Wybrane czujniki.

Slides:



Advertisements
Podobne prezentacje
Prąd elektryczny Paweł Gartych kl. 4aE.
Advertisements

GMR, spin valve & pseudo spin valve T.Stobiecki Katedra Elektroniki AGH 10 wykład
Doświadczenia z pracy ze schładzarką szybową w fabryce Szerencs Zakopane, Zoltán TÓTH Mátra Cukor.
Równowaga chemiczna - odwracalność reakcji chemicznych
EFEKT FOTOELEKTRYCZNY ZEWNĘTRZNY I WEWNĘTRZNY KRZYSZTOF DŁUGOSZ KRAKÓW,
Blok I: PODSTAWY TECHNIKI Lekcja 6: Zjawisko tarcia i jego wpływ na pracę ciągników i maszyn rolniczych (1 godz.) 1. Zjawisko tarcia 2. Tarcie ślizgowe.
Próba rozciągania metali Wg normy: PN-EN ISO :2010 Metale Próba rozciągania Część 1: Metoda badania w temperaturze pokojowej Politechnika Rzeszowska.
Mechanika płynów. Prawo Pascala (dla cieczy nieściśliwej) ( ) Blaise Pascal Ciśnienie wywierane na ciecz rozchodzi się jednakowo we wszystkich.
© Kazimierz Duzinkiewicz, dr hab. inż. Katedra Inżynierii Systemów Sterowania 1 Metody optymalizacji - Energetyka 2015/2016 Metody programowania liniowego.
MIESZACZE CZĘSTOTLIWOŚCI. Przeznaczenie – odbiorniki, nadajniki, syntezery częstotliwości Podstawowy parametr mieszacza = konduktancja (nachylenie) przemiany.
Czynniki występujące w środowisku pracy.. Cele lekcji Po zajęciach każdy uczeń: - Nazywa i wymienia czynniki występujące w środowisku pracy, - Wymienia.
TECHNOLOGIE MIKROELEKTRONICZNE Dr inż. Krzysztof Waczyński, Instytut Elektroniki, Politechnika Śląska, Akademicka 16, Gliwice (
Cel analizy statystycznej. „Człowiek –najlepsza inwestycja”
 Głośnik – przetwornik elektroakustyczny (odbiornik energii elektrycznej) przekształcający prąd elektryczny w falę akustyczną. Idealny głośnik przekształca.
POLITECHNIKA RZESZOWSKA im. Ignacego Łukasiewicza WYDZIAŁ ELEKTROTECHNIKI I INFORMATYKI KATEDRA METROLOGII I SYSTEMÓW DIAGNOSTYCZNYCH METROLOGIA Andrzej.
Podstawowe pojęcia termodynamiki chemicznej -Układ i otoczenie, składniki otoczenia -Podział układów, fazy układu, parametry stanu układu, funkcja stanu,
Badania elastooptyczne Politechnika Rzeszowska Katedra Samolotów i Silników Lotniczych Ćwiczenia Laboratoryjne z Wytrzymałości Materiałów Temat ćwiczenia:
Prąd elektryczny Wszystkie atomy i cząsteczki w naszym otoczeniu są w nieustannym ruchu. Ten ruch, bez względu na to, czy atomy są naładowane czy nie jeszcze.
ENERGIA to podstawowa wielkość fizyczna, opisująca zdolność danego ciała do wykonania jakiejś pracy, ruchu.fizyczna Energię w równaniach fizycznych zapisuje.
Równowaga rynkowa w doskonałej konkurencji w krótkim okresie czasu Równowaga rynkowa to jest stan, kiedy przy danej cenie podaż jest równa popytowi. p.
Autor dr inż. Andrzej Rylski MIERNICTWO PRZEMYSŁOWE 1. K A R T A P R Z E D M I O T U 2. Analiza metrologiczna modelu fizycznego toru pomiarowego.
Materiały pochodzą z Platformy Edukacyjnej Portalu Wszelkie treści i zasoby edukacyjne publikowane na łamach Portalu
Zjawisko fotoelektryczne zewnętrzne i wewnętrzne
