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Sensor Hall Diferencial (ART2861)

Velocidade de resposta, sensibilidade e imunidade a fatores externos, como poluição, são algumas das características dos sensores Hall que os tornam ideais para aplicações críticas.Conheça neste artigo o TLE 4921-3U.

Obs. Este artigo é de 2007

O sensor Hall diferencial TLE 4921-3U pode ser usado em aplicações como a detecção de velocidade de peças magnéticas rotativas, detecção de velocidade e posição de encoder; e, além disso, serve para gerar sinais de disparo.

Ele opera no modo diferencial com a combinação de duas células hall e um amplificador diferencial, o que possibilita trabalhar com diferenças de campos no lugar de intensidades absolutas.

Essa configuração também compensa os efeitos externos de temperatura, tolerâncias de componentes e influência de campos magnéticos externos.

Por esses motivos, este sensor é especialmente indicado para operar sob condições agressivas. Um pequeno ímã permanente é exigido para polarizar os sistemas que vão gerar os pulsos, tais como engrenagens de vários formatos.

Assim, a comutação apropriada mesmo para as menores diferenças de campo entre o dente e o vazio é garantida. A frequência mínima de comutação garantida é de 10 Hz com a utilização de um capacitor de filtro de 470 nF. Na figura 1 temos o diagrama de blocos desse circuito integrado sensor.

 

Figura 1
Figura 1

 

Quando o sensor Hall é exposto a um campo magnético constante de qualquer polaridade, os dois elementos geram os mesmos sinais de saída. A diferença é zero, independentemente da intensidade desses campos. No entanto, se existir um gradiente de campo de um sensor em relação ao outro, então é gerada uma diferença de sinal, por exemplo, se um sensor estiver focalizado num dente de uma engrenagem e outro no espaço entre elas.

Esse sinal é amplificado no chip. Se houver uma pequena diferença, devido a problemas de afiar ela pode ser cancelada por mecanismos de controle. A resposta diferencial dinâmica do dispositivo dota-o de grande sensibilidade, mesmo havendo um espaço relativamente grande entre a engrenagem e a superfície do sensor.

Um disparador de Schmitt pode ser usado para digitalizar o sinal condicionado e a saída e' feita por um transistor em coletor aberto, que tem uma boa capacidade de drenar corrente, fornecendo assim o sinal externo. Já o chip é dotado de proteção contra sobretensão e inversão de polaridade bem como EMI, o que possibilita sua aplicação em ambientes hostis. Na figura 2 temos uma aplicação típica desse componente.

 

Figura 2
Figura 2

 

Nessa figura temos a utilização típica do sensor na detecção da passagem dos dentes de uma engrenagem. Observe a presença do ímã de polarização no caso de uma engrenagem feita de material não magnetizado. Além disso, temos o uso do sensor no caso em que o movimento deve ser detectado numa peça magnetizada.

A orientação do campo magnético dessa peça é importante para que o sensor possa gerar o sinal de controle externo.

Os dois sensores Hall do circuito integrado são montados com uma separação de 2,5 mm. Veja que o dente da engrenagem atua como um concentrador de campo. Ele aumenta a densidade do fluxo magnético no sensor e, com isso, um sinal diferencial é produzido. Com o movimento da engrenagem, o sinal diferencial muda de polaridade na mesma taxa em que ela se move.

O filtro integrado passa-altas regula o sinal através da constante de tempo que pode ser ajustada por um capacitor externo. Observe a forma de onda do sinal obtido na saída. Na figura 3 temos um circuito para medida rotacional.

 

Figura 3
Figura 3

 

Nesta aplicação vemos os resistores de 2,2 k usados como pull-up nas saídas em coletor aberto dos transistores do TLE 4921-5U. Também observamos a presença de LEDs indicadores do sentido de rotação da engrenagem.

O indicador de bobina móvel (analógico) é ajustado no monoflop para indicar a velocidade de rotação correspondente a engrenagem. Evidentemente, alterações podem ser feitas nesse circuito, como a utilização de um indicador digital.

 

 

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N° do componente 

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