1. INTRODUÇÃO:

Este trabalho se refere a um dispositivo codificador de quadratura incremental de Efeito Hall (HE645005), fabricado pela empresa Cherry Electrical Products. A corporação Cherry é uma fornecedora global para o mercado de automóveis, de computadores e de consumo. Seus produtos incluem interruptores elétricos e sensores, semicondutores, teclados de computador, e produtos automotivos. A produção e a venda dos dispositivos estão disponíveis mundialmente, com a sede da empresa em Waukegan, Illinois.

O HE645005 é um durável transdutor de Efeito Hall ativado magneticamente. O dispositivo consiste de 2 latches altamente sensíveis, alojados em uma cápsula plástica robustamente moldada que contém e protege o circuito eletrônico.

O transdutor é adequado idealmente para aplicações que requerem a habilidade de resistência a fortes substâncias químicas e ambientes mecânicos.

O modelo HE645005 é encapsulado em um compartimento plástico de seis pinos (25mm x 6mm x 11mm) com 1,27mm de espaçamento entre os pinos, pronto para a montagem em um quadro de circuito. O alojamento inclui um canal que precisamente define o caminho ao qual o anel magnético se deslocará.

Cada transdutor HE645005 contém 2 chips monolíticos, cada chip incluindo um regulador de tensão, um latch de Efeito Hall, um circuito de compensação de temperatura, um amplificador de sinais e um transdutor com saída em coletor aberto. Um Schimitt trigger provém a histerese para o gatilhamento da saída, permitindo uma maior imunidade à ruído e imperfeições no anel magnético.

O modelo HE645005 opera de – 40 a + 85 ^oC. Uma versão opcional opera em temperaturas tão altas quanto 125 ^oC.

A figura identifica a numeração dos pinos do transdutor e as conexões recomendadas para alimentação, terra e componentes externos providos pelo usuário. As 2 saídas devem ser conectadas ao circuito designado para o enquadramento dos pulsos ou transições (e para registrar as posições de objetivo relativas).



Figura 1- Diagrama de Instalação Elétrica.

Nota: Os resistores de pull-up externos conectados entre as saídas e Vcc são necessários para uma operação apropriada. Com os resistores conectados como mostrado, as saídas serão "elevadas" p/ Vcc quando desligado e aproximadamente p/ um terra quando ligado. Caso contrário, as saídas chaveariam entre nenhum sinal e o terra. Os valores dos resistores mostrados são para Vcc = 12V dc; valores dos resistores mais altos deveriam ser usados para níveis de Vcc mais altos e vice-versa.

 

 

2. FUNCIONAMENTO E APLICAÇÕES:

Anel Magnético

O anel magnético mostrado na figura 2 é a Opção 1, uma de quatro imãs, a qual pode ser proporcionado com um transdutor Cherry. O imã da opção 1 tem um total de 48 pólos (24 pares de pólos) em cada lado, como mostrado em uma visão frontal dos campos do anel magnético na figura 3. Cada par de pólos em um lado é 90 ^o ( + 15 ^o ) fora de fase com um par de pólos no outro lado , como mostrado na figura 4, um esboço da visão da borda dos campos magnéticos. A figura 5 é um esboço do transdutor com um anel magnético posicionado para a rotação entre os latches de Efeito Hall nas "torres gêmeas" do transdutor. O anel magnético deve ser montado a aproximadamente 2mm do fundo do slot (abertura) do codificador. Os outros anéis magnéticos disponíveis como opções com o transdutor são descritos na tabela 2.

 



Figura 2- Anel Magnético Figura 3- Campos do anel magnético

 

Figura 4-Esboço da visão da borda do campo magnético

Latches e Quadratura

Os latches de Efeito Hall ligam (saída baixa) na presença de um polo sul e desligam (saída alta) na presença de um polo norte. O termo "quadratura" se refere a 2 sinais eletrônicos que estão 90^o fora de fase e que têm 4 possibilidades de combinação de estado (ambos alto, ambos baixos, um alto e um baixo, um baixo e um alto), os quais estão presentes em qualquer um dos 2 modelos idênticos, dependendo da direção na qual o alvo está girando. Então, dispositivos de saída de quadratura podem prover velocidade e direção de rotação do alvo. Se pulsos ou bordas são contados, a posição relativa pode ser medida.

