PCB technology used in fluxgate sensor construction

Tipek, A.

doi:10.1016/s0924-4247(04)00240-7

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“…Later the pick-up coil was tuned to have a resonance at 300 kHz by using a parallel 10 nF capacitor. of 300 mA [12]. The noise power density for tuned pick-up coil was 200 pT Hz Hz and the noise rms level was 0.3 nT in the frequency range 10 mHz to 10 Hz.…”

Section: A Sinusoidal Excitationmentioning

confidence: 97%

“…The noise power density for tuned pick-up coil was 200 pT Hz Hz and the noise rms level was 0.3 nT in the frequency range 10 mHz to 10 Hz. The perming error (shock field sensitivity) was 0.5 T for a shock field of 10 mT [12]. Resonance of the excitation coil could not be achieved due to its high resistance and relatively low inductance.…”

Section: A Sinusoidal Excitationmentioning

confidence: 99%

“…The simplest fluxgate sensor excitation with a sinusoidal current was implemented and presented in [12]. The initial testing was performed with an un-tuned pick-up coil.…”

Section: A Sinusoidal Excitationmentioning

confidence: 99%

“…This paper describes the performance of a PCB technology fluxgate sensor measured using different types of excitation current waveform and for tuned and nontuned pick-up coils. In previous work, the authors proved the functionality of the sensor but the main disadvantage of the construction was the power consumption caused by the sine wave excitation [12]. In this work, a pulse waveform excitation current has been used to reduce RMS value of the excitation current, and, hence, the power dissipation.…”

Section: Introductionmentioning

confidence: 98%

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Excitation and temperature stability of PCB fluxgate sensor

Tipek¹,

O’Donnell²,

Ripka

et al. 2005

IEEE Sensors J.

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Abstract-Printed circuit board (PCB) integrated inductors have been adapted for operation as fluxgate sensors. A ring core is made from an electrodeposited permalloy thin film and is sandwiched between the layers of the PCB. The sensor excitation winding is also integrated into the PCB design. The pick-up coil is wound around the frame of the PCB core. Different types of current excitation waveforms with tuned and nontuned pick-up coils were used. The achieved sensitivities for 60 turns of tuned/nontuned pick-up coil, a sinusoidal waveform excitation current of Irms = 300 mA, and an excitation frequency of 150 kHz were 13100/1800 V/T. The achieved sensitivity for pulse excitation (Ipeak-peak = 900 mA, Irms = 184 mA, duty 20%) was 2100 V/T. Noise power density for pulse excitation was 1.2 nTrms Hz@1 Hz, noise rms value from 10 mHz to 10 Hz was 3.3 nT. A perming error of 1 T was measured for a wide range of excitation currents.Index Terms-Excitation, fluxgate sensor, printed circuit board (PCB), temperature stability.

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Section: A Sinusoidal Excitationmentioning

confidence: 97%

Section: A Sinusoidal Excitationmentioning

confidence: 99%

“…The simplest fluxgate sensor excitation with a sinusoidal current was implemented and presented in [12]. The initial testing was performed with an un-tuned pick-up coil.…”

Section: A Sinusoidal Excitationmentioning

confidence: 99%

Section: Introductionmentioning

confidence: 98%

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Excitation and temperature stability of PCB fluxgate sensor

Tipek¹,

O’Donnell²,

Ripka

et al. 2005

IEEE Sensors J.

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“…Na literatura são encontrados sensores planos que utilizam duas ou mais (até quatro [27]) camadas de bobinas [28,15,21,9,29,30]. Já os que fazem uso de solenoides [31,32,33,25,34,14,26] necessitam de duas camadas de trilhas com o núcleo ferromagnético entre estas (como mostra a figura 1.7.1).…”

Section: Fluxgate Plano E O Número De Camadasunclassified

Desenvolvimento de sensores magnéticos tipo fluxgate miniaturizados utilizando ligas ferromagnéticas eletrodepositadas.

Heimfarth¹

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AgradecimentosAos meus pais por todo apoio dado. Ao meu professor orientador Marcelo Mulato pela amizade. Aos meus colegas e ex-colegas de laboratório por tornar o trabalho mais agradável: Guilherme, Hugo, Jessica, Júlio, Marina, Rafael e Shirlei. Ao professor Marcelo Carreño e seu ex-aluno Murilo pelo suporte prestado. Ao professor Oswaldo Baffa Filho pelo empréstimo de equipamentos fundamentais. Aos técnicos Natalia, Élcio e Aziani pela ajuda no desenvolvimento experimental da minha pesquisa e a secretária Nilza. A CAPES, CNPq e Fapesp pelo apoio financeiro. ResumoForam desenvolvidos sensores magnéticos tipo fluxgate miniaturizados, paralelos planos e ortogonais, com os núcleos compostos por ligas ferromagnéticas eletrodepositadas.O foco no desenvolvimento dos sensores paralelos planos foi a redução da complexidade do processo de microfabricação, utilizando apenas uma camada de bobinas. Para isto foi proposto um leiaute em que a bobina de excitação e as coletoras estão posicionadas no mesmo plano. Mas os testes com protótipos em escala mostraram que a falta de excitação direta em uma das extremidades dos núcleos era fonte de ruído. Foi então proposto um segundo leiaute para mitigar este problema adicionando bobinas excitadoras em paralelo com as coletoras. Levando em conta as outras consequências que esta mudança trouxe, o leiaute mais simples apresentou melhores caraterísticas para baixas amplitudes de excitação. Foram então construídos sensores miniaturizados com ambos leiautes, utilizando um processo de microfabricação simplificado com apenas quatro máscaras fotolitográficas. Obteve-se os núcleos dos sensores eletrodepositando NiFe em condições previamente estudadas, de maneira a formar filmes com alta permeabilidade magnética. Os dispositivos resultantes apresentaram boa linearidade para campos de até 200 µT, com responsividades máximas de 16 e 8 V/T dependendo do leiaute, quando operados com a excitação senoidal e frequência de 100 kHz. Também foi medido o ruído rms contidos na faixa de 0,1 a 10 Hz. O sensor mais simples, sem as bobinas extras, obteve os melhores resultados com 40 nT para a faixa de amplitudes de excitação estudada, contra 59 nT do segundo leiaute. Entretanto o primeiro leiaute atinge o mínimo de ruído para amplitudes de excitação baixas de modo que não é possível reduzi-lo com um simples aumento de corrente. As bobinas extras do segundo contornam este problema e seus resultados sugerem que, com o aumento da resolução espacial utilizada na confecção das bobina, pode-se atingir os níveis de ruído de sensores muito mais complexos.Também foram desenvolvidos sensores tipo fluxgate ortogonais com núcleos eletrodepositados sobre fios de cobre. Foi proposto e testado um modelo matemático para o sinal de saída quando este tipo de sensor é operado em constante saturação, de maneira que a permeabilidade magnética é modulada pela rotação da magnetização. Isto é obtido adicionando-se uma componente constante ao campo de excitação.A vantagem deste método é a redução dos saltos de Barkhausen, uma das p...

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