021-22226994
4.7 /5 20 5 1
سنسورهای مغناطیسی

سنسور مغناطیسی - Magnet Sensor

معرفی سنسور: یکی از انواع سنسور مجاورتی است. اساس کار سنسور مغناطیسی واکنش نشان دادن به میدان مغناطیسی اطراف آهنربای دائم یا الکتریکی است. هرگاه یک آهنربا در مقابل این سنسور قرار گیرد کنتاکت آن عمل خواهد کرد. در حقیقت بدون انجام هیچگونه تماسی با قطعات، می‌توانند موقعیت آن‌ها را تشخیص دهند. جنس (Magnetic sensor) از آهنربای دائمی می‌باشد که از جریان‌های AC و یا DC استفاده می‌کنند. نحوه عملکرد آن‌ها به گونه‌ای است که توسط میدان مغناطیسی تحت تاثیر قرار می‌گیرند و ویژگی شان تغییر می‌کند.

مشخصات: این نوع سنسور نیز همانند سنسورهای القایی می توانند در نوع های متفاوتی تولید شوند.
  • دو مدل نرمال باز (NO) و نرمال بسته (NC) هستند.
  • نوع دیگری با خروجی دارای قابلیت اتصال PNP و NPNو عملکرد NO و NC (یک سنسور با قابلیت چهار سنسور)
  • در انواع شکل های متفاوت از جمله استوانه ای، مکعبی و.. تولید می شوند.
  • در دو نوع Flush و Non-Flush وجود دارد.
از ویژگی‌های این سنسورها غیر تماسی بودن (Non-contact) آنها است به این معنی که در آن‌ها هیچ اتصال مکانیکی میان قسمت‌های متحرک و قسمت‌های ثابت وجود ندارد. این خاصیت منجر به افزایش طول عمر آن‌ها می‌شود.

اصول عملکرد: عملکرد این سنسورها مشابه سنسورهای القایی است. درون آنها یک اسیلاتور(نوسان کننده) وجود داشته که این نوسان کننده جریان به سیم پیچ موجود در آن می دهد. این سیم پیچ با دریافت جریان دارای میدان مغناطیسی می شود. حال زمانی که یک آهنربا (مگنت) به میدان این سیم پیچ وارد شود ( به سنسور نزدیک شود) باعث تغییر در دامنه ی اسیلاتور می شود. از طرفی این اسیلاتور به یک مدار آشکار ساز متصل است و زمانی که در دامنه ی آن تغییری به وجود آید، این مدار تغییر را ثبت کرده و در نتیجه خروجی سنسور را فعال می کند.


در این سنسورها میدان مغناطیسی وجود دارد که این میدان از رابطه مقابل تبعیت می کند:  
 دسته بندی سنسورهای مغناطیسی:
ازنظر تعداد خروجی این سنسورها به سه دسته ی 2سیم ، 3سیم و 4سیم تقسیم می شوند.
  • سنسورهای سه سیمه معمولا در خروجی دارای ترانزیستور هستند. یعنی در خروجی این سنسورها یک ترانزیستور وجود دارد که حالت قطع یا اشباع این ترانزیستور حالت 0 و 1 در خروجی ایجاد می کند.
  • سنسورهای چهارسیمه علاوه بر ترانزیستور می توانند یک سیم دیگر برای اتصال به شبکه نیز داشته باشند. (IOT) همچنین می توانند خروجی ها به صورت مکملی استفاده شوند.
ازنظر نوع خروجی به دو دسته نرمال باز (NO) و نرمال بسته (NC) تقسیم می شوند:
- نرمال باز: هنگامی که سنسور آهنربا را احساس نمی کند کنتاکت ها و یا رله در حالت باز هستند اما هنگامی که وجود آن را سنسور احساس کند، کنتاکت ها از حالت باز به حالت بسته تغییر پیدا می کنند.
- نرمال بسته: درحالت معمول کنتاکت ها به صورت بسته هستند اما هنگامی که خروجی سنسور فعال می شود و سنسور مگنت را تشخیص داده است، کنتاکت ها و یا رله به صورت باز می شوند.

همچنین از نظر نوع عملکرد می توانند به دو صورت Flush و Non-flush تقسیم بندی شوند.
- نوع Flushکه به اسم Shielded نیز شناخته می شود . این نوع ازنظر تشخیص آهنربا محدودتر است زیرا تنها زمانی که تنها در مقابل آن قرار بگیرد را می تواند تشخیص بدهد.
- نوع Non-flushکه به اسم Unshieldedنیز شناخته شده است سنسوری است که هم از اطراف و هم از مقابل می تواند مگنت ها را تشخیص بدهد. این سنسور محدودیتی نداشته و بسته به میدان مغناطیسی سیم پیچ آن، تشخیص را انجام می دهد.

