سنسور موقعیت مغناطیسی چیست و چه عملکردی دارد؟

نمایش تمام سازندگان سنسورهای موقعیت مغناطیسی

سنسورهای موقعیت مغناطیسی، سنسورهای موقعیت خطی غیر تماسی هستند که از برهمکنش لحظه ای دو میدان مغناطیسی برای تولید یک پالس کرنشی استفاده می کنند که در امتداد یک موجبر حرکت می کند. یک میدان از آهنربایی است که در امتداد بیرونی موجبر حرکت می کند. میدان دیگر از خود موجبر است. سنسورهای موقعیت مغناطیسی که اندازه گیری های مطلق را ارائه می دهند، سیگنال منحصر به فردی را برای هر نقطه در امتداد محور حرکت تولید می کنند. مزیت این نوع سنسور غیر تماسی بودن و عدم سایش و اصطکاک آن است. همچنین تحت تأثیر ارتعاشات قرار نمی گیرد، بنابراین محدودیتی در تعداد چرخه های عملیاتی وجود ندارد. نقطه ضعف آن وجود نوار مرده در دو طرف سنسور است که نمی توان آن را به صفر رساند.

سنسور موقعیت خطی مغناطیسی چیست؟

مغناطیسی خاصیت مواد فرومغناطیسی برای انبساط یا انقباض زمانی است که در میدان مغناطیسی قرار می گیرند. سنسور موقعیت آهنربای دائمی (موقعیت) را برای تعیین فاصله بین آهنربای دائمی و سر سنسور حس می کند.

 سنسور مغناطیسی دارای پنج جزء اصلی است: موجبر، مغناطیس موقعیت، الکترونیک، سیستم تشخیص پالس کرنش و ماژول میرایی.

به طور معمول، سیم موجبر در یک پوشش محافظ محصور شده و به دستگاهی که اندازه گیری می شود متصل می شود. اعمال یک پالس جریان یک موج صوتی تولید می کند که در امتداد موجبر به یک قطعه کوچک از مواد مغناطیسی گیر می رسد که از یک سیم پیچ عبور می کند و توسط یک آهنربای کوچک و دائمی مغناطیسی می شود. تنش ناشی از موج صوتی باعث ایجاد موج تغییر نفوذپذیری در ماده مغناطیسی می شود که در نتیجه شار مغناطیسی آن تغییر می کند و ولتاژ خروجی از سیم پیچ تولید می شود. مدارهای الکترونیکی پالس ولتاژ را تشخیص داده و آن را در خروجی مورد نظر قرار می دهند.

 در نوک میله حسگر، در انتهای روبروی سر، یک ناحیه غیرقابل استفاده به نام منطقه مرده وجود دارد. سیستم باید به گونه ای طراحی شود که سطح جلوی آهنربای موقعیت از فاصله منطقه مرده مشخص شده به نوک نزدیکتر نباشد.

 مشخصات مهمی که باید به آن ها دقت کرد:

خواندن رمزگذار

بسته به ویژگی های سنسور، اندازه گیری ها می توانند مطلق یا افزایشی باشند. سنسورهای موقعیت مغناطیسی معمولاً مطلق هستند.

• مطلق - خواندن مطلق به این معنی است که موقعیت به طور دقیق در هنگام روشن شدن، بدون نیاز به تنظیم موقعیت صفر شناخته می شود. در صورت قطعی برق، موقعیت را می توان بلافاصله پس از بازگشت برق تعیین کرد.

• اندازه گیری های افزایشی - افزایشی سیگنال های موقعیت منحصر به فرد تولید نمی کند. آنها پس از خاموش شدن صفر می شوند و برای مرجع اولیه به یک سوئیچ یا سنسور خارجی متکی هستند.

خروجی ها

 کد مطلق

به طور معمول، موقعیت پس از چرخه قدرت خوانده می شود. چندین نوع خروجی وجود دارد. 

• خروجی های خاکستری نیاز به استفاده از یک رمزگذار با فاصله واحد دارند که در آن تنها یک بیت با انتقال از یک مرحله اندازه گیری به مرحله بعدی تغییر می کند.

• خروجی های باینری به صورت مجموعه ای از یک و صفر نمایش داده می شوند.

