Por Jeremy Cook
Sensores de efecto Hall versus conmutadores pequeños: exploración de los tipos de sensores magnéticos
Tanto los sensores de efecto Hall como los conmutadores pequeños se usan para detectar campos magnéticos. Existe una cantidad significativa de transversalidad entre los dos, en cuanto a aplicaciones, pero funcionan de manera muy diferente. Cada sensor puede ser aceptable en algunas situaciones, mientras que un tipo puede tener ventajas significativas en otras.
En este artículo, definiremos cada tipo de sensor magnético y exploraremos sus fortalezas y debilidades relativas. También proporcionaremos ejemplos simples de casos de uso para cada uno, aprovechando el sensor de efecto Hall "secreto" oculto dentro del popular módulo ESP32-WROOM-32E.
¿Qué es un sensor de efecto Hall?
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Los sensores de efecto Hall adoptan ese nombre del físico estadounidense Edwin Hall, el que descubrió el efecto de tensión de un campo magnético en un conductor eléctrico a finales de la década de 1800. Esta “tensión Hall,” cuando se amplifica de manera adecuada, la puede leer un microcontrolador. Los sensores de efecto Hall modernos normalmente incluyen un amplificador y otros componentes electrónicos en el paquete de la unidad.
Según la manera en que se configuren, estos sensores pueden emitir una señal digital o analógica. A diferencia de los conmutadores pequeños, los sensores de efecto Hall responden a la presencia de un campo magnético y también pueden detectar la amplitud y orientación del campo. Así que un sensor podría emitir una señal analógica positiva para una orientación magnética y una señal analógica negativa para la otra. Este principio también se puede incorporar como capacidad de cierre, activándose cuando se detecta una orientación y desactivándose solo cuando detecta la orientación opuesta.
Como dispositivos digitales, los sensores de efecto Hall no están sujetos a rebote de señal y esta salida se puede ajustar en fábrica a través del paquete de componentes electrónicos compatibles. Los paquetes de sensores de efecto Hall usan corriente todo el tiempo para detectar campos magnéticos, lo que los hace potencialmente menos apropiados para aplicaciones de potencia muy baja.
Lo que debe saber sobre los conmutadores pequeños
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Los conmutadores pequeños se desarrollaron a principios de la década de 1900. Son contactos mecánicos que se activan mediante la aplicación de un campo magnético externo. Alrededor de estos contactos de conmutación internos hay un gabinete de vidrio lleno con gas inerte, fuera del cual emanan conexiones externas. Los conmutadores pequeños se configuran típicamente como normalmente abiertos, pero también pueden estar normalmente cerrados y venir en otras configuraciones.
Los conmutadores pequeños se pueden activar con un imán permanente para detectar o mediante un campo eléctrico generado como relé pequeño. No se necesita corriente cuando están desactivados y en espera de una señal magnética, lo que ahorra potencialmente energía significativa durante períodos de espera prolongados.
Como dispositivos mecánicos, los conmutadores pequeños están sujetos a rebote y, por lo tanto, tienen un tiempo de retorno a valores nominales. La operación de detección es binaria. Los conmutadores pequeños no se pueden emplear para detectar la amplitud de una señal más allá del umbral de activación.
Obtenga más información sobre cómo funcionan los conmutadores pequeños y cuándo se deben usar.
Principales diferencias entre conmutadores pequeños y efecto Hall
A continuación, puede encontrar una lista de aspectos que se deben considerar al escoger entre un sensor de efecto Hall y un conmutador pequeño:
- Los conmutadores pequeños tienen un tiempo de rebote o de retorno a valores nominales que se debe considerar.
- Los conmutadores pequeños no usan energía en estado abierto.
- Los conmutadores pequeños son dispositivos binarios: no pueden distinguir entre polos magnéticos norte y sur.
- Los sensores de efecto Hall son dispositivos digitales: no experimentan un rebote de contacto físico.
- Los sensores de efecto Hall consumen constantemente una pequeña cantidad de corriente para detectar la presencia de un campo magnético.
- Los sensores de efecto Hall se pueden configurar como dispositivos analógicos o digitales: pueden detectar la dirección de un campo magnético.
Asegúrese de examinar la hoja de datos para cada dispositivo para conocer sus características específicas.
Tutorial práctico de sensores de efecto Hall y conmutadores pequeños
Por Jeremy Cook
Como una breve demostración de cómo se pueden usar estos dos dispositivos, primero examinemos la placa de desarrollo Huzzah32 ESP32 de Adafruit. Esta placa tiene una buena disposición para el ESP32, lo que incluye adaptaciones para una batería de LiPo, pero no agrega ningún sensor adicional. Sin embargo, el módulo ESP32-WROOM-32E en el corazón del Huzzah32 posee una unidad de detección de efecto Hall integrada.
Resultados del sensor de efecto Hall ESP32, con la adición de un retardo de 100 ms para mejorar la lectura por Jeremy Cook
En el IDE Arduino con la definición de la placa del módulo ESP32 instalada, cargue el código de ejemplo del ESP32 para el sensor Hall y abra un trazador en serie a 9600 baudios. Coloque un imán en la parte superior del ESP32 para ver cómo reacciona. De vuelta el imán y mostrará un valor invertido; es decir, la dirección magnética opuesta.
El tiempo de retorno a valores nominales es menor que un microsegundo. Huzzah32 empleado para un suministro de 3 V por Jeremy Cook
Para observar el funcionamiento de un conmutador pequeño, conéctelo a un multímetro en el ajuste de continuidad. Si está normalmente abierto, se mantendrá desconectado sin ningún imán y luego, mostrará una conexión estable cuando se aplique un imán. Desde aquí, podría aplicar esta entrada a un microcontrolador (p. ej., un ESP32), observar su tiempo de retorno a valores nominales en un alcance o incluso usarlo para controlar algo de manera independiente.
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