hola a todos les traigo esta informacion acerca de como hacer un encoder con efecto hall.
en varias partes s hacer referencia a otro post, encoder por hardware y software:
Encoder con efecto Hall
Exiten dos tipos de sensores Hall. Uno es de salida analógica, llamados lineales; da una señal de salida proporcional al flujo magnético que sometamos al sensor Hall. Con este tipo de sensor se puede construir una brújula electrónica por ejemplo. Y el otro es de salida digital, se comporta como un interruptor (digitalmente hablando). Este último es el que nos interesa. En inglés a este tipo de sensor-interruptor se le denomina "Switch" pero yo prefiero usar la palabra "Digital".
A diferencia de las foto barreras (encoders ópticos), los sensores Hall al ser magnéticos pueden trabajar en entornos extremos y polvorientos, no hará falta mantenimiento de limpieza.
Por otra parte está el costo económico: los sensores Hall digitales son un poco más baratos que las foto barreras. Y para terminar, decir que es mucho más sencillo construir un encoder con sensores Hall digitales que hacerlo a base de foto barreras.
Sólo conozco dos modelos de sensores de efecto Hall digital: los A110x y los CS302x. Dentro de la misma familia sólo se diferencia los unos de los otros por la intensidad magnética para hacer cambiar de estado el "interruptor" (switch). Los sensores Hall A110x y CS302X necesitan un campo magnético un poco fuerte pero esto lo hace inmune al posible ruido magnético (del propio motor, transformadores, etc.) que pueda haber en el ambiente.
Usaremos imanes de neodimio, conviene que sean pequeños, por ejemplo entre 3 y 6 milímetros de diámetro por 1 ó 2 de altura, aunque si mide un poco más no pasa nada. En la imagen de arriba puedes verlos apilados, en diferentes tamaños.
Éstos se suelen encontrar en los auriculares que se ponen en los oídos o en ciertos juguetes de construcción magnéticos.
Son perfectos en tamaño y fuerza magnética.
Más abajo explico dónde comprarlos.
Hay dos formas de construir el encoder, la primera y más sencilla es de imán móvil:
Los imanes de neodimio se ponen sobre el disco equivalente al disco del encoder. En vez de aspas (o dientes) tendremos imanes.
No recomiendo añadir más de 5 imanes; el máximo que yo he conseguido es de 6, usando imanes de neodimio de 3 milímetros de ancho por 1 de alto; más no se puede porque no hay la suficiente distancia entre ellos como para que los sensores Hall puedan "notar" la diferencia entre un imán y el siguiente.
Los dos sensores han de estar lo más cercano posible a los imanes, y también han de estar muy juntos los dos sensores Hall digitales entre ellos mismos.
El segundo caso es de imán fijo:
Se trata de poner el imán de neodimio y los dos sensores Hall fijos y contrapuestos como en el caso del diodo-fotodiodo en la fotobarrera; entonces un material metálico (que contenga hierro, como el acero por ejemplo) con forma de aspas, cortaría el campo magnético cada vez que pasara entre el imán y los dos sensores Hall.
Si reciclas una lata o un tapón metálico para hacer el disco, asegúrate de que no sea de aluminio, porque no serviría. La lata ha de ser acero o cualquier otro material que sea atraído por un imán. Este método es más delicado y engorroso, aconsejo hacer muchas pruebas antes de darlo por bueno. También se puede hacer con un engranaje de plástico que tengamos suelto de algún juguete y pegarle trocitos de chapa metálica separados por una distancia. Conocer esa distancia entre chapa y chapa te lo dará la experiencia, a base de ir probando.
Por experiencia recomiendo usar imanes móviles en vez de este método, sobre todo si es la primera vez que te enfrentas a los encoders magnéticos.
Equivalencia de foto-barreras a sensores Hall digitales:
Pasar de foto-barreras a sensores Hall digitales (A1104 ó CS3020) es muy sencillo y nos ayuda a simplificar componentes, costando menos dinero porque, además de ser más económico un sensor Hall digital que una foto barrera, evitamos comprar el disparador Schmitt (74LS14 ó 7414) que usamos para acondicionar la señal de las foto barreras y reducimos espacio en la placa.
Un poco más abajo podrás ver los esquemas generales simplificados usando sensores Hall digitales, tanto si usas PIC (por software) como el encoder electrónico puro (por hardware).
(Esquema interno simplificado del A110X y CS302X.)
El sensor Hall A1104 y CS3020 tiene tres patillas [VCC, señal de salida y GND] y sólo hay que conectar una resistencia de VCC a la señal de salida porque es de colector abierto. Nos interesa mucho que este sensor tenga el Disparador Schmitt implementado dentro del propio chip (en el gráfico está coloreado de azul). Gracias a esta característica no necesitaremos acondicionar la señal de salida, ya que el disparador Schmitt (en inglés: Schmitt Trigger) da la señal digital pura; o está a 0 ó está a 1 dentro de una histéresis determinada.
Polaridad Magnética del Sensor Hall Digital.
Los sensores Hall digitales sólo funcionan con un polo determinado del imán, con el otro polo no hace nada. Esto quiere decir que si ponemos un imán con la cara Norte mirando la parte trasera del sensor Hall, lo activará. Si ese mismo polo (Norte) lo ponemos en la cara delantera del sensor, no hará nada, como si el imán no existiese. Al revés sucede lo mismo pero al revés.
El polo Sur del imán activará la cara delantera y no hará nada en la parte trasera. Esto hay que tenerlo presente cuando vayas a construir el encoder.
