Dominando los sensores de efecto Hall: Principios, aplicaciones y diseño

El efecto Hall lleva el nombre de Edwin Hall, quien descubrió en 1879 que cuando un campo magnético atraviesa una placa conductora que lleva corriente en dirección perpendicular al plano de la placa, surge una diferencia de potencial a través de ella. La fuerza de Lorentz, representada en el panel superior, es el principio físico subyacente. Cuando un electrón se mueve perpendicularmente al campo magnético aplicado B, experimenta la fuerza de Lorentz, normal tanto al campo como al flujo de corriente.

Un sensor de efecto Hall (o simplemente sensor Hall) usa este efecto para detectar la presencia y amplitud de un campo magnético. El voltaje de salida es proporcional a la intensidad del campo. En este artículo aprenderás definición, aplicaciones, diagrama, principio de funcionamiento, ventajas y desventajas del sensor de efecto Hall.

¿Qué es un sensor de efecto Hall?

Un sensor magnético es una forma de sensor de efecto Hall. Es un transductor que responde a cambios en un campo magnético variando su voltaje de salida. Es un dispositivo electrónico que detecta el efecto Hall y convierte sus hallazgos en datos electrónicos, usables para activar/desactivar un circuito, medir un campo magnético fluctuante, ser procesado por una computadora integrada o mostrado en una interfaz.

Cuando un imán se coloca perpendicular a un conductor con corriente, los electrones son empujados a un lado, creando una diferencia de potencial (voltaje). La presencia y amplitud de un campo magnético cerca de un conductor se indica así mediante el efecto Hall.

Aplicaciones del sensor de efecto Hall

Las aplicaciones comunes incluyen:

• Detección de proximidad, posición, velocidad y corriente
• Medición de velocidad de ruedas y ejes (tacómetros, sincronización de encendido en motores de combustión)
• Detección de posición del imán permanente en motores DC sin escobillas
• Detección de elementos móviles en lugar de finales de carrera mecánicos; indexación de movimiento rotacional o translacional

Diagrama de un sensor de efecto Hall:

[Se recomienda insertar diagrama esquemático]

Principio de funcionamiento

En el funcionamiento, un material semiconductor tipo p delgado y rectangular (arseniuro de galio GaAs, antimoniuro de indio InSb, o arseniuro de indio InAs) hace pasar una corriente continua para formar el sensor. Al colocarse en un campo magnético, las líneas de flujo magnético ejercen fuerza sobre el semiconductor, desviando portadores de carga (electrones y huecos) a los lados de la lámina. La fuerza magnética que encuentran al atravesar el material los hace moverse.

La acumulación de portadores crea una diferencia de potencial entre los dos lados del semiconductor al migrar electrones y huecos lateralmente. La existencia de un campo magnético externo en ángulo recto (90°) al material afecta el paso de electrones, efecto mayor en material plano rectangular. El efecto Hall es el resultado de usar un campo magnético para generar un voltaje cuantificable.

Las líneas de flujo magnético deben ser perpendiculares (90°) al flujo de corriente y de la polaridad correcta (generalmente polo sur) para generar diferencia de potencial. El efecto Hall revela el tipo de polo magnético y la magnitud del campo. Un polo sur genera voltaje de salida; un polo norte no tiene efecto. Sin campo magnético, los sensores Hall están "OFF" (circuito abierto). Expuestos a campo de fuerza y polaridad adecuados, se ponen "ON" (circuito cerrado).

Mira el video a continuación para aprender más sobre el sensor de efecto Hall:

[Insertar video explicativo]

Ventajas y desventajas del sensor de efecto Hall

Ventajas:

• Relativamente económico comparado con interruptores electromagnéticos
• Operación a alta frecuencia posible
• Versátil: sensores de desplazamiento, posición, proximidad
• Robusto y duradero, resiste condiciones adversas
• Inmune a contaminación por humedad, ideal para muchas aplicaciones
• Sin problema de rebote de contactos

Desventajas:

La única desventaja es que, por desalineación de contactos en el elemento Hall y efectos piezo-resistivos, el sensor se debilita.

Conclusión

Un sensor de efecto Hall usa el efecto Hall para detectar presencia y amplitud de un campo magnético. Su voltaje de salida es proporcional a la intensidad del campo. En este artículo se discutieron definición, aplicaciones, diagrama, funcionamiento, ventajas y desventajas.

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