Sensore magnetoresistivo: per misurazioni particolarmente precise

Ein magnetoresistiver Sensor zeichnet sich dadurch aus, dass er besonders präzise Messungen durchführen kann. Er nutzt dabei einen Effekt, der schon seit dem 19. Jahrhundert bekannt ist – allerdings erst seit der Mitte des 20. Jahrhunderts technisch nutzbar gemacht werden konnte. Heute sind solche Sensoren in Handys, Autos, medizinischen Geräten oder Werkzeugrobotern nicht mehr wegzudenken.

Indice

Che cosa è un sensore magnetoresistivo?

Applicazioni: A che cosa serve un sensore magnetoresistivo?

Come funziona un sensore magnetoresistivo ovvero come misura un sensore magnetoresistivo?

Come è strutturato un sensore magnetoresistivo?

Quali materiali conduttori si impiegano in un sensore magnetoresistivo?

Vantaggi e svantaggi di un sensore magnetoresisitivo

Che cosa è un sensore magnetoresistivo?

Un sensore magnetoresistivo si basa sul fatto che la resistenza elettrica in una lega ferromagnetica su strato sottile è modificata da un campo magnetico esterno. “Ferrum” è latino e significa “ferro”. Di norma si impiegano leghe miste, per es. ferro e nichel. I sensori sono estremamente piccoli, robusti per il loro materiale particolare, e funzionano in estrema economia. Sono quindi impiegati volentieri laddove l’approvvigionamento energetico non sia continuo.

Applicazioni: a che cosa serve un sensore magnetoresistivo?

Un sensore magnetoresistivo è impiegato per i seguenti campi di applicazione:

misurazione posizionale ed angolare
determinazione di campi magnetici
misurazione altamente dinamica della corrente
interruttori senza contatto
misurazioni dinamiche in condizioni estreme (per es. nei motori dei veicoli)

Come funziona un sensore magnetoresistivo ovvero come misura un sensore magnetoresistivo?

Noto è soprattutto l’utilizzo dell’effetto AMR (“effetto magnetoresistivo anisotropico). La resistenza è subordinata all’angolo tra la direzione della corrente e la magnetizzazione (M), la quale può essere influenzata da un campo magnetico esterno. La resistenza è minima in presenza di un angolo a 90°. Acquisisce il suo valore massimo quando la corrente fluisce parallelamente.

In termini semplici, un sensore magnetoresistivo funziona quindi come segue: Un oggetto con un proprio campo magnetico si avvicina al sensore. La resistenza elettrica cambia successivamente. Ciò consente di riconoscere l’angolo che si forma tra il campo magnetico esterno (e quindi l’oggetto) e il sensore. La magnetizzazione del campo consente, inoltre, di descrivere la distanza.

Le misurazioni sono estremamente precise – il principio si applica anche in condizioni difficili. I sensori si impiegano quindi, soprattutto, in condizioni estreme.

Come è strutturato un sensore magnetoresistivo?

Uno strato ferromagnetico semplice non è sufficiente per eseguire una misurazione del campo magnetico il più possibile ottimale. Si impiega invece una direzione preferenziale magnetica sull’asse X (l’asse orientato orizzontalmente) del materiale ferromagnetico del sensore. Questa cosiddetta anisotropia magnetica ha un’intensità di campo anisotropo monoassiale pari a ca. 250A/m. Ciò consente di regolare nuovamente la magnetizzazione anche se la sua direzione è stata ruotata, di fatto, dal campo esterno.

In poche parole: L’intervento consente spingere indietro il campo magnetico del sensore, contro il campo esterno, riportandolo “nella giusta direzione”. Questo effetto può essere misurato come superamento della resistenza.

A seconda della destinazione d’uso è possibile nobilitare un sensore magnetoresistivo utilizzando piccole strisce di metallo a bassa impedenza per perfezionare ulteriormente la precisione di misurazione in presenza di determinati angoli.