CIs lineares de efeito Hall são dispositivos de sensores magnéticos projetados para responder a campos magnéticos para produzir uma quantidade proporcional de saída elétrica.
Assim, torna-se útil para medir a intensidade de campos magnéticos e em aplicações que requerem uma saída comutada através de gatilhos magnéticos.
Os CIs modernos de efeito hall são projetados com imunidade à maioria das condições mecânicas estressantes, como vibrações, solavancos, choques e também contra umidade e outras poluições atmosféricas.
Esses dispositivos também são imunes a variações de temperatura ambiente que, de outra forma, poderiam tornar esses componentes vulneráveis ao calor, produzindo resultados de saída incorretos.
Normalmente, os CIs lineares modernos de efeito Hall podem funcionar de maneira ideal em uma faixa de temperatura de -40 a +150 graus Celsius.
Diagrama de pinagem básico
Funcionamento Ratiométrico Especificado
Muitos CIs lineares de efeito Hall padrão, como a série A3515/16 da Allegro ou DRV5055 da ti.com, são “ratiométricos” 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 tipicamente metade da tensão de alimentação. Como exemplo, se considerarmos a tensão de alimentação do dispositivo como 5V, na ausência de um campo magnético sua saída quiescente normalmente seria 2,5V e variaria a uma taxa de 5mV por Gauss.
Caso a tensão de alimentação aumentasse para 5,5V, a tensão quiescente também corresponderia a 2,75V, com a sensibilidade chegando a 5,5mV/gauss.
O que é deslocamento dinâmico
CIs lineares de efeito Hall, como o A3515/16 BiCMOS, incorporam um sistema proprietário de cancelamento de deslocamento dinâmico com a ajuda de um pulso de alta frequência embutido, de modo que a tensão de deslocamento residual do material Hall seja controlada adequadamente.
O deslocamento residual pode surgir normalmente devido a sobremoldagem 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 imune a todos os tipos de impactos negativos externos no dispositivo.
Usando um IC de efeito Hall linear
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 CC (regulamentados). Os terminais de saída podem ser conectados a um voltímetro devidamente calibrado com uma sensibilidade correspondente à saída Hall variedade.
A conexão de um capacitor de desvio de 0,1uF diretamente através dos pinos de alimentação dos CIs é recomendada para proteger o dispositivo contra ruídos elétricos induzidos externamente ou frequências perdidas.
Depois de ligar, o dispositivo pode exigir alguns minutos de período de estabilização durante os quais não deve ser operado com um campo magnético.
Uma vez que o dispositivo tenha estabilizado a temperatura internamente, 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 a densidade de fluxo
Para identificar a densidade de fluxo do campo magnético, a tensão de saída dos dispositivos pode ser plotada 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 do Efeito Hall Linear
- Os Dispositivos Lineares de Efeito Hall podem ter diversas áreas de aplicação, algumas delas são apresentadas a seguir:
- Medidores de detecção de corrente sem contato para detectar a corrente que passa externamente por um condutor.
- 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 de sobrecorrente especificado.
- Medidores de strain gages, onde o fator de deformação é acoplado magneticamente ao sensor Hall para fornecer as saídas pretendidas.
- Aplicações de detecção tendenciosa (magneticamente) Detectores de metais ferrosos, onde o dispositivo de efeito Hall é configurado para detectar o material ferroso através da 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.
- 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 o meio principal junto com o dispositivo de efeito Hall são: Sensor de temperatura/pressão/vácuo (com conjunto de fole) Sensor de posição da válvula borboleta ou de ar Potenciômetros sem contato.
Diagrama de circuito usando sensor de efeito Hall
O sensor de efeito hall explicado acima pode ser configurado rapidamente através de algumas peças externas para converter o campo magnético em pulsos elétricos de alternância para controlar uma carga. O diagrama de circuito simples pode ser visto abaixo:
Nesta configuração, o sensor de efeito hall converterá um campo magnético dentro de uma proximidade especificada e o converterá em um sinal analógico linear através de seu pino “out”.
Este sinal analógico pode ser facilmente usado para acionar uma carga ou para alimentar qualquer circuito de comutação desejado.
Como aumentar a sensibilidade
A sensibilidade do circuito básico de efeito hall acima pode ser aumentada adicionando um transistor PNP adicional, com o NPN existente, conforme mostrado abaixo:
Usando Opamp
O sensor de efeito hall DRV5055 também pode ser integrado a um amplificador operacional para obter os resultados do interruptor em resposta a uma proximidade magnética com o dispositivo de efeito hall.
Aqui, a entrada inversora do amplificador operacional é configurada para referência fixa de 1,2 V usando dois diodos da série 1N4148, enquanto a entrada não inversora do amplificador operacional é configurada com a saída do efeito hall para a detecção pretendida.
A predefinição de 1k é usada para configurar o limite de comutação no qual o amplificador operacional deve comutar, dependendo da força e do nível de proximidade do campo magnético ao redor do efeito hall.
Na ausência de um campo magnético, a saída do sensor de efeito hall permanece abaixo do limite definido das entradas do amplificador operacional.
Assim que a saída do efeito hall ultrapassar o limiar não inversor do amplificador operacional, conforme definido pelo preset e o nível de referência da entrada inversora, a saída do amplificador operacional fica alta, fazendo com que o LED se acenda . O LED pode ser substituído por outro estágio do circuito para ligar alguma outra carga desejada.
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FONTE
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