¿Qué es un sensor Hall y dónde se usa?
Principio de operación y tipos
El uso de sensores en varios dispositivos (en la tableta, en particular) se explica por su capacidad para responder a los cambios de campo y apagarse cuando se cierra la cubierta magnética de la carcasa. Debido a esta propiedad, se instalan en lavadoras, lo que le permite controlar la velocidad de rotación del tambor. En términos simples: aquí el sensor Hall se utiliza como tacómetro.
Antecedentes historicos
Para comprender el principio de funcionamiento de este elemento, necesitará una pequeña excursión a la historia. En 1879, el físico estadounidense Hall descubrió un fenómeno interesante relacionado con el comportamiento de un conductor con corriente en un campo magnético. La prueba mostró que si se pasa una corriente a través de una placa de cobre colocada entre los imanes, aparece una diferencia de potencial en sus caras laterales. Surge una pregunta lógica: ¿cómo verificar este voltaje en casa?
Resultó que en la práctica puede ser medir con un multímetro o cualquier otro dispositivo que tenga los límites apropiados. Lo mismo se puede hacer con cualquier probador adecuado o instrumento similar.
La conexión del medidor confirma que los electrones en movimiento se desvían hacia un lado bajo la influencia del campo magnético (perpendicular a la dirección de su movimiento).
Importante! La magnitud de esta desviación o diferencia de potencial es proporcional a la "potencia" de los imanes y la corriente a través de la placa.
Sobre esta base, Hall concluyó que dicho conductor es una buena herramienta para medir el campo magnético. El funcionamiento de un elemento sensible especial llamado sensor Hall se basa en este efecto. Después de descubrir cómo funciona en cada dispositivo en particular, puede estar seguro de la asimilación final de su principio de funcionamiento.
Clasificación
Es importante comprender qué son los sensores Hall y por qué principio se clasifican generalmente. De acuerdo con las características del trabajo y por qué es necesario o para los fines previstos, el sensor Hall puede tener varios diseños. Una de las variedades son los dispositivos analógicos que producen una señal continua en la salida.
En contraste, un elemento digital tiene solo dos estados discretos ("cero" y "unidad"). Este tipo de dispositivo puede ser unipolar o tener un tipo bipolar.El primero de ellos funciona cuando se detecta un campo de cualquier polaridad y se apaga cuando desaparece. Es decir, un sensor digital unipolar responde solo a la ausencia o presencia de tensión magnética. Las características consideradas de cada una de las subespecies también ayudan a comprender qué es: un sensor Hall.
Los sensores unipolares cambian a la "unidad" solo cuando el campo alcanza el nivel de umbral y no pueden determinar su presencia con tensiones débiles. La propiedad indicada es una desventaja significativa de tales dispositivos, lo que limita significativamente el alcance de su aplicación. El sensor bipolar se activa teniendo en cuenta la polaridad del campo magnético, uno de los cuales lo enciende y el otro lo apaga.
La designación gráfica convencional de dispositivos de esta clase se muestra en la foto a continuación:
Dispositivo y ejemplos de uso
El sistema más simple con un sensor Hall incluye los siguientes elementos:
- Imán permanente (su función es crear un campo magnético).
- Rotor móvil con palas o dientes.
- Un núcleo especial hecho de material magnético (núcleo magnético).
- Caja de plástico.
Además, la característica técnica del sensor permite el uso de microcircuitos involucrados en el proceso de medición.
Es posible comprender el principio de funcionamiento de este dispositivo si se familiariza con el diagrama detallado de la inclusión del sensor Hall en la zona de medición. El diagrama de conexión y la esencia del sensor se pueden representar de la siguiente manera:
- En el espacio formado por las mitades del circuito magnético, las palas del rotor de metal se mueven.
- Durante su rotación, se produce una derivación periódica del flujo magnético.
- El microcircuito integrado proporciona la determinación de un índice de inducción cero (en estos momentos el voltaje en su salida es máximo).
- La frecuencia de tales explosiones, calculada por el mismo chip, se usa para juzgar la velocidad de rotación de un objeto controlado (un eje del motor en una motocicleta, por ejemplo).
Para que este proceso continúe normalmente, cuando el sensor se incluye en el circuito de medición, se debe tener en cuenta la distribución de pines de esta muestra (puede ser diferente).
Resumiendo el esquema considerado, se debe suponer que los sensores de esta clase son capaces de medir la velocidad de rotación del cigüeñal de cualquier vehículo en movimiento. La universalidad del sensor, que no excluye la posibilidad de instalarlo en un scooter, por ejemplo, le permite usar el sensor Hall no solo en dispositivos técnicos complejos, sino también en electrodomésticos comunes.
Aplicación en el sistema de encendido y lavadoras.
Cuando se usa el sensor Hall en el sistema de encendido del vehículo, se puede usar para arreglar el momento de abrir el distribuidor. En este caso, funciona como un convertidor analógico, que determina los momentos de interrupción de la fuente de alimentación a bordo. Su aplicación en los módulos operativos de la lavadora se basa en el mismo principio, que permite determinar el aumento del peso de la ropa por la velocidad de rotación del tambor.
Los sensores Hall están instalados en algunas muestras de equipos de medición. Muy a menudo están equipados con pinzas sin contacto que se utilizan para medir la corriente en los conductores. El dispositivo incorporado responde a los cambios en el campo electromagnético generado alrededor del cable de alimentación. Además, es adecuado para el mango de gas de una bicicleta eléctrica, lo que le permite controlar el ángulo de rotación.
En condiciones domesticas
En los teclados de computadora, estos dispositivos proporcionan una forma sin contacto de tomar información. El sensor, que forma parte del enfriador de PC doméstico, puede controlar la polaridad de los devanados del rotor, es decir, cambiar la dirección de su rotación.
Cuando se usa dicho elemento en un teléfono inteligente, en particular, proporciona apagar el dispositivo al colocarlo en una caja con un cierre "magnético".
Considerando la aplicación de sensores Hall en palabras simples, podemos decir que su uso en el campo técnico es prácticamente ilimitado.En el constructor electrónico de Arduino, por ejemplo, hay un kit con dicho sensor, que permite en la práctica ilustrar el efecto Hall.
Este no es el único ejemplo de su uso con fines educativos, ya que ayuda a los usuarios novatos a comprender cómo conectarse y utilizar sensores de estructura de campo.
En conclusión, observamos que las desventajas de los sensores Hall incluyen su sensibilidad a la interferencia electromagnética, que a menudo ocurre en los circuitos operativos. Además, el uso de módulos electrónicos complejos en el diseño del dispositivo afecta en cierta medida su fiabilidad, reduciéndolo ligeramente. Estas desventajas del sensor no se consideran sus defectos, sino que simplemente se tienen en cuenta al trabajar con el equipo.
Ahora ya sabe qué es un sensor Hall, cómo funciona y por qué lo necesita. ¡Esperamos que la información proporcionada sea útil e interesante!
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