¿Cuál es la diferencia entre la sensibilidad de campo bajo y la de campo alto?

La sensibilidad magnética se refiere a la capacidad de un sensor para detectar cambios en la intensidad de un campo magnético. Es una característica fundamental en los sensores MR, ya que determina la eficacia con la que miden las variaciones en los campos magnéticos.

• Sensibilidad de campo bajo: Los sensores con alta sensibilidad a campos magnéticos débiles detectan cambios muy pequeños, lo que los hace ideales para aplicaciones que requieren mediciones precisas en entornos de campo bajo, como el diagnóstico por imagen o los estudios geofísicos.
• Sensibilidad de campo alto: Los sensores diseñados con sensibilidad de campo alto miden con precisión campos magnéticos intensos sin entrar en saturación. Estos sensores son ideales para aplicaciones con imanes de alta potencia o entornos de alta corriente, como la automatización industrial o los sistemas automotrices.
  

¿Qué es la distancia entre polos?

La distancia entre polos es una medida fundamental que se refiere al espacio entre polos magnéticos adyacentes en una superficie magnetizada o dentro de un campo magnético. Influye en la capacidad del sensor para detectar y medir con precisión las variaciones en el campo magnético.

• Una distancia entre polos reducida es ideal para aplicaciones que requieren detección de posición de alta resolución, como la robótica y la automatización industrial. En el diagnóstico por imagen se usan distancias entre polos reducidas para lograr mayor resolución y precisión.

• Una distancia entre polos media ofrece un equilibrio entre resolución y alcance, ideal para entornos dinámicos como los automóviles y la electrónica de consumo.

• Una distancia entre polos amplia permite detectar campos magnéticos en áreas mayores, ideal para aplicaciones en equipo industrial de gran escala y sistemas de energía renovable.

¿Cuáles son las características de la intensidad del campo magnético?

Las características de la intensidad magnética varían entre niveles débiles, medios y fuertes. Estos son los criterios pertinentes para cada nivel:

• Intensidad magnética débil: Los sensores MR requieren alta sensibilidad para identificar variaciones muy pequeñas en campos magnéticos débiles, lo que se logra con tecnología de películas delgadas que garantiza mediciones precisas. Su estabilidad térmica garantiza un desempeño constante ante cambios de temperatura, lo cual resulta crucial para mantener mediciones precisas en condiciones de campo bajo.

• Campo magnético medio: Los sensores que operan en campos magnéticos medios equilibran sensibilidad y alcance. Confirman que la señal del sensor refleje con precisión las variaciones del campo magnético mediante la linealidad y reducen la histéresis para mantener la exactitud de la medición.

• Campo magnético intenso: Los sensores MR manejan campos magnéticos intensos sin saturarse. Garantizan un rendimiento confiable gracias a su rango y estabilidad térmica, manteniendo la linealidad y reduciendo la histéresis para lecturas precisas y consistentes.

¿Cómo se relaciona un campo de conmutación con uno magnético al aplicarse el voltaje de conmutación?

En el contexto de los sensores magnetorresistivos (MR), el campo magnético específico necesario para cambiar el estado de resistencia del sensor se conoce como campo de conmutación. Cuando se aplica este campo, el sensor modifica su resistencia eléctrica, lo que se detecta como un cambio de voltaje (voltaje de conmutación). En esencia, el campo de conmutación activa el cambio de estado de resistencia del sensor, y el voltaje de conmutación señala este cambio.

¿Cuál es la función de una entrehierro en los sensores magnéticos?

En el contexto de los sensores MR, el entrehierro es la distancia entre el sensor y la fuente magnética. Este entrehierro impacta de forma crítica en el rendimiento y la precisión del sensor. Un manejo adecuado del entrehierro asegura resultados consistentes y confiables.

