מדוע חיישנים מגנטיים לא יכולים להיות בקרבת מגנטים？

חיישנים מגנטיים הם מכשירים שיכולים לאתר את הנוכחות והעוצמה של שדה מגנטי. הם נמצאים בשימוש נרחב ביישומים שונים, כגון רכב, תעשייה, חלל וחלל וחשמל צרכני. עם זאת, אחד האתגרים של שימוש בחיישנים מגנטיים הוא שלא ניתן להציב אותם ליד מגנטים, מכיוון שזה יכול להפריע לביצועים ולדיוק שלהם.

במאמר זה נחקור מדוע חיישנים מגנטיים אינם יכולים להיות בקרבת מגנטים, הסוגים השונים של חיישנים מגנטיים ואת ההשפעות הפוטנציאליות של מגנטים על הפונקציונליות שלהם. נדון גם בגורמים המשפיעים על ביצועי חיישנים מגנטיים ועל המדדים שניתן לנקוט כדי להפחית את השפעות המגנטים על דיוקם.

מהם סוגי החיישנים המגנטיים?

חיישנים מגנטיים הם מכשירים שיכולים לאתר את הנוכחות והעוצמה של שדה מגנטי. ניתן לסווג אותם למספר סוגים על סמך עקרונות ההפעלה והיישומים שלהם.

חיישני אפקט הול

חיישני אפקט הול מבוססים על אפקט האולם, שהוא יצירת מתח בניצב לכיוון זרימת הזרם במוליך כאשר הוא ממוקם בשדה מגנטי. חיישני אפקט הול נמצאים בשימוש נרחב ביישומים לרכב ותעשייה, כגון מדידת המיקום והמהירות של פירים מסתובבים, גילוי פתיחה וסגירה של דלתות וחלונות, ומעקב אחר רמות הנוזלים במכלים.

חיישנים מגנטוריסטיים

חיישנים מגנטוריסטיים מבוססים על העיקרון של התנגדות מגנטית, שהוא השינוי בהתנגדות חשמלית של חומר בנוכחות שדה מגנטי. חיישנים מגנטוריסטיים רגישים ביותר ויכולים לאתר שדות מגנטיים חלשים, מה שהופך אותם למתאימים ליישומים כמו גילוי נוכחות של חפצי מתכת ומדידת חוזק השדות המגנטיים.

חיישנים אינדוקטיביים

חיישנים אינדוקטיביים מבוססים על העיקרון של אינדוקציה אלקטרומגנטית, שהיא יצירת כוח אלקטרומוטיבי במוליך כאשר הוא ממוקם בשדה מגנטי משתנה. חיישנים אינדוקטיביים משמשים לרוב ביישומים תעשייתיים, כמו גילוי נוכחות של חפצי מתכת ומדידת המרחק בין אובייקטים.

מתגי קנה מגנטי

מתגי קנה מגנטי מבוססים על העיקרון של משיכה מגנטית ודחייה. הם מורכבים משני קני מתכת האטומים בצינור זכוכית ומופרדים על ידי פער קטן. כאשר מיושם שדה מגנטי על הקנים, הם באים במגע זה עם זה, סוגרים את המתג ומשלימים את המעגל. מתגי ריד מגנטי משמשים במגוון רחב של יישומים, כגון איתור פתיחה וסגירה של דלתות וחלונות, מדידת מיקום האובייקטים, ומעקב אחר רמות הנוזלים במכלים.

חיישני פלוקסגייט

חיישני פלוקסגייט מבוססים על העיקרון של מדידת שטף מגנטי. הם מורכבים מליבה מגנטית המוקפת בסליל חוט. כאשר מיושם שדה מגנטי על הגרעין, השטף המגנטי בסליל משתנה, ושינוי זה בשטף נמדד כדי לאתר את נוכחותו ועוצמת השדה המגנטי. חיישני פלוקסגייט רגישים ביותר ויכולים לאתר שדות מגנטיים חלשים, מה שהופך אותם למתאימים ליישומים כמו מדידת חוזק השדות המגנטיים וגילוי נוכחות של חפצי מתכת.

השפעות של מגנטים על חיישנים מגנטיים

חיישנים מגנטיים נועדו לאתר ולמדוד שדות מגנטיים, אך הם יכולים להיות מושפעים מנוכחות מגנטים סמוכים. ניתן לסווג את ההשפעות של מגנטים על חיישנים מגנטיים לשתי קטגוריות: הפרעה ורוויה.

הַפרָעָה

הפרעות מתרחשות כאשר מגנט סמוך משנה את המאפיינים של השדה המגנטי שהחיישן מנסה למדוד. זה יכול להוביל לקריאות לא מדויקות ולרגישות מופחתת. לדוגמה, אם חיישן מגנטי ממוקם ליד מגנט חזק, ייתכן שהחיישן לא יוכל לאתר שדות מגנטיים חלשים יותר במדויק. הפרעות יכולות גם לגרום לחיישן לייצר קריאות שווא או אזעקות להפעיל שלא לצורך.

