THƯƠNG TÍN

Danh mục sản phẩm

Giỏ hàng của bạn

Số sản phẩm: 0

Thành tiền: 0

Xem giỏ hàng

Thống kê

Đang online 4
Hôm nay 11
Hôm qua 20
Trong tuần 31
Trong tháng 192
Tổng cộng 2,267

Cảm biến từ là gì? Ứng dụng của cảm biến từ trong đời sống

03-11-2020

Cảm biến từ là một cảm biến phát hiện độ lớn của từ tính và địa từ được tạo ra bởi nam châm hoặc dòng điện. Có nhiều loại cảm biến từ tính khác nhau. Phần này giải thích các loại cảm biến điển hình và tính năng của chúng.

Cảm biến từ là một cảm biến phát hiện độ lớn của từ tính và địa từ được tạo ra bởi nam châm hoặc dòng điện. Có nhiều loại cảm biến từ tính khác nhau.
Phần này giải thích các loại cảm biến điển hình và tính năng của chúng.

Cuộn dây là cảm biến từ trường đơn giản nhất có thể phát hiện những thay đổi của mật độ từ thông. Như hình 1, khi đưa nam châm lại gần cuộn dây, mật độ từ thông trong cuộn dây tăng thêm ΔB. Khi đó, một suất điện động cảm ứng / dòng điện cảm ứng tạo ra từ thông theo hướng cản trở sự gia tăng mật độ từ thông được tạo ra trong cuộn dây. Ngược lại, di chuyển nam châm ra khỏi cuộn dây làm giảm mật độ từ thông trong cuộn dây, do đó trong cuộn dây sẽ sinh ra suất điện động cảm ứng và dòng điện cảm ứng làm tăng mật độ từ thông.

Ngoài ra, vì mật độ từ thông không thay đổi khi nam châm không chuyển động nên sẽ không tạo ra suất điện động cảm ứng hoặc dòng điện cảm ứng. Bằng cách đo hướng và độ lớn của suất điện động cảm ứng này, có thể phát hiện sự thay đổi của mật độ từ thông.

Bởi vì cấu trúc đơn giản của nó, một cuộn dây không dễ bị hư hỏng. Tuy nhiên, điện áp đầu ra phụ thuộc vào tốc độ thay đổi của từ thông. Có thể không sử dụng cuộn dây để phát hiện nam châm cố định hoặc từ thông thay đổi rất chậm.

Hình 1. Sơ đồ nguyên lý của cuộn dây
Hình 1. Sơ đồ nguyên lý của cuộn dây

Công tắc sậy là một cảm biến trong đó các mảnh kim loại (cây sậy) kéo dài từ cả hai bên trái và phải được bao bọc trong một ống thủy tinh có khoảng trống ở vị trí chồng lên nhau của các cây lau. Khi một từ trường được đặt bên ngoài, những cây lau sậy này bị nhiễm từ. Khi lau sậy bị nhiễm từ, các phần chồng lên nhau sẽ hút nhau và tiếp xúc với nhau, khi đó công tắc sẽ bật.

Hình 2. Sơ đồ nguyên lý của công tắc cây lau
Hình 2. Sơ đồ nguyên lý của công tắc cây lau

Yếu tố hội trường

Phần tử Hall là một thiết bị sử dụng hiệu ứng Hall. “Hall” xuất phát từ tên của Tiến sĩ Hall vì đã khám phá ra hiệu ứng Hall. Người ta dựa trên hiện tượng xuất hiện suất điện động có phương trực giao với cả dòng điện và từ trường khi tác dụng một từ trường vuông góc với dòng điện vào vật mà dòng điện chạy qua.

Khi một dòng điện được đặt vào một chất bán dẫn màng mỏng, một điện áp tương ứng với mật độ từ thông và hướng của nó được tạo ra bởi hiệu ứng Hall. Hiệu ứng Hall được sử dụng để phát hiện từ trường, (thể hiện trong Hình 3).