• El entrehierro máximo se determina mediante simulaciones magnéticas, pruebas empíricas y especificaciones del fabricante:
  • Simulaciones magnéticas: Software como Ansys Maxwell o MATLAB puede modelar el sistema del sensor para predecir la intensidad del campo magnético en distintos entrehierros.
  • Pruebas empíricas: Los ingenieros realizan pruebas físicas para validar el modelo computacional e identificar el entrehierro en el que el sensor cumple con sus objetivos mínimos de rendimiento.
  • Especificaciones del fabricante: Los fabricantes de sensores suelen ofrecer lineamientos sobre el entrehierro máximo con base en el diseño del sensor, la aplicación prevista y sus propias pruebas de laboratorio.
• Paraoptimizar la precisión del sensor, es necesario mantener el entrehierro dentro del rango que especifica el fabricante para garantizas un campo magnético suficiente para mediciones precisas y reducir el ruido y los errores:
  • Intensidad del campo magnético: Un entrehierro más pequeño genera un campo magnético más fuerte en el sensor, lo que aumenta la sensibilidad y la precisión. El campo magnético disminuye al aumentar el entrehierro, lo que reduce la sensibilidad y la precisión.
  • Relación señal a ruido (SNR): Un entrehierro más pequeño genera un campo magnético más intenso que mejora la capacidad del sensor para distinguir entre la señal y el ruido. Una entrehierro mayor dificulta la detección precisa de los cambios en el campo magnético.
  • Errores de medición: Los entrehierros más pequeños reducen los errores de medición y generan lecturas precisas. Los entrehierros más grandes pueden generar errores por campos magnéticos más débiles y posibles desalineaciones.
• Interrelación entre la longitud de los polos, la distancie entre los mismos y el entrehierro: La longitud de los polos y la distancia entre estos deben diseñarse para trabajar dentro del rango óptimo de entrehierro que especifica el fabricante del sensor. Por ejemplo, los sensores con polos más cortos y menor distancia entre ellos pueden usar un entrehierro más pequeño, lo que mejora la precisión del sensor.

¿Qué es el empaquetado a nivel de oblea?

El empaquetado a nivel de oblea (WLP) integra la fabricación, el encapsulado, las pruebas funcionales y las de envejecimiento acelerado (burn-in) de cientos o miles de sensores en una delgada lámina de material semiconductor (oblea) antes de dividirla en sensores individuales.

Ventajas principales:

• Miniaturización: El WLP facilita diseños de sensores más pequeños y compactos, que son fundamentales para aplicaciones con limitaciones de espacio.
• Mejor rendimiento: El empaquetado a nivel de oblea mejora el rendimiento eléctrico al acortar las interconexiones, mitigando así los efectos parásitos de la inductancia y la capacitancia.
• Rentabilidad: Al aumentar la escala de producción y reducir la manipulación de sensores individuales, el WLP disminuye de forma significativa el costo de fabricación.
• Confiabilidad: La reducción en los procesos y en la manipulación mejora la calidad y la confiabilidad de los sensores al brindar mayor protección contra factores ambientales.

Aplicaciones típicas:

• Electrónica de consumo
• Sistemas avanzados de asistencia al conductor (ADAS)
• Equipo de diagnóstico médico
  

¿Cómo determina un sensor AMR el ángulo de rotación de un objeto?

Un sensor AMR detecta la dirección del campo magnético para determinar el ángulo de rotación de un objeto. Cuando un imán permanente gira, el sensor detecta cambios en la resistencia debido al efecto de magnetorresistencia anisotrópica. Por medio de una configuración de puente de Wheatstone, el sensor convierte los cambios de resistencia en señales diferenciales de seno y coseno. Un algoritmo computacional procesa estas señales para determinar con precisión el ángulo de rotación. La calibración adecuada resulta esencial para obtener mediciones precisas del ángulo, corrigiendo errores de desfase, amplitud y ortogonalidad. Los sensores AMR pueden medir ángulos de hasta 180° con una precisión de entre 0.5° y 0.1°. Sin embargo, al combinar la detección AMR con biestables de efecto Hall, pueden realizar mediciones de ángulo de hasta 360°.

