Uso de sensores GMR para estudo do campo magnético gerado por solenóides

Abstract

Neste trabalho apresentamos um experimento didático para estudar o campo magnético gerado por uma bobina. O campo magnético é medido usando um sensor baseado no efeito de magnetorresistência gigante (GMR). O efeito GMR é observado em alguns compostos especiais e é caracterizado por fortes mudanças nas propriedades de transporte do material quando exposto a um campo magnético. Baixo custo e boa sensibilidade são os principais aspectos que tornam esses sensores adequados para muitas aplicações onde é necessário medir campos magnéticos (contínuos ou alternados). O sensor é encapsulado em um pequeno circuito integrado e contém quatro resistores conectados em uma configuração de ponte de Wheatstone. Dois desses resistores, localizados em braços opostos da ponte, são sensíveis ao campo magnético e os outros dois são resistores blindados comuns. O campo magnético é proporcional ao potencial na saída da ponte. Este potencial é medido através de uma placa de aquisição de dados National DVM4060 que é conectada a um barramento de PC em um microcomputador compatível com PC. O computador contém um software desenvolvido em Visual Basic para adquirir e analisar os dados. Portanto, é possível mapear, em tempo real, o campo magnético de uma bobina, possibilitando comparar rapidamente os resultados com o modelo teórico e corrigir eventuais erros experimentais, durante a realização do experimento.

ln this work we present a didactical experiment for studying the magnetic field created by a coil. The magnetic field is measured using a sensor based on the Giant Magnetoresistance (GMR) effect. The GMR effect is observed in some special compounds, and is characterized by strong changes in the transport properties of the material when it is exposed to a magnetic field. Low cost and good sensitivity are the main aspects that make these sensors suitable to many applications where it is necessary to measure magnetic fields (continuous or alternated). The sensor is encapsulated in a small integrated circuit and it contains four resistors connected in a Wheatstone Bridge configuration. Two of these resistors, located in opposite arms of the bridge, are sensitive to the magnetic field and the other two are common shielded resistors. The magnetic field is proportional to the potential in the output of the bridge. This potential is measured through a National DVM4060 data acquisition board that is connected to a PC bus in a PC compatible microcomputer. The computer contains a software developed in Visual Basic to acquire and analyze the data. Therefore, it is possible to map, in real time, the magnetic field of a coil, making possible to quickly compare the results with the theoretical model and to correct any experimental error, while the experiment is being performed.