Sensor magnetorresistivo: Para mediciones especialmente precisas

Un sensor magnetorresistivo destaca porque puede realizar mediciones especialmente precisas. Aprovecha un efecto que ya se conoce desde el siglo XIX pero que no se pudo aplicar tecnológicamente hasta mediados del siglo XX. Actualmente estos sensores son imprescindibles en teléfonos móviles, coches, aparatos médicos o robots de herramientas.

Índice

¿Qué es un sensor magnetorresistivo?

Aplicaciones: ¿Para qué sirve un sensor magnetorresistivo?

¿Cómo funciona un sensor magnetorresistivo o cómo mide un sensor magnetorresistivo?

¿Cuál es la estructura de un sensor magnetorresistivo?

¿Qué materiales conductores se usan en un sensor magnetorresistivo?

Ventajas y desventajas de un sensor magnetorresistivo

¿Qué es un sensor magnetorresistivo?

Un sensor magnetorresistivo se basa en que la resistencia eléctrica de una aleación de capa fina ferromagnética cambia debido a un campo magnético exterior. «Ferro» proviene del latín y significa hierro. Por regla general se usan aleaciones mixtas, por ejemplo hierro y níquel. Estos sensores son muy pequeños y, gracias a su material especial, muy robustos y tienen un consumo reducido. Por tanto, se emplean preferiblemente allí donde no se dispone de una alimentación eléctrica continua.

Aplicaciones: ¿Para qué sirve un sensor magnetorresistivo?

Un sensor magnetorresistivo se usa para las aplicaciones siguientes:

Mediciones de recorrido y ángulos
Determinación de campos magnéticos
Mediciones de corriente altamente dinámicas
Interruptores sin contacto
Mediciones dinámicas en condiciones extremas (p.ej. en motores de vehículos)

¿Cómo funciona un sensor magnetorresistivo o cómo mide un sensor magnetorresistivo?

Aprovecha especialmente el efecto AMR («efecto anisótropo magnetorresistivo»). La resistencia depende del ángulo entre la dirección de la corriente y la magnetización (M), que está influenciada por un campo magnético exterior. La resistencia es mínima cuando el ángulo es de 90 grados. El valor más alto se da cuando la corriente fluye en paralelo.

Un sensor magnetorresistivo funciona, explicado de forma simple, del modo siguiente: Un objeto con un campo magnético propio se aproxima a un sensor. Como consecuencia cambia la resistencia eléctrica. De este modo puede detectarse en qué ángulo está el campo magnético exterior con respecto al sensor (y, en consecuencia, el objeto). Asimismo, la magnetización del campo permite describir la distancia.

Las mediciones son especialmente precisas incluso en condiciones difíciles. Por consiguiente, los sensores se emplean especialmente en condiciones extremas.

¿Cuál es la estructura de un sensor magnetorresistivo?

Una capa ferromagnética simple no es suficiente para llevar a cabo una medición óptima del campo magnético. En su lugar, se emplea una dirección privilegiada magnética en el eje de la X (el eje de orientación horizontal) del material ferromagnético del sensor. Esta anisotropía magnética tiene una intensidad de campo anisótropa uniaxial de aprox. 250 A/m. De esta forma se vuelve a ajustar la magnetización, aunque en realidad su dirección ha sido girada por el campo exterior.

En resumen: mediante la actuación se presiona el campo magnético del sensor contra el campo exterior para insertarlo de nuevo «en la pista». Este efecto puede medirse como superación de la resistencia.

Dependiendo del uso, un sensor magnetorresistivo puede perfeccionarse con cintas metálicas de ohmios bajos para poder refinar la exactitud de medición en determinados ángulos.