Na continuação dos sensores de campo magnético abordados no artigo anterior, com incidência sobre o contacto Reed, vamos agora abordar o sensor de efeito de Hall. Trata-se de um sensor bastante mais complexo que o anterior, mas também mais versátil na sua utilização e aplicação, dado que permite obter uma informação digital ou analógica.

2.12. Sensor magnético de efeito de Hall

Os sensores de campos magnéticos são dispositivos muito utilizados e presentes no dia a dia e possuem diversas aplicações, desde aparelhos de consumo até máquinas industriais. Uma das maneiras mais elementares de se fazer sensorização é através de campo magnético e por meio de uma bobina. Existem, contudo, dispositivos semicondutores próprios para a deteção de campos magnéticos, como é o caso do sensor Hall. O sensor Hall tem como princípio de funcionamento o “efeito Hall”, descoberto em 1879, por Edwin Hall. Este efeito é uma propriedade que se manifesta num condutor quando um campo magnético perpendicular ao fluxo de corrente é aplicado sobre ele. Quando isso ocorre, uma diferença de potencial no condutor é gerada, chamada tensão de Hall. Esta tensão possui direção perpendicular ao campo magnético e à corrente, e é proporcional à densidade de fluxo magnético e a essa mesma corrente. O campo magnético aplicado provoca um gradiente de concentração de portadores em todo o condutor. Quando o número de portadores de um lado do condutor for maior do que do outro, surgirá então esta diferença de potencial. A amplitude da tensão de Hall varia com a corrente e o campo magnético. A Figura 52 exemplifica o funcionamento de um gerador de tensão de Hall.

Sensores que utilizam este efeito são tipicamente construídos de materiais semicondutores, permitindo que a eletrónica seja desenvolvida no mesmo material. Para tal, podem ser utilizados materiais semicondutores tipo P ou tipo N. Quando o sistema possui uma alta mobilidade de carga, a constante Hall terá um valor relativamente grande, permitindo que se obtenha melhores valores de saída, conforme o esquema da Figura 53.

No princípio de funcionamento deste sensor, apresentado no esquema anterior, se uma diferença de potencial for aplicada ao material semicondutor, de modo a que flua uma corrente, e se, ao mesmo tempo, esse material for submetido a um campo magnético, as cargas, ao deslocarem-se através dele, tendem a desviar-se da sua trajetória normal, acumulando-se numa das faces laterais e, por consequência, gerando uma tensão.

Para que se tenha uma relação sinal / ruído alta, é necessário que a resistividade do material seja baixa, limitando, desta forma, a diferença de potencial gerada pelo ruído térmico. Estas condições são otimizadas ao utilizar-se um semicondutor tipo N.

Podemos encontrar, comercialmente, sensores de efeito Hall tanto na sua forma simples como em configuração em ponte. Uma das vantagens da utilização da configuração em ponte é que ela permite realizar a deteção de variações do campo em ambos os sentidos, simplificando o projeto de circuitos detetores. Comercialmente, estes sensores apresentam diversas formas, em função do contexto de aplicação: placa eletrónica ou automatismo eletromecânico, ou ligação a um PLC, automóvel, entre outras, conforme os exemplos da Figura 54.

Manuel Teixeira, Moisés Leite
myev.me

Para ler o artigo completo faça a subscrição da revista e obtenha gratuitamente o link de download da revista “o electricista” nº 96. Pode também solicitar apenas este artigo através do email: a.pereira@cie-comunicacao.pt.

Outros artigos relacionados

• Artigo “Saiba tudo sobre Fator de Potência” presente no Blog da revista “o electricista”;
• Livro “Instalaciones Eléctricas y Domóticas” presente na estante da revista “o electricista”;