از نظر ظاهری این نوع سنسورها تنوع بالایی دارند. می توانند در شکل های مکعبی، استوانه ای و.. تولید شوند و همچنین از نظر اندازه ی قطر در نوع استوانه ای متنوع هستند. جنس بدنه ی آنها می تواند فلز یا پلاستیک باشد و همچنین طول سیم متصل به آنها نیز می تواند متفاوت باشد.
ازنظر جریان نیز به دو دسته ی سنسور با جریان مستقیم (DC) و سنسور با جریان متناوب (AC) تقسیم بندی می شوند:
  • جریان متناوب: در این سنسورها بار با سنسور به صورت سری قرار می گیرد و این مدل سنسورها به دو صورت نرمال باز و نرمال بسته ساخته می شوند.
  • جریان مستقیم: این نوع سنسورها نیز به دو صورت نرمال باز و نرمال بسته ساخته شده که اگر خروجی مثبت باشد از نوع PNP واگر خروجی منفی باشد از نوع NPN می باشد.
از نظر برگشت به حالت عادی سنسورهای مغناطیسی به دو دسته برگشت پذیر و خودنگهدار تقسیم می شوند.
  • درمدل برگشت پذیر با فاصله گرفتن میدان ویا قطع شدن آن، پلاتین به حالت اولیه خود برخواهدگشت درحالی که در مدل خودنگهدار با قطع میدان مغناطیسی، پلاتین آخرین وضعیت خود را حفظ می کند.
از نظر میدان اعمالی نیز به سه دسته تقسیم می شوند:
  • Low field : کمتر از 1 میلی گوس (گوس: یکی از واحدهای میدان مغناطیسی)
  • Medium field : بین 1 میلی گوس و 10 گوس
  • High field : بالاتر از 10 گوس
همچنین از نظر نوع عملکرد به سه دسته تقسیم می شوند:
  • AMR : در این نوع سنسورها مقاومتشان با توجه به جهت یا قدرت میدان تغییر می کند که این سنسور بیشتر در سنسورهای موقعیت (Position sensor) و همچنین قطب نماهای مغناطیسی کاربرد دارد.
GMR : این نوع سنسورها از سه لایه مواد ساخته شده اند که دو لایه بیرونی مواد فرومغناطیس هستند و در لایه ی میانی مس(ماده ای که خاصیت مغناطیسی ندارد) قرار گرفته است. زمانی که میدان مغناطیسی وجود ندارد این لایه ها جهت های مختلف داشته و بنابراین مقاومت بالایی برقرار است اما زمانی که میدان مغناطیسی وجود داشته باشد لایه های طرفین با یکدیگر هم جهت شده و به همین دلیل مقاومت کاهش پیدا می کند. از این عملکرد در سنسورهای مغناطیسی نوع GMR استفاده می شود.

REED : یک نوعی سنسور دیجیتال و مجاورتی است که مبنای عملکرد آنها حساسیت به میدان مغناطیسی است. هنگامی که آهنربا (میدان مغناطیسی) به آن نزدیک می شود دو تیغه ی پلاتین بسته شده و هنگامی که آهنربا (میدان مغناطیسی) از آن دور می شود ، دو تیغه پلاتین از یکدیگر جدا شده و این سنسور به حالت طبیعی خود (نرمال باز NO) بازمی گردد.

نحوه نصب سنسورهای مغناطیسی:
برای قرار دادن دو یا چند سنسور مغناطیسی در کنار و یا مقابل یکدیگر باید شرایط خاصی لحاظ شود تا روی یکدیگر اثر نگذارند. در مورد سنسورها با غلاف فلزی حداقل فاصله دو سنسور بیشتر از قطر سطح احساس سنسور درنظر گرفته می شود اما در مورد سنسورهایی که سطح تماس آنها خارج از غلاف فلزی است حداقل فاصله سنسور باید بیشتر از دوبرابر سطح حساس سنسور درنظر گرفته شود.
برای نصب دو سنسور در مقابل یکدیگر باید فاصله دو سنسور بیشتر از شش برابر فاصله ی سوئیچینگ نامی درنظر گرفته شود.

حفاظت سنسورها
خروجی سنسورهای صنعتی دربرابر ولتاژ معکوس حفاظت شده هستند ولی اگر سیم خروجی و تغذیه اشتباه وصل بشوند، امکان آسیب دیدن سنسور وجود دارد. روی برخی سنسورها دو LED قرار داده شده است که یکی برای مشخص کردن اتصال کوتاه خروجی است و گاهی اوقات چشمک زن شدن LED می تواند به منزله اخطار و اشکال باشد.
خروجی سنسورها
خروجی سنسورها علاوه بر NO ویا NC بودن و یا حتی مکمل( ترکیبی از NO و(NC   می تواند به صورت آنالوگ یا دیجیتال باشد.

