Os sensores magnéticos Hall estão amplamente difundidos nas condições modernas e são usados não apenas em produtos especializados, mas também em eletrodomésticos comuns. A maioria dos usuários nem mesmo suspeita de quais elementos sensíveis funcionam em seus telefones, por exemplo, e quais eles podem ser instalados não apenas em equipamentos eletrônicos, mas também em veículos (em um carro ou motocicleta). Neste artigo, veremos a estrutura, o princípio de operação e a finalidade do sensor Hall.
Contente:
- Princípio de operação e tipos
- Referência histórica
- Classificação
- Dispositivo e exemplos de uso
- Aplicação em sistemas de ignição e máquinas de lavar
- Em um ambiente doméstico
Princípio de operação e tipos
O uso de sensores em vários dispositivos (em um tablet, em particular) é explicado por sua capacidade de reagir às mudanças de campo e desligar quando a tampa magnética da caixa é fechada. Graças a esta propriedade, também são instalados em máquinas de lavar, permitindo controlar a velocidade de rotação do tambor. Em termos simples, aqui o sensor Hall é usado como um tacômetro.
Referência histórica
Para entender como esse elemento funciona, é necessário um pouco de história. Em 1879, o físico americano Hall descobriu um interessante fenômeno associado ao comportamento de um condutor com uma corrente em um campo magnético. O teste mostrou que se uma corrente passa por uma placa de cobre colocada entre os ímãs, então uma diferença de potencial aparece em suas faces laterais. Surge uma pergunta natural: como verificar essa tensão em casa?
Descobriu-se que, na prática, pode ser medir com um multímetro ou qualquer outro dispositivo dentro dos limites apropriados. O mesmo pode ser feito com qualquer testador adequado ou dispositivo semelhante.
Conectar o medidor confirma que os elétrons em movimento sob a influência do campo magnético são desviados para o lado (perpendicular à direção de seu movimento).
Importante! A magnitude desse desvio ou diferença de potencial é proporcional à "potência" dos ímãs e à intensidade da corrente que passa pela placa.
Com base nisso, Hall concluiu que tal condutor é um bom meio de medir o campo magnético. A operação de um elemento sensível especial denominado sensor Hall baseia-se neste efeito. Tendo descoberto como ele funciona em cada dispositivo específico, você pode ter certeza da assimilação final de seu princípio de funcionamento.
Classificação
É importante entender o que são os sensores Hall e por qual princípio eles são geralmente classificados. De acordo com as peculiaridades do trabalho e para o que é necessário ou para efeito, o sensor Hall pode ter vários designs. Uma das variedades são os dispositivos analógicos que produzem um sinal contínuo na saída.
Em contraste com eles, um elemento digital tem apenas dois estados discretos ("zero" e "um"). Este tipo de dispositivo pode ser unipolar ou bipolar. O primeiro deles é disparado quando um campo de qualquer polaridade é detectado e desliga quando ele desaparece. Ou seja, o sensor digital unipolar reage apenas na ausência ou presença de tensão magnética. As características consideradas de cada uma das subespécies também ajudam a entender o que é - um sensor Hall.
Os sensores unipolares mudam para "unidade" apenas quando o campo atinge um nível limite e não são capazes de determinar sua presença em tensões fracas. Esta propriedade é uma desvantagem significativa de tais dispositivos, o que limita significativamente o escopo de sua aplicação. O sensor bipolar é acionado levando-se em consideração a polaridade do campo magnético, sendo que um o liga e o outro o desliga.
A designação gráfica convencional dos dispositivos desta classe é mostrada na foto abaixo:
Dispositivo e exemplos de uso
O sistema mais simples com um sensor Hall inclui os seguintes elementos:
- Ímã permanente (sua função é criar um campo magnético).
- Rotor móvel com lâminas ou dentes.
- Uma haste especial feita de material magnético (núcleo magnético).
- Caixa de plástico.
Além disso, as características técnicas do sensor prevêem a utilização de microcircuitos envolvidos no processo de medição.
É possível entender o princípio de operação deste dispositivo se você se familiarizar com o diagrama detalhado de ativação do sensor Hall na área de medição. O diagrama de conexão e a essência da operação do sensor podem ser apresentados da seguinte forma:
- No vão formado pelas metades do circuito magnético, as pás metálicas do rotor se movem.
- Quando eles giram, o fluxo magnético é desviado periodicamente.
- O microcircuito integrado permite a determinação de um índice de indução zero (nesses momentos, a tensão em sua saída é máxima).
- A frequência dessas rajadas, calculada pelo mesmo microcircuito, é usada para julgar a velocidade de rotação do objeto controlado (o eixo do motor de uma motocicleta, por exemplo).
Para que este processo prossiga normalmente, quando o sensor estiver conectado ao circuito de medição, deve-se levar em consideração a pinagem desta amostra (pode ser diferente).
Resumindo o esquema considerado, deve-se supor que sensores desta classe são capazes de medir a velocidade de rotação do virabrequim de qualquer veículo em movimento. A versatilidade do sensor, que não exclui a possibilidade de sua instalação em uma scooter, por exemplo, possibilita o uso do sensor Hall não só em aparelhos técnicos complexos, mas também em eletrodomésticos comuns.
Aplicação em sistemas de ignição e máquinas de lavar
Ao utilizar um sensor Hall no sistema de ignição de um carro, é possível fixar o momento de abertura do distribuidor. Neste caso, funciona como um conversor analógico, que determina o instante de interrupção da alimentação de bordo. A sua utilização nos módulos de trabalho da máquina de lavar está baseada no mesmo princípio, o que permite determinar o aumento do peso da roupa pela velocidade de rotação do tambor.
Sensores Hall são instalados em algumas amostras de equipamentos de medição. Na maioria das vezes, eles são equipados com grampos sem contato usados para medir a corrente nos condutores. O dispositivo embutido reage às mudanças no campo eletromagnético gerado ao redor do cabo de alimentação. Além disso, ele se encaixa na alavanca do acelerador de uma e-bike, permitindo controlar seu ângulo de rotação.
Em um ambiente doméstico
Em teclados de computador, esses dispositivos fornecem uma maneira sem contato de ler informações. O sensor, que faz parte do cooler de um micro doméstico, é capaz de controlar a polaridade dos enrolamentos do rotor, ou seja, alterar o sentido de sua rotação.
Ao usar tal elemento em um smartphone, em particular, ele garante que o dispositivo seja desligado quando for colocado em uma caixa com um fecho "magnético".
Considerando o campo de aplicação dos sensores Hall em palavras simples, podemos dizer que seu uso no campo técnico é praticamente ilimitado. No designer eletrônico Arduino, por exemplo, existe um conjunto com esse sensor, que permite ilustrar o efeito Hall na prática.
Este não é o único caso de uso educacional que ajuda os usuários novatos a entender como conectar e usar sensores de campo.
Em conclusão, notamos que as desvantagens dos sensores Hall incluem sua sensibilidade à interferência eletromagnética, que freqüentemente ocorre em circuitos de trabalho. Além disso, o uso de módulos eletrônicos complexos no design do dispositivo afeta até certo ponto sua confiabilidade, reduzindo-a um pouco. Essas desvantagens do sensor não são consideradas defeitos, mas simplesmente são levadas em consideração ao se trabalhar com o equipamento.
Agora você sabe o que é um sensor Hall, como funciona e por que precisa dele. Esperamos que as informações fornecidas tenham sido úteis e interessantes!
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