Półprzewodniki i urządzenia półprzewodnikowe Elżbieta Podgórska Zarządzanie i Inżynieria Produkcji Wydział Górnictwa i Geoinżynierii Gr 3, rok 4
- nie ma własnego kształtu, wlana do naczynia przybiera jego kształt, - ma swoją objętość, którą trudno jest zmienić tzn. są mało ściśliwe (zamarzając.
POLITECHNIKA RZESZOWSKA im. Ignacego Łukasiewicza WYDZIAŁ ELEKTROTECHNIKI I INFORMATYKI KATEDRA METROLOGII I SYSTEMÓW DIAGNOSTYCZNYCH METROLOGIA Andrzej.
Metody Analizy Danych Doświadczalnych Wykład 9 ”Estymacja parametryczna”
Analiza spektralna. Laser i jego zastosowanie.
Czym jest gramofon DJ-ski?. Gramofon DJ-ski posiada suwak Pitch służący do płynnego przyspieszania bądź zwalniania obrotów talerza, na którym umieszcza.
Pole magnetyczne Magnes trwały – ma dwa bieguny - biegun północny N i biegun południowy S.                                                                                                                                                                     
POLITECHNIKA RZESZOWSKA im. Ignacego Łukasiewicza WYDZIAŁ ELEKTROTECHNIKI I INFORMATYKI ZAKŁAD METROLOGII I SYSTEMÓW POMIAROWYCH METROLOGIA Andrzej Rylski.
Własności elektryczne materii
Prądnica Co to takiego?.
Metody sztucznej inteligencji - Technologie rozmyte i neuronowe 2015/2016 Perceptrony proste nieliniowe i wielowarstwowe © Kazimierz Duzinkiewicz, dr hab.
M ETODY POMIARU TEMPERATURY Karolina Ragaman grupa 2 Zarządzanie i Inżynieria Produkcji.
Maszyny Elektryczne i Transformatory
Energia słoneczna i ogniwa paliwowe Patryk Iwan ZiIP I mgr Gr III.
Temat 10: Metody pomiaru temperatury Battulga Naranbaatar Wydział Górnictwa i Geoinżynierii Kierunek Górnictwo i Geologia Rok I - studia magisterskie Grupa.
Modulatory częstotliwości
Dlaczego wybraliśmy zasilacz?  Chcieliśmy wykonać urządzenia, które będzie pamiątką po naszym pobycie w gimnazjum i będzie użyteczne.  Po zastanowieniu.
Mikroprocesory.
Temat: Właściwości magnetyczne substancji.
CZUJNIKI MAGNETYCZNE Wstęp
WYNIKI ZMIANY TWARDOŚCI ZIARNA PSZENICY W TRAKCIE PROCESU NAWILŻANIA
Bezszczotkowy silnik prądu stałego
Wykład IV Zakłócenia i szumy.
3 Sensory indukcyjnościowe
HAMULCE BĘBNOWE.
Elektronika front-end
Opracowanie wyników pomiaru
Elektryczność i Magnetyzm
RUCH KULISTY I RUCH OGÓLNY BRYŁY
CZUJNIKI W OPARCIU O EFEKT
Temat: Przewodnik z prądem w polu magnetycznym.
Zygmunt Kubiak Instytut Informatyki Politechnika Poznańska
Zygmunt Kubiak Instytut Informatyki Politechnika Poznańska
Temat: Pole magnetyczne przewodników z prądem.
Wytrzymałość materiałów
PRZYKŁADY Metody obrazowania obiektów
Tensor naprężeń Cauchyego
Wytrzymałość materiałów
Zygmunt Kubiak Wszystkie ilustracje z ww monografii Wyd.: Springer
Wytrzymałość materiałów
Zakład Hydrotechniczny Rudna 26 styczeń 2017
Prawa ruchu ośrodków ciągłych c. d.
Cobex Polska sp. z o.o. - zakład w Nowym Sączu
Instytut Tele- i Radiotechniczny Instytut Elektrotechniki
WYBRANE ZAGADNIENIA PROBABILISTYKI
Treści multimedialne - kodowanie, przetwarzanie, prezentacja Odtwarzanie treści multimedialnych Andrzej Majkowski informatyka +
Zapis prezentacji:

