Cảm biến từ trở có thể thực hiện các phép đo đặc biệt chính xác. Nó sử dụng một hiệu ứng đã được biết đến từ thế kỷ 19 – mặc dù nó chỉ được ứng dụng về mặt công nghệ từ giữa thế kỷ 20. Ngày nay, những cảm biến này không thể thiếu trong điện thoại di động, ô tô, thiết bị y tế hoặc robot công cụ.
Cảm biến từ trở là gì?
Cảm biến từ trở sử dụng nguyên lý điện trở trong hợp kim màng mỏng sắt từ bị thay đổi bởi từ trường bên ngoài. "Ferrum" trong tiếng Latin có nghĩa là "sắt". Thông thường, hợp kim hỗn hợp được sử dụng, ví dụ như sắt và niken. Các cảm biến này cực kỳ nhỏ gọn, và nhờ vật liệu đặc biệt, chúng rất chắc chắn và tiêu thụ rất ít năng lượng. Chúng đặc biệt hữu ích ở những khu vực không có nguồn cung cấp năng lượng liên tục.
Ứng dụng: Cảm biến từ trở được sử dụng để làm gì?
Cảm biến từ trở có thể được sử dụng cho các lĩnh vực ứng dụng sau:
- Đo đường đi và góc
- Xác định từ trường
- Đo dòng điện động lực cao
- Công tắc không tiếp xúc
- Đo lường động trong điều kiện khắc nghiệt (ví dụ trong động cơ xe)
Cảm biến từ trở thực hiện phép đo như thế nào?
Việc sử dụng hiệu ứng AMR (“hiệu ứng từ trở dị hướng”) đặc biệt nổi tiếng. Điện trở trong trường hợp này phụ thuộc vào góc giữa hướng dòng điện và độ từ hóa (M), có thể bị ảnh hưởng bởi từ trường bên ngoài. Điện trở nhỏ nhất ở góc 90 độ và lớn nhất khi dòng điện chạy song song.
Nói một cách đơn giản, cảm biến từ trở hoạt động như sau: Một vật thể có từ trường riêng tiến lại gần cảm biến. Kết quả là điện trở thay đổi. Điều này cho phép phát hiện góc từ trường bên ngoài (và do đó là vật thể) so với cảm biến. Độ từ hóa của từ trường cũng cho phép xác định khoảng cách.
Các phép đo đặc biệt chính xác, ngay cả trong điều kiện khó khăn. Do đó, các cảm biến này chủ yếu được sử dụng trong điều kiện khắc nghiệt.
Cảm biến từ trở được chế tạo như thế nào?
Một lớp sắt từ đơn giản không đủ để thực hiện phép đo từ trường tối ưu. Thay vào đó, hướng từ tính ưu tiên theo trục X (trục nằm ngang) của vật liệu sắt từ của cảm biến được sử dụng. Tính dị hướng từ này có cường độ trường dị hướng một trục khoảng 250A/m. Điều này cho phép dừng từ hóa trở lại, ngay cả khi hướng của nó thực sự bị xoay bởi từ trường bên ngoài.
Nói một cách đơn giản: Nhờ sự can thiệp, từ trường của cảm biến bị đẩy ngược trở lại "đường ray" của nó so với từ trường bên ngoài. Hiệu ứng này có thể được đo bằng sự khắc phục sức cản.
Tùy thuộc vào mục đích sử dụng, cảm biến từ trở có thể được tinh chỉnh bằng các dải kim loại nhỏ có điện trở thấp để cải thiện thêm độ chính xác của phép đo ở một số góc nhất định.
Những vật liệu dẫn điện nào được sử dụng trong cảm biến từ trở?
Thông thường, các cảm biến hoạt động với sắt, đồng, niken, vàng hoặc nhôm.
Ưu điểm và nhược điểm của cảm biến từ trở
Thuận lợi:
- Các phép đo cực kỳ chính xác
- Mạnh mẽ
- Rất nhỏ
- Tiết kiệm năng lượng
- Phạm vi ứng dụng rộng rãi
- Thích hợp cho môi trường khắc nghiệt
Nhược điểm:
- Thiết lập phức tạp
