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Materiale del magnete Il sensore GMR opera in una finestra magnetica definita (da 16 mT a 31 mT);[1] inoltre, l’intervallo operativo mas- simo e minimo ha un coefficiente termico (Thermal Co- efficient, TC), come si può vedere dalle tracce rosse nella figura◦ 1. La scelta di un materiale magnetico con un TC che corrisponde a quello del sensore GMR massimizza la variazione consentita del campo magnetico operativo. Ciò consente una maggiore variazione della forza del ma- gnete e/o della tolleranza di posizionamento del magnete stesso rispetto al sensore. I materiali magnetici a basso costo, come le ferriti, hanno un TC molto più elevato ri- spetto al sensore GMR, il che limiterebbe l’intervallo di temperatura operativa rispetto a materiali come il sama- rio-cobalto (SmCo) o il neodimio-ferro-boro (NeFeB). La comprensione del TC del materiale magnetico scelto e della variazione dell’intensità del campomagnetico – do- vuta a variazioni di produzione – consente di determina- re l’intensità del campo magnetico richiesto a tempera- tura ambiente (25 °C). Le simulazioni dei design possono quindi essere eseguite a temperatura ambiente con un elevato grado di certezza che il sistema funzionerà come previsto nell’intero intervallo di temperatura. Nella fi- gura 1, le linee verdi continue rappresentano una fine- stra dell’intensità del campo magnetico che il magnete da realizzare deve produrre nell’area attiva del sensore GMR. Questa finestra è ridotta rispetto alla finestra ope- rativa massima e minima del sensore GMR a causa del- COMP GMR Fig. 1 – Confronto del coefficiente termico della finestra operativa rispetto a un tipico magnete SmCo le variazioni nel processo di fabbricazione del materiale magnetico. Le linee verdi tratteggiate mostrano il campo magnetico massimo e minimo previsto a causa di una ti- pica variazione di produzione del >5%. Simulazione del magnete La simulazione del magnete nell’ambiente operativo meccanico può assumere diverse forme. Esistono due tipi di simulazione comunemente utilizzati per proget- tare il magnete: una simulazione analitica o un’analisi a elementi finiti (Finite Element Analysis, FEA). La simu- lazione analitica risolve il campo magnetico utilizzando i parametri di base del magnete da simulare (dimensio- ni, materiale), senza considerare l’ambiente circostante se non l’ipotesi di funzionamento in aria. Si tratta di un calcolo rapido e utile quando non ci sono materiali ferro- magnetici adiacenti. La FEA può modellizzare gli effetti dei materiali ferrosi in un sistema magnetico più ampio, il che è essenziale quando si combina il magnete con uno schermo per campi magnetici vaganti o con materiali ferromagnetici vicini al magnete o al sensore. La FEA è un processo che richiede molto tempo, quindi di solito il punto di partenza è un progetto di base del magnete ba- sato su un’analisi di tipo analitico. Per la simulazione del reference design del magnete e dello schermo per campi parassiti è stato utilizzato il metodo FEA. Caratteristiche di progetto del magnete Il progetto di riferimento del magnete risultante dal- la simulazione consiste in un magnete SmCo con uno ELETTRONICA OGGI 519 - GIUGNO/LUGLIO 2024 63