Hoja técnica de la sonda de inducción magnética

Diego Luis Aristizábal R., M. Sc. en Física
Profesor Asociado
Escuela de Física
Universidad Nacional de Colombia
Roberto Fabián Restrepo A., M. Sc. en Física
Profesor Asociado
Escuela de Física
Universidad Nacional de Colombia
Carlos Alberto Ramírez M., M. Sc. en Física
Profesor Asociado
Escuela de Física
Universidad Nacional de Colombia
Nerio Montoya G., Ing. Físico
Asistente Técnico
Escuela de Física
Maestría en Enseñanza de las Ciencias Exactas y Naturales
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PhysicsSensor
La sonda de campo magnético
Descripción
En este manual se describen los pasos necesarios para
la construcción de una sonda de campo magnético
(figura 1), fabricada con electrónica análoga de bajo
costo que acoplada al PC a través de una tarjeta de
adquisición de datos como ARDUINO permite medir la inducción magnética en regiones donde hay
presencia de campo magnético. Los valores mínimos
detectados son alrededor de 10 Gauss: es interesante
recordar que para medidas del campo magnético de
la Tierra el valor es en promedio alrededor de 0,5
gauss, para un pequeño imán 100 Gauss y para un
imán de neodimio 2 000 Gauss .
Figura 1
Materiales
Ver figura 2
Cantidad
1
1
1
Descripción
Sensor de efecto Hall UGN3503
Cable USB con conector macho en uno de sus extremos, de 1.5m de
largo
Varilla (no metálica) para fijar la sonda.
Termoencogible de 2 mm.
Silicona térmica.
Multímetro
Elementos para hacer soldaduras con estaño (Opcional).
Costos
US$ 2,00
US$ 2,00
US$ 0,10
Universidad Nacional de Colombia
Facultad de Ciencias, Escuela de Física, Sede Medellín
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La sonda de campo magnético
Sensor Hall UGN3503
Cable 1x1 Plug
Termoencogible
Multímetro
Figura 2
Procedimiento

Cortar el extremo del cable USB de forma que el conector Tipo A macho sea el que quede con
el cable. Es necesario utilizar el multímetro para saber a qué cable corresponde cada uno de los
contactos del conector, ya que se va a seguir la convención para las conexiones mostrada en la
Figura 3.

Pelar unos 5 cm del cable. Dentro de éste se encontrarán 4 cables de menor calibre, normalmente de colores rojo, negro, blanco (o azul) y verde, aunque algunas veces puede no ser así.

Pelar cada uno de los cables, mas o menos ½ cm para cada uno de ellos y estañar el cable para
soldarlo.
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PhysicsSensor
La sonda de campo magnético

Como sensor se va a usar el circuito integrado UGN3503, de respuesta en voltaje lineal proporcional a los cambios en el flujo magnético. Para saber cómo se debe conectar cada una de las
terminales del sensor se recurre a la hoja de datos proporcionada por el fabricante, según la
cual las conexiones se deben hacer como las que se muestran en la Figura 3.

La sonda se acoplará al PC a través de la tarjeta de adquisición de datos ARDUINO por una de
sus entradas análogas. Para desplegar en el PC las medidas de inducción magnética se podrá
emplear el paquete PhysicsSensor: este software se diseñó bajo el concepto de Instrumentación Virtual, es de libre uso y es propiedad de la Universidad Nacional de Colombia.
(a)
(b)
Figura 3: a) Estándar elegido para trabajar con los plug de cable 1x1 b) Conexiones de cada una de las terminales del sensor UGN3503.

En el esquema de la Figura 4 se ilustra cómo se debe poner el termoencogible de 2 mm sobre
cada uno de los cables que se van a soldar, para evitar posibles cortos circuitos. Luego de hacer
las soldaduras se debe fijar el termoencogible. Como su nombre lo indica, el termoencogible
se encoge al calentarlo, así que para que se adhiera a los cables basta con acercarlo el tiempo
suficiente al cautín caliente
Universidad Nacional de Colombia
Facultad de Ciencias, Escuela de Física, Sede Medellín
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La sonda de campo magnético
Figura 4: Preparación del sensor

Para éste punto el sensor ya debe estar funcionando y lo que queda faltando es acondicionarlo
sobre una sonda para facilitar su uso. En la Figura 5, se presentan los planos de una sonda
propuesta construida en acrílico de 5mm.
Figura 5: Planos de la sonda para el sensor de campo magnético
a) vista frontal. b) vista lateral.

Es importante que las caras planas del sensor queden perpendiculares respecto a la sonda, ya
que éstas son las zonas sensibles del circuito integrado. En la Figura 6 se muestra un ejemplo
de cómo se debe situar el sensor sobre la sonda. Para terminar se utiliza cinta adhesiva para
fijar el cable del sensor sobre la barra de acrílico.
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PhysicsSensor
La sonda de campo magnético
Figura 6: Sonda de campo magnético.

Si se quiere comprobar que la sonda está funcionando correctamente, se debe aplicar entre los
contactos asignados en el plug del cable para tierra y alimentación el voltaje correspondiente y
leer la respuesta en voltaje por la salida correspondiente. Si el sensor está bien conectado y no
se encuentra bajo ningún campo magnético su salida debe ser de 2.50 V ± 0.25 V, voltaje que
aumentará o decrecerá dependiendo de polaridad del campo magnético.
Escuela de Física
Correo: [email protected]
Profesor Diego Luis Aristizábal R
Correo: [email protected]