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
홀센서를 이용한 가우스메타 (Gauss meter) 디자인
자기센서의 응용 - 상품 도난 방지 시스템 (EAS system)
변위 측정 자기센서 LVDT
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]](cdelta.gif) 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
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자기장탐지기술 |
탐지가능한 field (gauss) |
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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.
