PRODUCCIONESPRODUCCIONES SJK & V SJK & V

PRESENTANPRESENTAN

CELULAS DE CELULAS DE EFECTO EFECTO HALL HALL

INTRODUCCIONINTRODUCCION

• La misión fundamental en el campo de aplicaciones La misión fundamental en el campo de aplicaciones de los sensores es la detección de magnitudes físicas de los sensores es la detección de magnitudes físicas y convertirlas a magnitudes eléctricas , bien sean en y convertirlas a magnitudes eléctricas , bien sean en tensión o corriente , tanto en señales alternas como tensión o corriente , tanto en señales alternas como continuas. continuas.

• El funcionamiento de las celulas de Hall tiene su El funcionamiento de las celulas de Hall tiene su principio en la detección de un campo principio en la detección de un campo electromagnético y mas concretamente en la electromagnético y mas concretamente en la detección de la desviación que se produce en las detección de la desviación que se produce en las cargas de una determinada corriente electrica cargas de una determinada corriente electrica cuando esta se ve sometída a un campo cuando esta se ve sometída a un campo electromagnético. electromagnético.

CARACTERISTICAS CARACTERISTICAS

OBJETIVO:OBJETIVO:• Aplicar la medición de corriente con sensores de efecto hall y confrontrar Aplicar la medición de corriente con sensores de efecto hall y confrontrar

los resultados obtenidos con técnicas convencionales de medida de los resultados obtenidos con técnicas convencionales de medida de corriente, además de entender el fenómeno y sus aplicaciones.corriente, además de entender el fenómeno y sus aplicaciones.

DESCRIPCIÓN:DESCRIPCIÓN:• Los sensores de efecto Hall, basados en un fenómeno clásico del Los sensores de efecto Hall, basados en un fenómeno clásico del

electromagnetismo descubierto por Edwin Herbert Hall en 1879, electromagnetismo descubierto por Edwin Herbert Hall en 1879, son actualmente empleados en una gran variedad de aplicaciones son actualmente empleados en una gran variedad de aplicaciones prácticas, incluyendo lectores de tarjetas magnéticas, detectores prácticas, incluyendo lectores de tarjetas magnéticas, detectores de proximidad, sensores de velocidad, medidores de potencia de proximidad, sensores de velocidad, medidores de potencia eléctrica, brújulas electrónicas, sistemas de ignición, etc. eléctrica, brújulas electrónicas, sistemas de ignición, etc.

• Con la variación de la corriente podemos producir la variación del Con la variación de la corriente podemos producir la variación del campo magnético que es quien influye sobre el sensor de efecto campo magnético que es quien influye sobre el sensor de efecto hall. hall.

Sensores de efecto Hall.Sensores de efecto Hall.

• Se recordara por la física elemental que el efecto Hall Se recordara por la física elemental que el efecto Hall relaciona la tensión entre dos puntos de un material relaciona la tensión entre dos puntos de un material conductor o semiconductor con un campo magnético a conductor o semiconductor con un campo magnético a través del material. Cuando se utilizan por si mismos, los través del material. Cuando se utilizan por si mismos, los sensores de efecto Hall solo pueden detectar objetos sensores de efecto Hall solo pueden detectar objetos magnetizados. Sin embargo cuando se emplean en magnetizados. Sin embargo cuando se emplean en conjunción con un imán permanente en la configuración tal conjunción con un imán permanente en la configuración tal como la indicada en la figura, son capaces de detectar como la indicada en la figura, son capaces de detectar todos los materiales ferromagnéticos.todos los materiales ferromagnéticos.

• Cuando se utilizan de dicha Cuando se utilizan de dicha manera, un dispositivo de efecto Hall detecta un campo manera, un dispositivo de efecto Hall detecta un campo magnético intenso en la ausencia de un material magnético intenso en la ausencia de un material ferromagnético en el campo cercano.ferromagnético en el campo cercano.

