En este artículo, aprenderemos sobre el Efecto Hall y cómo funcionan los Sensores de efecto Hall. El Efecto Hall es un método ampliamente utilizado para medir campos magnéticos, con numerosas aplicaciones contemporáneas. Estos sensores se pueden encontrar en vehículos como sensores de velocidad de las ruedas y sensores de posición del cigüeñal o del árbol de levas. También se utilizan comúnmente como interruptores, brújulas MEMS y sensores de proximidad, entre otros usos.
Ahora, profundicemos en algunos de estos sensores y comprendamos cómo funcionan. Pero primero, expliquemos qué es el Efecto Hall. Podemos demostrar este fenómeno mediante un experimento:
Si tenemos una placa conductora delgada por la que circula corriente, los portadores de carga se moverán en línea recta de un lado a otro. Sin embargo, cuando introducimos un campo magnético cerca de la placa, el flujo de portadores de carga se ve interrumpido por una fuerza conocida como fuerza de Lorentz.
Como resultado, los electrones se desvían hacia un lado de la placa mientras que los polos positivos se juntan en el otro lado. Esta desviación provoca un voltaje medible, que puede detectarse colocando un medidor entre los dos lados de la placa. Este fenómeno se conoce como Efecto Hall, en honor a Edwin Hall, quien lo descubrió en 1879.
El Elemento Hall básico de los Sensores magnéticos de efecto Hall normalmente produce un voltaje muy pequeño, solo unos pocos microvoltios por gauss. Por lo tanto, estos sensores suelen estar equipados con amplificadores de alta ganancia incorporados. Hay dos tipos de sensores de efecto Hall: analógicos y digitales.
Un sensor analógico consta de un regulador de voltaje, un elemento Hall y un amplificador. La salida del sensor es analógica y proporcional a la salida del elemento Hall o la intensidad del campo magnético. Estos sensores son adecuados para medir la proximidad debido a su salida lineal continua.
Por otro lado, un sensor de salida digital proporciona sólo dos estados de salida: encendido o apagado. Este tipo de sensor incluye un elemento adicional llamado disparador Schmitt en el circuito. El disparador Schmitt proporciona histéresis o dos niveles de umbral diferentes, lo que da como resultado una salida alta o baja.
Para obtener más detalles sobre cómo funciona el disparador Schmitt, puede consultar mi tutorial sobre el tema. Un ejemplo de sensor de salida digital es el interruptor de efecto Hall, comúnmente utilizado como interruptores de límite en impresoras 3D, máquinas CNC y para detección y posicionamiento en sistemas de automatización industrial.
Otra aplicación contemporánea de los sensores de efecto Hall es medir la velocidad de las ruedas o RPM, así como determinar la posición del cigüeñal o del árbol de levas en los sistemas del motor. Estos sensores constan de un elemento Hall y un imán permanente colocado cerca de un disco dentado unido al eje giratorio.
El pequeño espacio entre el sensor y los dientes del disco provoca un cambio en el campo magnético circundante cada vez que un diente pasa cerca del sensor. Este cambio, a su vez, hace que la salida del sensor suba o baje, lo que da como resultado una señal de onda cuadrada que puede usarse para calcular las RPM del eje giratorio.