¿Cómo mejoran los puentes de Wheatstone el rendimiento de los sensores AMR?
Los sensores AMR suelen utilizar elementos resistivos dispuestos en una configuración de puente de Wheatstone para detectar los cambios de resistencia provocados por el efecto de magnetorresistencia anisotrópica. El puente genera señales diferenciales de seno y coseno que corresponden a la dirección del campo magnético. Los algoritmos computacionales procesan estas señales para determinar con precisión la posición del objeto. Con frecuencia se emplean varios puentes de Wheatstone para mejorar la precisión y la resolución de los sensores AMR.

Funcionalidad:

• Varios puentes de Wheatstone se configuran en paralelo para operar de forma independiente. Estos puentes proporcionan datos redundantes que aumentan la precisión y la confiabilidad.
• Los algoritmos procesan las señales redundantes mediante promedios ponderados o técnicas avanzadas de fusión de datos.

Ventajas:

• Mayor precisión: El uso de varios puentes de Wheatstone puede mejorar la precisión de las mediciones al analizar las señales redundantes e identificar las lecturas erróneas.
• Mayor resolución: Varios puentes también pueden aumentar la resolución del sensor, lo que facilita una detección más fina de los cambios en el campo magnético.
• Solidez: El uso de varios puentes puede aumentar la robustez del sensor y facilitar una mayor confiabilidad en distintas condiciones ambientales.
  
  

Aplicaciones:

• Detección en vehículos: Los sensores AMR con múltiples puentes de Wheatstone se utilizan en sistemas de detección en vehículos para medir con precisión la velocidad, la dirección y la presencia de otros vehículos.
• Medición del ángulo: En aplicaciones como el control de motores y la robótica, el uso de varios puentes ayuda a lograr mediciones de ángulo precisas.

¿Qué es la detección de campos homogéneos?

La detección de campos homogéneos consiste en medir campos magnéticos que mantienen la misma intensidad y dirección en toda el área de medición. Los sensores magnetorresistivos están diseñados para medir cambios en campos magnéticos con precisión y de manera uniforme. En algunos casos la detección de campo homogéneo resulta crítica, mientras que en otros carece de la misma importancia.

Entre las aplicaciones críticas para la detección de campos homogéneos se encuentran:

¿Cómo afecta la histéresis a la precisión de los sensores RM?

La histéresis se refiere al desfase entre la entrada y la salida en un sistema, sobre todo cuando el campo magnético cambia de dirección. En los sensores MR, la histéresis puede afectar a la precisión de varias maneras:

• Magnetización residual
  • Efecto: La histéresis causa que el sensor conserve cierta magnetización residual incluso después de que el campo magnético se elimina o cambia. Esta magnetización residual puede generar errores en mediciones posteriores.
  • Ejemplo: Si un sensor MR mide un campo magnético que cambia de dirección, la magnetización residual de la dirección anterior puede hacer que proporcione lecturas inexactas.

• Retraso en la respuesta
  • Efecto: La histéresis introduce un retraso entre el campo magnético de entrada y la salida del sensor. Este retraso puede generar mediciones tardías o inexactas, sobre todo en aplicaciones dinámicas donde el campo magnético cambia con rapidez.
  • Ejemplo: En aplicaciones como la detección de vehículos, donde el campo magnético cambia rápidamente al pasar los automóviles, la histéresis puede hacer que el sensor omita o mida de forma inexacta esos cambios.

• Errores de desfasamiento
  • Efecto: La histéresis puede generar errores de desfase, en los que la salida del sensor no regresa a cero cuando se elimina el campo magnético. Este desfase puede provocar un error constante en todas las mediciones posteriores.
  • Ejemplo: En aplicaciones de medición de ángulo, un error de desfase por histéresis puede provocar que el sensor indique siempre un ángulo incorrecto.

Técnicas de mitigación:

• Calibración: La calibración regular ayuda a corregir los errores causados por la histéresis al ajustar la salida del sensor y compensar la magnetización residual y los errores de desfase.
• Algoritmos de compensación: Los algoritmos avanzados pueden compensar la histéresis al simular y corregir la respuesta del sensor con base en su comportamiento magnético previo.