• خروجی های اعشاری با کد دودویی (BCD) با اعداد اعشاری (اعداد صحیح) نشان داده می شوند که در آنها هر رقم با چهار بیت نشان داده می شود.

سیگنال افزایشی

سیگنال های افزایشی خروجی دیجیتال یا آنالوگ هستند.

• خطوط سیگنال خروجی دیجیتال - مربعی یک یا دو موج مربعی تولید می کنند که می توانند از طریق چهارتایی تا چهار تعداد در هر خط حل شوند.

• خروجی های آنالوگ آنالوگ سینوسی از دو کانال 90 درجه خارج از فاز برای خواندن و ترکیب سیگنال های سینوسی و کسینوس استفاده می کنند. وضوح تئوری بی نهایت تنها با وضوح دستگاه دیجیتالی خارجی محدود می شود.

• سنسورهای موقعیت مغناطیسی انقباضی تک کانالی یک عدد در هر خط فیزیکی را ارائه می دهند.

• دستگاه های پالس و جهت یک کانال یک طرفه را با شمارش تک کانالی یا شمارش چند کاناله با چهارچوب ترکیب می کنند.

• سیگنال های مرجع یا شاخص یک علامت در هر انقلاب یا موقعیت خانه تولید می کنند.

برق/خروجی دیجیتال

خروجی های الکتریکی و دیجیتالی زیادی برای سنسورهای مغناطیسی وجود دارد. برخی از نمونه ها عبارتند از:

• رابط همزمان سریال (SSI) یک استاندارد کلی برای دستگاه های اندازه گیری مطلق است. خروجی های سریال مانند RS232، RS422 و RS485 معمولا در دسترس هستند.

• خروجی‌های موازی برای سنسورهای مغناطیسی شامل گذرگاه رابط همه‌منظوره (GPIB)، استانداردی است که با نام‌های گذرگاه رابط Hewlett-Packard (HPIB) و IEEE 488 نیز شناخته می‌شود.

• خروجی های جریان آنالوگ شامل 4 - 20 میلی آمپر و 0 - 2 میلی آمپر می باشد.

• خروجی های ولتاژ آنالوگ شامل 0 - 10 ولت است. سنسورهایی که می توانند داده های موقعیت را در امتداد فیبرهای نوری انتقال دهند نیز موجود هستند.

هنگام انتخاب به این مشخصات فنی توجه کنید: 

 سنسورهای موقعیت مغناطیسی از نظر مشخصات عملکرد، ابعاد و ویژگی ها متفاوت هستند. مشخصات عملکرد عبارتند از:

• محدوده اندازه گیری محدوده کامل سفری است که می توان اندازه گیری کرد. یک مدل حسگر واحد ممکن است محدوده های قابل انتخاب یا تنظیم داشته باشد.

• وضوح کوچکترین واحد تشخیصی است که سنسورهای موقعیت مثلث نوری می توانند تشخیص دهند.

• دمای عملیاتی و محیط شرایطی را که حسگر در حین کار در آن قرار می گیرد، توصیف می کند. محیط ممکن است بر مواد و دقت اندازه گیری تأثیر بگذارد.

• ابعاد میله موجبر موجود است. ارتفاع مقطع و عرض مقطع باید در نظر گرفته شود تا اطمینان حاصل شود که دستگاه در سیستم قرار می گیرد.

• سنسورهای آب بندی شده از ورود آلاینده هایی مانند گرد و غبار، کثیفی یا ریزش جلوگیری می کنند.

• سنسورهای پروب/پیستون شامل نوک یا پیستونی است که می تواند مستقیماً روی سطح دستگاه اندازه گیری شده قرار گیرد. به طور معمول، این سنسورهای سبک پروب با یک فنر یا فشار هوای سبک بایاس می شوند.

این سنسورها چه کارکردهایی دارند؟

این سنسورها برای کاربردهایی که نیاز به اندازه‌گیری دقیق، قطعات «بدون سایش» و مقاومت در برابر ضربه و لرزش دارند ایده‌آل هستند. سنسورهای مغناطیسی برای کاربردهای مواد غذایی و نوشیدنی، سطح مایع، پزشکی، فلزکاری، تبدیل کاغذ، پلاستیک، چوب و تجهیزات آزمایشی مفید هستند.

منبع: globalspec.com