Los sensores magnéticos convierten la información codificada magnética o magnéticamente en señales eléctricas para su procesamiento por circuitos electrónicos, y en los tutoriales de sensores y transductores observamos los sensores de proximidad inductivos y el LDVT, así como los actuadores de salida de relé y solenoide.
Los sensores magnéticos son dispositivos de estado sólido que se están volviendo cada vez más populares porque se pueden usar en muchos tipos diferentes de aplicaciones, como la posición de detección, la velocidad o el movimiento direccional. También son una opción popular de sensor para el diseñador de electrónica debido a su funcionamiento sin contacto sin desgaste, su bajo mantenimiento, diseño robusto y como dispositivos sellados de efecto hall son inmunes a las vibraciones, el polvo y el agua.
Uno de los principales usos de los sensores magnéticos es en sistemas automotrices para la detección de posición, distancia y velocidad. Por ejemplo, la posición angular del cigüeñal para el ángulo de disparo de las bujías, la posición de los asientos del automóvil y los cinturones de seguridad para el control del airbag o la detección de la velocidad de las ruedas para el sistema de frenos antibloqueo (ABS).
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Los sensores magnéticos están diseñados para responder a una amplia gama de campos magnéticos positivos y negativos en una variedad de aplicaciones diferentes y un tipo de sensor magnético cuya señal de salida es función de la densidad del campo magnético a su alrededor se llama Sensor de efecto Hall .
Los sensores de efecto Hall son dispositivos que se activan mediante un campo magnético externo. Sabemos que un campo magnético tiene dos características importantes: densidad de flujo, (B) y polaridad (Polos Norte y Sur). La señal de salida de un sensor de efecto Hall es la función de la densidad del campo magnético alrededor del dispositivo. Cuando la densidad de flujo magnético alrededor del sensor excede un cierto umbral preestablecido, el sensor lo detecta y genera un voltaje de salida llamado Voltaje Hall, VH . Considere el diagrama a continuación.
Principios del sensor de efecto Hall
Los sensores de efecto Hall consisten básicamente en una pieza delgada de material semiconductor rectangular de tipo p, como arseniuro de galio (GaAs), antimonuro de indio (InSb) o arseniuro de indio (InAs) que pasa una corriente continua a través de sí mismo. Cuando el dispositivo se coloca dentro de un campo magnético, las líneas de flujo magnético ejercen una fuerza sobre el material semiconductor que desvía los portadores de carga, los electrones y los agujeros, a ambos lados de la losa semiconductora. Este movimiento de los portadores de carga es el resultado de la fuerza magnética que experimentan al pasar a través del material semiconductor.
A medida que estos electrones y agujeros se mueven hacia los lados, se produce una diferencia de potencial entre los dos lados del material semiconductor por la acumulación de estos portadores de carga. Luego, el movimiento de electrones a través del material semiconductor se ve afectado por la presencia de un campo magnético externo que está en ángulo recto con él y este efecto es mayor en un material plano de forma rectangular.
El efecto de generar un voltaje medible mediante el uso de un campo magnético se llama Efecto Hall después de que Edwin Hall lo descubriera en la década de 1870 con el principio físico básico que subyace al efecto Hall como fuerza de Lorentz. Para generar una diferencia de potencial en el dispositivo, las líneas de flujo magnético deben ser perpendiculares, (90
o
) al flujo de corriente y tener la polaridad correcta, generalmente un polo sur.
El efecto Hall proporciona información sobre el tipo de polo magnético y la magnitud del campo magnético. Por ejemplo, un polo sur haría que el dispositivo produzca una salida de voltaje, mientras que un polo norte no tendría ningún efecto. Generalmente, los sensores e interruptores de efecto Hall están diseñados para estar en “APAGADO” (condición de circuito abierto) cuando no hay campo magnético presente. Solo se ENCIENDEN (condición de circuito cerrado) cuando se someten a un campo magnético de suficiente fuerza y polaridad.
Sensor magnético de efecto Hall
El voltaje de salida, llamado voltaje Hall (VH) del elemento Hall básico es directamente proporcional a la intensidad del campo magnético que pasa a través del material semiconductor (salida ∝ H). Este voltaje de salida puede ser bastante pequeño, solo unos pocos microvoltios, incluso cuando está sujeto a fuertes campos magnéticos, por lo que la mayoría de los dispositivos de efecto Hall disponibles comercialmente se fabrican con amplificadores de CC incorporados, circuitos de conmutación lógica y reguladores de voltaje para mejorar la sensibilidad, histéresis y salida de los sensores. voltaje. Esto también permite que el sensor de efecto Hall funcione en una gama más amplia de fuentes de alimentación y condiciones de campo magnético.
El sensor de efecto Hall
Los sensores de efecto Hall están disponibles con salidas lineales o digitales. La señal de salida para sensores lineales (analógicos) se toma directamente de la salida del amplificador operacional, siendo el voltaje de salida directamente proporcional al campo magnético que pasa a través del sensor Hall.
