Đẳng hướng từ điện trở (AMR)William Thompson, sau đó Lord Kelvin [6], lần đầu tiên quan sát thấy các hiệu ứng từ điện trở trong các kim loại sắt từ trongNăm 1856. phát hiện này đã phải chờ đợi hơn 100 năm trước khi công nghệ màng mỏng có thể làm cho một bộ cảm biến thực tế cho các ứng dụng sử dụng. Thiết bị cảm ứng từ điện trở (MR) đến trong một loạt các hình dạng và hình thức. Sự phát triển thị trường mới nhất cho bộ cảm biến ông là mật độ cao đọc thủ trưởng cho băng và ổ đĩa. Các ứng dụng phổ biến ở clude bánh xe ô tô tốc độ và crankshaft cảm biến, La bàn điều hướng, xe phát hiện, cảm biến hiện tại, và nhiều người khác. Bộ cảm biến đẳng hướng từ điện trở (AMR) là một loại vay chính nó tốt để cảm biến phạm vi trường của trái đất. AMR cảm biến có thể cảm nhận dc tĩnh lĩnh vực cũng như sức mạnh và hướng của trường cảm biến này được làm bằng một (Permalloy) kền-sắt mỏng phim gửi vào một wafer silicon và khuôn mẫu là một dải điện trở. Các thuộc tính của màng mỏng AMR gây ra nó để thay đổi tái-sistance 2-3% sự hiện diện của từ trường. Thông thường, bốn trong số các điện trở kết nối trong một cấu hình Wheatstone bridge (xem hình 4) vì vậy mà cả cường độ và hướng của một trường dọc theo một trục duy nhất có thể được đo. Đối với bộ cảm biến AMR điển hình, băng thông là trong phạm vi 1-5 MHz. Phản ứng của các hiệu ứng từ điện trở là rất nhanh và không giới hạn bởi cuộn hoặc tần số dao động. Lợi ích chính của AMR cảm biến là rằng họ có thể là số lượng lớn sản xuất trên sili-con tấm và gắn kết trong thương mại cir tích hợp-cuit gói. Điều này cho phép các cảm biến từ trường để được tự động tập trung với các mạch và các hệ thống dùng-nents. AMR cảm biến có sẵn từ Philips, HL Pla-nar và Honeywell.AMR cảm biếnV +-Vout+V +Hình 4. AMR cảm biến mạchAMR cảm biến đặc điểmAMR cảm biến cung cấp một phương tiện tuyệt vời của đo tuyến tính và góc vị trí và trọng lượng rẽ nước trong trường từ của trái đất. Permalloy mỏng phim depos-ited trên một chất nền silicon nhiều điện trở cầu cấu hình cung cấp rất dự đoán được kết quả đầu ra khi phải chịu sự từ trường [6-8]. Chi phí thấp, cao sen-sitivity, kích thước nhỏ, miễn dịch tiếng ồn và độ tin cậy là lợi thế trên cơ khí hoặc điện alterna-tives. Đánh giá cao khả năng thích ứng và dễ dàng để lắp ráp, các cảm biến giải quyết một số vấn đề trong ứng dụng tùy chỉnh.Hầu hết AMR cảm biến được thực hiện của Permalloy (NiFe) màng mỏng gửi lên một chất nền silicon và khuôn mẫu để tạo thành một cây cầu điện trở Wheatstone. Một sức đề kháng cầu phổ biến là 1 kohm. 6040200-20-40-60--15 20 -10-5 0 5 10 15 20Lĩnh vực ứng dụng (Oe)Hình 5. AMR sản lượng chuyển đường congThuộc tính bộ phim AMR cũng hành xử chỉ khi bộ phim từ tên miền được liên kết trong cùng một hướng. Điều này đảm bảo độ nhạy cao và re-peatability tốt với hysteresis tối thiểu. Trong quá trình chế tạo, bộ phim được gửi trong từ trường mạnh. Lĩnh vực này đặt ưu tiên định hướng, hoặc dễ dàng trục, vector từ hóa (M) trong điện trở Permalloy (xem hình 6). Các véc tơ M nằm song song với chiều dài của điện trở và có thể được thiết lập để chỉ trong một trong hai direc-tion, trái hoặc phải, trong phim. Giả sử cho một thời