• Cuando dicho material se lleva a la proximidad del dispositivo, el Cuando dicho material se lleva a la proximidad del dispositivo, el campo magnético se debilita en el sensor debido a la curvatura campo magnético se debilita en el sensor debido a la curvatura de las líneas del campo a través del material.de las líneas del campo a través del material.Los sensores de efecto Hall están basados en el principio de una Los sensores de efecto Hall están basados en el principio de una fuerza de Lorentz que actúa sobre una partícula cargada que se fuerza de Lorentz que actúa sobre una partícula cargada que se desplaza a través de un campo magnético. Esta fuerza actúa desplaza a través de un campo magnético. Esta fuerza actúa sobre un eje perpendicular al plano establecido por la dirección sobre un eje perpendicular al plano establecido por la dirección de movimiento de la partícula cargada y la dirección del campo. de movimiento de la partícula cargada y la dirección del campo. Es decir, la fuerza de Lorentz viene dada por F = q(v x B), en Es decir, la fuerza de Lorentz viene dada por F = q(v x B), en donde q es la carga, v es el vector de velocidad, B es el vector donde q es la carga, v es el vector de velocidad, B es el vector del campo magnético y x es el signo indicativo del producto del campo magnético y x es el signo indicativo del producto vectorial.vectorial.Al llevar un material ferromagnético cerca del dispositivo de Al llevar un material ferromagnético cerca del dispositivo de imán semiconductor disminuirá la intensidad del campo imán semiconductor disminuirá la intensidad del campo magnético, con la consiguiente reducción de la fuerza de magnético, con la consiguiente reducción de la fuerza de Lorentz y, finalmente, la tensión a través del semiconductor.Lorentz y, finalmente, la tensión a través del semiconductor.Esta caída en la tensión es la clave para detectar la proximidad Esta caída en la tensión es la clave para detectar la proximidad con sensores de efecto Hall. Las decisiones binarias con con sensores de efecto Hall. Las decisiones binarias con respecto a la presencia de un objeto se realizan estableciendo respecto a la presencia de un objeto se realizan estableciendo un umbral de la tensión fuera del sensor.un umbral de la tensión fuera del sensor.

Además, la utilización de materiales semiconductores permite la Además, la utilización de materiales semiconductores permite la construcción de circuitos electrónicos para amplificación y construcción de circuitos electrónicos para amplificación y detección directamente en el propio sensor, con lo que se detección directamente en el propio sensor, con lo que se reduce el tamaño y el coste del mismo.reduce el tamaño y el coste del mismo.

DESCRIPCIONDESCRIPCION

• Los otros métodos de medición de corriente como Los otros métodos de medición de corriente como shunts y transformadores de corriente también shunts y transformadores de corriente también entregan una buena respuesta ante diferentes entregan una buena respuesta ante diferentes situaciones, limitados por los niveles de corriente a situaciones, limitados por los niveles de corriente a medir.medir.

• El circuito de acondicionamiento del sensor esta El circuito de acondicionamiento del sensor esta formado por una fuente de corriente para la formado por una fuente de corriente para la polarización del sensor que esta en el rango de los polarización del sensor que esta en el rango de los 10mA DC, tiene un amplificador para darle ganancia a 10mA DC, tiene un amplificador para darle ganancia a la magnitud de la señal, también tiene un filtro la magnitud de la señal, también tiene un filtro pasabajo butterworth, con este acondicionamiento se pasabajo butterworth, con este acondicionamiento se pretende fijar a la señal entre unos rangos que le pretende fijar a la señal entre unos rangos que le permitan ser una señal adquirible para los niveles permitan ser una señal adquirible para los niveles lógicos de un computador.lógicos de un computador.

PROCEDIMIENTOPROCEDIMIENTO• 1. Ejecute el software de control y 1. Ejecute el software de control y

monitoreo del módulo. Verificando que el monitoreo del módulo. Verificando que el reóstato y el variac funcionen reóstato y el variac funcionen adecuadamente y que giren sin ningún adecuadamente y que giren sin ningún problema obedeciendo a los comandos del problema obedeciendo a los comandos del programa.programa.

• 2. Verifique las lecturas de 2. Verifique las lecturas de voltaje y corriente de cada uno de los voltaje y corriente de cada uno de los sensores del módulo estén acordes la sensores del módulo estén acordes la variación de los niveles de tensión y de variación de los niveles de tensión y de corriente que se presentan al variar el corriente que se presentan al variar el reóstato y el variac.reóstato y el variac.

PROCEDIMIENTOPROCEDIMIENTO

• 3. Ubique el reóstato en el punto de mayor 3. Ubique el reóstato en el punto de mayor resistencia y el variac en el punto de menor resistencia y el variac en el punto de menor voltaje.voltaje.

