Магниторезистивный датчик

Магниторезистивный датчик магнитного поляв качестве чувствительного элемента содержит магниторезистор [5]. Принцип действия датчика заключается в эффекте изменения омического сопротивления материала в зоне действия магнитного поля (рисунок 1.1.8). Наиболее сильно этот эффект проявляется в полупроводниковых материалах.

Рисунок 1.1.8. Эффект изменения омического сопротивления материала

Физическая суть эффекта заключается в следующем. При нахождении полупроводникового элемента с протекающим током в магнитном поле, на электроны действуют силы Лоренца. Эти силы вызывают отклонение движения носителей заряда от прямолинейного, искривляют его и, следовательно, удлиняют его. А удлинение пути между выводами полупроводникового элемента равносильно изменению его сопротивления.

В магнитном поле изменение длины «пути следования» электронов обусловлено взаимным положением векторов намагниченности этого поля и поля протекающего тока. При изменении угла между векторами поля и тока пропорционально изменяется и сопротивление. Таким образом, зная величину сопротивления датчика можно судить о количественной характеристике магнитного поля.

Магнитосопротивление сильно зависит от конструкции магниторезистора. Конструктивно датчик магнитного поля представляет магниторезистор, состоящий из подложки с расположенной на ней полупроводниковой полоской. На полоску нанесены выводы.

Для исключения влияния эффекта Холла размеры полупроводниковой полоски выдерживаются в определенных допусках - ширина ее должна быть много больше длины. Но такие датчики обладают малым сопротивлением, поэтому на одной подложке размещают необходимое число полосок и соединяют их последовательно.

С этой же целью часто датчик выполняется в виде диска Корбино. Запитывается датчик путем подключения к выводам расположенным в центре диска и по его окружности. При отсутствие магнитного поля путь тока прямолинеен и направлен от центра диска к периферии по радиусу. При наличии магнитного поля ЭДС Холла не возникает, так как у диска отсутствуют противоположные грани. Сопротивление датчика изменяется - под действием сил Лоренца пути тока искривляются.

Датчик этого типа, благодаря высокой чувствительности, может измерять незначительные изменения состояния магнитного поля и его направление. Он применяется в системах навигации, магнитометрии, распознавания образов и определения положения объектов.

К числу преимуществ магниторезистивных датчиков можно отнести:

· отсутствие зависимости от расстояния между магнитом и датчиком;

· широкий диапазон рабочих температур (от -55 до +150°С);

· датчики зависят только от направления поля, а не его интенсивности;

· долгий срок службы, независимость от магнитного дрейфа.

Магниторезистивные датчики применяются для:

· контроля перемещений объектов в робототехнике

· измерения слабых полей

· измерения частоты вращения

· измерения угловой

· построения бесконтактных датчиков тока с гальванической развязкой.

Датчики позволяют измерять самые слабые магнитные поля (от 30 мкГаусс) с последующим их преобразованием в выходное напряжение.