이곳은 자기센서의 종류 및 원리와 센서의 제작

 자기센서를 이용한 자기계측기의 디자인에 대한 자료를 제공합니다.        

  

 세계 최초의 자기센서 (나침반 - magnetic compass)

 자기센서(Magnetic sensor)에 응용되는 원리들

 자기장 탐지센서의 분해능 비교

 홀센서를 이용한 가우스메타 (Gauss meter) 디자인

 자동차에 자석(magnet)이 얼마나 이용될까 ?

 자기센서의 응용 - 상품 도난 방지 시스템 (EAS system)

 변위 측정 자기센서  LVDT

 우주선 (보이저 1, 2 호)에도 자기센서가 활용된다

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

세계최초의 자기센서 (나침반 - magnetic compass)

 

 

 

                       

 

 

         자석을 이용한 기구로서 역사적으로 최초 기록은 나침반으로  알려저  있다.

         위 나침반은 기원전 3 세기경 중국 전쟁시의 문헌에 기록되어  있고, 자침은

         천연 자철광(loadstone)을 응용하여 제조한 것으로 알려진다.

         더욱 놀라운 것은 원판의 지판은 옛  랑낭국 (지금의 한국땅)의 땅속 에서

         발굴하여 현재 옷칠을 하여 복원하였다고 한다.

 

 

 

 

 

 자기센서(Magnetic sensor)에 응용되는 원리들

Year Effect Explanation Technical Use
1842 Joule effect Change in shape of a ferromagnetic body with magnetization In combination with piezoelectric elements for magnetometers and potentiometers
1846 [DELTA]E effect Change in Young's modulus with magnetization Acoustic delay line components for magnetic field measurement
1847 Matteucci effect Torsion of a ferromagnetic rod in a longitudinal field changes magnetization Magnetoelastic sensors
1856 Thomson effect Change in resistance with magnetic field Magnetoresistive sensors
1858 Wiedemann effect A torsion is produced in a current carrying ferromagnetic rod when subjected to a longitudinal field Torque and force measurement
1865 Villari effect Effect on magnetization by tensile or compressive stress Magnetoelastic sensors
1879 Hall effect A current carrying crystal produces a transverse voltage when subjected to a magnetic field vertical to its surface Magnetogalvanic sensors
1903 Skin effect Displacement of current from the interior of material to surface layer due to eddy currents Distance and proximity sensors
1931 Sixtus Tonks effect Pulse magnetization by large Barkhausen jumps Wiegand and pulse-wire sensors
1962 Josephson effect Tunnel effect between two superconducting materials with an extremely thin separating layer; quantum effect SQUID magnetometers

 

 

 

 

 

 

 자기장 탐지센서의 분해능 비교

      자기장탐지기술

          탐지가능한 field (gauss)

                            

1. Search coil

2. Flux gate

3. Optically Pumped

4. Nuclear Precession

5. SQUID

6. Hall Effect

7. Magnetoresistive

8.Magnetodiode

9. Magnetotransister

10. Fiber optic

11. Magneto Optical

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

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  * James E. Lenz,  A Review of Magnetic  Sensors  1990 IEEE에서 인용함을 알립니다.

         

 

 

 

 

 

홀 센서를 이용한 가우스메타 (Gaussmeter using the Hall sensor)

 

자기장을 검출하는 방법에 따라 검출 센서의 종류는 여러 가지가 있으나 아마도 가장 널리 알려진

센서는 홀 센서일 것이다.   홀 센서의 동작은 반도체(홀 소자)의 전극에 전류를 흐르게 한 후 수직

방향으로 자기장을 인가하면 전류의 방향과 자기장 방향에 수직하게  전위차(electric potential)가

발생한다. 이를 홀 전압()이라 하고 다음과 같이 표현된다.

 

                                                        

 

 여기서 는 홀 전압

            는 비례계수

             는 홀 센서에 인가하는 전류

             는 외부 Magnetic flux density

                                                      홀 기전력이 발생 개념도

                                        

만일 인가하는 전류가 정 전류 소스(constant current source)를 이용하여 항상 일정한 전류가 흐르게

한다면 외부 자기장에 비례한 어느 정도 일정한 출력전압을 얻을 수 있을 것이다.

어느 정도 일정한 출력 전압이라고 한 이유는 홀 소자 자체의 비선형성 (non-linear)때문 인데 이러한

비선형성이 존재하여도 홀 소자를 많이 사용하는 이유는 반도체 소자이기 때문에 반복성이 매우 우수

하여 비선형성을 보상하는 회로(대부분이 특허로 보호받고 있슴)를 추가하기만 하면 손쉽게 선형 자기

장검출기를 제작할 수 있기 때문이다.

MagLAB 자기센서에서는 홀 소자를 이용한 가우스 메타의 기본 회로를 공개합니다. 아래의 도면은 홀

센서를 이용한 간단한 가우스 메타의 구성 회로도입니다.

         (Constant current source와 비선형 보상회로는 제외된 기본 회로임을 알립니다.)

 

 

                                   

 

                                     홀 센서를 이용한 가우스메타의 도면

 

  위의 도면에서 왼쪽의 OP amp. 는 홀 센서에 인가하는 전류를 공급하고, 오른쪽에 있는 OP amp.는

홀 센서에서 발생하는 기전력을 증폭하기 위한 것임.