Qu’est-ce qu’un capteur magnétique ?
Les capteurs magnétiques sont des capteurs qui détectent le magnétisme.
Ils sont utilisés pour détecter le magnétisme produit par les aimants permanents et les électro-aimants, ainsi que le géomagnétisme. Les capteurs magnétiques peuvent détecter les vecteurs magnétiques (magnitude et direction).
Utilisations des capteurs magnétiques
Ces dernières années, les capteurs magnétiques sont employés dans un large éventail d’utilisations, des produits de consommation aux équipements industriels.
Les smartphones en sont un exemple typique. Ils sont utilisés pour la détection de la direction dans les applications de cartographie et d’orientation.
Ils sont également souvent utilisés dans l’industrie et la recherche pour inspecter et détecter des substances qui génèrent du magnétisme. Des exemples de cibles de détection sont énumérés ci-dessous :
- Détection géomagnétique générée par la terre ;
- Détection magnétique des minéraux dans les formations rocheuses ;
- Détection magnétique biologique générée par les muscles et le cerveau ;
- Détection d’encre magnétique pour prévenir la contrefaçon de billets de banque ;
- Détection magnétique utilisée pour les essais non destructifs des structures ;
- Détection des flux magnétiques produits par les courants électrique.
La détection des éléments ci-dessus peut être appliquée aux produits suivants :
- Boussoles
- Capteurs de rotation et d’angle
- Capteurs de flux magnétique pour l’IRM utilisant le flux biomagnétique
- Ampèremètres sans contact
Principe des capteurs magnétiques
Les capteurs magnétiques convertissent la force de Lorentz due au flux magnétique en un signal électrique et détectent le vecteur magnétique (magnitude et direction).
Il existe différents types de capteurs magnétiques, que l’on peut schématiquement classer soit en capteurs à effet Hall utilisant des éléments à effet Hall, soit en capteurs à élément magnétorésistif utilisant des éléments magnétorésistifs (MR).
Capteurs à effet Hall
Les capteurs à effet Hall utilisent l’effet Hall entre l’élément Hall et le flux magnétique perpendiculaire pour détecter le vecteur magnétique. L’effet Hall est un phénomène par lequel une force électromotrice est générée à 90° du flux magnétique, soit lorsqu’un courant perpendiculaire au flux magnétique est généré.
Capteurs MR
Les capteurs MR détectent les vecteurs magnétiques à l’aide d’éléments magnétorésistifs dont la résistance change lorsqu’ils captent le magnétisme.
Il existe quatre types d’éléments magnétorésistifs : les éléments magnétorésistifs à semi-conducteur, les éléments magnétorésistifs isomériques, les éléments magnétorésistifs géants et les éléments magnétorésistifs à tunnel.
Autres informations sur les capteurs magnétiques
1. Capteurs magnétiques et boussoles
Une boussole est un outil permettant de déterminer une direction à partir de la localisation du Nord. Les aimants permanents sont utilisés depuis longtemps, mais ces dernières années, les boussoles électroniques, qui utilisent des capteurs magnétiques au lieu d’aimants permanents pour calculer la direction, se sont répandues.
Les boussoles électroniques sont également disponibles dans les smartphones. Leur rôle dans les smartphones comprend la détection de la direction par les applications d’azimut et la navigation dans les applications cartographiques.
La plupart des applications cartographiques utilisent le GPS, mais la précision de la détection de la position GPS n’est que de quelques mètres. Elle n’est donc pas suffisante pour servir d’outil de navigation. De plus, les signaux GPS peuvent ne pas être reçus dans les zones où la réception est mauvaise.
Pour résoudre ces problèmes, le système est associé à une boussole électronique qui détecte le cap et la direction du voyage et compense les erreurs du GPS. Il est également possible de régler l’affichage de la carte de manière à ce que le sens de la marche soit toujours orienté vers le haut.
Il est à noter que, comme la boussole électronique calcule le cap à partir du faible champ géomagnétique, la technologie est également utilisée pour compenser les effets des éléments magnétiques tels que les haut-parleurs.
2. Capteurs magnétiques et automobiles
Différents capteurs sont utilisés pour mettre en œuvre des systèmes de contrôle qui améliorent la sécurité et le confort des véhicules, mais les capteurs magnétiques présentent des avantages en termes de fiabilité et de coût. Ils sont principalement utilisés dans les applications suivantes :
- Détection de la vitesse du véhicule
- Contrôle de la vitesse du moteur
- ABS (système de freinage antiblocage)
- Direction assistée
- Navigation automobile
La technologie de la conduite automatique a attiré l’attention ces dernières années, et le développement technologique progresse grâce à la technologie de l’intelligence artificielle. Bien qu’il reste de nombreux défis à relever, les systèmes à capteurs magnétiques attirent l’attention en tant que moyen de résoudre ces problèmes.
Contrairement à la conduite automatique entièrement autonome, les systèmes à capteurs magnétiques sont des systèmes guidés. Il s’agit d’un système d’aide à la conduite dans lequel des marquages magnétiques placés sur la route sont détectés par les capteurs magnétiques du véhicule pour identifier l’emplacement actuel et contrôler la trajectoire du véhicule. Des essais de démonstration ont été lancés dans le but de réaliser la conduite automatisée sur les lignes d’autobus.