O Codificador de Efeito Hall

As figuras 5,6 e 7 ilustram a operação do transdutor HE645005 e o anel magnético. Para uma maior clareza na figura 5, somente 5 dos pares de polo do lado mais próximo (lado A) e um par do lado mais afastado (lado B) estão ilustrados. Um par de polo é representado por azul para norte e por vermelho para sul.

 

 

  Figura 5- Modelo de Quadratura

 

Figura 7

Figura 6

 

® Figura 6- Sinais de saída c/ rotação em sentido horário. ® Figura 7- Sinais de saída c/ rotação em sentido anti-horário.

 

Operação em sentido horário

Como mostrado na figura 5, quando pólos sul (vermelho) em cada lado do anel magnético estão próximos do Latch A e do Latch B, ambos os latches estão ativos e suas saídas baixas, como mostrado na figura 6, Região 1. Se o anel magnético está girando em sentido horário, um polo norte (azul) no lado mais próximo se realizará na alcance do Latch A (antes um polo norte no lado mais afastado vem dentro do alcance do Latch B), causando ao Latch A o desligamento e a mudança de sua saída (Figura 6, Região 2).

Quando polo norte no lado mais afastado vem dentro do alcance do Latch B, o Latch B desliga sua saída, como mostrado na figura 6, região 3. Finalmente, um polo sul no lado mais próximo se aproxima do Latch A, girando-o e fazendo sua saída baixa, como mostrado na figura 6, região 4. Se uma saída alta pode ser representada por um "1" e uma saída baixa por um "0", então os quatro estados podem ser apresentados em uma tabela verdade como mostrado no lado direito da figura 6. O modelo da tabela verdade é repetido 24 vezes em cada rotação completa no sentido horário que o anel magnético faz.

Operação em sentido anti-horário

Se ambos os latches estão ativos e o anel magnético está agora girando em sentido anti-horário, a tabela verdade resultante é uma inversão da tabela verdade original. (Compare as tabelas nas fig. 6 e 7).

Neste caso, o polo norte no lado mais afastado virá dentro do alcance do Latch B antes de um polo norte no lado mais próximo vir dentro do alcance do Latch A, causando ao Latch B um desligamento e mudança de sua saída alta, como mostrado na figura 7, região 4.

Eventualmente, um polo norte no lado mais próximo se aproxima do Latch A, causando-o um desligamento (Figura 7, Região 3), um polo sul no lado mais afastado se aproxima do Latch B causando-o ligamento (Figura 7, Região 2), e um polo sul no lado afastado se aproxima do Latch A, causando-o um ligamento também. Isto completa um ciclo de saída como mostrado na tabela verdade no lado direito da figura 7, um modelo que será repetido 24 vezes por cada rotação completa em sentido anti-horário.

Sensor de Direção

Se a tabela verdade nas figuras 6 e 7 for agora comparada a um ponto de partida comum (Região 1), onde ambas as saídas estão baixas, pode ser visto que, quando o anel magnético está girando em sentido horário, a saída A muda antes da saída B e que, quando está girando em sentido anti-horário, a saída B muda antes da saída A.

Então, o HE645005 pode indicar a direção de rotação, apresentando modelos lógicos diferentes para cada direção, como também para cada velocidade de rotação.

 

 

3. ESPECIFICAÇÕES:

Na Internet se tem todas as informações a respeito deste e de outros dispositivos transdutores de Efeito Hall, bem como informações sobre a empresa Cherry Electrical Products.

Para informações sobre o fabricante e seus distribuidores , clique no seguinte endereço:

http://www.cherrycorp.com

Para informações específicas a respeito do dispositivo HE645005, clique no seguinte endereço:

http://www.cherrycorp.com/sensors/6455.htm