Magnetické senzory jsou zařízení, která mohou detekovat přítomnost a intenzitu magnetického pole. Oni se široce používají v různých aplikacích, jako je automobilová, průmyslová, letecká a spotřební elektronika. Jednou z výzev při použití magnetických senzorů je však to, že je nelze umístit poblíž magnetů, protože to může narušit jejich výkon a přesnost.
V tomto článku prozkoumáme, proč magnetické senzory nemohou být blízko magnetů, různých typů magnetických senzorů a potenciálních účinků magnetů na jejich funkčnost. Budeme také diskutovat o faktorech, které ovlivňují výkon magnetických senzorů a opatření, která lze přijmout ke zmírnění účinků magnetů na jejich přesnost.
Jaké jsou typy magnetických senzorů?
Magnetické senzory jsou zařízení, která mohou detekovat přítomnost a intenzitu magnetického pole. Lze je klasifikovat do několika typů na základě jejich principů provozu a aplikací.
Senzory efektu Hall
Senzory efektu Hall jsou založeny na efektu Hall, což je generování napětí kolmého na směr proudového toku ve vodiči, když je umístěn v magnetickém poli. Senzory efektů Hall se široce používají v automobilových a průmyslových aplikacích, jako je měření polohy a rychlosti rotujících hřídelí, detekce otevření a zavírání dveří a oken a sledování hladin tekutin v nádržích.
Magnetoresistivní senzory
Magnetorezistivní senzory jsou založeny na principu magnetorezistence, což je změna elektrické odolnosti materiálu v přítomnosti magnetického pole. Magnetorezistivní senzory jsou vysoce citlivé a mohou detekovat slabá magnetická pole, díky čemuž jsou vhodné pro aplikace, jako je detekce přítomnosti kovových předmětů a měření síly magnetických polí.
Indukční senzory
Indukční senzory jsou založeny na principu elektromagnetické indukce, což je generování elektromotorické síly ve vodiči, když je umístěna do měnícího se magnetického pole. Induktivní senzory se běžně používají v průmyslových aplikacích, jako je detekce přítomnosti kovových předmětů a měření vzdálenosti mezi objekty.
Přepínače magnetických rákosí
Přepínače magnetických rákosí jsou založeny na principu magnetické přitažlivosti a odpuzování. Skládají se ze dvou kovových rákosí, které jsou utěsněny ve skleněné trubici a jsou odděleny malou mezerou. Když je na rákosí naneseno magnetické pole, přicházejí do vzájemného kontaktu, uzavírají spínač a dokončují obvod. Přepínače magnetických rákosí se používají v široké škále aplikací, jako je detekce otevírání a zavírání dveří a oken, měření polohy objektů a monitorování hladin tekutin v nádržích.
Senzory Fluxgate
Senzory Fluxgate jsou založeny na principu měření magnetického toku. Skládají se z magnetického jádra, které je obklopeno cívkou drátu. Když je na jádro naneseno magnetické pole, mění se magnetický tok v cívce a tato změna toku se měří pro detekci přítomnosti a intenzity magnetického pole. Senzory Fluxgate jsou vysoce citlivé a mohou detekovat slabá magnetická pole, díky čemuž jsou vhodné pro aplikace, jako je měření síly magnetických polí a detekce přítomnosti kovových předmětů.
Účinky magnetů na magnetické senzory
Magnetické senzory jsou navrženy tak, aby detekovaly a měřily magnetická pole, ale mohou být ovlivněny přítomností blízkých magnetů. Účinky magnetů na magnetické senzory lze klasifikovat do dvou kategorií: rušení a nasycení.
Rušení
Interference nastává, když blízký magnet mění vlastnosti magnetického pole, které se senzor snaží měřit. To může vést k nepřesným hodnotám a ke snížení citlivosti. Například, pokud je magnetický senzor umístěn poblíž silného magnetu, senzor nemusí být schopen přesně detekovat slabší magnetická pole. Interference může také způsobit, že senzor bude zbytečně vytvářet nepravdivé hodnoty nebo spouštět alarmy.
