Sensores de efecto Hall

En un comentario a mi anterior artículo sobre la forma de realizar un sistema de acantonamiento gobernado por un programa de ordenador, Un fiel seguidor de este blog (Raul) incluyó un comentario con varios enlaces, entre ellos uno a una universidad norteamericana, donde estaban llevando a cabo una serie de estudios sobre sistemas de control de procesos en tiempo real, y para las prácticas empleaban una maqueta de trenes.

Raul llamaba la atención sobre la descripción del sistema de acantonamiento (en inglés se denomina "block system") ya que efecto la descripción que hacen del sistema que tienen pensado coincide con sorprendente exactitud con el que yo he pensado para mi maqueta. En resumen, distribuyen la corriente de alimentación a los distintos bloques (¡precisamente ocho bloques!) mediante un sistema digital gobernado por señales de control.

Sin embargo, al leer el texto, me llamó la atención una mención que hacen a que el sistema de detección de los trenes se basa en "sensores de efecto hall"

Había visto en algunas web's de componentes electrónicos, mencionar este tipo de dispositivos, entre los sensores de luz, de temperatura, etc. Pero nunca había tenido la curiosidad de saber su utilidad. Al ver que detectaban los trenes con estos dispositivos me ha parecido interesante investigar sobre ellos, y he llegado a las siguientes conclusiones:

Los detectores de efecto hall responden al campo magnético, más exactamente a la variación del campo magnético. De forma parecida a un fototransistor, cuando el campo magnético supera un determinado valor, el dispositivo pasa un estado conductor, y cuando vuelve a descender pasa al estado de corte.

Así que si acercamos un imán a uno de estos detectores, este "se enciende" dando un "1" lógico en el pin de salida mientras dura la presencia del imán. En principio, perfecto para detectar un tren, con el habitual sistema de colocar un imán en la panza de la locomotora.

Como es sabido, mi previsión era utilizar contactos reed para detectar los imanes de las locomotoras. La verdad es que estos contactos reed funcionan perfectamente de modo que para decidirme a cambiar, tendría que encontrar importantes ventajas.

De entrada la conexión es algo más complicada ya que necesitan alimentación. Así que llevan tres pines uno de tierra, otro de alimentación y el pin de salida que se pone a  "H" o a "L" con el campo magnético.  Para un sistema como el que yo tengo previsto esto es una ventaja, porque me da directamente la señal de entrada hacia el sistema digital. Con los reed en cambio hay que poner unas resistencias de pull-up para conseguir la señal de entrada. 

El principal inconveniente de los reed es su tamaño. Se fabrican en varios tamaños pero para Z los apropiados son unos muy pequeños que es muy difícil encontrar. Estos tan pequeños soportan una intensidad muy pequeña, lo que puede ser peligroso si han de actuar directamente sobre relés. Afortunadamente con mi sistema, la intensidad es mínima, por lo que esto tampoco es significativo.

En cuanto a los sensores Hall, los que yo he localizado son también muy pequeños. Hay un tipo con montura de transistor SIP de 3 x 4 mm y un espesor de 1.5 mm, que por lo tanto podría situarse entre las vías. Además está la versión en montaje superficial SOT 23 que mide sólo 2 x 3 mm y 1 mm de espesor. lo que también permite situarlo entre las vías. Respecto de los reed. son más pequeños y además su aspecto es más parecido a una baliza de vías de un ferrocarril real.

Bueno, y ¿cuanto valen?. evidentemente esta pregunta es fundamental, porque tiene uno la sensación de que estamos hablando de un elemento de muy alta tecnología. Pues sorprendentemente están "tiraos". En la página donde yo los he localizado, venden cinco por 0,91 € en versión SIP y cinco por 1,26 € en versión SOT. (los precios de los componente electrónicos cada vez me asombran más)

Así que en cuanto tenga ocasión, voy a pedir algunos de estos componentes y veré como se comportan. Lo más importante es averiguar la sensibilidad que tienen, lo que se traducirá en la necesidad de que el imán de la locomotora pase más o menos cerca del sensor. Si esta distancia es muy pequeña y muy crítica, la ventaja estaría del lado de los contactos reed. Pero podría ocurrir que fuesen muchísimo más sensibles. Sería estupendo que fuesen tan sensibles que detectasen el imán desde el otro lado del tablero. Esto facilitaría muchísimo el montaje.

Lo que me ha llamado mucho la atención al leer sobre estos elementos es que en algunos casos el imán está adosado al sensor hall, de forma que éste está incluido en el campo magnético permanentemente.  Entonces cuando acercamos un objeto de hierro (no un imán) el campo magnético se deforma y se concentra más (debido a la mayor permeabilidad magnética del hierro) lo que provoca el disparo del sensor. ¿¿ sería posible que con sólo la presencia de las panzas metálicas de las locomotoras, se activasen los sensores sin necesidad de poner imanes en las mismas??