Sensor Hall en el automóvil

SENSOR DE EFECTO HALL

1.- Objeto de la práctica

Estudiar el funcionamiento de un sensor basado en el efecto Hall. Comprobar el efecto de un campo magnético sobre el mismo teniendo en cuenta su polaridad. Estudiar la histéresis del conjunto y determinar de forma aproximada la sensibilidad del mismo.

2.- Principio de funcionamiento

El gráfico describe el funcionamiento de una pastilla de efecto Hall al ser sometida al efecto de un campo magnético.

En la figura se ve el diagrama de bloques del sensor de efecto Hall.

El bloque 1 es un estabilizador de corriente constante sobre la pastilla Hall a fín de garantizar su correcta polarización independientemente de la tensión de alimentación exterior.

La parte 2 es la pastilla de efecto Hall propiamente dicha, que da una tensión entre sus bornes de salida cuando se ve sometida a la acción de un campo magnético.

El elemento 3 es un disparador (trigger) de Schmitt, tiene por objeto hacer que la tensión de salida se comporte como un todo o nada, según detecte o no la presencia de un campo magnético.

En la figura anterior puede verse la simbología y el conexionado del sensor Hall.

Cuando un campo magnético actúa sobre la pastilla de efecto Hall, entre los bornes de salida de la misma aparece una tensión, cuya polaridad depende de la polaridad del campo magnético. Esta tensión es proporcional a la intensidad del campo magnético que atraviesa la pastilla. Si esta tensión es positiva y es mayor que la del disparo del disparador de Schmitt, éste se dispara y su salida que hasta este momento permanecía al nivel de positivo se conmuta a cero.

Este fenómeno podemos provocarlo acercando un potente imán al sensor. A medida que lo vamos acercando, la intensidad de campo sobre la pastilla se va haciendo mayor hasta que llega un momento en que se produce el disparo.

3.- Aplicaciones

• Se utiliza como circuito de mando de Encendido Electrónico.
• Motor elevalunas eléctrico (limitador de exceso de fuerza)

4.- Material necesario

• Bastidor de montaje
• Fuente de alimentación
• Sensor de efecto Hall
• Resistencia de 1 Kohm
• Diodo LED rojo
• Puentes de cortocircuito o cables de conexión
• Tester
• Osciloscopio (preferentemente con memoria)
• Imán
• Chapita de hierro

5.- Desarrollo de la práctica

Realizar el montaje práctico situando los componentes de acuerdo con el esquema de la figura anterior. Ajustar la tensión de alimentación a 12V.

Acercar el imán al sensor y comprobar en qué condiciones se enciende el LED

6.- Estudio cualitativo

1. Acercar paulatinamente el imán por el polo de color rojo por el lado izquierdo del sensor y comprobar si se enciende el LED. Hacerlo de nuevo aproximando el polo de color verde

2. Repetir toda la operación acercándose en cada caso por el lado derecho del sensor. Anotar en cada caso lo sucedido.

7. Estudio cuantitativo.

Configurar el polímetro para medir tensión y colocarlo  sobre los bornes de salida del sensor

Colocar una sonda del osciloscopio en paralelo con el voltímetro

Comprobar que ambos indican una tensión cero a la salida del sensor.

A continuación repetir las cuatro operaciones anteriores midiendo la tensión en los bornes de salida en cada caso. Anotar la tensión de salida obtenida en cada caso.

Determinado ya en qué condiciones se dispara el sensor, procedamos a determinar a qué distancia el imán dispara el sensor y a qué distancia recupera su estado inicial.

Para ello haremos uso de una regla graduada que colocaremos junto al sensor según la figura y con la que mediremos la distancia a la que vamos aproximando el imán.

Tomar nota las distancias d₁ y d₂ a las que se enciende y apaga el LED respectivamente accionando por la izquierda.

Anotar las distancias d₁ y d₂ a las que se enciende y apaga el LED respectivamente accionando por la derecha.

8.- Accionamiento mediante pantalla magnética.

Acercar el imán de forma que se accione el sensor, pero manteniendolo a una cierta distancia de la pastilla.

Intercalar una chapita de hierro entre el imán y la pastilla.

Pasar repetidamente y de forma rápida la chapita entre el imán y la pastilla. Observar la forma de onda en el osciloscopio. Dibujarla.

9.- Tiempo estimado para la realización de la práctica.

Dos horas.

10.- Cuestionario.

1. Cuando se acerca el polo rojo del imán por la izquierda el LED se enciende y no lo hace cuando se acerca por la derecha. ¿Por qué?

2. ¿Por qué la distancia a la que se apaga el LED es superior a la distancia a la que se enciende?

3. ¿Qué efecto produce la intercalación de una chapa de hierro entre el imán y el sensor Hall?.

11.- Conclusiones:

12.- Generador Hall.

Ejercicio: Estudie el funcionamiento de un generador Hall

Montaje:

1. Monte el circuito de acuerdo con el siguiente esquema eléctrico.

Componentes necesarios:
Fuente de alimentación variable.
Resistencia 1kΩ
Reostato 2,2kΩ
Accionamiento del generador con barrera Hall y rotor con pantallas
Multímetro.
Osciloscopio.

Esquema eléctrico:

2. Conecte la fuente de alimentación sólo cuando tenga autorización del profesor para ello.
3. Gire lentamente las pantallas (con la mano) a través de la barrera magnética Hall, y anote el resultado en la tabla siguiente.

4. Conecte el motor de accionamiento del generador a la salida de tensión ajustable de la fuente de tensión.

5. Observe en el osciloscopio la señal de tensión a revoluciones medias, y dibuje el oscilograma en la figura siguiente. Indique el valor de la tensión tanto a nivel alto como a nivel bajo.

Anote el periodo y la frecuencia.