Wybrane czujniki

Czujniki magnetogalwaniczne Hallotrony Siła Lorentza: F = q v x B  UH = (RH/d) I B = γ I B dla próbki wydłużonej W ogólności trzeba wprowadzić czynnik geometryczny G i napięcie niezrównoważenia: UH = γ G I B + Ur Ur – napięcie niezrównoważenia (offset), stała lub wolnozmienna wartość dla B=0.

Hallotrony RH = ± r/ nq EH/Ex = µBz Stała Halla dla próbki z nośnikami jednego znaku wynosi: RH = ± r/ nq r – wsp. zależny od mechanizmu rozpraszania nośników n – koncentracja nośników q – ładunek elementarny Duży sygnał UH uzyskuje się dla próbek o dużej ruchliwości nośników µ ( InSb, GaAs ): EH/Ex = µBz EH – pole Halla Ex – pole wymuszające prąd

Kształty hallotronów CC/HC –zamienne kontakty CC - prądowe symbol hallotronu CC/HC –zamienne kontakty CC - prądowe HC - holowskie Technologia IC (pionowa) Pole B styczne do powierzchni płytki

Technologia hallotronów kształtki z materiałów litych cienkie warstwy mikrostruktury scalone: struktury MOS struktury epitaksjalne GaAs supersieci w technologii MBE (Molecular Beam Epitaxy) struktury bipolarne IC Większość obecnie produkowanych hallotronów stosowanych komercyjnie wytwarzana jest w technologii bipolarnej obwodów scalonych (IC).

Technologia hallotronów Izolację struktury holowskiej od reszty układu uzyskuje się w wyniku istnienia przeciwnie spolaryzowanych złącz p/n Aktywną część struktury stanowi naniesiona epitaksjalnie warstwa n, gdzie wdyfundowano izolacyjne obszary p oraz obszary kontaktów n+.

Parametry hallotronu czułość bezwzględna: SA = ∂ UH / ∂ B dla I = const czułość względem prądu zasilania: SI = SA / I czułość względem nap. zasilania: SU = SA / U offset: równoważne pole Bo wytwarzające napięcie niezrównoważenia Uo : Bo = Uo / S.A.

Zastosowania hallotronów Bezkontaktowe pomiary położenia

Bezkontaktowe pomiary położenia różnicowe połączenie czujników holowskich

Bezkontaktowy pomiar prądu Wokół przewodnika z prądem ( prostoliniowego ) istnieje koncentryczne pole magnetyczne B= μoI/(2πr), czyli B ~ I dla r = const Prosta konstrukcja, dobra liniowość wskazań Dużą czułość uzyskuje się stosując rdzeń magnetyczny ze szczeliną δ ~ 1 mm, w której umieszczony jest hallotron.

Bezkontaktowy pomiar prądu Strumień pola B: N – ilość zwojów Rµ, Rδ – opory magnetyczne rdzenia, szczeliny Pole B w szczelinie: Zakres pomiaru prądu: 10A – kilka kA

Bezkontaktowy pomiar mocy Korzysta się z faktu, że czujnik Halla wykazuje własności multiplikacyjne Prąd obciążenia iL wytwarza pole B i mierzony jest jak poprzednio: B ~ iL Napięcie uL jest transformowane i wytworzony prąd iin zasila hallotron: iin ~ uL Napięcie wskazywane przez hallotron: Dla obciążenia rezystancyjnego: Stosując filtr dolnoprzepustowy otrzymuje się sygnał prop. do mocy średniej.

Bezszczotkowy silnik prądu stałego Rotor ma wbudowany magnes stały. W skład statora wchodzą cewki napędzajace, sterowane dwoma hallotronami. Hallotrony rejestrują względne położenia rotora i poprzez tranzystory sterują prądami cewek. Prądy w statorze zmieniają się łagodnie. Silniki te posiadają szereg zalet: wydłużony czas życia (istotne tylko zużycie łożysk) niskie szumy brak iskrzenia Chętnie stosowane w urządzeniach HiFi.

Magnetorezystor Magnetorezystor wykazuje zależność rezystancji od pola magnetycznego. Wczesne lata rozwoju magnetorezystorów wiązały się z wykorzystaniem półprzewodników, np. InSb dla pól B > 2kGs. Obecnie wykorzystuje się zjawiska magnetorezystancyjne zachodzące w: metalach ferromagnetycznych (efekt Thomsona) zwany również efektem AMR (anisotropic magnetoresistance), warstwowych strukturach magnetycznych (efekt GMR – giant magnetoresistance) magnetycznych złączach tunelowych (MTJ – magnetic tunnel junction) Elementy AMR wchodzą w użycie wraz z rozwojem technologii cienkowarstwowych. Stosuje się stopy: Ni Fe Ni Co Ni Fe Co Zmiana rezystancji w funkcji pola magnetycznego zależy od kąta jaki tworzy kierunek prądu z osią anizotropii magnet. (oś łatwego magnesowania).