Nasycení
Nasycena nastává, když je magnetické pole z blízkého magnetu tak silné, že převáží schopnost senzoru jej přesně měřit. To může vést k zkreslenému hodnocení a snížení dynamického rozsahu. Například, pokud je magnetický senzor umístěn poblíž velmi silného magnetu, senzor nemusí být schopen přesně detekovat změny v magnetickém poli. Nasycení může také způsobit, že senzor nereaguje nebo vytváří odečty, které nejsou úměrné síle magnetického pole.
Faktory ovlivňující výkon magnetických senzorů
Výkon magnetických senzorů může ovlivnit několik faktorů, včetně:
Síla magnetického pole
Síla magnetického pole je jedním z nejdůležitějších faktorů ovlivňujících výkon magnetických senzorů. Silnější magnetická pole mohou způsobit rušení nebo nasycení, zatímco slabší magnetická pole nemusí být detekována přesně. Citlivost a rozsah senzoru jsou také ovlivněny silou magnetického pole.
Vzdálenost
Vzdálenost mezi senzorem a magnetem je dalším důležitým faktorem. Čím blíže je senzor k magnetu, tím silnější je magnetické pole detekováno. Avšak být příliš blízko magnetu může také způsobit rušení nebo nasycení.
Orientace
Orientace senzoru a magnetu může také ovlivnit jejich výkon. Senzor je nejcitlivější na změny v magnetickém poli, když je zarovnán s liniemi magnetického pole. Pokud senzor není správně zarovnán, nemusí přesně detekovat magnetické pole nebo může způsobit zkreslené hodnoty.
Teplota
Teplota může také ovlivnit výkon magnetických senzorů. Některé senzory jsou citlivé na změny teploty a mohou způsobit nepřesné hodnoty nebo nereagovat, pokud jsou vystaveny extrémním teplotám.
Zmírnění účinků magnetů na magnetické senzory
Existuje několik opatření, která lze přijmout ke zmírnění účinků magnetů na magnetické senzory:
Stínění
Chválení senzoru z magnetického pole může snížit rušení a nasycení. To lze provést pomocí materiálů, jako je MU-metal nebo ferite, které mají vysokou magnetickou propustnost a mohou absorbovat nebo přesměrovat magnetické pole.
Kalibrace
Kalibrace senzoru může pomoci kompenzovat rušení a nasycení. Kalibrace zahrnuje úpravu výstupu senzoru tak, aby odpovídalo účinkům blízkých magnetů. To lze provést pomocí úprav softwaru nebo hardwaru.
Umístění
Pečlivé umístění senzoru a magnetu může snížit rušení a nasycení. Senzor by měl být umístěn co nejdále od magnetu a orientace senzoru a magnetu by měla být optimalizována, aby byla zajištěna maximální citlivost.
Výběr senzoru
Výběr správného typu senzoru může také snížit účinky magnetů. Některé senzory jsou citlivější na rušení a nasycení než jiné. Výběr senzoru s vyšším dynamickým rozsahem nebo nižší citlivostí může pomoci zmírnit účinky blízkých magnetů.
Závěr
Magnetické senzory jsou široce používány v různých aplikacích, ale nemohou být umístěny blízko magnetů kvůli potenciálním účinkům interference a nasycení. Interference nastává, když blízký magnet mění charakteristiky magnetického pole, které se senzor snaží měřit, což vede k nepřesným hodnotám a snížení citlivosti. Nasycena nastává, když je magnetické pole z blízkého magnetu tak silné, že ohrožuje schopnost senzoru měřit jej přesně, což vede k zkreslenému odečtu a snížení dynamického rozsahu.
Výkon magnetických senzorů může ovlivnit několik faktorů, včetně síly magnetického pole, vzdálenosti, orientace a teploty. Pečlivé umístění senzoru a magnetu, stínění, kalibrace a výběru senzoru může pomoci zmírnit účinky magnetů na přesnost a výkon magnetických senzorů.