Xem thêm cảm biến từ là gì

Phần tử Hall có thể phát hiện ra từ trường ngay cả trong trường hợp từ trường tĩnh mà mật độ từ thông không thay đổi. Do đó, các phần tử Hall được sử dụng trong các ứng dụng khác nhau, chẳng hạn như công tắc không tiếp xúc được sử dụng kết hợp với nam châm, cảm biến góc và cảm biến dòng điện. Cảm biến địa từ sử dụng các phần tử Hall được sử dụng rộng rãi trong điện thoại thông minh và các ứng dụng khác.

Hình 3. Sơ đồ nguyên lý của phần tử Hall
Hình 3. Sơ đồ nguyên lý của phần tử Hall

Phần tử từ tính

Một phần tử phát hiện ra từ trường bằng cách sử dụng vật liệu, mà điện trở thay đổi khi lực từ tác dụng, được gọi là phần tử từ trở, (MR),.

Ngoài phần tử từ trở bán dẫn, (SMR), có ba loại cảm biến làm ví dụ đại diện cho phần tử từ trở sử dụng vật liệu màng mỏng sắt từ như phần tử từ trở dị hướng, (AMR), phần tử từ trở khổng lồ, (GMR) và từ trở đường hầm phần tử, (TMR).

◆ Phần tử từ tính bán dẫn (SMR)

Trong khi phần tử Hall là một cảm biến đo điện áp Hall do lực Lorentz tạo ra, thì phần tử điện trở là một cảm biến sử dụng sự thay đổi giá trị điện trở do lực Lorentz gây ra. Hình 4 cho thấy giá trị điện trở của một phần tử điện trở bán dẫn loại N (SMR: Semiconductor Magnetoresistive), mà AKM cũng sản xuất, thay đổi như thế nào. Các điện cực kim loại được đặt trên một màng mỏng bán dẫn trong cấu trúc của SMR. Khi một dòng điện theo chiều kim đồng hồ như trong hình vẽ chạy qua màng mỏng bán dẫn, các electron là hạt tải điện của chất bán dẫn loại N chạy ngược chiều kim đồng hồ, và vận tốc của vectơ được giả định là "v". Khi đặt một từ trường B định hướng như trong hình, các electron chịu lực Lorentz và đường đi trở nên dài hơn khi bị uốn cong,

Hình 4. Sơ đồ nguyên lý của phần tử từ tính bán dẫn
Hình 4. Sơ đồ nguyên lý của phần tử từ tính bán dẫn

cam bien tu sử dụng phần tử SMR được sử dụng để phát hiện chuyển động quay của bánh răng.

◆ Tăng tốc từ tính dị hướng (AMR)

Mức độ tán xạ của điện thay đổi giữa trường hợp (a) trong đó chiều từ hóa của màng sắt từ song song với chiều dòng điện và trường hợp (b) nơi hướng từ hóa thẳng đứng với chiều dòng điện. Do đó, giá trị điện trở cũng thay đổi.

Hình 5. Sơ đồ nguyên lý của AMR
Hình 5. Sơ đồ nguyên lý của AMR

◆ Yếu tố từ tính khổng lồ (GMR)

Trong trường hợp màng nhiều lớp của vật liệu sắt từ, (lớp ghim), kim loại không từ tính và vật liệu sắt từ, (lớp tự do), mức độ tán xạ của điện tử thay đổi tùy thuộc vào hướng từ hóa của lớp được ghim và lớp tự do là phản song song. (a) hoặc song song (b). Do đó, giá trị điện trở thay đổi.

Hình 6. Nguyên lý của Sơ đồ GMR
Hình 6. Nguyên lý của Sơ đồ GMR

◆ Phần tử từ tính đường hầm (TMR)

Trong trường hợp màng nhiều lớp bằng vật liệu sắt từ, (lớp ghim), chất cách điện và vật liệu sắt từ, (lớp tự do), tỷ lệ các điện tử đi qua chất cách điện thay đổi do hiệu ứng đường hầm và giá trị điện trở thay đổi tùy thuộc vào hướng từ hóa của lớp ghim và lớp tự do là đối song (a) hoặc song song (b).

Hình 7. Nguyên lý của Sơ đồ TMR
Hình 7. Nguyên lý của Sơ đồ TMR