Aplicaciones del sensor Hall
En 1879, mientras trabajaba en su tesis doctoral en la Universidad Johns Hopkins, el físico estadounidense Edwin Herbert Hall realizó un experimento con una placa de oro. Hizo pasar una corriente a través de la placa colocando la propia placa sobre el vidrio y, además, la placa fue sometida a la acción de un campo magnético dirigido perpendicularmente a su plano y, en consecuencia, perpendicular a la corriente.
Para ser justos, debe tenerse en cuenta que en ese momento Hall se dedicaba a resolver la cuestión de si la resistencia de la bobina a través de la cual fluye la corriente depende de la presencia a su lado. imán permanente, y dentro de este trabajo los científicos han realizado miles de experimentos. Como resultado del experimento de la placa de oro, se encontró una cierta diferencia de potencial en los bordes laterales de la placa.
Este voltaje se llama voltaje de Hall... El proceso se puede describir aproximadamente de la siguiente manera: la fuerza de Lorentz hace que se acumule una carga negativa cerca de un borde de la placa y una positiva cerca del borde opuesto.La relación entre el voltaje de Hall resultante y el valor de la corriente longitudinal es una característica del material del que está hecho un determinado elemento de Hall, y este valor se denomina «resistencia de Hall».
El efecto Hall sirve como un método bastante preciso para determinar el tipo de portadores de carga (hueco o electrón) en un semiconductor o metal.
Basándose en el efecto Hall, ahora producen sensores Hall, dispositivos para medir la fuerza de un campo magnético y determinar la fuerza de una corriente en un cable. A diferencia de los transformadores de corriente, los sensores Hall también permiten medir la corriente continua. Por lo tanto, las áreas de aplicación del sensor de efecto Hall son generalmente bastante extensas.
Dado que el voltaje Hall es pequeño, es lógico que los terminales de voltaje Hall estén conectados amplificador operacional… Para conectarse a los nodos digitales, el circuito se complementa con un disparador Schmitt y se obtiene un dispositivo de umbral, que se dispara a un nivel determinado de intensidad del campo magnético. Estos circuitos se denominan interruptores Hall.
A menudo, un sensor Hall se usa junto con un imán permanente y se activa cuando el imán permanente se acerca al sensor dentro de una cierta distancia predeterminada.
Los sensores Hall son bastante comunes en los motores eléctricos sin escobillas o con válvulas (servomotores), donde los sensores se instalan directamente en el estator del motor y actúan como un sensor de posición del rotor (RPR) que proporciona retroalimentación sobre la posición del rotor, similar a un colector en colector. Motor de corriente continua.
Al fijar un imán permanente en el eje, obtenemos un cuentarrevoluciones simple y, a veces, el efecto de protección de la parte ferromagnética en sí misma sobre el flujo magnético de imán permanente… El flujo magnético a partir del cual se activan típicamente los sensores Hall es de 100 a 200 Gauss.
Fabricados por la industria electrónica moderna, los sensores Hall de tres hilos tienen un transistor n-p-n de colector abierto en su paquete. A menudo, la corriente a través del transistor de dicho sensor no debe exceder los 20 mA, por lo tanto, para conectar una carga potente, es necesario instalar un amplificador de corriente.
El campo magnético de un conductor que transporta corriente generalmente no es lo suficientemente fuerte como para activar un sensor Hall, ya que la sensibilidad de dichos sensores es de 1-5 mV / G y, por lo tanto, para medir corrientes débiles, se enrolla un conductor que transporta corriente. un núcleo toroidal con espacio y un sensor Hall ya está instalado en el espacio ... Entonces, con un espacio de 1,5 mm, la inducción magnética ahora será de 6 Gs / A.
Para medir corrientes superiores a 25 A, el conductor de corriente pasa directamente a través del núcleo toroidal. El material del núcleo puede ser alcifer o ferrita si se mide corriente de alta frecuencia.
Algunos motores de chorro de iones funcionan sobre la base del efecto Hall y funcionan de manera muy eficiente.
El efecto Hall es la base de las brújulas electrónicas en los teléfonos inteligentes modernos.