Instituto Tecnológico de Colima

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Instituto Tecnológico de Colima

Aquino Alvarado Miguel

Balbi González Michele Ramón Jaramillo Cajica Ismael

Pacheco Zepeda Juan Rafael

Pineda Torres Julio Adolfo

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Sensores

magnéticos

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Introducción

Basan su funcionamiento en el campo

magnético, flujo magnético y permeabilidad

magnética y su relación con otras variables

físicas, comúnmente una corriente eléctrica.

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Principios de funcionamiento

Desarrollados a lo largo de 120 años (efecto Joule a efecto Josephson):

• Corrientes parásitas o de Foucault: Modificación de la impedancia de los devanados y de la

amplitud de la CA cuando inducen corrientes parásitas en objetos metálicos cercanos.

• Inducción

• Efecto Hall: Hay una reducción en la corriente.

Relación cuadrática.

• Magnetoestricción: Cambios de tamaño por presencia de magnetismo.

• Efecto Josephson: Aparición de corriente eléctrica por efecto túnel entre dos superconductores

separados.

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Forma y dimen. por magnet.

Torsión con

campo magnético helicoidal

Cambio de la susceptibilidad cuando está sujeto a

deformación mecánica En CA hay una

mayor densidad de corriente en la

superficie que en el centro del

conductor

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Clasificaciones

• De efectos galvánicos

• Magnetorresistivos

• Efecto Hall

• Efectos de magnetoestricción y

magnetoelasticidad

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Sensores magnetorresistivos

•

No hay desgaste por fricción.

•

Alta confiabilidad

•

Alta sensibilidad

•

Menos afectados por vibraciones que los inductivos

•

Soportan altas temperaturas

•

Altas frecuencias (hasta 1 MHz)

•

Costo razonable

•

Sensibles a campos magnéticos fuertes

•

Linealidad limitada

El ZMY20 es un ejemplo de estos sensores:

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Efecto Hall

•

E. R. Hall en 1879.

•

Un haz de partículas cargadas atraviesa un campo magnético.

•

Ciertas fuerzas actúan sobre las partículas: la

trayectoria lineal se deforma hasta que las fuerzas del campo eléctrico y el magnético se compensan.

•

Surge diferencia de potencial transversal:

donde es el coeficiente de Hall

•

El voltaje de Hall se vuelve una medida del flujo magnético.

•

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Sensores de efecto Hall

• Disponibles como CI’s, incluyendo el procesamiento de señales:

• Lineales: La salida varía de manera razonablemente lineal con la densidad de flujo magnético.

• Umbral: La salida cae en forma brusca cuando se presenta cierta densidad de flujo magnético.

• Pueden funcionar como interruptores en frecuencias de hasta 100 KHz

• Más baratos que interruptores electromecánicos

• No rebote como interruptores de contacto

• Condiciones de servicio severas

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• Sensor 634SS2 es de tipo lineal (der.)

De -400 a +400 gauss de ~1 mV por gauss

• El sensor Allegro UGN3132U es de umbral: su salida va de casi cero a 145 mV cuando la

densidad de flujo magnético es de unos 30 gauss.

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Ejemplos de aplicación de sensores de efecto Hall:

• Detector de nivel de fluido.

• Alineación de motores

brushless

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Sensores magnetoelásticos:

• Tipo de sensores de reactancia variable (oposición ofrecida al paso de la corriente alterna)

• Se fundamentan en el efecto Villari

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En algunos materiales la dependencia entre la tensión mecánica y la curva de magnetización es lineal cuando se les somete a compresión o a tracción (pero no a ambos tipos de esfuerzo). Es decir, se cumple en ellos:

Donde k es una constante que depende del material y

μ es la permeabilidad relativa.

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Se emplean dos disposiciones para la medida de magnitudes físicas:

- Basados en una distribución de flujo constante: la carga mecánica cambia la permeabilidad. (Figura a,b)

- Basado en la variación producida en la

distribución de flujo cuando se aplica una carga

mecánica. (Figura c)

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Aplicaciones inmediatas: Medidas de par y presión en automóviles e industrias mecánicas.

Basándose en la disposición de la figura C, se

comercializa sensores que se denominan

presductores.

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Sensor magnetoestrictivo

Están basados en la detección de eco de un impulso ultrasónico generado por la deformación elástica que se produce en algunos materiales bajo el efecto de un campo magnético.

Sobre la varilla se coloca un imán móvil que

puede deslizarse. El imán provoca un cambio

de permeabilidad del medio y esto provoca

una reflexión de la onda ultrasónica,

pudiéndose detectar la distancia al imán por

el tiempo en recibir el eco.

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En general, se excita con una señal cuadrada y se

mide el desfase entre ésta y el eco, tal como

muestra la figura. Este tipo d transductores

suelen ser muy robustos y muy aptos para

ambientes agresivos, con distancias de detección

de hasta 10 metros.

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- Es muy exacto

- Alta durabilidad debido a que no

están en

contacto con el cilindro.

-Costo elevado

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Ejemplos

• Detector de metal: sensor de corrientes de Eddy.

• Detector de instrusiones: Contactos magnéticos que mandan señal al ser separados.

• Sensor de

proximidad

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