Magnetorezystancyjne czujniki położenia

Magnetorezystancyjne czujniki położenia

Naukowcy pracujący w ramach europejskiego projektu MUNDIS opracowali praktyczne i niedrogie bezkontaktowe czujniki położenia, które wykorzystują zjawisko zwane magnetorezystancją. Urządzenia te są małą, lecz ważną częścią wielu współczesnych maszyn. Najnowsza konstrukcja charakteryzuje się o wiele lepszymi właściwościami niż istniejące urządzenia i ma trafić do sprzedaży jeszcze w tym roku.

Elektroniczne czujniki, które rejestrują położenie ruchomych obiektów znajdują się praktycznie w każdej maszynie, począwszy od urządzeń w drukarni, po rakiety kosmiczne. Współczesny samochód wyposażony jest w przeszło 60 takich czujników. Kluczowymi cechami urządzeń tego typu są: niska cena oraz niezawodność i pewność w działaniu.

Bezkontaktowe czujniki opierające się na zjawiskach magnetycznych wykorzystują elementy półprzewodnikowe (efekt Halla), albo cewki (czujniki indukcyjne). Jednakże konwencjonalne czujniki magnetyczne są drogie i mają swoje wady.

Zjawisko magnetorezystancji polega na zmianie rezystancji elektrycznej pewnych materiałów poddanych działaniu pola magnetycznego. Naukowcy skupili się na efekcie znanym jako
magnetorezystancja balistyczna (BMR). Elektrony mają właściwość nazwaną spinem, która czyni je podatnymi na pole magnetyczne, gdy przelatują pomiędzy nanocząsteczkami. Gdy prąd przepływa przez nanocząsteczki tlenku żelaza umieszczone na plastikowej powłoce, elektrony przelatując pomiędzy nanocząsteczkami, stają się podatne na BMR.

Od początku celem projektu MUNDIS było stworzenie konkretnego urządzenia BMR: czujnika położenia drążka skrzyni biegów dla przemysłu motoryzacyjnego. Efekty pracy przerosły oczekiwania. Testy pokazały, że urządzenie może przepracować 10 milionów cykli wytrzymując wibracje, wilgotność i naprężenia termalne. Do tego okazało się ono być w produkcji tańsze niż zakładano.

Urządzenia maja trafić do sprzedaży w przeciągu kilku miesięcy, jednakże naukowcy na tym nie poprzestają. Obecnie badają to, co dokładnie dzieje się wewnątrz nanostruktury.

„Chociaż czujniki pracują dobrze, możliwe, że nie cały efekt magnetorezystancji pochodzi z BMR,” – powiedział Ricardo Ibarra, koordynator projektu MUNDIS. By dokładnie zbadać mechanizm BMR, naukowcy skupiają się obecnie na budowie mikroskopijnego obwodu (poniżej jednego mikrometra), który będzie zawierał zaledwie kilka nanocząsteczek.

(lk)