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Circuitos Práticos com Sensores (ART2868)

Embora seu princípio de funcionamento não seja o mesmo dos sensores de Efeito Hal/, os sensores magneto-resistivos, pelas suas características, podem ser usados numa ampla gama de aplicações onde campos magnéticos devem ser sensoriados. Neste artigo selecionamos alguns circuitos práticos para sensores magneto-resistivos sugeridos pela Zetex Semicondutors (www.zetex.com), que também fabrica sensores desse tipo.

Diferentemente dos sensores Hall que geram uma tensão quando submetidos a um campo magnético, os sensores magneto-resistivos têm sua resistência alterada em presença de um campo.

Tendo uma configuração típica em ponte, por motivos que já abordamos em outros artigos deste mesmo site, esses sensores podem ser usados para sensoriar correntes em sistemas de controle, campos magnéticos de ímãs em movimento ou de peças metálicas em diversas outras aplicações.

Damos a seguir alguns circuitos práticos para esse tipo de sensores, baseados em documentação técnica da Zetex.

Os sensores indicados possuem o prefixo ZMY para os tipos com invólucros SOT2235 e ZMZ para os que são disponíveis em invólucros E-line.

O número 20 indica que a resistência da ponte e de 2 kΩ, se bem que na prática o valor 1,7 kΩ também pode ser adotado.

Para os tipos que já possuem um ímã de polarização interno, o sufixo M é o empregado.

 

Sensor de Proximidade 1

O primeiro circuito indicado é mostrado na figura 1, consistindo num sensor de proximidade que faz uso do Conhecido comparador de tensão LM339.

 

Figura 1
Figura 1

 

Nesse circuito, o sinal de saída é usado para acionar um LED, mas outras cargas podem ser adaptadas como elementos de controle de uma carga de potência.

Em alguns casos poderá ser necessário acrescentar algum tipo de realimentação no sistema para se obter alguma histerese. Isso será requerido para se evitar oscilações no limiar do acionamento ou do desligamento.

A alimentação do circuito e feita com 5 V e o sensor utilizado é o ZM220M.

 

Detector de Proximidade 2

Na figura 2 temos um segundo circuito, sugerido pela Zetex, utilizado seu sensor ZMX50MTS.

 

Figura 2
Figura 2

 

Esse circuito emprega um FET de potência, podendo excitar diretamente uma carga de maior potência como um relé ou um solenoide.

O circuito fornece um sinal retangular cujo ajuste do ponto de disparo (limiar) é feito em dois trimpots. Sua alimentação é feita com uma tensão de 10 V.

Uma aplicação possível para esse tipo de circuito é na medida da rotação de uma peça, conforme ilustra a figura 3. O sensor fornece um sinal retangular para ser usado por um circuito lógico externo ou ainda um microcontrolador.

 

Figura 3
Figura 3

 

O sinal retangular pode ser utilizado para medir a velocidade de rotação da peça ou ainda indicar sua posição. Uma possibilidade consiste no uso simultâneo de dois sensores de modo a se obter uma indicação do sentido de rotação da peça e outra de sua velocidade.

Uma segunda possibilidade para o emprego dos sensores de proximidade seria na detecção da corrente em condutores, através do campo magnético criado pela sua circulação.

Lembrando que o campo tem uma orientação que depende do sentido de circulação da corrente podemos posicionar o sensor de modo a operar com esse campo, conforme exibe a figura 4.

 

Figura 4
Figura 4

 

A sensibilidade do sensor permite o acionamento de algum circuito bem como a medida da intensidade da corrente.

 

Medidor de Corrente

O circuito mostrado na figura 5 é indicado para se medir a corrente de um motor.

 

Figura 5
Figura 5

 

Nesse caso foi usado o sensor de corrente ZMC05, que contém internamente um condutor que gera o campo sensoriado pela ponte magneto-resistiva. O circuito se destina à medida de correntes até de 5 A de intensidade.

O condutor interno do chip consiste numa peça chata de metal próxima da ponte magneto-resistiva. Essa peça, de modo a apresentar um mínimo de resistência e, portanto, de perdas no motor, têm uma construção robusta de acordo com a intensidade da corrente que deve ser manuseada.

O isolamento entre a peça metálica e o sensor é elevado, possibilitando assim que o circuito do motor opere com alta tensão sem o perigo dela influir no circuito do sensor. Para medida de correntes até 10 A pode ser usado o sensor ZMC10.

Veja que a principal vantagem do uso desse tipo de sensor é' que ele opera segundo um princípio semelhante ao dos acopladores ópticos, com isolamento galvânico completo.

 

Medida Rotacional com o ZMT31

Os sensores magneto-resistivos podem ser usados inclusive para medir posicionamento, ou seja, o ângulo de um ímã que roda, através do sinal produzido em sua saída. Na figura 6, por exemplo, ilustramos a curva da tensão de saída de um sensor ZMT31 em função do ângulo de um ímã colocado nas suas proximidades.

 

Figura 6
Figura 6

 

Para essa aplicação, o imã pode ser preso a uma peça mecânica que roda e da qual desejamos saber a posição através de um sensor – veja a figura 7.

 

Figura 7
Figura 7

 

O sensor pode fornecer um sinal de saída em função do ângulo de posicionamento do pequeno ímã.

 

Conclusão

Os sensores magneto-resistivos podem ser usados como sensores de proximidade e também em soluções equivalentes às dos acopladores ópticos, mas trabalhando com campo magnéticos, conforme vimos.

O sensoriamento de correntes em um circuito é uma dessas aplicações, para as quais componentes próprios podem ser obtidos com facilidade.

 

Artigo publicado originalmente em 2007

 

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