INSTRUMENTACIÓN Y SENSORES SEN SE NSOR DE DE EFE E FECTO CTO HAL HAL L
25/04/2011
Instrumentación y sensores Ing. José Bucheli A.
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Sensor de Efecto Hall
En el mercado existe gran cantidad de sensores industriales para diversos usos, basados en el efecto que descubrió el científico Edwin Herbert Hall. El nombre de Hall, físico norteamericano, ha pasado a la posteridad debido a una singularidad electromagnética que descubrió por causalidad en el curso de un montaje eléctrico: el "Efecto Hall".
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Principio de Operación
Cuando por una placa metálica circula una corriente eléctrica y ésta se halla situada en un campo magnético perpendicular a la dirección de la corriente, se desarrolla en la placa un campo eléctrico transversal, es decir, perpendicular al sentido de la corriente.
Este campo, denominado Campo de Hall, es la resultante de fuerzas ejercidas por el campo magnético sobre las partículas de la corriente eléctrica, sean positivas o negativas
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Principio de Operación La acumulación de cargas en un lado de la placa, en el campo así creado, implica que el otro lado tiene una carga opuesta, creándose entonces una diferencia de potencial La carga positiva posee un potencial superior al de la carga negativa La medida del potencial permite, por tanto, determinar si se trata de un campo positivo o negativo.
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Principio de Operación
En la actualidad, los dispositivos de efecto Hall se fabrican con semiconductores en lugar del oro con el que trabajó Hall. Los semiconductores producen diferencias de potencial Hall más altas que cualquier material sólido. El efecto Hall es la generación de una diferencia de potencial entre los terminales opuestos de un conductor eléctrico por el que circula corriente y que está colocado dentro de un campo magnético. Este efecto se produce debido a la fuerza de Lorentz, la cual desvía los portadores de carga en el material semiconductor.
La sensibilidad se mide normalmente en Milivolt por Gauß (mV/G). Donde: 1 Tesla = 10000 Gauß (1 G = 10-4 T).
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Principio de Operación con y sin iman incorporado
Cuando se utilizan por si mismos, los sensores de efecto Hall solo pueden detectar objetos magnetizados. Sin embargo cuando se emplean en conjunto con un imán permanente son capaces de detectar todos los materiales ferromagnéticos. Cuando se utilizan de dicha manera ( con imán) el dispositivo de efecto Hall detecta un campo magnético intenso en la ausencia de un material ferromagnético en el campo cercano. Cuando dicho material se aproxima al dispositivo de efecto Hall, el campo magnético se debilita en el sensor debido a la curvatura de las líneas del campo a través del material
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Construcción - Formatos
Los dispositivos de efecto Hall que re encuentran comercialmente, se construyen con semiconductores, generalmente una tira de arseniuro de galio (GaAs) y de indio (InAs), debido a que estos presentan una mayor diferencia de potencial que los materiales conductores. Los elementos del Hall se integran mayoritariamente en un circuito integrado en los que se produce una elevación de la señal y una compensación de la temperatura.
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Aplicaciones de los sensores Hall
Los dispositivos de efecto Hall se emplean en una gran variedad de situaciones práctica, en donde se requiera sensar la posición, movimiento, campos magnéticos o corrientes sin la necesidad de que exista un contacto fásico, como control de velocidad de motores, medición de corriente y medición de líneas magnéticas debido a elementos inductivos, como motores y transformadores, llaves digitales sin contacto mecánico, Generación de pulsos para conteo de eventos, Medición de ángulo, proximidad y movimiento. En la industria del automóvil : en el cierre del cinturón de seguridad, en sistemas de cierres de puertas, para el reconocimiento de posición del pedal o del asiento, el cambio de transmisión y para el reconocimiento del momento de arranque del motor. La gran ventaja es la invariabilidad frente a suciedad (no magnética) y agua. En circuitos integrados, en impresoras láser, en disqueteras de ordenador , en motores de corriente continua sin escobillas, ej. en ventiladores de PC.
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Aplicaciones de los sensores Hall
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SENSORES DE EFECTO HALL COMERCIALES MLX90217. Sensor efecto Hall de posición rotatoria. El MLX90217 es un sensor de posición rotatoria con salida digital autoajustable. Diseñado para aplicaciones donde se requiera saber la posición o velocidad de giro del diente de un engrane metálico. Se utiliza en combinación con un imán el cual se coloca por su lado sur en la cara no marcada del sensor. El dispositivo tiene una salida de colector abierto protegido contra cortocircuito. El MLX90217 tiene integrado un convertidor A/D de 10 bits y un ciruito sample and hold lo cual proporciona una salida digital. Otro convertidor A/D de 4 bits provee una histéresis fija. El imán puede ser a partir de 50 a 400mT. Mientras que se muestrea la señal, el sensor reconoce un aumento o disminución en el flujo magnético. La salida se encontrará en estado lógico alto cuando el flujo aumente y un nivel lógico bajo cuando el flujo disminuya. Aplicaciones: -Sensor de rotación en: arbol de levas, frenos ABS, engranes, etc. Características: - Voltaje de alimentación: 3.5 a 24 Vdc. - Consumo de corriente: 1 a 6 mA. - Corriente de salida: 25mA. 25/04/2011
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Tarea 1
Medición de corriente eléctrica en base a sensores de efecto Hall
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TAREA 2 Consultar las características de los siguientes sensores Sensor de posición de efecto Hall Interruptor de proximidad de efecto Hall Sensor de velocidad de efecto Hall Diseñar una aplicación
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CONEXIONES
Estos dispositivos tienen cuatro terminales. Dos de ellas se usan para aplicarle la excitación de DC y las otras dos se utilizan para obtener la tensión de salida. Otros disponen de 3 terminales
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CLSIFICACIÓN
Los dispositivos de efecto Hall se clasifican en dos grupos: Lineales y digitales. Los transductores de efecto Hall lineales, se utilizan para gaussiómetros con una sensibilidad de 1.5 mV / g, y sondas de corriente continua. Los dispositivos de efecto Hall digitales se usan en sensores de proximidad, conmutación y contadores. La proximidad se detecta colocando un imán sobre el objeto cuya proximidad se va a detectar. Los dispositivos de efecto Hall, típicamente generan potenciales de aproximadamente 10 mV en su salida, por este motivo, muchos fabricantes incluyen un amplificador y el elemento Hall, en un mism o encapsulado.
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Ventajas y desventajas
Su principal ventaja es que pueden ofrecer datos fiables a cualquier velocidad de rotación. Sus inconvenientes son la mayor complejidad y precio con respecto a un sensor inductivo.
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Sensor de efecto Hall de las series SR 16/SR 17 Sensor de efecto Hall de las series SR 16/SR 17 Paletas de efecto Hall con imán integrado para detectar objetivos de metal. Ideal para aplicaciones de detección o recuento que no se pueden realizar con un sensor de infrarrojos. Para utilizar en entornos industriales sucios y polvorientos. Montaje vertical o lateral, salida de pin o cable según el modelo. Características técnicas Tensión de funcionamiento: Consumo: Frecuencia de conmutación: Tiempo de conmutación: Temperatura de funcionamiento: 25/04/2011
3,8-30 Vdc 10 mA Máx. 5 kHz 1,5 μs 20 a +85 °C Instrumentación y sensores Ing. José Bucheli A.
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Catálogos de sensores
http://www.directindustry.es/fabricanteindustrial/sensor-efecto-hall-71708.html
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LABORATORIO PRACTICA 25/04/2011
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Medición del Campo Magnético
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Medición de Desplazamiento
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Medición de velocidad de un motor
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Equipo disponible
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