Haz las pruebas necesarias con un LED para ver cómo funciona el sensor magnético digital; en la imagen de arriba tienes un pequeño esquema para montar y después puedas experimentar con las polaridades de un imán y el sensor Hall. Recuerda que visto el sensor desde arriba (alzado), la superfice más amplia del sensor corresponde al polo Norte del imán y la superficie más pequeña corresponde al Sur; cuando construyas el encoder has de elegir una de las dos caras. Aunque depende de la construcción, normalmente la parte trasera la pegaremos a una superficie y la delantera (de menos superficie) la pondremos de cara a los imanes.
Esto significa que los imanes estarán orientados hacia los sensores con el polo Sur magnético.
Este tipo de encoder es más sencillo de implementar en un motor y ocupa menos espacio que el encoder óptico como verás a continuación.
Implementando encoder magnético dentro de una reductora de engranajes.
La foto de arriba pertenece a una web que venden engranajes con motor y encoder magnético en una sola pieza. Pero lo que quiero mostrar aquí son formas de implementar el encoder dentro de nuestro invento. Se aprecia un integrado en el que supongo que acondiciona las señales de los dos sensores Hall analógicos. Nosotros usamos sensores digitales, por tanto no necesitamos ese integrado para acondicionar las señales de los sensores.
Esta otra foto es otro ejemplo distinto de cómo algunas personas implementan un encoder con sensor Hall digital en sus servos DC (motor + engranaje controlados con electrónica propia); ten en cuenta que el imán que usa esta persona es toroidal, es decir: una vuelta de engranaje, un pulso.
Si usas sensores Hall digitales de la familia CS302x ó A110x, no hace falta poner disparadores Schmitt (acondicionador de la señal del encoder) en el resto del circuito. Es válido para los dos tipos de encoder que se describenen el post: Encoder por Hardware y Encoder por Software.
El esquema del "PIC Encoder" con sensor Hall (digital) queda así de simplificado:
Se elimina el acondicionador de señal 7414 ó 74LS14 porque los sensores Hall digitales ya lo lleva implementado dentro de su electrónica. La señales de salida de los sensores van directos a las entradas del microcontrolador (PIC).
El programa del PIC (en versión CCS y Proton IDE) lo encontrarás en el post encoder por hardware y software
El esquema del Encoder por Hardware con sensor Hall digital queda así de simplificado:
Si usamos sensores Hall digitales en vez de foto barrera, conseguimos eliminar todos los disparadores Schmitt (74LS14). Puedes sustituir todas las puertas NOT 74LS04 por un sólo integrado: el 74LS240, y tendrás todas las puertas NOT necesarias (ir a encoder por hadware para ver ejemplos). En este esquema he simplificado aún más el circuito y además ha cambiado el lugar por donde tomamos los nano-pulsos, en vez de tomarlo por /Q, esta vez lo hacemos por Q, porque uso sólo tres inversores de retardo para crear el nano-pulso. Tres inversores es el mínimo permitido, no se puede poner menos porque si no el contador no percibiría los nano-pulsos. Sólo los contadores son capaces de percibir periodos de pulsos tan pequeños, cualquier otra electrónica no sería capaz de contabilizarlos. Es obligatorio usa contadores reversibles.
Dónde encontrar los sensores Hall digitales tipo CS302x ó A110x que aquí se describen.
Una forma de encontrar este componente es en "eBay Internacional" y poner directamente el componente que buscas dentro de eBay; por ejemplo: "CS3020". Aconsejo tener habilitada la opción "Buy It Now" [Comprar ahora] por que si no te salen mezclados precios reales con precios de subasta. Comparas los precios + gastos de envío y quédate con el que te cueste más barato en comparación. Puedes llegar a encontrarlo por menos de un euro/unidad.
Yo suelo comprar lotes de 10 ó 25 unidades. No mires sólo el precio, mira también los gastos de envío. Para ello hay que estar registrado en eBay, o bien, le das a la opción "Short by:" [Ordenar por] y eliges "Price + Shipping: lowest first" [Precio + envío: ordenados de menor a mayor], entonces te saldrá la opción de elegir país y código postal. El precio real, es decir, lo que vas a pagar de verdad, es la suma del precio del producto más los gastos de envío; así que ten en cuenta estos dos detalles y sabiendo el total comparas con los demás vendedores. Si debajo del precio pone "Free Shipping" significa que no te cobran los gastos de envío porque ya está incluido en el precio del producto, ten en cuenta esto a la hora de comparar precios.
También podrás encontrar los imanes de neodimio (procura que sean pequeños) en el caso de que no tengas algo para desmontar que los lleve. Has de poner estas palabras claves dentro del motor de búsqueda de eBay Internacional: "neodymium magnets".
Encoder absoluto magnético en un solo chip.
Has de saber (por si no lo conoces) que existen encoders absolutos magnéticos integrado en un chip, sólo has de añadirle un imán.
Según el ángulo de giro del imán el chip te da una resolución de 8 a 13 bits dependiendo del modelo. Pueden ser puestos en cascada y controlarlos a la vez desde un solo PIC. El AM256 de la empresa RLS te da la salida en paralelo (8 bits en este modelo) entre varios tipos de salidas posibles. De momento no he visto precios por ningúna parte.
Habrá que esperar un tiempo hasta que este tipo de chip se convierta en algo normal. Lo cierto es que las características son excelentes y es el futuro de los encoders: que todo esté integrado en un chip.