- خروجی آنالوگ:خروجی این سنسورها به صورت ولتاژ یا جریان پیوسته است و با تغییر فاصله سنسور از شیء، ولتاژ یا جریان خروجی تغییر پیدا می کند.
- خروجی دیجیتال: این خروجی به شما اجازه می دهد که ولتاژ را توسط یک کامپیوتر کنترل کنید. درواقع کامپیوتر نمی تواند خروجی پیوسته و یا آنالوگ را پردازش کند پس آن را به کدهای صفر و یک تبدیل می کند.

اکثریت سنسورهای موجود در بازار خروجی آنالوگ دارند.
تفاوت این سنسورها با سنسور القایی:
  • سنسورهای القایی تنها قادر به تشخیص فلزات هستند درحالی که سنسورهای مغناطیسی قادر به تشخیص آهنربا هستند. همچنین این سنسورها می توانند آهنربا را اگر پشت دیوار و یا مانعی از جنس استیل ضدزنگ، آلومینیوم و چوب باشد را نیز تشخیص دهند.
  • سنسورهای مغناطیسی در مقایسه با سنسورهای القایی فاصله سوئیچینگ بالاتری دارند و از قدرت تشخیص با فاصله بالاتری برخوردار هستند.  (رنج تشخیص سنسورهای مغناطیسی : از 1.7میلی متر الی 100 میلی متر – رنج تشخیص سنسورهای القایی: از 0.2 میلی متر الی 120 میلی متر)
!! شاید عجیب به نظر برسد که چطور رنج سنسورهای القایی بیشتر است اما بازهم در مقایسه با سنسورهای مغناطیسی آنهارا سنسورهایی ضعیف تر می دانند؟! پاسخ اینجاست که این اعداد گفته شده درباره سنسورهای مغناطیسی به صورت کلی و عموما سنسورها می باشد اما برای سنسورهای القایی همراه با احتساب موردهای خاص نیز گفته شده است. ممکن است رنج سنسورهای القایی از 2 الی 80 میلی متر باشد و تنها دو یا سه یا حتی یک سنسور خاص برای محدوده ی بیش از 80 میلی متر و یا کمتر از 2 میلی متر ساخته شده باشد اما اعداد آن  در معرفی سنسور آورده شده است درحالی که عمومیت آنها تنها محدود به بازه ای کمتر از سنسورهای القایی می باشد بنابراین سنسورهای القایی در معرفی دارای رنج بیشتری هستند اما به طور کلی نسبت به سنسورهای مغناطیسی رنج کمتری دارند !!
 
  • در سنسورهای القایی هسته نیمی از بوبین( هسته اسیلاتور) را پوشانده است و یک میدان مغناطیسی به بیرون هدایت می شود درحالی که هسته ی فریت اسیلاتور سنسور مغناطیسی تمام آن را پوشش داده و با نزدیک شدن یک آهن ربا به این سنسور، هسته ی بوبین اسیلاتور اشباع شده و این اشباع هسته منجر به تغییر در نوسان اسیلاتور می شود که این تغییر سبب تشخیص آهنربا توسط حسگر می شود.
مزایای سنسورهای مغناطیسی:
  • ارزان قیمت هستند
  • عدم ایجاد نویز و قابلیت نویز پذیری بالا
  • مقابل در برابر عوامل محیطی سخت
  • فرکانس سوئیچینگ بالا
  • عمر طولانی به دلیل نداشتن کنتاکت های مکانیکی
کاربردهای سنسورهای مغناطیسی:
  • پارکینگ های هوشمند
  • تعیین سطح مخازن
  • جرثقیل و یا بالابرهای مغناطیسی
  • سیستم های ضدسرقت
  • قطب نما در گوشی های هوشمند
  • تشخیص فاصله و یا سرعت در اتومبیل ها
  • کنترل حرکت سیلندرها
  • شمارش وسایل
  • کنترل موقعیت تجهیزات
  • تشخیص باز یا بسته بودن درب ها

جهت کسب هرگونه اطلاعات بیشتر با شرکت مهرکاناز با شماره 22226994-021 تماس حاصل فرمایید.
 
(برای دانلود مطالب به قسمت مقالات در صفحه ی آموزش مراجعه بفرمایید.)
  • مشخصات
  • دانلود
4.6 /5 20 5 1
نظرات خود را اینجا بنویسید

سنسورهای مغناطیسی سنسورهای مغناطیسی Average rating: 4.63476788356657, based on 89 reviews from $0.0000 to $0.0000