Una panoramica sui sensori di campo magnetico

Siamo interamente avvolti dal campo magnetico terrestre ma nessuno dei nostri cinque sensi è in grado di avvertirne la presenza, la nostra unica esperienza della sua presenza è solitamente racchiusa nell’ago di una bussola.

La Honeywell, azienda leader nel campo dei sensori magnetici, mette a disposizione alcuni tipi di sensori ad effetto hall della gamma SS490: l’SS443A (figura 1) di tipo digitale e l’SS495A di tipo analogico (figura 2). L’effetto Hall (figura 3) è un fenomeno legato al passaggio di una corrente, attraverso ovviamente un conduttore, in una zona in cui è presente un campo magnetico diretto ortogonalmente  alla corrente stessa. Il nome “digitale” discende dal fatto che l’uscita possiede solo due stati, ON e OFF. Il  valore in tensione associato ai due livelli è legato all’alimentazione.

Al loro interno è presente un trigger di Schmitt che provvede, dopo l’opportuna amplificazione del segnale, a confrontare la d.d.p, presente sulle pareti della lamina, con un livello di riferimento, sopra il quale avviene  il cambio di livello logico. Poiché il trigger di Schmitt possiede l’isteresi si ha che il livello di soglia che fa passare dallo stato OFF allo stato ON risulta maggiore del livello di soglia con cui si ha il passaggio  dallo stato ON allo stato OFF. In questo modo si evita che l’uscita possa oscillare con rapidi cambi di stato OFF-ON e ON-OFF. Laddove si sia interessati all’intensità del campo magnetico in maniera continua, è obbligatorio l’utilizzo dei sensori analogici lineari: SS495A (figura 4). In figura 5 un esempio di circuito di condizionamento per I  sensori della gamma SS490. Altri tipi di sensori sono quelli magnetoresistivi. Come per i sensori ad effetto Hall i sensori magnetoresistivi permettono la misura di campi magnetici. Questo avviene sfruttando la proprietà fisica di alcuni materiali chiamati AMR (Anisotropic MagnetoResistive) ovvero materiali anisotropi la cui resistenza varia al variare del campo magnetico esterno.

Figura 1: SS443

Figura 1: SS443

 

Figura 7: Tipica caratteristica di uscita del sensore SS490

Figura 2: Tipica caratteristica di uscita del sensore SS490

 

Figura 6: Effetto Hall

Figura 3: Effetto Hall

In particolare il sensore della Honeywell HMC1001 (figura 6) risulta lineare entro un intervallo di ±2 Gauss. HMC1001 è  un sensore magnetoresistivo ad un asse, ovvero in grado di rilevare il campo magnetico solo lungo un asse. HMC100211 è invece un sensore magnetoresistivo a due assi. HMC1002 è cioè in grado di scomporre il campo elettromagnetico su un piano, secondo le componenti x e y.

Figura 2: SS495

Figura 4: SS495

 

Figura 3: Schema elettrico

Figura 5: Schema elettrico

Strumenti di rilevazione del campo

In commercio esistono tanti rivelatori di campo che fanno uso di sensori tipo quelli della Honeywell descritti in precedenza. Analizziamo in dettagli uno strumento per la rivelazione di campo magnetico: il PCE-G28 (figura 7). Questo piccolo rilevatore di radiazione di campi magnetici ha caratteristiche proprie per uso industriale ma si adegua anche all’ambito del laboratorio. Semplice, rapido e preciso. Le caratteristiche principali sono:

  • sonda triassiale per campi magnetici;
  • funzione  “HOLD”;
  • unità di misura µT o mGs;
  • grande display LCD;
  • grande campo di frequenza (fino a 300 Hz);
  • facile  da usare;
  • funzionamento a batterie;
  • per analizzare l’ambiente lavorativo;
  • rispetta le normative europee;
  • EC801-1 (EN 50081-1) / IEC204 (EN 60204).
Figura 4: HMC1001/2

Figura 6: HMC1001/2

 

Figura 5: Rivelatori di Campo

Figura 7: Rivelatori di Campo

 

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2 Commenti

  1. Giovanni Di Maria Giovanni Di Maria 29 aprile 2017
  2. Maurizio Di Paolo Emilio Maurizio Di Paolo Emilio 30 aprile 2017

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