Capteur magnétorésistif : Pour des mesures particulièrement précises

Un capteur magnétorésistif se distingue par le fait qu’il peut effectuer des mesures extrêmement précises. Il utilise un effet connu depuis le XIXème siècle – mais qui n’a pu être exploité techniquement que depuis la moitié du XXème siècle. Aujourd’hui, l’utilisation de tels capteurs dans les portables, les voitures, les appareils médicaux ou les robots outils est incontournable.

Qu’est-ce qu’un capteur magnétorésistif?

Un capteur magnétorésistif est caractérisé par le fait que la résistance électrique est modifiée dans un alliage ferromagnétique à mince couche par un champ magnétique externe. « Ferrum » est le terme latin signifiant « fer ». Généralement des alliages mixtes sont utilisés, par exemple le fer et le nickel. Ces capteurs sont extrêmement petits, robustes grâce à leur matériau particulier et fonctionnent de façon très économique. Par conséquent, ils sont utilisés de préférence dans les lieux où aucune alimentation continue en énergie n’est prévue.

Applications : A quoi sert un capteur magnétorésistif ?

L’utilisation d’un capteur magnétorésistif entre en ligne de compte pour les domaines d’application suivants :

  • Mesure des distances et des angles
  • Détermination de champs magnétiques
  • Mesure très dynamique du courant
  • Commutateurs sans contact
  • Mesures dynamiques dans des conditions extrêmes (par exemple, dans les moteurs des véhicules)

Comment fonctionne un capteur magnétorésistif et/ou comment mesure un capteur magnétorésistif?

On connaît surtout l’utilisation de l’effet AMR (« effet magnétorésistif anisotrope »). La résistance dépend de l’angle entre la direction du courant et la magnétisation (M) qui peut être influencée par un champ magnétique externe. La résistance est à son minimum sur un angle de 90 degrés. Elle acquiert sa valeur maximale lorsque le courant circule parallèlement.

En bref, un capteur magnétorésistif fonctionne de la façon suivante : Un objet comportant un champ magnétique propre s’approche du capteur. La résistance électrique change en conséquence. Il est ainsi possible de reconnaître à quel angle le champ magnétique externe (et donc l’objet) se situe par rapport au capteur. La magnétisation du champ permet également de décrire la distance.

Les mesures sont extrêmement précises – ceci est également vrai dans des conditions difficiles. Les capteurs sont surtout utilisés dans des conditions extrêmes.

Comment est conçu un capteur magnétorésistif?

Une couche ferromagnétique simple ne suffit pas pour effectuer une mesure optimale du champ magnétique. On utilise, à la place, une direction magnétique préférée dans l’axe des X (l’axe aligné horizontalement) du matériau ferromagnétique du capteur. Cette fameuse anisotropie magnétique comporte une intensité de champ anisotrope uniaxiale d’env. 250 A/m. La magnétisation est de nouveau réglée de cette manière, même si sa direction a été tournée en raison du champ externe.

En clair : Suite à cette action, le champ magnétique du capteur est repoussé contre le champ externe Cet effet peut être mesuré comme phénomène de résistance.

Selon le but d’utilisation, un capteur magnétorésistif peut être perfectionné par de petites bandes métalliques à faible résistance afin d’affiner davantage la précision de mesure sous certains angles.

Quels matériaux conducteurs sont utilisés dans un capteur magnétorésistif?

Les capteurs fonctionnent actuellement avec du fer, du cuivre, du nickel, de l’or ou de l’aluminium.

Avantages et inconvénients d’un capteur magnétorésistif

Avantages:

  • Mesures extrêmement précises
  • Robuste
  • Très petit
  • Économique
  • Vastes domaines d’application
  • Adapté à des environnements extrêmes

Inconvénients:

  • Montage complexe

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