5.4 El magnetómetro de 3 ejes

Un magnetómetro triaxial será utilizado para medir la dirección del campo
magnético de la tierra con respecto al satélite. Las distorsiones del campo
magnético pueden incidir en la estructura del satélite y de otros
componentes , y esto debe considerado.

5.4.1 Campo magnético terrestre.

La intensidad el campo magnético de la tierra se estima a una altitud de
700 kilómetros en una órbita síncrona del sol que esté dentro de 0.5 gauss.
Esto se verifica con las simulaciones del campo magnético de la tierra
usando un modelo geomagnético internacional del campo de referencia (IGRF).
Los resultados de estas simulaciones se demuestran en el apéndice N. La
estructuradel satélite o los subsistemas puede producir campos magnéticos y
afectar a las medidas del campo magnético. Esto se conoce como distorsión
magnética. Las distorsiones magnéticas se pueden categorizar como el hierro
duro y efectos suaves del hierro. La distorsión del hierro duro es causada
por los imanes permanentes, el hierro magnetizado o el acero colocados
cerca del magnetómetro, e introducirá una desviación constante en el campo
magnético medido. Esta desviación se puede determinar usando un
procedimiento de calibración cuando el satélite está montado. La distorsión
suave del hierro se presenta de la interacción del campo magnético y de
cualquier material magnético suave de la tierra que rodean el magnetómetro.
La cantidad de distorsión del hierro suave depende de la orientación del
magnetómetro. Es también posible realizar una calibración para la
distorsión suave del hierro, o puede ser posible reducirla blindando sus
fuentes.

5.4.2 Los sensores magneto-resistivoss (MR.)

Para detectar el campo magnético en tres ejes se utilizan los componentes
HMC1001 y HMC1002 de Honeywells (HMC1001-2, 1999). HMC1001 contiene un
sensor usado para medir el eje Z y HMC1002 contiene dos sensores
perpendiculares para medir el X y el Y. El material de detección de los
sensores MR. en cada eje se hace de un material resistivo modelado para
formar un puente resistor de Wheatstone, como el que está ilustrado en el
cuadro 5.6. Cuando un campo magnético se aplica a lo largo del eje sensible
del sensor, la resistencia en el puente cambiará, y así lo hará el voltaje
de la salida.

(Embedded image moved to file: pic30379.jpg)
Los sensores MR de Honeywell introducen en el chip straps set/reset y de
offset. La strap de offset se puede utilizar para eliminar los efectos de
la distorsión dura del hierro. Las strap de set/reset se utilizan para
reducir los efectos de la deriva de la temperatura, errores de
desalineación y la pérdida de señal de salida debido a la presencia de
altos campos magnéticos. Si se aplica un campo magnético de más de 3 gauss
a un eje sensible en los sensores HMC1001 y HMC1002, la polaridad de la
película del permalloy se puede trastornar o mover, y el resultado es un
cambio de las características del sensor. Las características del sensor
pueden ser restauradas aplicando un campo a lo largo del eje sensible,
usando straps de set/reset. Al aplicar un voltaje de puente de +5V Vbridge
y con pulsos de 3A S/R los sensores tienen una sensibilidad típica de 16
mV/Gauss.

(Embedded image moved to file: pic14256.jpg)

Cuando un pulso de corriente SET se conduce del pin de SR+ en la strap de
set/reset la respuesta de la salida es la curva con la pendiente positiva
en el cuadro 5.7 (HMC1001-2, 1999). Cuando un pulso de corriente RESET se
conduce del perno del SR-, la respuesta de la salida es la curva con la
pendiente negativa. Las dos respuestas se reflejan sobre el origen, a
excepción de una desviación del puente y de una desviación externa. La
desviación del puente es debido a la unión mal hecha del resistor en los
puentes de wheatstone durante la fabricación. La desviación externa puede
ser debida a los objetos ferrosos próximos o a los campos magnéticos que
interfieren con el campo que se medirá. El campo magnético es medido
primero conduciendo un pulso del SET a través de un sensor y después
leyendo la salida del sensor Vset cuando se ha instalado. Entonces un pulso
de RESET se conduce a través de un sensor y se lee la salida del sensor
Vreset. Esta técnica se llama "conmutación de set/reset" y el campo
magnético aplicado se puede encontrar el usar de la ecuación 5.4.

(Embedded image moved to file: pic19244.jpg)
Las desviaciones del puente, de la temperatura y de la electrónica del
interfaz se descuidan al usar "la técnica de la conmutación de set/reset".
La desviación externa de la distorsión dura del hierro debe ser quitada
realizando una calibración cuando el satélite está montado. La compensación
de la distorsión suave del hierro debe ser reducida al mínimo colocando el
magnetómetro lejos de los materiales magnético suaves y blindándolo de
fuentes de la distorsión suave del hierro.