el rango de 4,5 Vdc a 24 Vdc, fueron proyectados con las más modernas tecnologías, para proporcionar soluciones competitivas en equipos comerciales, ordenadores, médicos y de consumo que necesiten un control de velocidad de motores y el sensor de RPM.
Entre las aplicaciones sugeridas por Honeywell destacamos:
• Control de ventiladores de refrigeración en ordenadores
• Sensación de RPM y control de velocidad
• Conmutación de motores sin escobillas
• Sensación de posición y control de motores
• Encoder magnético simple
• Sensor de flujo
Conclusión
Aunque físicamente los sensores son similares es necesario estar atento a sus características eléctricas. Las aplicaciones diferentes citadas muestran esto.
Más información el lector puede encontrar en el sitio web de Honeywell en: www.honeywell.com