Magnetické senzory sú zariadenia, ktoré dokážu zistiť prítomnosť a intenzitu magnetického poľa. Všeobecne sa používajú v rôznych aplikáciách, ako sú automobilový, priemyselný, letecký a spotrebný elektronika. Jednou z výziev pri používaní magnetických senzorov je však to, že ich nemožno umiestniť v blízkosti magnetov, pretože to môže zasahovať do ich výkonu a presnosti.
V tomto článku preskúmame, prečo magnetické senzory nemôžu byť v blízkosti magnetov, rôznych typov magnetických senzorov a potenciálnych účinkov magnetov na ich funkčnosť. Budeme tiež diskutovať o faktoroch, ktoré ovplyvňujú výkon magnetických senzorov, a o opatreniach, ktoré je možné prijať na zmiernenie účinkov magnetov na ich presnosť.
Aké sú typy magnetických senzorov?
Magnetické senzory sú zariadenia, ktoré dokážu zistiť prítomnosť a intenzitu magnetického poľa. Môžu byť rozdelené do niekoľkých typov na základe svojich zásad prevádzky a aplikácií.
Senzory efektu haly
Senzory Hall Effect sú založené na efekte haly, ktorý je generovaním napätia kolmého na smer prúdu prúdu vo vodiči, keď je umiestnený do magnetického poľa. Senzory Hall Effect sa bežne používajú v automobilových a priemyselných aplikáciách, ako je meranie polohy a rýchlosti rotujúcich hriadeľov, detekcia otvoru a zatvárania dverí a okien a monitorovanie úrovní tekutín v nádržiach.
Magnetorezistívne senzory
Magnetoresistívne senzory sú založené na princípe magnetorezistencie, čo je zmena elektrického odporu materiálu v prítomnosti magnetického poľa. Magnetoresistívne senzory sú vysoko citlivé a dokážu detekovať slabé magnetické polia, vďaka čomu sú vhodné pre aplikácie, ako je detekcia prítomnosti kovových objektov a meranie pevnosti magnetických polí.
Indukčné senzory
Indukčné senzory sú založené na princípe elektromagnetickej indukcie, ktorá je tvorbou elektromotívnej sily vo vodiči, keď je umiestnená v meniacom sa magnetickom poli. Induktívne senzory sa bežne používajú v priemyselných aplikáciách, ako je detekcia prítomnosti kovových objektov a meranie vzdialenosti medzi objektmi.
Magnetické trstinové prepínače
Magnetické spínače Reed sú založené na princípe magnetickej príťažlivosti a odporu. Pozostávajú z dvoch kovových trstín, ktoré sú utesnené v sklenenej skúmavke a sú oddelené malými medzerami. Keď sa na trstiny aplikuje magnetické pole, prichádzajú do kontaktu medzi sebou, zatvárajú spínač a dokončujú obvod. Magnetické spínače trstiny sa používajú v širokej škále aplikácií, ako je detekcia otvoru a zatváranie dverí a okien, meranie polohy objektov a monitorovanie úrovní tekutín v nádržiach.
Fluxgate senzory
Senzory Fluxgate sú založené na princípe merania magnetického toku. Pozostávajú z magnetického jadra, ktoré je obklopené cievkou drôtu. Keď sa na jadro aplikuje magnetické pole, magnetický tok v cievke sa zmení a táto zmena toku sa meria na detekciu prítomnosti a intenzity magnetického poľa. Senzory Fluxgate sú vysoko citlivé a môžu detekovať slabé magnetické polia, vďaka čomu sú vhodné pre aplikácie, ako je meranie pevnosti magnetických polí a detekcia prítomnosti kovových objektov.
Účinky magnetov na magnetické senzory
Magnetické senzory sú navrhnuté na detekciu a meranie magnetických polí, ale môžu byť ovplyvnené prítomnosťou blízkych magnetov. Účinky magnetov na magnetické senzory možno rozdeliť do dvoch kategórií: interferencia a saturácia.
Zasahovanie
Interferencia sa vyskytuje, keď blízky magnet mení charakteristiky magnetického poľa, ktoré sa senzor snaží zmerať. To môže viesť k nepresným hodnotám a zníženiu citlivosti. Napríklad, ak je magnetický senzor umiestnený blízko silného magnetu, senzor nemusí byť schopný presne detegovať slabšie magnetické polia presne. Rušenie môže tiež spôsobiť, že senzor zbytočne vytvára falošné hodnoty alebo spúšťací poplach.
