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Sensore di campo magnetico

bussola elettronicaMagnetometroMEMSnavigazione inerziale

Introduzione

Si descrive un nuovo magnetometro MEMS (Micro Electro-Mechanical Systems) fabbricabile con processi industriali standard, ad alta risoluzione, dimensioni ridotte e basso consumo di potenza. Tale sensore di campo magnetico potrà vantaggiosamente essere integrato su un unico chip assieme ai sensori inerziali MEMS noti (accelerometri, giroscopi), consentendo in questo modo di realizzare così un sensore a 9-assi a tecnologia MEMS non ancora presente sul mercato.

Caratteristiche Tecniche

E’ stato concepito un nuovo magnetometro MEMS composto da tre elementi principali: un risonatore MEMS, un magnete permanente, una coppia concentratori di campo magnetico. Il magnete permanente è solidale con l’elemento mobile del risonatore MEMS ed è immerso in un gradiente di campo magnetico prodotto dai concentratori di campo. I concentratori convogliano il campo magnetico esterno nella zona del magnete permanente, generando un gradiente di campo in questa zona. La forza prodotta dall’interazione magnete permanete – gradiente di campo induce la variazione della frequenza di risonanza del risonatore MEMS.Tale variazione della frequenza di risonanza viene letta elettricamente e permette di risalire al campo magnetico esterno da misurare.

Il progetto che ha condotto all’invenzione è stato finanziato nell’ambito del Programma quadro dell’Unione Europea per la ricerca e l’Innovazione Horizon 2020 attraverso il contratto n. 828784.

Possibili Applicazioni

  • Navigazione inerziale;
  • Realtà aumentata;
  • Monitoraggio attività fisica (magnetometri per smartphone e smartwatch).

Vantaggi

  • Integrabilità con i sensori inerziali noti:
    – Migliore allineamento tra sensori;
    – Eliminazione del magnetometero a tecnologia magnetoresistiva con riduzione di costi e area;
  • Rumore di fondo stimato nell’ordine di pochi nT/√Hz o meno;
  • Basso consumo di potenza, pochi µW.