Μονολιθικοί αισθητήρες πεδίου συμβατοί με τεχνολογία C-MOS

Abstract

A novel planar magnetic field sensor is presented that is based on a combined Flux-gate / Hall-Effect arrangement capable of measuring the three components of a three-dimensional quasi static magnetic field. The proposed device involves a thin, isotropic, circular magnetic core, the magnetization of which is driven to saturation by means of a rotating excitation-field, produced by four printed planar coils. That way the core magnetization rotates without Barkhausen jumps, inducing a flux-density change that is sensed by a Hall device positioned at the edge of the core. The presented sensor consists of a discrete Hall device, electronic modulation - demodulation circuitry and a circular amorphous core packaged on a Printed Circuit Board (PCB), constructed as a proof of concept for the proposed magnetic field measuring method.

Στην παρούσα διατριβή παρουσιάζεται ένας καινοτόμος αισθητήρας μαγνητικού πεδίου που βασίζεται σε συνδυασμό τοπολογίας αισθητήρων Flux-gate / Hall-Effect ικανός να μετράει τις τρεις συνιστώσες ενός τρι-διάστατου ημι-στατικού μαγνητικού πεδίου. Η προτεινόμενη διάταξη περιλαμβάνει ένα λεπτό, ισοτροπικό, κυκλικό μαγνητικό πυρήνα, η μαγνήτιση του οποίου οδηγείται σε κορεσμό μέσω ενός στρεφόμενου πεδίου διέγερσης, που παράγεται από τέσσερα τυπωμένα πηνία. Με αυτό τον τρόπο, η μαγνήτιση του πυρήνα περιστρέφεται χωρίς άλματα Barkhausen, επάγωντας μια μεταβολή στην πυκνότητα μαγνητικής ροής την οποία αισθάνεται ένας αισθητήρας Hall τοποθετημένος στην περιφέρεια του πυρήνα. Ο αισθητήρας αποτελείται από έναν διακριτό αιθητήρα Hall, ηλεκτρονικά κυκλώματα διαμόρφωσης - αποδιαμόρφωσης και ένα κυκλικό άμορφο πυρήνα τοποθετημένα σε τυπωμένο κύκλωμα (PCB), και αποτελεί απόδειξη λειτουργίας της θεωρίας του προτεινόμενου αισθητήρα μέτρησης μαγνητικού πεδίου.