• 4. Construir una programa en labVIEW que 4. Construir una programa en labVIEW que permita construir una tabla y pueda hacer permita construir una tabla y pueda hacer un grafico en donde se almacene la un grafico en donde se almacene la corriente del modulo contra el voltaje de corriente del modulo contra el voltaje de salida del sensor.salida del sensor.

REOSTATOREOSTATO

INICIAR APLICACIONINICIAR APLICACION

• . ¿Es lineal este comportamiento?. ¿Es lineal este comportamiento?• 6. Construya los graficos de corriente 6. Construya los graficos de corriente

del modulo contra la tensión de salida del modulo contra la tensión de salida en el transformador de corriente y la en el transformador de corriente y la shunt.shunt.

• 7. Compare los tres métodos para la 7. Compare los tres métodos para la medición de corriente del módulo de medición de corriente del módulo de magnitudes eléctricas.magnitudes eléctricas.

RECTA LINEALRECTA LINEAL

PREGUNTASPREGUNTAS

• 1. ¿Que clase de sensores de efecto hall se 1. ¿Que clase de sensores de efecto hall se encuentran actualmente?encuentran actualmente?

• 2. ¿Como se comporta el sensor de efecto 2. ¿Como se comporta el sensor de efecto hall comparado con los otros métodos de hall comparado con los otros métodos de medición de corriente del módulo?medición de corriente del módulo?

• 3. ¿Cual cree usted que en el módulo es el 3. ¿Cual cree usted que en el módulo es el sensor más adecuado para la medición de sensor más adecuado para la medición de corriente?corriente?

Comparativo de las diversas tecnologías de sensores de Comparativo de las diversas tecnologías de sensores de corrientecorriente

TecnologíTecnología de a de sensorsensor

Shunt Shunt de de corrientcorrientee

Transf. Transf. de de corrientecorriente

Sensor Sensor de de efecto efecto HallHall

Bobina Bobina RogowskRogowskii

costocosto Muy bajoMuy bajo mediomedio AltoAlto BajoBajo

linealidadlinealidad Muy Muy buenabuena

buenabuena PobrePobre Muy Muy buenabuena

Consumo Consumo

de de potencia.potencia.

ProblemaProblema

DeDe

saturación saturación

AltoAlto

nono BajoBajo

sisi MedioMedio

sisi BajoBajo

nono

Variación Variación de la salida de la salida respecto a respecto a TT

MedioMedio BajoBajo AltoAlto Muy bajoMuy bajo

MODO DE ACTUACIONMODO DE ACTUACION

I

nXP

B

F

y

z

e

TIPOS DE CELULAS DE EFECTO TIPOS DE CELULAS DE EFECTO HALL HALLExisten tres tipos de celulas hall : Existen tres tipos de celulas hall :

Dos con salida digitalDos con salida digital– Celulas de conmutaciCelulas de conmutación y de cerrojo (LATCH)ón y de cerrojo (LATCH)

Reguladorde tension

SENSORHALL

Acondicionadorde señal ehisteresis

Regulador deIntensidad

APLICACION.APLICACION.

CELULA

ALARMA

4 7

2 6

5 3

1

8

5V10K

10K

1µF

0.01µF

Celulas linelesCelulas lineles

SENSORHALL

REGULADORINTENSIDAD

REGULADORTENSION

CORRIENTECONSTANTE

Celula TL 173CCelula TL 173C

Parametros: Parametros:

• Tension de alimentacionTension de alimentacion

• Corriente de alimentacionCorriente de alimentacion

• SensibilidadSensibilidad

• Tension de salida a B=0Tension de salida a B=0

• Frecuencia Frecuencia

APLICACIONESAPLICACIONES

• Sistemas de Sistemas de encendido encendido electrónico sin electrónico sin contactos.contactos.

Esquema de un generador de impulsos de "efecto Hall" y señal eléctrica correspondiente.

CREDITOSCREDITOS

Jhonnatan Baez.Jhonnatan Baez.

Vladimir Garcia.Vladimir Garcia.

Kelis Cepeda.Kelis Cepeda.

Sterling de Jesus.Sterling de Jesus.

4TO ELECTRONICA4TO ELECTRONICA

Dibujos: T.A.B.M.Dibujos: T.A.B.M.

THE ENDTHE END