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approfondimenti
Novembre/Dicembre 2014
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Automazione e Strumentazione
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SENSORI
della potenza impiegata anche dai dispositivi a
effetto Hall più efficienti attualmente disponi-
bili.
Oggi molte applicazioni devono ricorrere a
progetti in cui il
sensore magnetico viene
azionato ciclicamente
utilizzando un clock
esterno e circuiteria per accendere e spegnere
il sistema al fine di portare la corrente media
del sistema a meno di 500 nA. I nuovi circu-
iti integrati con sensore MR della Serie Nano-
power di Honeywell utilizzano un clock per
attivare ciclicamente la potenza internamente
(
▶
figura 3
) e, quindi, semplificare il design
dell’applicazione.
L’SM351LT
di Honeywell è progettato per
applicazioni che richiedono sensibilità magne-
tica ultra alta – funzionamento tipico 7 G
(Gauss), funzionamento massimo 11 G – e un
assorbimento di corrente molto basso, tipica-
mente 360 nA. Per applicazioni che richiedono
per l’attivazione una sensibilità magnetica leg-
germente più bassa – tipica 14 G, massima 20 G
–
l’SM353LT
offre un assorbimento di corrente
ridotto, tipicamente 310 nA.
Oltre a offrire risparmio energetico, il circuito di
output CMOS del sensore elimina la necessità
di resistori pull-up esterni. I sensori MR elimi-
nano anche i componenti discreti necessari per
filtrare il rumore elettrico prodotto dai circuiti
chopper, utilizzati comunemente dai dispositivi
a effetto Hall. L’eliminazione di questi compo-
nenti riduce la superficie del gruppo dei sensori,
rendendone molto più semplice l’utilizzo in
applicazioni con limiti di spazio.
Essendo dispositivi MR, questi nuovi sensori
offrono anche una
sensibilità molto più elevata
rispetto ai dispositivi a effetto Hall. In effetti,
con i valori tipici di 7 G e 14 G, questi sensori
possono rilevare lo stesso campo magnetico a
una distanza più che doppia rispetto ai sensori
Hall attualmente sul mercato. Questo si riflette
direttamente sul
costo del sistema
, consen-
tendo ai progettisti di utilizzare nei loro sistemi
magneti più piccoli o realizzati con materiali
diversi (risolvendo così il problema del costo
elevato dei magneti con terre rare).
L’elevata sensibilità offerta dai dispositivi MR
può consentire anche una maggiore
flessibilità
di design
. L’utilizzo di un sensore MR con mag-
giore sensibilità consentirà di avere distanze
di traferro più grandi tra il bersaglio magnetico
e il sensore. Questo è utile in molte applicazioni
in cui lo spazio per la scheda è limitato o dove
la posizione ideale del sensore dovrebbe distare
dal bersaglio più di pochi millimetri.
La
natura omnipolare
di un dispositivo MR
può consentire anche un’installazione più sem-
plificata e un numero minore di passaggi per la
produzione che potrebbero causare problemi
di qualità dell’applicazione. Diversamente dai
sensori Hall unipolari, i sensori MR vengono
azionati da entrambi i poli di un magnete,
quindi
non è più necessario identificare il
polo corretto del bersaglio
magnetico prima di
procedere all’installazione del sensore.
Infine, i nuovi circuiti integrati con sen-
sore magnetoresistivo Serie Nanopower di
Honeywell hanno una variazione di sensibilità
più piccola rispetto ad altri sensori a effetto Hall
ad alta sensibilità, che nel migliore dei casi è
di ± 15 G. L’SM351LT offre invece un valore
tipico di 7 G (± 4 G min/max) e l’SM353LT di
14 G (-8 G min, +6 G max).
I vantaggi rispetto ai commutatori a lame
I circuiti integrati con sensore MR SM351LT
Serie Nanopower di Honeywell possono essere
presi in considerazione anche per applicazioni
alimentate a batteria dove comunemente veni-
vano utilizzati solo
commutatori a lame
. Que-
sti ultimi sono costituiti da una coppia di lame
metalliche, magnetizzabili e flessibili, normal-
mente inserite in una capsula in vetro. Il relè
agisce come un
interruttore normalmente
aperto
, che può essere chiuso da un campo
magnetico e, quindi,
non utilizza potenza
per
il suo funzionamento. Inoltre, i commutatori
a lame ad alta sensibilità possono raggiungere
fino a 10 AT (ampere-giro), equivalente a circa
10 G, quando entrambi i poli del magnete si tro-
vano direttamente sopra il commutatore. Questa
elevata sensibilità
, unita alla non necessità di
alimentazione per guidare il commutatore, fa sì
che possano funzionare molto bene in applica-
zioni alimentate a batteria con requisiti di alta
sensibilità, ad esempio nei contatori dell’acqua
e nei sistemi di sicurezza.
L’altro lato della medaglia è costituito dalle
rotture
causate dalla piegatura delle lame
durante l’installazione o da urti e vibrazioni, pro-
blemi comuni con questi commutatori magnetici.
Figura 3 - Schema elettrico
del sensore MR Honeywell
SM351LT, che utilizza un clock
per attivare ciclicamente la potenza
internamente.