Eletrotécnica II – Sensor de Efeito HALL Prof.: Breno C. Pinheiro

Sensor Hall O que é Sensor Hall ? Como que foi descoberto ? Princípio de funcionamento. Principais aplicações. Vantagens e desvantagens.

O que é sensor hall? Um sensor de efeito hall é um transdutor que, quando sob aplicação de um campo magnético, responde com uma variação em sua tensão de saída; Pode-se dizer também que é um dispositivo semicondutor próprio para obtenção de campo magnético.

Como foi descoberto ? Esse sensor é baseado no efeito Hall, que foi descoberto em 1889, por Edwin hall. Durante seu doutorado, ele buscava entender a influencia de campo magnético externo sobre um fio condutor.Ele acreditava que com a força desse campo a resistência do fio aumentaria, fato que não aconteceu em seus experimentos; Mas sabia que a corrente elétrica era alterada mesmo sem a modificação na resistência elétrica do material.  Ele propôs a presença de um estado de stress em uma determinada região do condutor, devido ao acúmulo de portadores de carga, que originaria uma diferença de potencial transversal mais tarde conhecida como tensão de Hall.

PrincÍpio de funcionamento O efeito Hall é uma propriedade que se manifesta em um condutor quando um campo magnético perpendicular ao fluxo de corrente é aplicado sobre ele. Quando isso ocorre, uma diferença de potencial no condutor é gerada, chamada de Tensão de Hall.

PrincÍpio de funcionamento Sem a presença de campos magnéticos externos a corrente atravessa o material semicondutor com os portadores de carga se distribuíndo de maneira uniforme e no sentido paralelo não é detectada nenhuma tensão. No entanto se tivermos campo magnético externo atuando sobre esta material uma força perpendicular ao deslocamento das cargas vai fazer com que a distribuição das cargas seja modificada (Lei de Lorentz).

PrincÍpio de funcionamento A intensidade desta força vai depender tanto da velocidade de deslocamento da carga como da intensidade do campo magnético. Se aplicarmos a um material semicondutor uma diferença de potencial de modo que flua uma corrente, e ao mesmo tempo o submetermos a um campo magnético, no deslocamento através deles as cargas tendem a se desviar de sua trajetória normal, acumulando-se numa das faces laterais;

Principais Aplicações Sonda Hall; Sensor de deslocamento; Medidor de nível de combustível; Entre outras.

Aplicações A forma tradicional de se fazer a detecção de um campo variável ou em movimento é através de uma bobina, conforme figura abaixo. Tradicionais na maioria das aplicações prática; Rápidos, pequenos e baratos estes dispositivos denominados "de Efeito Hall" devem substituir os sensores;

Aplicações No entanto, este tipo de sensor tem suas limitações, como por exemplo a dificuldade de sua elaboração se for muito pequeno e a necessidade de se enrolar uma bobina; Hoje em dia, cada vez mais, em lugar destes sensores de bobina estão sendo usados dispositivos semicondutores que podem detectar a presença de campos magnéticos. Estes dispositivos fornecem um sinal que depende da presença de um campo, mesmo que estático;

Aplicações Prendendo-se um imã em qualquer peça móvel podemos detectar o movimento desta peça, medir a sua rotação ou ainda verificar a sua posição com a utilização desses sensores magnéticos.

Aplicações No carro, por exemplo, um sensor magnético mede com precisão a rotação do motor fazendo o acionamento das velas, conforme mostra abaixo.

Aplicações Numa máquina industrial um sensor magnético preso a uma engrenagem permite medir com precisão rotação e controlá-la com a ajuda de circuitos eletrônicos externos.

Aplicações Numa máquina industrial um sensor magnético preso a uma engrenagem permite medir com precisão rotação e controlá-la com a ajuda de circuitos eletrônicos externos.

Aplicações Na prática os sensores de Efeito Hall ou Hall Sensors podem ser encontrados tanto na forma simples como com uma configuração em ponte. Na figura temos um sensor simples que pode ser encontrado em diversos fornecedores de componentes. Um dos fabricantes, por exemplo é a Honneywell (http://www.honeywell.com).

Aplicações Outro exemplo de sensor deste tipo é o KMZ10 da Philips Components que possui uma configuração em ponte que é mostrada na figura abaixo; Com a configuração em ponte é possível fazer a detecção de variações do campo em ambos os sentidos simplificado o projeto dos circuitos detectores;

Vantagem e desvantagem Os dispositivos de efeito Hall são imunes à poeira, sujeira, lama e água quando embalados propriamente. Tais características os tornam melhores sensores de posição do que, por exemplo, sensores óticos ou eletromecânicos. Como citado anteriormente, a tensão de Hall é, em geral, da ordem de milivolts. Isso faz com que seja necessária a ampliação do sinal utilizando-se um circuito baseado em transistores. Além disso, campos magnéticos do entorno (campo de outros fios ao redor do sensor) podem diminuir ou aumentar o campo que a sonda Hall pretende detectar, tornando os resultados imprecisos.

FIM