Universidade Federal do Paraná

Centro Politécnico

Setor de Tecnologia

Departamento de Engenharia Elétrica  


Sensor Magnetoresistivo FP 201 D 250-22

 Fabricante : Siemens


Aluno: Elton Takeshi Sato                         Número de matrícula: 9540490

Disciplina: Instrumentação Eletrônica

Professor: Eduardo Parente Ribeiro
 
 

1. Introdução

Uma das classes mais importantes de sensores resistivos são os magnetoresistores. Estes sensores são componentes de circuito nos quais o valor nominal da resistência elétrica é uma função da intensidade do campo magnético no qual se encontram imersas. Os magnetoresistores baseiam o seu princípio de funcionamento na interação existente entre o campo magnético e o fluxo de corrente elétrica, que se manifesta através da designada força de Lorentz. Os magnetoresistores são utilizados na construção de cabeças de leitura de fitas e discos magnéticos, designadamente em aplicações áudio, vídeo, memorização de informação em sistemas de computadores, identificação de padrões em cartões magnéticos, instrumentação e equipamento de controle, etc.
 
 

      O sensor FP 202 D 250-22

O sensor diferencial magnetoresistivo FP 202 D 250-22, produzido pela Siemens, consiste em um par de resistores tipo D, InSb/NiSb, em série e um imã permanente que fornece um campo magnético polarizado. O valor das resistências dos magnetoresistores podem ser magneticamente controladas. A resistência total no estado despolarizado (sem o imã) é de 2x250W .

O sensor possui encapsulamento plástico, com três contatos alinhados saindo de sua base.
 
 
 

Características

Opera a altas temperaturas

Alta tensão de saída

Amplitude do sinal independe da velocidade

Imã polarizado imbutido

Facilmente conectável

   Aplicações típicas Detetores de velocidade

Detetores de posição

Detetores de sentido de rotação

Codificador angular
 
 

2. Especificação
 
 

Valores máximos
 
Parâmetro
Símbolo
Valor
Unidade
Temperatura de operação

 

  

TA

  

- 40 / + 140

  

° C
Temperatura de estocagem

 

  

Tstg

  

- 40 / + 150

  

° C
Dissipação de potência

 

  

P

  

400

  

mW
 

Tensão de entrada

 

  

Vin

  

7.5

  
 
 

V
Tensão de isolamento entre terminais

 

  

VI

  

> 100

  

V
Condutividade térmica

 

  

G

  

>= 5

  

mW/K

 

Características ( TA =25° C )
 
Parâmetro
Símbolo
Valor
Unidade
 

Tensão nominal

 

  

Vinn

  

5

  

V
 

Resistência total

 

  

R1-3

  

1000 a 1600

  

W
Simetria de centro

( d = ¥ )

 

  

M

  

< 10

  

%
Tensão de offset

( para Vinn e d = ¥ )

 

  

Vo

 

  

< 130

  

mV
Tensão de saída de circuito aberto

( para Vinn e d = ¥ )

  

Voopen

  

> 1100

  

mV
 

Freqüência de corte

 

  

fo

  

> 20

  

kHz

 
 
 
 
 

Máxima tensão de entrada pela temperatura
Máxima dissipação de potência pela temperatura

Vin = f(TA), d = ¥ P = f(TA), d = ¥

 
 




















Resistência total (Típica) pela temperatura

R1-3 = f(TA), d = ¥



3. Aplicações
 
 

Aproximando uma leve peça de ferro para perto do sensor uma mudança em sua resistência é obtida. O divisor de tensão do magnetoresistor causa uma redução da temperatura na região da tensão de saída VOUT.



M = R1-2 – R2-3 x 100%
_________________
R1-2

 

3.1 Contador digital de rotações

Para um contador digital de rotações, o sensor deve atuar com uma engrenagem magnética dentada. O espaço interdentário deve ser aproximadamente o dobro do espaço central do magnetoresistor. Veja figura abaixo.



Os dois resistores do sensor são complementados por dois resistores adicionais de maneira a ser obter uma tensão de ponte Vout. Essa tensão de saída Vout sem excitação é nulo quando a tensão de offset é compensada. Esse princípio de operação pode ser utilizado em projetos de decodificadores angulares, fazendo a relação entre o número de dentes contados e o número total de dentes.
 
 
 
 

Tensão de saída pela temperatura Tensão de saída pela distância

Vout = f( Ta ), d = 0.2 mm da peça metálica

Vout = f ( d ), TA = 25 ° C
 


 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

3.2 Medição de distâncias lineares   Para converter pequenas distâncias lineares em um sinal elétrico proporcional, uma pequena peça de ferro, com b = 1.8 mm, é movida acima da face do sensor.

Sinais proporcionais para distâncias maiores que 1.5 mm podem ser obtidos dessa maneira. O sinal de saída senoidal fornece uma tensão proporcional a distância no zero da região de crossover.

Esse princípio pode ser usado na construção de detetores de posição e de velocidade.
 
 
 
 

4. Outros magnetoresistores Siemens
 
 
 
 
 
Tipo

 
 Invólucro
 Ímã imbutido
Temperatura de operação ° C
 

FP 210 D / L *

 

  

Plástico

  

Sim

  

- 140 / + 140
 

FP 212 D / L *

 

  

Plástico

  

Sim

  

- 140 / + 140
 

FP 410 L4x80FM

 

  

TAB

  

Não

  

- 140 / + 175
 

FP 412 D / L *

 

  

TAB

  

Não

  

- 140 / + 175
 

FP 420 L90B

 

  

TAB

  

Não

  

- 140 / + 175
 

FP 425 L90

 

  

TAB

  

Não

  

- 140 / + 175

* D- e L- materiais possíveis: Diferentes dopagens do semicondutor.
 
 

5. Condutores Magnéticos Ideais

No domínio da energia magnética, a Lei de Ohm torna-se:

Ondeé a taxa de fluxo magnético do condutor magnético ideal , w(t) é a tensão magnética e Gm []é a condutância magnética do condutor. Resistência magnética Rm = 1/Gm [S] caracteriza um resistor magnético ideal.

Condutor ou resistor magnético ideal pode ser utilizado para modelar perdas de dissipação de energia, associada com variações de campo magnético em alguns materiais.



6. Conclusão
 
 

O sensor magnetoresistivo FP 202 D 250-22 é um dos magnetoresistores mais simples produzidos pela Siemens, porém, apesar de sua simplicidade, possui uma larga faixa de operação e diversas aplicações. É também um componente ideal para visualização prática do efeito da força de Lorentz, princípio básico dos magnetoresistores.
 

7. Referências
 
 

Siemens – Site oficial da Siemens.

www.arquimedes.net – Site didático que contém informações de diversos transdutores.

www.sensing.es - Site com diversos tipos de transdutores e sensores para medições de parâmetros físicos.