Magnetorezystor AMR Praktyczne rozwiązanie czujnika MR Dla ε = ± 45° zależność kwaziliniowa Praktyczne rozwiązanie czujnika MR Paski metaliczne wymuszają kierunek krzepływu prądu. Czujnik BARBER-POLE firmy PHILIPS. Charakterystyka w przybliżeniu liniowa.

(giant magnetoresistance) Gigantyczna magnetorezystancja GMR (giant magnetoresistance) Jest to gwałtowny spadek rezystancji w obecności pola magnetycznego w strukturze wielowarstwowej, gdzie warstwy magnetyczne ( Fe, Co ) przedzielone są warstwami niemagnetycznymi ( Cu, Ag ) ( Baibich 1988). Rozpraszanie elektronu w zal. od kierunku spinu względem wektora namagnesowania M a – spin w górę, b – spin w dół

GMR W praktyce wytwarza się supersieci Chrakterystyka supersieci GMR [Co (1.1nm) Cu(0.9nm)] · 100 Wytwarzając strukturę w postaci tzw. zaworu spinowego uzyskuje się czułości dla małych pól magnetycznych.

GMR IBM Almaden Res. Center

Magnetyczne złącza tunelowe (Magnetic Tunnel Junction MTJ) Dwie feromagnetyczne elektrody oddzielone są tunelową warstwą izolatora. Prąd płynie prostopadle do złącza. Przy antyrównoległych orientacjach warstwy swobodnej (górnej) i zamocowanej (dolnej) występuje niska rezystancja. Przemagnesowanie warstwy górnej (polem zewnętrznego prądu) do orientacji równoległej daje wzrost rezystancji. IBM Almaden Res. Center

Czujnik MTJ The STJ-001 low-field magnetic microsensor in die form. Micro Magnetics The STJ-001 low-field magnetic microsensor in die form. Active areas as small as 1x2 microns The die is 1.9 mm square and 300 microns thick. It has four gold wirebonding pads which allow four-point measurement of the device resistance. The field sensitivity of the STJ-001 is 5 nT, which is ten thousand times smaller than the magnetic field of the Earth.

Zastosowania czujników MR Głowica odczytowa w napędzie dyskowym Zasada działania magnetorezystancyjnej głowicy odczytowej. Istotne są zmiany strumienia w kierunku prostopadłym do powierzchni nośnika.

Napęd dyskowy IBM Almaden Res. Center

Zastosowania czujników MR Głowica odczytowa w napędzie dyskowym Zalety głowicy MR w stosunku do głowic indukcyjnych: niezależność sygnału od szybkości przesuwu taśmy większa czułość, a zatem większa gęstość zapisu Głowice te nie mogą jednak spełnić jednocześnie roli głowicy zapisującej (indukcyjnej) Pierwsza głowica z czujnikiem MR – 1970r. Głowice do odczytu taśm, IBM –1985r. Obecnie wszystkie głowice do twardych dysków wykorzystują elementy MR do odczytu.

Zastosowania czujników MR Bezstykowe pomiary prądu DC i AC, transformowanie prądów stałych Wykrywanie zmian położenia i obrotu materiałów magnetycznych Busole cyfrowe Czytniki kart kredytowych Wykrywanie wad montażu i defektów w strukturach półprzewodnikowych Pamięci MRAM

Układ identyfikacji monet W trakcie przemieszczania monety w polu cewki indukują się prądy wirowe. Mierzone jest przesunięcie fazowe między sygnałem cewki i magnetorezystora, charakterystyczne dla danego rodzaju monety, a niezależne od szybkości przemieszczania monety.

Układ ABS z czujnikami MR Przy tendencji poślizgowej układ elektroniczny oraz hydrauliczny wpływają na odpowiednie hamulce.

Zastosowanie magnetorezystorów MTJ defekty połączeń w mikrostrukturach

Zastosowanie magnetorezystorów MTJ Wady montażu