¿Qué es un Sensor de Campo Magnético?
Un sensor de campo magnético es un sensor que detecta el magnetismo terrestre (geomagnetismo).
A veces se denomina brújula electrónica y existen dos tipos: uno de 2 ejes que detecta el eje XY y otro de 3 ejes que detecta el eje XYZ. El tipo de 2 ejes no presenta problemas cuando se utiliza en terreno llano. Sin embargo, cuando se utiliza en terrenos inclinados, la detección geomagnética precisa sólo es posible con el tipo de 3 ejes.
Usos de los Sensores de Campo Magnéticos
Los sensores de campo magnéticos se utilizan generalmente para detectar la dirección. Se instalan como brújulas electrónicas en dispositivos GPS para montañismo, por ejemplo, y en teléfonos inteligentes y sistemas de navegación de automóviles para medir la orientación del dispositivo en un mapa.
El tipo de 2 ejes instalado en coches y otros vehículos detecta el eje XY, pero el tipo de 3 ejes capaz de detectar el eje XYZ es necesario para aviones y otros vehículos capaces de realizar movimientos tridimensionales como cabeceo y guiñada.
Principio de los Sensores de Campo Magnéticos
Los sensores de campo magnéticos miden las fuerzas magnéticas en los ejes X, Y y, en el caso de los sensores de 3 ejes, en la dirección del eje Z, y calculan el acimut. Existen tres tipos de sensores geomagnéticos Los sensores Hall, los sensores MR (Magneto Resistencia) y los sensores MI (Magneto Impedancia) son ejemplos típicos.
1. Sensores Hall
El flujo magnético, que es la componente perpendicular del campo magnético, proporciona una fuerza electromotriz al elemento Hall, que se detecta como campo geomagnético. El efecto Hall se utiliza para medir la densidad de flujo magnético que, tras pasar por un circuito de amplificación, emite una tensión proporcional a la densidad de flujo magnético. Se caracteriza por su facilidad de uso.
2. Sensores MR
En los sensores MR, el flujo magnético, que es la componente horizontal del campo magnético, da ohmios al elemento MR, que luego se detecta como geomagnetismo. Se diferencia de los sensores Hall en que la magnitud del campo geomagnético se mide utilizando el cambio en la resistencia eléctrica del elemento MR causado por el campo magnético.
Debido a que tienen mayor sensibilidad y menor consumo de energía que los sensores Hall, se utilizan con mayor frecuencia y suelen emplearse para aplicaciones de detección geomagnética como brújulas electrónicas, rotación de motores y aplicaciones de detección de posición.
3. Sensores MI
Los sensores MI utilizan hilos hechos de un material especial que no tiene estado cristalino, llamado hilo amorfo. Cuando se aplica una corriente pulsada al alambre amorfo en presencia de un campo geomagnético, se produce el efecto MI y el campo geomagnético se detecta utilizando el cambio en la impedancia magnética. El efecto MI es más de 10.000 veces más sensible que un sensor Hall, por lo que se pueden medir con gran precisión incluso cambios diminutos en el campo geomagnético.
El efecto MI es un fenómeno en el que la impedancia cambia con gran sensibilidad en un campo magnético externo cuando se aplica una corriente de alta frecuencia a un material magnético para producir un efecto piel.El sensor MI utiliza una bobina de captación enrollada alrededor del alambre amorfo para detectar la respuesta al magnetismo externo cuando se le aplica una corriente de impulsos.
El efecto piel es un efecto por el cual, cuando una corriente de alta frecuencia fluye a través de un conductor, la densidad de corriente aumenta cerca de la superficie del conductor y disminuye hacia el interior.
Más Información sobre los Sensores de Campo Magnéticos
1. Elemento Hall
Los elementos Hall son sensores magnéticos que utilizan el efecto Hall. El efecto Hall se refiere al fenómeno de que cuando se aplica un campo magnético perpendicularmente a los electrones que fluyen a través de un material, se genera una fuerza electromotriz en la dirección perpendicular a la corriente y al campo magnético.
Las partículas cargadas que se convierten en la corriente están sometidas a fuerzas de Lorentz bajo la influencia del campo magnético, lo que provoca un sesgo de carga dentro de la sustancia. En este momento, se genera una diferencia de potencial dentro de la sustancia, lo que da lugar a una fuerza electromotriz.
2. Elemento Sensor MR
Los elementos sensores MR son elementos sensores magnéticos que utilizan el efecto magnetorresistivo (efecto MR), un fenómeno en el que el valor de la resistencia cambia cuando se modifica el campo magnético, y que se encuentra en los materiales magnéticos.
Los electrones tienen dos estados de espín, llamados espín ascendente y espín descendente. Cuando los electrones se mueven a través de un material ferromagnético, la probabilidad de dispersión dentro del material magnetizado fluctúa si el estado de espín del electrón cambia hacia arriba o hacia abajo. Esto es lo que provoca el efecto MR.