רִוּוּי

הרוויה מתרחשת כאשר השדה המגנטי ממגנט סמוך הוא כה חזק עד שהוא מכריע את יכולתו של החיישן למדוד אותו במדויק. זה יכול להוביל לקריאות מעוותות ולטווח דינמי מופחת. לדוגמה, אם חיישן מגנטי ממוקם ליד מגנט חזק מאוד, ייתכן שהחיישן לא יוכל לאתר שינויים בשדה המגנטי במדויק. הרוויה יכולה גם לגרום לחיישן להיות לא מגיב או לייצר קריאות שאינן פרופורציונליות לחוזק השדה המגנטי.

גורמים המשפיעים על ביצועי חיישנים מגנטיים

מספר גורמים יכולים להשפיע על הביצועים של חיישנים מגנטיים, כולל:

חוזק שדה מגנטי

חוזק השדה המגנטי הוא אחד הגורמים החשובים ביותר המשפיעים על הביצועים של חיישנים מגנטיים. שדות מגנטיים חזקים יותר יכולים לגרום להפרעה או לרוויה, ואילו שדות מגנטיים חלשים יותר לא יתגלו במדויק. הרגישות והטווח של החיישן מושפעים גם מכוח השדה המגנטי.

מֶרְחָק

המרחק בין החיישן למגנט הוא גורם חשוב נוסף. ככל שהחיישן קרוב יותר למגנט, כך השדה המגנטי חזק יותר הוא יגלה. עם זאת, להיות קרוב מדי למגנט יכול גם לגרום להפרעה או לרוויה.

הִתמַצְאוּת

האוריינטציה של החיישן והמגנט יכולה גם להשפיע על ביצועיהם. החיישן רגיש ביותר לשינויים בשדה המגנטי כאשר הוא מיושר עם קווי השדה המגנטי. אם החיישן אינו מיושר כראוי, הוא עלול לא לאתר את השדה המגנטי במדויק או עשוי לייצר קריאות מעוותות.

טֶמפֶּרָטוּרָה

הטמפרטורה יכולה להשפיע גם על הביצועים של חיישנים מגנטיים. חיישנים מסוימים רגישים לשינויים בטמפרטורה ועלולים לייצר קריאות לא מדויקות או להיות בלתי מגיבים אם הם נחשפים לטמפרטורות קיצוניות.

הפחתת ההשפעות של מגנטים על חיישנים מגנטיים

ישנם מספר מדדים שניתן לנקוט כדי להפחית את ההשפעות של מגנטים על חיישנים מגנטיים:

מיגון

הגנה על החיישן מהשדה המגנטי יכולה להפחית את הפרעות והרוויה. ניתן לעשות זאת באמצעות חומרים כמו mu-metal או ferrite, בעלי חדירות מגנטית גבוהה ויכולים לספוג או להפנות מחדש את השדה המגנטי.

כִּיוּל

כיול החיישן יכול לעזור לפצות על הפרעות ורוויה. כיול כרוך בהתאמת תפוקת החיישן כדי להסביר את ההשפעות של מגנטים סמוכים. ניתן לעשות זאת באמצעות התאמות תוכנה או חומרה.

מיקום

מיקום זהיר של החיישן והמגנט יכול להפחית את ההפרעה והרוויה. יש למקם את החיישן רחוק ככל האפשר מהמגנט, ויש לייעל את כיוון החיישן והמגנט כדי להבטיח רגישות מקסימאלית.

בחירת חיישנים

בחירת סוג החיישן הנכון יכולה גם להפחית את ההשפעות של מגנטים. חיישנים מסוימים רגישים יותר להתערבות ולרוויה מאחרים. בחירת חיישן עם טווח דינמי גבוה יותר או רגישות נמוכה יותר יכולה לעזור להפחית את ההשפעות של מגנטים סמוכים.

מַסְקָנָה

חיישנים מגנטיים נמצאים בשימוש נרחב ביישומים שונים, אך לא ניתן למקם אותם ליד מגנטים בגלל ההשפעות הפוטנציאליות של הפרעות ורוויה. הפרעות מתרחשות כאשר מגנט סמוך משנה את המאפיינים של השדה המגנטי שהחיישן מנסה למדוד, מה שמוביל לקריאות לא מדויקות ולרגישות מופחתת. הרוויה מתרחשת כאשר השדה המגנטי ממגנט סמוך הוא כה חזק עד שהוא מכריע את יכולתו של החיישן למדוד אותו במדויק, מה שמוביל לקריאות מעוותות ולהפחתת טווח דינמי.

מספר גורמים יכולים להשפיע על הביצועים של חיישנים מגנטיים, כולל חוזק השדה המגנטי, המרחק, האוריינטציה והטמפרטורה. מיקום זהיר של החיישן והמגנט, מיגון, כיול ובחירת חיישנים יכול לעזור להפחית את ההשפעות של מגנטים על הדיוק והביצועים של חיישנים מגנטיים.