Tříosý magnetometr v silném pulsním mg poli

Zpráva

ZdenekHQ · #1 Příspěvek od **ZdenekHQ** » 15 úno 2018, 17:51

Dnes se dá sehnat hromada magnetometrů (klidně kombinovaných s gyroskopem atd.) používaných k výrobě elektronických kompasů, ale já potřebuju vědět jednu důležitou věc.

Pokud je vystaven relativně silnému mg poli (čas řádově stovky mikrosekund), za jak dlouho je schopen se "vzpamatovat" a opět měřit běžné mg pole země. Má to nějakou setrvačnost ?

Máte s tím někdo zkušenost? Dík.

Jako příklad třeba http://navody.arduino-shop.cz/navody-k- ... -9250.html

samec · #2 Příspěvek od **samec** » 15 úno 2018, 19:05

Tie magnetometre na 99,9% vyuzivaju Hallove snimace. A Hallow snimac je kus placateho drotu - vodica alebo polovodica. Teda hlavne polovodica. Takze Hallov snimac sa spamata urcite 1000x skor, ako k nemu pripojeny snimaci zoilnovac. A aj ten zosilnovac sa spamata z pripadnej saturacie urcite 1000x skor, nez analogovo/cislicovy prevodnik vykona dalsie meranie a odosle data po I2C ci SPI zbernici.

ZdenekHQ · #3 Příspěvek od **ZdenekHQ** » 15 úno 2018, 19:10

Tak dejme tomu, že mu dám 1ms magnetickou "pecku", a za 5ms změřím data (rychlost I2C či SPI nehraje roli, to je pár desítek us).

Já nepotřebuju diskrétní hodnotu, ale spíš jen výraznou změnu v určité situaci. Stejně se bude průměrovat cca 8-16 vzorků.

Pokud je to reálné, tak je to OK. Nerad bych strávil týden programováním a testy, abych pak zjistil, že je to pomalý...

Artaban001 · #4 Příspěvek od **Artaban001** » 15 úno 2018, 20:02

Pitval jsem jeden elektronický kompas a tam byl magnetoresistor z "překlápěcí cívkou", nebo se tam prý dávají "fluxgate senzory", nikdy Hallovky.

ZdenekHQ · #5 Příspěvek od **ZdenekHQ** » 15 úno 2018, 20:16

Ta dnešní technologie je trošku složitější, následuje citace z jedné bakalářky. Dal bych sem odkaz na zdroj, ale bouhužel nemám...

P.S. Zdroj: https://dspace.vutbr.cz/handle/11012/24781

Senzor MAG3110 viz. obr. 2.1.1 představuje miniaturní, nízkoenergetický, 3D
digitální magnetometr s rozhraním I2C, doplnitelný podpůrným akcelerometrem.
Součástka funguje na principu TMR (Tunnel Magnetoresistance) . Jedná se o
několikavrstvou (nejméně třívrstvou) polovodičovou technologii reagující na velikost
vnějšího magnetického pole změnou odporu. Na rozdíl od jiných technologií jako je
AMR (Anisotropic Magnetoresistance), nebo GMR (Giant Magnetoresistive effect)
vykazuje TMR nejvyšší citlivost, tedy největší změny el. odporu (30-70%) v závislosti
na vnějším magnetickém poli. Nevýhodou však je omezená linearita změny odporu
vlivem magnetického pole, větší teplotní závislost a nelineární V-A charakteristika.
Základní uspořádání tvoří dvě feromagnetické vrstvy mezi nimiž je vrstva elektricky
nevodivá, např. vrstva oxidu hliníku. Z výše uvedeného lze učinit závěr, že touto
vrstvou elektrický proud protékat nebude, neboť vodivé vrstvy jsou odděleny
izolantem. Není tomu tak, protože samotný izolant má šířku několik atomů, řádově v
jednotkách nanometrů, a energie elektronů je taková, že tuto vrstvu snadno
překonají,– protunelují. Zde již přestávají platit zákony klasické Newtonovské fyziky a
začíná se uplatňovat fyzika kvantová. Jednotlivé možnosti pohybu elektronů potom
blíže popisuje energetický pásový model s Fermiho hladinou. Tato hladina odděluje
od sebe vrstvu valenční a vodivostní a určuje jak velkou energii je nutné dodat
elektronu aby přešel z valenční vrstvy do vrstvy vodivostní. U vodičů dochází téměř
k dotyku nebo i překrytí mezi valenční a vodivostní vrstvou tudíž dodaná potřebná
energie pro přechod je tedy malá. U izolantů je mezi těmito vrstvami ještě tzv.
zakázaná oblast a v tomto případě je nutné dodat elektronu větší energii potřebnou k
přechodu do vodivostní vrstvy. V případě slabé vrstvy izolantu a následované vrstvou
s dostatečným počtem volných energetických hladin, kam se mohou elektrony
přesunout, může dojít ke zmiňovanému protunelování skrze vrstvu izolantu i s malou
dodanou energií. Nezbytnou podmínkou je ovšem přítomnost volných energetických
hladin jak ve vodivostní vrstvě před, tak i ve vrstvě za izolantem. Stejně jako u GMR
zde hraje roli i spin elektronů. Podobně jako u GMR má zde důležitou roli spin
elektronů V případě souhlasného zmagnetování vrstev kolem izolační vrstvy, tak
mohou elektrony se souhlasným spinem odpovídající magnetickému momentu
feromagnetických vrstev), tunelovat přes vrstvu izolantu. Strukturou tedy bude
protékat proud a výsledný odpor celé struktury bude malý. Bude-li však jedna
z vrstev zmagnetizována opačně, pak pro elektrony z první feromagnetické vrstvy
není za izolantem dostatečný počet energetických hladin, není splněna podmínka pro
tunelování a celkový odpor struktury bude příliš velký.