Home Forum ELETTRONICA GENERALE Sensori magnetoresistivi

Questo argomento contiene 3 risposte, ha 2 partecipanti, ed è stato aggiornato da  pinkchow 3 anni, 9 mesi fa.

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  • #57429

    electropower
    Membro

    Sapete qualcosa riguardo i sensori AMR? So che servono per la misura del campo magnetico e vorrei maggiori ragguagli…Applicazioni ed esperienze avute utilizzando questi sensori, anche per avere l’idea di possibili campi di applicazione.

    #68703

    pinkchow
    Membro

    All’università, per il corso di sensori, io insieme ad un altro gruppo di studenti abbiamo realizzato un sistema di misura della variazione del campo magnetico triassiale su un provino cilindrico all’interno del quale viaggiava, lungo l’asse del cilindro, un filo percorso da una corrente alternata alla frequenza di 25Hz. In pratica, l’attività di progetto ha riguardato la pregettazione di una di n schede di questo tipo che poste uniformemente su un anello cilindrico misurava il campo magnetico triassiale a 25Hz in una piccola fetta del campione sotto test. In definitiva, il progetto finale sarebbe stato uno scanner per l’analisi tomografica di provini geologici.
    A tal proposito, sono stati utilizzati sensori magnetoresistivi (AMR) prodotti dalla Honeywell HMC1001-1002 poiché, date le ridotte dimensioni (rispetto ai fluxgate) e l’elevata sensibilità (rispetto ai sensori ad effetto Hall) ai campi magnetici nel range imposto dalle specifiche, garantiscono un’elevata risoluzione geometrico-spaziale, importante per applicazioni tomografiche di tipo MERIT.
    Di seguito sono elencati i parametri principali che distinguono i sensori
    utilizzati:
    • Tensione di alimentazione tipica: 5Vdc (12Vdc max)
    • Resistenza ponte di Wheatstone tipica: 850Ω
    • Intervallo campo magnetico: ±2Gauss
    • Offset ponte tipico: -15mV
    • Sensibilità (Set/Reset = 3A): 3.2mV/V/Gauss (2.5mV/V/Gauss min)
    • Impulso di corrente Set/Reset: 3A
    • Banda passante: 0 – 5MHz
    • Costante Offset straps: 51mA/Gauss
    Dalla teoria sui sensori magnetoresistivi si sa che questi contengono al loro interno almeno un piccolo avvolgimento perpendicolare all’asse sensibile di rilevazione e questo perché, i bipoli magnetici del sensore che inizialmente potrebbero avere direzione e verso differente tra loro, con un piccolo campo magnetico generato internamente e in maniera impusiva si ripristina il tutto garantendo in qusto modo la sensibilità millantata nel datasheet. Quindi, prima di iniziare la misura, sarebbe bene resettare la direzione dei bipoli magneitici tramite un impulso di corrente circolante nel suddetto avvolgimento secondario contenuto nello stesso package del sensore.
    Nel nostro caso, inoltre, per poter effettuare la misura vera e propria, si doveva reiettare la componente continua di campo magnetico terrestre in modo da poter discriminare la sola componente variabile a 25Hz all’interno del provino. Per fare questo, i sensori AMR commerciali integrano un secondo avvolgimento lungo l’asse sensibile del sensore che se fatto percorrere da una corrente di un dato valore, viene generato un campo magnetico di compensazione. Questo seconda feature di tali sensori ci ha permesso di retro azionare negativamente la misura del sensore stesso andando ad annullarla dando la giusta corrente all’avvolgimento di compensazione. Praticamente, la misuare vera e propria non la facevamo direttamente sul sensore, ma sulla tensione che alimentava l’avvolgimento di compensazione. In questo modo, si è garantito sempre il funzionamento del sensore al centro della transcaratteristica, indipendentemente dal compo magnetico misurato, garantendo un’alta linearità della misura e una consistente riduzione dell’errore che si sarebbe avuto senza la retroazione andando ad esepio a lavorare nei punti limiti e di saturazione della caratteristica campo/resistenza(o tensione, visto che il sensore è configurato come ponte di Weaston).
    Quindi si è detto che la tensione da condizionare è quella di polarizzazione dell’avvolgimento di compensazione che varia col campo magnetico misurato attraverso la retroazione negativa suddetta. Un PIC della serie 18F concludeva il progetto gestendo l’inizializzazione del sensore dando l’impulso di reset, campionando l’uscita di ogni sensore (ricordiamo che sono tre) con una risoluzione a 10bit e restituendo le misure su porta seriale dopo una piccola elaborazione di tipo filtraggi passabbasso e medie mobili per cercare di eliminare quanto più rumore possibile.
    Spero di essere stata chiara e se hai altre domande, fai pure! ;)

    #68704

    electropower
    Membro

    Non mi aspettavo una risposta così rapida…posso ritenermi fortunato, vero? :)…Mi pare di capire che questi sensori siano altamente sensibili (cavolo…!) anche se con uno schema elettrico davanti sarebbe stato più semplice capire la retroazione impiegata…però alla fine ci sono arrivato a capo. L’unica cosa che non capisco è se l’avvolgimento di compensazione sia o meno alimentato direttamente dall’opamp o se sia stato utilizzato un qualche tipo di bufferaggio…

    #68705

    pinkchow
    Membro

    Allora, come hai ben intuito, è stato necessario bufferizzare la corrente in usicta dall’opamp per assolvere alle necessità di far percorrere l’avvolgimento di compensazione da una corrente di 10mA per il solo annullamento della componente di campo magnetico terrestre. Il buffer è stato realizzato tramite un amplificatore di corrente utilizzante due bjt, un npn e un pnp, connessi a formare un amplificatore di corrente in classe B. Questa soluzione, però, aggiungeva rumore nella catena di conversione andando incontro al non rispetto delle specifiche sulla sensibilità minima dello strumento. Per fronteggiare il problema del rumore si è optato, per la soluzione finale, di utilizzare un amplificatore operazionale della National (ora però non ricordo la sigla) con corrente max in uscita pari a 100mA, eliminando così il totem-pole aggiuntivo fatto con i bjt e con esso anche il livello del piatto di rumore bianco. Questo è quanto prevede la versione definitiva dello schematico! ;)

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