HALL214UA E Sensor Hall (COM662)

Os sensores de efeito Hall são cada vez mais usados em todos os tipos de aplicações eletrônicas, desde equipamentos de uso doméstico até em eletrônica embarcada e controles industriais. De fato, a possibilidade de se detectar campos magnéticos de forma prática e eficiente com um dispositivo semicondutor oferece infinitas possibilidades de projeto. Neste artigo falamos de um sensor da lTT de uso bastante simples e que tende a se tornar popular (2001).

Os sensores de efeito Hall, conforme já explicamos em outros artigos neste site e em livros nossos são dispositivos cuja resistência se modifica pela presença de um campo magnético.

Dependendo da orientação desse campo, a resistência entre os seus extremos é modificada, conforme mostra a figura 1.

Fig. 1 - resistência do sensor depende do campo magnético.

Aplicações comuns consistem na detecção de movimento de peças onde são fixados ímãs ou onde existem aberturas que modificam as linhas do campo gerado por um ímã.

Nos sistemas de ignições de automóveis, por exemplo, os sensores são empregados para disparar o circuito que gera a alta tensão no momento exato em que ela deve ser produzida nas velas.

A possibilidade de contar com alguns sensores sensíveis que já fornecem saídas lógicas é algo interessante para os projetistas, e isso é possível com o HAL214UA-E, da ITT.

O SENSOR HAL214UA-E

O sensor HAL214UA-E (da lTT) é apresentado num invólucro de três terminais, conforme ilustra a figura 2, e tem sua saída levada ao nível baixo na presença de campos magnéticos.

Fig. 2 - O sensor Hall HAL214UA-E

Sua faixa de temperatura de operação é de -40 a 100 °C.

A sensibilidade deste sensor permite detectar a presença de um pequeno imã a alguns centímetros de distância, mas isso é suficiente para tornar possível sua utilização numa infinidade de aplicações práticas.

A melhor maneira de obtê-lo é consultar fornecedores internacionais de componentes, tais como a Mouser.

CIRCUITOS PRÁTICOS

O circuito mais simples que pode ser elaborado com o sensor HAL214UA-E é visto na figura 3.

Fig. 3 - Aplicação prática simples.

Este sensor pode operar com tensões entre 4,5 V e 24 volts e drenar uma corrente de até 10 mA de um circuito externo.

Este circuito tem a saída indo ao nível baixo e fazendo com que o LED acenda quando um campo magnético é aplicado ao sensor.

Este campo pode ser produzido por uma bobina ou por um ímã permanente.

Alimentando o circuito com 5 V este bloco pode excitar diretamente entradas TTL.

Com outras tensões ele pode ser usado para excitar entradas CMOS.

Para excitar cargas de maior potência podemos usar o circuito exemplificado na figura 4 que, utilizando um BD136, pode fornecer até uns 500 mA.

Ele pode ser aplicado para excitar uma lâmpada ou mesmo um relé.

Fig. 4 - Acionando uma carga de potência.

Maior potência poderá ser obtida ainda com o uso de um transistor Darlington PNP como o TIP125, veja a figura 5.

Fig. 5 - Usando um Darlington de potência.

Este circuito pode alimentar uma carga de alguns ampères, mas o transistor deve ser montado num radiador de calor.

Para excitar um Power-MOSFET podemos usar o circuito apresentado na figura 6.

Figura 6 – Excitando um MOSFET de potência

O transistor PNP atua como um inversor levando o transistor de efeito de campo de potência à saturação quando ele conduz (quando a saída do sensor vai ao nível baixo).

Evidentemente, dependendo da intensidade da corrente na carga, o transistor de efeito de campo deve ser montado em um bom radiador de calor.

Uma aplicação atraente para este tipo de sensor é sugerida na figura 7 em que temos uma chave de código magnética.

Figura 7 – Uma chave de código magnética

Neste circuito, para que a saída seja ativada três ímãs devem ser posicionados de modo a atuar sobre três sensores, levando portanto as três saídas ao nível baixo.

Nestas condições, o transistor que atua como uma porta lógica NAND envia o sinal que libera o circuito externo.

Uma ideia é fazer um pequeno cartão em que existam três pequenos imãs posicionados de tal forma a se casar com a disposição dos três

sensores, conforme ilustra a figura 8.

Figura 8 – O cartão com o código

Isso significa que o circuito só será liberado com a introdução do cartão em uma abertura permitindo que os sensores detectem as posições dos imãs.

Para se obter pulsos de duração constante a partir da passagem rápida de m ímã diante de um sensor podemos usar um monoestável com a configuração mostrada na figura 9.

Figura 9 – Disparando um monoestável

Esta configuração é ideal para empregar o sensor na detecção de pulsos ou na medida da velocidade rotação de peças, ou ainda outro tipo de movimento que possa se detectado por campos magnéticos.

A duração do pulso depende de R e de C no monoestável, sendo o tempo calculado pela fórmula;

t=1,1 x R x C

CONCLUSÃO

Embora exista uma infinidade de funções cada vez mais complexas que podem ser obtidas na forma de circuitos integrados, há ainda muitas funções simples como as descritas, que são de extrema importância para o projetista.

Circuitos integrados simples que contenham sensores já fornecendo os sinais compatíveis com as aplicações mais comuns, poderão ser usados em grande quantidade de situações.

Os sensores Hall podem servir de base para robôs; dispositivos mecatrônicos como sensores de posição e movimento; em automóveis em diversos tipos de funções sensoras; em eletrodomésticos e talvez na gama mais ampla que é a do controle de máquinas industriais.