Magneettianturit ovat laitteita, jotka voivat havaita magneettikentän läsnäolon ja voimakkuuden. Niitä käytetään laajasti erilaisissa sovelluksissa, kuten auto-, teollisuus-, ilmailu- ja kulutuselektroniikka. Yksi magneettianturien käytön haasteista on kuitenkin, että niitä ei voida sijoittaa lähelle magneetteja, koska tämä voi häiritä niiden suorituskykyä ja tarkkuutta.
Tässä artikkelissa tutkimme, miksi magneettianturit eivät voi olla lähellä magneetteja, erityyppisiä magneettiantureita ja magneettien mahdollisia vaikutuksia niiden toiminnallisuuteen. Keskustelemme myös tekijöistä, jotka vaikuttavat magneettianturien suorituskykyyn, ja mittoja, jotka voidaan toteuttaa magneettien vaikutusten lieventämiseksi niiden tarkkuuteen.
Mitkä ovat magneettianturien tyypit?
Magneettianturit ovat laitteita, jotka voivat havaita magneettikentän läsnäolon ja voimakkuuden. Ne voidaan luokitella moniin tyyppeihin niiden toimintaperiaatteiden ja sovellusten perusteella.
Hall Effect -anturit
Hall Effect -anturit perustuvat salin vaikutukseen, joka on jännitteen muodostuminen kohtisuorassa virran virtauksen suuntaan johtimessa, kun se sijoitetaan magneettikenttään. Hall Effect -antureita käytetään laajasti auto- ja teollisissa sovelluksissa, kuten pyörivien akselien sijainnin ja nopeuden mittaaminen, ovien ja ikkunoiden avaamisen ja sulkemisen havaitseminen sekä säiliöiden nesteiden tasot.
Magnetoresistiiviset anturit
Magnetoresoristiiviset anturit perustuvat magnetoresistenssin periaatteeseen, joka on materiaalin sähkövastuksen muutos magneettikentän läsnä ollessa. Magnetoresoristiiviset anturit ovat erittäin herkkiä ja voivat havaita heikot magneettikentät, mikä tekee niistä sopivia sovelluksiin, kuten metalliobjektien läsnäolon havaitseminen ja magneettikenttien lujuuden mittaaminen.
Induktiiviset anturit
Induktiiviset anturit perustuvat sähkömagneettisen induktion periaatteeseen, joka on elektromotiivivoiman muodostuminen johtimessa, kun se asetetaan muuttuvaan magneettikenttään. Induktiivisia antureita käytetään yleisesti teollisissa sovelluksissa, kuten metalliobjektien läsnäolon havaitseminen ja esineiden välinen etäisyys.
Magneettiset ruokokytkimet
Magneettiset ruokokytkimet perustuvat magneettisen vetovoiman ja torjumisen periaatteeseen. Ne koostuvat kahdesta metallisesta ruoasta, jotka on suljettu lasiputkeen ja erotetaan pienellä rakolla. Kun magneettikenttä levitetään ruokoihin, ne joutuvat kosketuksiin toisiinsa, sulkevat kytkimen ja täydentävät piirin. Magneettisia ruokokytkimiä käytetään monissa sovelluksissa, kuten ovien ja ikkunoiden avaamisen ja sulkemisen havaitsemisesta, esineiden sijainnin mittaamisesta ja säiliöiden nesteiden tasojen tarkkailemisesta.
Fluxgate -anturit
Fluxgate -anturit perustuvat magneettisen vuon mittauksen periaatteeseen. Ne koostuvat magneettisesta ytimestä, jota ympäröi lankakela. Kun ytimeen levitetään magneettikenttä, kelan magneettinen vuoto muuttuu ja tämä vuon muutos mitataan magneettikentän läsnäolon ja voimakkuuden havaitsemiseksi. Fluxgate -anturit ovat erittäin herkkiä ja voivat havaita heikkoja magneettikenttiä, mikä sopii sovelluksiin, kuten magneettikenttien lujuuden mittaaminen ja metalliobjektien läsnäolon havaitseminen.
Magneettien vaikutukset magneettiantureihin
Magneettiset anturit on suunniteltu havaitsemaan ja mittaamaan magneettikenttiä, mutta läheisten magneettien läsnäolo voivat vaikuttaa niihin. Magneettien vaikutukset magneettiantureihin voidaan luokitella kahteen luokkaan: häiriöt ja kylläisyys.
Puuttuminen
Häiriöt tapahtuvat, kun läheinen magneetti muuttaa magneettikentän ominaisuuksia, joita anturi yrittää mitata. Tämä voi johtaa epätarkkoihin lukemiin ja vähentyneeseen herkkyyteen. Esimerkiksi, jos magneettinen anturi on sijoitettu lähellä vahvaa magneettia, anturi ei ehkä pysty havaitsemaan heikompia magneettikenttiä tarkasti. Häiriöt voivat myös aiheuttaa anturin tuottaa vääriä lukemia tai laukaista hälytyksiä tarpeettomasti.
