Sensor de efecto Hall

Sensor de efecto Hall

El sensor de efecto Hall o simplemente sensor Hall o sonda Hall (denominado según Edwin Herbert Hall) se sirve del efecto Hall para la medición de campos magnéticos o corrientes o para la determinación de la posición.

Si fluye corriente por un sensor Hall y se aproxima a un campo magnético que fluye en dirección vertical al sensor, entonces el sensor crea un voltaje saliente proporcional al producto de la fuerza del campo magnético y de la corriente. Si se conoce el valor de la corriente, entonces se puede calcular la fuerza del campo magnético; si se crea el campo magnético por medio de corriente que circula por una bobina o un conductor, entonces se puede medir el valor de la corriente en el conductor o bobina.

Si tanto la fuerza del campo magnético como la corriente son conocidas, entonces se puede usar el sensor Hall como detector de metales.

Aplicaciones de los sensores Hall

• Mediciones de campos magnéticos (Densidad de flujo magnético)

• Mediciones de corriente sin potencial (Sensor de corriente)

• Emisor de señales sin contacto

Aparatos de medida del espesor de materiales

En la industria del automóvil el sensor Hall se utiliza de forma frecuente, ej. en sensores de posición del cigüeñal (CKP) en el cierre del cinturón de seguridad, en sistemas de cierres de puertas, para el reconocimiento de posición del pedal o del asiento, el cambio de transmisión y para el reconocimiento del momento de arranque del motor. La gran ventaja es la invariabilidad frente a suciedad (no magnética) y agua.

Formato de los sensores Hall

Los sensores Hall se producen a partir de finas placas de semiconductores, ya que en ella la densidad de los portadores de carga es reducida y por ello la velocidad de los electrones es elevada, para conseguir un alto voltaje de Hall. Los formatos típicos son:

• Forma rectangular

• Forma de mariposa

• Forma de cruz

Sensor inductivo

Elementos de un sensor inductivo básico.

1. Sensor de campo

2. Oscilador

3. Demodulador

4. Flip-flop

5. Salida

Los sensores inductivos son una clase especial de sensores que sirven para detectar materiales metálicos ferrosos. Son de gran utilización en la industria, tanto para aplicaciones de posicionamiento como para detectar la presencia o ausencia de objetos metálicos en un determinado contexto: detección de paso, de atasco, de codificación y de conteo.

Conceptos teóricos

Una corriente (i) que circula a través de un hilo conductor, genera un campo magnético que está asociado a ella.

Los sensores de proximidad inductivos contienen un devanado interno. Cuando una corriente circula por el mismo, un campo magnético es generado, que tiene la dirección de las flechas anaranjadas. Cuando un metal es acercado al campo magnético generado por el sensor de proximidad, éste es detectado.

La bobina, o devanado, del sensor inductivo induce corrientes de Foucault en el material por detectar. Estas, a su vez, generan un campo magnético que se opone al de la bobina del sensor, causando una reducción en la inductancia de la misma. Esta reducción en la inductancia de la bobina interna del sensor, trae aparejado una disminución en la impedancia de ésta.

La inductancia es un valor intrínseco de las bobinas o inductores, que depende del diámetro de las espiras y el número de ellas. En sistemas de corriente alterna, la reactancia inductiva se opone al cambio del sentido de la corriente y se calcula de la siguiente manera:

Donde:

Reactancia inductiva medida en ohm ( )

Número π

Frecuencia del sistema medida en Hertz (Hz)

Inductancia medida en Henrios (H)

El oscilador podrá generar nuevamente el campo magnético con su amplitud normal. Es en este momento en que el circuito detector nuevamente detecta este cambio de impedancia y envía una señal al amplificador de salida para que sea éste quien, nuevamente, restituya el estado de la salida del sensor.

Si el sensor tiene una configuración “Normal Abierta”, este activará la salida cuando el metal a detectar ingrese en la zona de detección. Lo opuesto ocurre cuando el sensor tiene una configuración "Normal Cerrada". Estos cambios de estado son evaluados por unidades externas tales como: PLCss, relés, PCs, etc.

Sensores piezoeléctricos

Los dispositivos piezoeléctricos producen una variación de su resistencia eléctrica o generan una tensión como respuesta a las fuerzas mecánicas a las que es sometido en forma de presión.

Fundamentos: el efecto piezoeléctrico consisten la aparición de una polarización eléctrica en un material al deformarse bajo la acción de una fuerza. Según el material empleado, el fenómeno puede generar una pequeña tensión o variar su resistencia eléctrica.

Determinados cristales naturales (cuarzo) o sintéticos tienen una disposición atómica tal que cuando son sometidos a una fuerza de compresión, su estructura se deforma de tal modo que las cargas eléctricas (electrones y protones) se desplazan en sentido opuesto, perdiendo su equilibrio natural, lo que hace surgir una diferencia de tensión entre una cara y otra. El sensor piezoeléctrico así obtenido es de tipo activo y permite el desarrollo de dispositivos capaces de medir fuerzas de compresión, vibración y aceleración.

Más aplicaciones

En cuanto a los de tipo activo, pueden citarse:

 Sensor de picado, utilizado en los sistemas de encendido electrónico con avance programado.

 Transmisor de revoluciones y de carga para motores diesel.

 Sensor de la magnitud de viraje en el sistema electrónico de estabilidad programada (EPS).

 Sensor de aceleración Airbag para medir la aceleración y deceleración del vehículo.

En cuanto a los de tipo pasivo, pueden citarse:

 Sensor altimétrico que mide la presión atmosférica, destinado en sistemas de gestión del motor.

 Transmisor de presión de frenada (La presión altera la forma del material piezorresistivo modificando su resistencia eléctrica).

Aplicaciones

Los sensores piezoeléctricos son catalogados como herramientas versátiles para la medición de varios procesos. Son utilizados para garantías de calidad, procesos de control, investigación y desarrollo en diferentes campos industriales. Aunque el efecto piezoeléctrico fue descubierto por Curie en 1880, éste comenzó a ser implementado en las aéreas sensoriales de la industria sólamente a partir del año 1950. Desde entonces, el uso de este principio

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