Sensor Linear de Efeito Hall - Circuito de Trabalho e Aplicação

Os CIs de efeito Hall linear são dispositivos sensores magnéticos projetados para responder a campos magnéticos para produzir uma quantidade proporcional de saída elétrica.

Assim, torna-se útil para medir a força de campos magnéticos e em aplicações que requerem uma saída comutada por gatilhos magnéticos.

Os modernos CIs de efeito Hall são projetados com imunidade à maioria das condições mecânicas de estresse, como vibrações, solavancos, choques e também contra umidade e outras poluições atmosféricas.

Esses dispositivos também são imunes às variações da temperatura ambiente que, de outra forma, poderiam tornar esses componentes vulneráveis ​​ao calor, produzindo resultados de saída incorretos.

Normalmente, os ICs lineares modernos de efeito Hall podem funcionar perfeitamente em uma faixa de temperatura de -40 a +150 graus Celsius.

Diagrama de pinagem básico

Funcionamento Especificado Ratiométrico

Muitos CIs de efeito Hall linear padrão, como a série A3515 / 16 da Allegro ou DRV5055 da ti.com, são “raciométricos” por natureza, em que a tensão de saída quiescente e a sensibilidade dos dispositivos variam de acordo com a tensão de alimentação e a temperatura ambiente.

A tensão quiescente pode ser normalmente metade da tensão de alimentação. Por exemplo, se considerarmos que a tensão de alimentação do dispositivo é de 5 V, na ausência de um campo magnético sua saída quiescente normalmente seria de 2,5 V e variaria a uma taxa de 5 mV por Gauss.

Caso a tensão de alimentação aumentasse para 5,5 V, a tensão quiescente também corresponderia a 2,75 V, com a sensibilidade atingindo 5,5 mV / gauss.

O que é deslocamento dinâmico

Os ICs de efeito Hall linear, como o A3515 / 16 BiCMOS, incorporam um sistema proprietário de cancelamento de deslocamento dinâmico com a ajuda de um pulso de alta frequência embutido para que a tensão residual de deslocamento do material Hall seja controlada apropriadamente.

O deslocamento residual pode surgir normalmente devido a moldagem excessiva do dispositivo, discrepâncias de temperatura ou devido a outras situações estressantes relevantes.

O recurso acima torna esses dispositivos lineares com uma tensão de saída quiescente significativamente estável, bem imunes a todos os tipos de impactos negativos externos no dispositivo.

Usando um IC Linear de efeito Hall

O IC de efeito Hall pode ser conectado com a ajuda das conexões fornecidas, onde os pinos de alimentação devem ir para os respectivos terminais de tensão DC (regulados). Os terminais de saída podem ser conectados a um voltímetro devidamente calibrado com uma sensibilidade compatível com a saída Hall faixa.

Conectar um capacitor de desvio de 0,1uF diretamente através dos pinos de alimentação do IC é recomendado para proteger o dispositivo contra ruído elétrico induzido externamente ou frequências parasitas.

Depois de ligado, o dispositivo pode exigir alguns minutos de período de estabilização durante o qual não deve ser operado com um campo magnético.

Uma vez que o dispositivo fica estabilizado internamente por temperatura, ele pode ser colocado sob a influência de um campo magnético externo.

O voltímetro deve registrar imediatamente uma deflexão correspondente à força do campo magnético.

Identificando Densidade de Fluxo

Para identificar a densidade de fluxo do campo magnético, a tensão de saída dos dispositivos pode ser traçada e localizada sobre o eixo Y de uma curva de calibração, a interseção do nível de saída com a curva de calibração confirmaria a densidade de fluxo correspondente no eixo X curva.

Áreas de aplicação de efeito Hall linear

1. Dispositivos lineares de efeito Hall podem ter diversas áreas de aplicação, algumas delas são apresentadas a seguir:
2. Medidores de detecção de corrente sem contato para detectar a corrente que passa externamente por um condutor.
3. Medidor de detecção de energia, idêntico ao acima (medição de watt-hora) Detecção de ponto de disparo de corrente, onde um circuito externo é integrado a um estágio de detecção de corrente para monitorar e disparar um limite especificado de sobrecorrente.
4. Strain gauge medidores, onde o fator de deformação é magneticamente acoplado ao sensor Hall para fornecer as saídas pretendidas.
5. Aplicações de detecção tendenciosa (magneticamente) Detectores de metal ferroso, onde o dispositivo de efeito Hall é configurado para detectar o material ferroso por meio de detecção de força de indução magnética relativa Detecção de proximidade, igual à aplicação acima, a proximidade é detectada aproximando a força magnética relativa sobre o Hall dispositivo.
6. Joy-stick com sensor de posição intermediária Sensor de nível de líquido, outra aplicação de sensoriamento relevante do dispositivo Hall. Outras aplicações semelhantes que envolvem a força do campo magnético como meio principal junto com o dispositivo de efeito Hall são: Sensor de temperatura / pressão / vácuo (com conjunto de fole) Sensor de posição da válvula de ar ou acelerador Potenciômetros sem contato.

Diagrama de circuito usando sensor de efeito Hall

O sensor de efeito Hall explicado acima pode ser configurado rapidamente por meio de algumas peças externas para converter o campo magnético em pulsos de alternância elétricos para controlar uma carga. O diagrama de circuito simples pode ser visto abaixo:

Nesta configuração, o sensor de efeito Hall irá converter um campo magnético dentro de uma proximidade especificada e irá convertê-lo em um sinal analógico linear através de seu pino de saída.

Este sinal analógico pode ser facilmente usado para conduzir uma carga ou para alimentar qualquer circuito de comutação desejado.

Como aumentar a sensibilidade

A sensibilidade do circuito de efeito Hall básico acima pode ser aumentada adicionando um transistor PNP adicional, com o NPN existente, conforme mostrado abaixo:

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