Kylläisyys
Kyllästys tapahtuu, kun läheisen magneetin magneettikenttä on niin vahva, että se ylittää anturin kyvyn mitata se tarkasti. Tämä voi johtaa vääristyneisiin lukemiin ja vähentyneeseen dynaamiseen alueeseen. Esimerkiksi, jos magneettinen anturi on sijoitettu lähellä erittäin vahvaa magneettia, anturi ei ehkä pysty havaitsemaan muutoksia magneettikentässä tarkasti. Kyllästys voi myös aiheuttaa anturin reagoimiseksi tai tuottaa lukemia, jotka eivät ole verrannollisia magneettikentän lujuuteen.
Magneettianturien suorituskykyyn vaikuttavat tekijät
Useat tekijät voivat vaikuttaa magneettianturien suorituskykyyn, mukaan lukien:
Magneettikentän lujuus
Magneettikentän vahvuus on yksi tärkeimmistä tekijöistä, jotka vaikuttavat magneettianturien suorituskykyyn. Vahvemmat magneettikentät voivat aiheuttaa häiriöitä tai kylläisyyttä, kun taas heikompia magneettikenttiä ei ehkä havaita tarkasti. Magneettikentän vahvuus vaikuttaa myös anturin herkkyyteen ja alueeseen.
Etäisyys
Anturin ja magneetin välinen etäisyys on toinen tärkeä tekijä. Mitä lähempänä anturi on magneettiin, sitä vahvempi magneettikenttä se havaitsee. Liian lähellä magneettia voi kuitenkin aiheuttaa häiriöitä tai kylläisyyttä.
Suunta
Anturin ja magneetin suunta voi myös vaikuttaa niiden suorituskykyyn. Anturi on herkkiä magneettikentän muutoksille, kun se on linjassa magneettikentän linjojen kanssa. Jos anturia ei ole oikein kohdistettu, se ei välttämättä tunnista magneettikenttää tarkasti tai voi tuottaa vääristyneitä lukemia.
Lämpötila
Lämpötila voi myös vaikuttaa magneettianturien suorituskykyyn. Jotkut anturit ovat herkkiä lämpötilan muutoksille ja voivat tuottaa epätarkkoja lukemia tai tulla reagoimaan, jos ne altistetaan äärimmäisille lämpötiloille.
Magneettien vaikutusten lieventäminen magneettiantureihin
Magneettien vaikutusten lieventämiseksi magneettiantureihin voidaan toteuttaa useita toimenpiteitä:
Suoja
Anturin suojaaminen magneettikentästä voi vähentää häiriöitä ja kylläisyyttä. Tämä voidaan tehdä käyttämällä materiaaleja, kuten MU-metallia tai ferriittiä, joilla on korkea magneettinen läpäisevyys ja jotka voivat absorboida tai ohjata magneettikentän.
Kalibrointi
Anturin kalibrointi voi auttaa kompensoimaan häiriöitä ja kylläisyyttä. Kalibrointiin sisältyy anturin lähdön säätäminen läheisten magneettien vaikutuksen huomioon ottamiseksi. Tämä voidaan tehdä käyttämällä ohjelmistoja tai laitteistojen säätöjä.
Sijoitus
Anturin ja magneetin huolellinen sijoittaminen voi vähentää häiriöitä ja kylläisyyttä. Anturi tulisi sijoittaa mahdollisimman kaukana magneetista, ja anturin ja magneetin suunta on optimoitava maksimaalisen herkkyyden varmistamiseksi.
Anturin valinta
Oikean tyyppisen anturin valitseminen voi myös vähentää magneettien vaikutuksia. Jotkut anturit ovat herkempiä häiriöille ja kylläisyydelle kuin toiset. Anturin valitseminen, jolla on korkeampi dynaaminen alue tai pienempi herkkyys, voi auttaa lieventämään läheisten magneettien vaikutuksia.
Johtopäätös
Magneettiantureita käytetään laajasti erilaisissa sovelluksissa, mutta niitä ei voida sijoittaa lähelle magneetteja häiriöiden ja kylläisyyden mahdollisten vaikutusten vuoksi. Häiriöt tapahtuvat, kun lähellä oleva magneetti muuttaa magneettikentän ominaisuuksia, joita anturi yrittää mitata, mikä johtaa epätarkkoihin lukemiin ja vähentyneeseen herkkyyteen. Kyllästyminen tapahtuu, kun läheisen magneetin magneettikenttä on niin vahva, että se ylittää anturin kyvyn mitata se tarkasti, mikä johtaa vääristyneisiin lukemiin ja vähentyneeseen dynaamiseen alueeseen.
Useat tekijät voivat vaikuttaa magneettianturien suorituskykyyn, mukaan lukien magneettikentän lujuus, etäisyys, suunta ja lämpötila. Anturin ja magneetin, suojauksen, kalibroinnin ja anturin valinnan huolellinen sijoittaminen voivat auttaa vähentämään magneettien vaikutuksia magneettianturien tarkkuuteen ja suorituskykyyn.
