What is Hall Effect and How Hall Effect Sensors Work
Neste tutorial vamos aprender o que é efeito Hall e como funcionam os sensores de efeito Hall. Você pode assistir o seguinte vídeo ou ler o tutorial escrito abaixo.
O Efeito Hall é o método mais comum de medir o campo magnético e os sensores de Efeito Hall são muito populares e têm muitas aplicações contemporâneas. Por exemplo, eles podem ser encontrados em veículos como sensores de velocidade de rodas, bem como sensores de posição de virabrequim ou eixo de comando de válvulas. Também são frequentemente usados como interruptores, bússolas MEMS, sensores de proximidade e assim por diante. Agora vamos analisar alguns destes sensores e ver como funcionam, mas primeiro vamos explicar o que é o Efeito Hall.
O que é o Efeito Hall?
Aqui está o experimento que explica o Efeito Hall: Se tivermos uma placa condutora fina, como ilustrado, e ajustarmos a corrente para fluir através dela, os portadores de carga fluiriam em linha reta de um para o outro lado da placa.
Agora se trouxéssemos algum campo magnético perto da placa, perturbaríamos o fluxo reto dos portadores de carga devido a uma força, chamada Lorentz Force (Wikipedia). Neste caso, os electrões desviariam para um lado da placa e os orifícios positivos para o outro lado da placa. Isto significa que se colocarmos um medidor agora entre os outros dois lados obteremos alguma voltagem que pode ser medida.
Então o efeito de obter uma voltagem mensurável, como explicamos acima, é chamado de Efeito Hall depois de Edwin Hall que o descobriu em 1879.
Sensores de Efeito Hall
O elemento básico de Hall dos sensores magnéticos de Efeito Hall fornece na maioria das vezes uma voltagem muito pequena de apenas alguns micro volts por Gauss, portanto, esses dispositivos são geralmente fabricados com amplificadores de alto ganho incorporados.
Existem dois tipos de sensores de efeito Hall, um fornecendo saída analógica e o outro saída digital. O sensor analógico é composto por um regulador de voltagem, um Elemento Hall e um amplificador. A partir dos esquemas do circuito podemos ver que a saída do sensor é analógica e proporcional à saída do Elemento Hall ou à intensidade do campo magnético. Estes tipos de sensores são adequados e utilizados para medir a proximidade devido à sua saída linear contínua.
Por outro lado, os sensores de saída digital fornecem apenas dois estados de saída, ou “ON” ou “OFF”. Estes tipos de sensores têm um elemento adicional, como ilustrado no esquema do circuito. É o gatilho Schmitt que fornece histerese ou dois níveis de limiar diferentes para que a saída seja alta ou baixa. Para mais detalhes de como o Schmitt Trigger funciona, você pode verificar meu tutorial particular para isso.
Um exemplo deste tipo de sensor é o interruptor de efeito Hall. Eles são frequentemente usados como interruptores de limite, por exemplo em impressoras 3D e máquinas CNC, bem como para detecção e posicionamento em sistemas de automação industrial.
Outras aplicações contemporâneas dos sensores de efeito Hall são a medição da velocidade da roda/ rotor ou RPM, bem como a determinação da posição do virabrequim ou eixo de comando de válvulas em sistemas de motores. Estes sensores são compostos por um Elemento Hall e um imã permanente que são colocados perto de um disco dentado preso ao eixo rotativo.
O espaço entre o sensor e os dentes do disco é muito pequeno, de modo que cada vez que um dente passa perto do sensor ele muda o campo magnético ao redor, o que fará com que a saída do sensor fique alta ou baixa. Então a saída do sensor é um sinal de onda quadrada que pode ser facilmente utilizado para calcular as RPM do eixo rotativo.