Nasýtenie
Nasýtenie nastane, keď je magnetické pole z blízkeho magnetu také silné, že premáha schopnosť senzora presne zmerať. To môže viesť k skresleným hodnotám a zníženému dynamickému rozsahu. Napríklad, ak je magnetický senzor umiestnený blízko veľmi silného magnetu, senzor nemusí byť schopný presne detegovať zmeny v magnetickom poli. Nasýtenie môže tiež spôsobiť, že senzor nereaguje alebo vytvára hodnoty, ktoré nie sú úmerné pevnosti magnetického poľa.
Faktory ovplyvňujúce výkon magnetických senzorov
Niekoľko faktorov môže ovplyvniť výkon magnetických senzorov vrátane:
Silu magnetického poľa
Sila magnetického poľa je jedným z najdôležitejších faktorov ovplyvňujúcich výkonnosť magnetických senzorov. Silnejšie magnetické polia môžu spôsobiť interferenciu alebo saturáciu, zatiaľ čo slabšie magnetické polia sa nemôžu presne detegovať. Citlivosť a rozsah senzora sú tiež ovplyvnené pevnosťou magnetického poľa.
Vzdialenosť
Vzdialenosť medzi senzorom a magnetom je ďalším dôležitým faktorom. Čím bližšie je senzor k magnetu, tým silnejšie je magnetické pole, ktoré zistí. Avšak príliš blízko k magnetu môže tiež spôsobiť rušenie alebo saturáciu.
Orientácia
Orientácia senzora a magnetu môže tiež ovplyvniť ich výkon. Senzor je najcitlivejší na zmeny v magnetickom poli, keď je zarovnaný s čiarmi magnetického poľa. Ak senzor nie je správne zarovnaný, nemusí presne detekovať magnetické pole alebo môže vytvárať skreslené hodnoty.
Teplota
Teplota môže tiež ovplyvniť výkon magnetických senzorov. Niektoré senzory sú citlivé na zmeny teploty a môžu vytvárať nepresné hodnoty alebo nereagovať, ak sú vystavené extrémnym teplotám.
Zmiernenie účinkov magnetov na magnetické senzory
Existuje niekoľko opatrení, ktoré je možné prijať na zmiernenie účinkov magnetov na magnetické senzory:
Chránenie
Zachytenie senzora pred magnetickým poľom môže znížiť rušenie a saturáciu. To sa dá dosiahnuť pomocou materiálov, ako je MU-metal alebo ferit, ktoré majú vysokú magnetickú priepustnosť a dokážu absorbovať alebo presmerovať magnetické pole.
Kalibrácia
Kalibrácia senzora môže pomôcť kompenzovať rušenie a saturáciu. Kalibrácia zahŕňa úpravu výstupu senzora tak, aby zodpovedala za účinky blízkych magnetov. To sa dá urobiť pomocou úprav softvéru alebo hardvéru.
Umiestňovanie
Starostlivé umiestnenie senzora a magnetu môže znížiť rušenie a saturáciu. Senzor by mal byť umiestnený čo najďalej od magnetu a orientácia senzora a magnetu by sa mala optimalizovať, aby sa zabezpečila maximálna citlivosť.
Výber senzora
Výber správneho typu senzora môže tiež znížiť účinky magnetov. Niektoré senzory sú citlivejšie na rušenie a saturáciu ako iné. Výber senzora s vyšším dynamickým rozsahom alebo nižšou citlivosťou môže pomôcť zmierniť účinky blízkych magnetov.
Záver
Magnetické senzory sa široko používajú v rôznych aplikáciách, ale nemôžu byť umiestnené v blízkosti magnetov z dôvodu potenciálnych účinkov rušenia a saturácie. Interferencia nastane, keď blízky magnet mení charakteristiky magnetického poľa, ktoré sa senzor snaží zmerať, čo vedie k nepresným odčítaním a zníženej citlivosti. Nasýtenie nastane, keď je magnetické pole z blízkeho magnetu také silné, že premáha schopnosť senzora zmerať ho presne, čo vedie k skresleným hodnotám a zníženému dynamickému rozsahu.
Niekoľko faktorov môže ovplyvniť výkon magnetických senzorov vrátane sily magnetického poľa, vzdialenosti, orientácie a teploty. Starostlivé umiestnenie senzora a magnetu, tienenia, kalibrácie a výberu senzora môže pomôcť zmierniť účinky magnetov na presnosť a výkon magnetických senzorov.
