Br ujula digital de presicion

BRUJULA DIGITAL DE PRECISION CON SENSOR DE EFECTO HALL ALLEGRO 1321 (http://personales.ya.com/perropinto/robotidus/BRUJULA.htm)

POR _PABLO_ Introducción. El físico Edwin Hall descubrió (por casualidad) el efecto que lleva su nombre en 1879. http://www.stenomuseet.dk/skoletj/elmag/kilde9.html El efecto Hall se manifiesta en la tensión transversal que aparece en un conductor cuando está sometidoa un campo magnético. Por ejm,si tenemos un cable conduciendo corriente y le ponemos un voltímetro sensible entre dos puntos transversales,al acercar un imán se podría medir una pequeñísima tensión. Esto es debido a que los electrones que pasan por el cable se verán desplazados hacia un lado en presencia del imán. Entonces aparece una diferencia de tensión entre esos dos puntos del cable. Alseparar el imán, la tensión transversal desaparece. Para poder medir esta tensión transversal es necesario amplificarla, porque su valor es muy reducido. En el mercado hay sensores de efecto hall lineales que integran un amplificador y alcanzan sensibilidades de 5 milivoltios / Gauss. Esto sigue siendo muy poca cosa para nuestro propósito,ya que el campo magnético de la tierra, (que es el imán quequeremos medir) es tan débil como aprox. 0.5 gauss. Por lo que de la salida del ALLEGRO 1321 sacaríamos una variación máxima entre Norte y Sur de solo 2'5 milivoltios. Amplificación de la señal. Es evidente que si queremos convertir esa tension analógica a digital hay que amplificarla bastante. El Sensor Allegro 1321 entrega por su pin "OUT" 2,5 voltios cuando está en estado de reposo,sin lapresencia de campo magnético. Ante la presencia del polo Norte de un imán, la salida variará proporcionalmente de 2,5v hacia arriba y si le damos la vuelta al iman, enfrentandolo al polo Sur, la salida bajará de 2,5v lo mismo en sentido contrario. Aprovechando esto y para aumentar la sensibilidad al doble (que falta hace) he montado dos sensores opuestos,uno enfrentado a otro, Si le acerco al montaje elpolo Norte del iman, uno sube digamos 1v por encima de 2.5 y el otro bajará 1v por debajo de 2,5: tenemos que un sensor entrega 3,5v y el otro 1,5 ,si entonces pongo un voltímetro entre sus dos salidas "OUT" tengo una diferencia sumada de 2v:

Con esto logro multiplicar la sensibilidad por 2: ahora 1 gauss serán 10 milivoltios y el campo magnético de la Tierra producirá 5 milivoltios. Todavíamuy poca cosa para atacar un conversor Analogico/digital. Hay que amplificar esta tensión mucho. Para estas aplicaciones "pofesionales" olvídate de los amplificadores operacionales de andar por casa,tipo LM358. Meten demasiado ruido y no son "rail to rail" ,lo que quiere decir que no entregan por su salida una tensión máxima de 5v y minima de 0, sino que su "rango dinámico" es bastante menor ,deunos 1'2v a 4'5v. Por lo que al atacar esta tension a un conversor A/D, estamos muy limitados a esa ventanita de 3 voltios y pico. Por eso usamos el amplificador de instrumentación INA122 ,de muy bajo ruido y "rail to rail" pata negra. Este chip de precisión se suele usar para amplificar las mínimas tensiones corporales para electrocardiogramas y encefalogramas.Es muy facil de montar ya que sólonecesita una resistencia externa para decirle que ganancia necesitamos. Miramos la hoja técnica y nos dá esta formula para saber que resistencia poner (R) para lograr la ganancia deseada: (200.000 / R)+5 = ganancia con una resistencia de 360 ohm se consigue una amplificación de 560 veces la tension entrante. Por lo que los 5 milivoltios del campo magnético terrestre sacarían 2'8 voltios por el pin"OUT" del INA122. Con estas ganancias el ruido es considerable y hay que filtrarlo con los condesadores correspondientes para hacer algo legible. El origen de este ruido captado por los sensores Hall es también es muy interesante,algunos dicen que los rayos cósmicos y otros que pura fluctuación cuántica.Yo que sé,esto es para otro tema. Conversión Analógico a Digital. En un conversor A/D de 10 bits...