Este artigo que se baseia em informações da Infineon foi elaborado em 2007, com base em informações da própria empresa. O artigo é ainda atual, mas os componentes tomados como exemplo, podem já não estar disponíveis no mercado. Sugerimos consultar o fabricante antes de se pensar numa aplicação prática que os utilize.
Sensores Hall, que operem como chaves unipolares e bipolares podem ser empregados em uma grande quantidade de aplicações, tais como o sensoriamento de velocidade rotacional, detecção de posição linear e rotacional, chave de fim de curso sem contactos, medida de fluxo, comutação sem escovas e muito mais. Nesse artigo focalizamos o modo de se usar esse tipo de sensor, disponível na forma de chips de diversas empresas como a Infineon Technologies (www.infineon.com).
Os chips de sensores hall, fabricados com tecnologia de silício podem funcionar tanto com campos unipolares como bipolares, produzindo uma comutação livre de repiques.
Além disso, eles apresentam um consumo muito baixo, são imunes a contaminação externa, têm proteção contra inversão de polaridade e são capazes de operar numa ampla faixa de temperaturas.
Sensores Infineon
A Infineon Technologies tem a série TLE 49x5 de sensores Hall que é especialmente projetada para aplicações industriais, automotivas e de consumo. São sensores magnéticos que possuem uma saída digital, operando tanto como chaves unipolares ou bipolares como também como latches bipolares.
O dispositivo bipolar inclui o elemento Hall, um amplificador operacional de transcondutância e um disparador Schmitt. Recursos de compensação eletrônica garantem um comportamento em função da temperatura linear.
Além disso, as células Hall possuem um arranjo quádruplo que minimiza o efeito piezorresistivo (sensibilidade ao estresse mecânico). A capacidade de corrente é de drenar 100 mA com configuração de coletor aberto.
Arquitetura
Nos chips sensores, um campo magnético atuando perpendicularmente a sua superfície gera uma tensão nos elementos Hall internos. Essa tensão é amplificada e aplicada a um disparador Schmitt que excita um transistor NPN.
O coletor desse transistor está disponível para fornecer o sinal a um circuito externo. O circuito, pela presença do disparador apresenta uma histerese.
Para minimizar os efeitos da tensão de alimentação e da temperatura nos pontos de comutação, o sensor Hall é alimentado por uma fonte de tensão estabilizada. Os dispositivos também são protegidos internamente contra uma inversão da tensão de alimentação.
Como exemplo dessa série de sensores podemos citar o TLE 4905 que consiste numa chave unipolar que reage apenas ao pólo magnético sul. Uma aplicação típica para esse tipo sensor consiste na detecção da aproximação dos pólos de um imã permanente.
Na figura 1 temos o diagrama de blocos de um sensor unipolar ou bipolar desse tipo.
Outros sensores dessa família são os TLE 4935/35-2/45 que consistem em chaves bipolares. Esses sensores comutam quando um campo magnético positivo lhes é aplicado e somente mudam de estado quando um campo magnético negativo é aplicado, diferentemente do tipo anterior que muda de estado quando o campo positivo desaparece.
Esse tipo de sensor é usado em aplicações como motores DC sem escovas, detecção de posição e também medidas de velocidade de uma peça magnetizada ou ainda operação em conjunto com um encoder.
Utilização
Para utilizar um sensor desse tipo é preciso levar em conta diversos fatores como, por exemplo, respeitar o limite da tensão de alimentação de -40 V < Vs < +32 V Na figura 2 temos um circuito típico de uso, em que nenhuma proteção externa é utilizada.
Se o circuito em que o sensor operar estiver sujeito a surtos e transiente é conveniente agregar algum tipo de proteção. Na figura 3 temos o modo de se fazer isso, sugerido pela própria Infineon em Application Note.
Para proteger o sensor contra interferência até o nível IV, um circuito mais complexo é o mostrado na figura 4.
Conclusão
Os sensores Hall são simples de usar, extremamente confiáveis e rápidos na resposta podendo ser encontrados em diversas configurações que se adaptam aos mais diversos tipos de aplicações, conforme vimos nesse artigo.
Assim, na elaboração de projetos que envolvam a detecção de campos magnéticos associados a peças em movimento, eles consistem numa excelente opção. Mais informações sobre essa família específica de sensores o leitor pode obter no próprio site da Infineon.
Palavras chave:
* Sensores Hall
* Sensores magnéticos
* Sensores de proximidade
* Sensores de Efeito Hall
(M)
