8. Messung des Magnetfeldes

Question 1

Wichtige Anwendung von magnetischen Sensoren?

Answer 1

Festplatten, Navigationssystemen, Smartphones

Question 2

Für welche Messaufgaben wird das Magnetfeld als Zwischengöße verwendet?

Answer 2

• berührungslosen und potentialfreien Messung von Strömen
• magnetischen Winkel- und
  Positionssensoren

Question 3

Wie funktionieren die magnetischen Winkel- und

Positionssensoren?

Answer 3

• Permanentmagnete auf bewegten Teilen befestigt
• Vermessung des Feldes mit feststehenden Magnetfeldsensoren
• Alternativ: auch Permanentmagnet und Sensor fest montiert. Gemessen wird dann
  die Störung des Feldes durch ein bewegtes ferromagnetisches Bauteil (z. B. ein Zahnrad).

Question 4

Nennen Sie Messprinzipien des Magnetfeldes

Answer 4

• Hall-Effekt
• Resistiver Effekt bzw. Gauß-Effekt
• Anisotroper magnetoresistiver Effekt (AMR)
• Riesen-Magnetowiderstand (GMR)

Question 5

Erläutern Sie den Hall-Effekt

Answer 5

In einem magnetischen Feld wirkt auf bewegte Ladungsträger die Lorenz-Kraft

Question 6

Resistiver Effekt bzw. Gauß-Effekt?

Answer 6

• Dünne Nadeln aus einem elektrisch gut leitenden Material sind senkrecht zur Stromrichtung aufgebracht - Ablenkung der Ladungsträger im
  magnetischen Feld
• Weg des Stromes wird länger und damit der Widerstand größer.

Question 7

Anisotroper magnetoresistiver Effekt (AMR)?

Answer 7

Richtungsabhängige Änderung des Widerstands in ferromagnetischen Materialien.
(Änderung des Widerstandes am größten, wenn I und B parallel. Widerstandsänderung maximal einige %)

Question 8

Riesen-Magnetowiderstand (GMR)?

Answer 8

• Der elektrische Widerstand ist groß, wenn die Magnetisierungen der Schichten antiparallel sind und klein bei paralleler Magnetisierung.
• Bei antiparalleler Magnetisierung werden alle Elektronen an Grenzflächen gestreut
• Bei paralleler Magnetisierung werden die Elektronen, deren Spin-Orientierung zur Magnetisierung passt, nicht gestreut.
• Dadurch ist der Widerstand geringer. Ein äußeres Feld reduziert den Widerstand, weil es die Magnetisierung der Schichten gleich ausrichtet

Question 9

Welche drei Hall-Sensoren werden erklärt? Für welche Messungen eignen sich diese jeweils?

Answer 9

• Hall effect latch: Zum Zählen von magn. Inkrementen
• Hall effect switch: Zum Schalten
• Linear Hall effect sensor: Zum Messen eines Magnetfelds oder zum Messen des Abstands zu
  einem Permanentmagnet.

Question 10

Welche Arten von Magnetfeldsensoren werden in der Tabelle gezeigt?

Answer 10

Winkel & Drehzahlsensoren: Rotierender Magnet, magnetisches Polrad, ferromagn. Zahnrad
Position & Geschwindigkeitsmessung: Linear bewegter Magnet, linearer Maßstab, ferromagn. Zahnstange