điểm mà không có một hiện nay trong bộ phim chảy tại một 45 độ an-gle chiều dài của bộ phim. Điều này tạo ra một góc theta () giữa các dòng và M vector. Các thuộc tính electri-cal của Permalloy phim có một mối quan hệ giữa vector M trong bộ phim và dòng chảy thông qua bộ phim. Hình 6 minh hoạ này bất động sản. Kháng chiến phim là lớn nhất, khi dòng chảy song song với các véc tơ M.Nếu một bên ngoài từ trường được áp dụng bình thường để bên của bộ phim, các véc tơ từ hóa sẽ xoay và thay đổi góc. Điều này sẽ gây ra giá trị kháng chiến để thay đổi (R/R) và sản xuất một sự thay đổi đầu ra điện áp ở Wheatstone bridge. Sự thay đổi này trong Permalloy được gọi là hiệu ứng từ điện trở và trực tiếp liên quan đến góc của dòng hiện tại và vector từ hóa. Hiện tại tôiDễ dàng trục Điện trở Permalloy (NiFe)Từ hóa Mkhông có lĩnh vực ứng dụng đạt được một số 67, sau đó sự nhạy cảm tổng sản lượng sẽ là1V/gauss (= 67 x 15 mV/gauss). Nếu một phạm vi quy mô đầy đủ của±2 gauss là mong muốn, điều này ngụ ý một volt 4 đầu ra xoay quanh trung tâm trên 2.5V cầu trung tâm giá trị- hoặc một khoảng0,5 để 4.5V. Mức độ tín hiệu này là thích hợp cho đặt A/D chuyển đổi. Bằng cách sử dụng một cảm biến AMR và khuếch đại, trước cise từ trường thông tin có thể được bắt nguồn đó pro - vide trường cấp sao biểu kiến cũng như định hướng thông tin. Hiện tại tôi M Happlied Thiên vịHiện tại Out-Permalloy Shorting quán Bar BBHình 6. Hiệu ứng từ điện trở GND Lưu ý trong hình 7 thay đổi R/R trong kháng chiến là đối xứng về trục góc và là có một Dễ dàng trục Out + Nhạy cảmTrục tuyến tính khu vực về góc 45 độ. Phương pháp được sử dụng để làm cho dòng chảy ở một góc 45 độ trong bộ phim được gọi là hiệu cắt cực biasing. Đây là accom-plished thông qua một giao diện kỹ thuật bằng cách đặt thấp re-sistance shorting thanh trên chiều rộng phim. Bệnh hoạn-thuê thích để có đường đi ngắn nhất thông qua bộ phim, do đó gây ra nó chảy ra từ một quầy bar để tiếp theo ở một góc 45 độ. Hình 8 minh họa này có hiệu lực cho tất cả bốn điện trở ở cầu Wheatstone đơn giản.Magneto - R kháng R Hình 8. AMR hiệu cắt cực thiên vịMột mối quan tâm cho bất kỳ cảm biến từ trường của xứ ferromag - netic vật liệu là tiếp xúc với trường gây lo ngại. Cho cảm biến AMR, lĩnh vực này gây lo ngại thực sự phá vỡ xuống liên kết từ hóa ở phim phần-malloy là rất quan trọng đối với hoạt động cảm biến. Hướng và độ lớn của vector M là điều cần thiết để re-peatable, tiếng ồn thấp, và thấp hysteresis đầu ra tín hiệu. Bộ phim hàng đầu trong hình 9 minh họa bộ phim AMR khi tiếp xúc với trường gây lo ngại. Dải Permalloy chia thành ngẫu nhiên theo định hướng từ do-nguồn mà làm giảm hoạt động cảm biến được minh hoạ trong hình 6. Vùng hoạt động tuyến tính Điện trở Permalloy (NiFe) Tên miền ngẫu nhiên định hướng -90 ° 0° 45°Thợ cắt tóc cựcThiên vị 90° Góc () củaTừ hóa lĩnh vựcđể dòng Dễ dàng trục Từ hóa Hình 7. Từ điện trở biến thể với góc Theta Sau khi một bộ hoặc thiết lập lại xung Các đặc tính từ điện trở của Permalloy gây ra một sự thay đổi điện trở (R) cầu gây ra bởi sự hiện diện của một ứng dụng từ trường. Điều này gây ra một sự thay đổi tương ứng trong điện áp đầu ra như minh hoạ trong hình 5. Độ nhạy của cầu thường được biểu diễn như mV/V/Oe. Thuật ngữ Trung (V) của đơn vị này dùng để điện áp bridge, Vb. Khi cầu volt-tuổi (Vb) được thiết lập để 5 volt, và sự nhạy cảm (S) là3mV/V/Oe, sau đó tăng sản lượng sẽ là 15mV/Oe. Thông qua các lựa chọn cẩn thận của một khuếch đại bridge, sản lượng mức độ 1 microvolt có thể đạt được. Điều này dẫn đến độ phân giải từ 67 microoersted, hoặc 1 phần15,000 / oersted. Nếu đầu ra cầu khuếch đại bởi Hình 9. Từ tên miền định hướng trong bộ phim mỏng AMRĐể khôi phục lại nhà nước từ tính, từ trường mạnh phải được áp dụng dọc theo chiều dài của bộ phim Permalloy. Trong hàng chục nanoseconds tên miền ngẫu nhiên sẽ xếp hàng dọc theo trục dễ dàng như thể hiện trong phim hình 9, thấp. Bây giờ các véc tơ M được khôi phục và hiệu ứng từ điện trở thể predict - sẽ xảy ra. Các véc tơ M sẽ ở lại trong trạng thái này cho năm miễn là có là không có lĩnh vực từ lo ngại hiện nay. Một phương pháp phổ biến được sử dụng để realign những tên miền đó là sử dụng một cuộn dây xung quanh thành phố Wheatstone bridge trở. Chuyển đổi một xung cao hiện tại thông qua các cuộn dây (con số10) sẽ tạo ra một lớn từ trường của 60-100 gauss và khôi phục lại các véc tơ M [9]. Quá trình này được gọi là flipping các lĩnh vực từ với một thiết lập xung. Hành động flipping này cũng sẽ diễn ra cho một xung trong hướng op-posite thông qua này cuộn dây bên ngoài. Trong trường hợp này, thiết lập lại xung, các lĩnh vực sẽ tất cả chỉ theo hướng trang web oppo dọc theo trục dễ dàng. Bộ cảm biến KMZ-10A AMR từ Philips đòi hỏi một cuộn bên ngoài xung quanh các gói phần mềm để tạo ra các thiết lập và thiết lập lại lĩnh vực. Đặt cùng một điện áp. Điều này phải được thực hiện trong một số trường môi trường, thường trong một buồng gauss không. Nó là lao động chuyên sâu, kể từ khi mỗi cảm biến có thể yêu cầu một giá trị khác nhau cắt điện trở.15105 Iset BBLĩnh vực ứng dụng- Ireset BBLĩnh vực ứng dụng- 0-5-10 Thiết lập lạiThiết lập + Vset + Vreset -15 VB Vb -20 -2-1 0 1 2Lĩnh vực ứng dụng (gauss) Hình 10. Thiết lập và thiết lập lại Flipping mạchHoneywell của gia đình cảm biến AMR có một dây đeo trên chip cấp bằng sáng chế sẽ thay thế các cuộn dây bên ngoài để tạo ra các thiết lập và thiết lập lại tác dụng lĩnh vực.Bù đắp giảm trong AMR cảm biếnTrước khi địa chỉ cụ thể ứng dụng nó là hữu ích để hiểu làm thế nào để vận hành các cảm biến AMR. Thuật-cally, không mong muốn tác dụng được cố hữu trong các cảm biến có thể ảnh hưởng đến từ trường cảm biến chẳng hạn như thu hẹp bù đắp điện áp và các hiệu ứng nhiệt độ. Phần này địa chỉ những mối quan tâm và mô tả công nghệ-niques để thực hiện đạt được tự động điều chỉnh và thời gian thực bù đắp hủy bỏ.Lợi ích bổ sung để sử dụng một xung bộ/thiết lập lại bên cạnh việc khôi phục các thuộc tính cảm biến sau khi tiếp xúc với một cao từ trường. Hình 11 cho thấy đường cong chuyển giao cho một bộ cảm biến sau khi nó đã được thiết lập, và sau đó đặt lại, cho thấy một đảo ngược của tăng dốc và nhiệt độ chéo phổ biến trên trục đầu ra cầu. Crossover điểm này là không lĩnh vực cầu bù đắp điện áp. Cho các cảm biến trong hình 11
đang được dịch, vui lòng đợi..