發布日期:2022-10-09 點擊率:115
高性能磁傳感器是我國傳感器脖子被卡的比較緊的領域之一,而且市場巨大,每年銷售額達百億美元,這一市場基本跟國內廠商無緣。
本資料來自中國科學院合肥物資科學研究院智能機械研究所。對常見的霍爾效應、各向異性磁電阻(AMR)、巨磁電阻(GMR)、隧道磁電阻(TMR)等傳感器原理均有介紹,并介紹了美國霍尼韋爾、日本旭化成等先進磁傳感器的性能,對各國研究現狀和發展趨勢進行了探討。
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磁性傳感器原理:中國科學院145頁PPT帶你認識磁傳感器原理和應用 第1張" title="磁性傳感器原理:中國科學院145頁PPT帶你認識磁傳感器原理和應用 第1張-傳感器知識網"/>
磁性傳感器在感受到外界光、壓力、熱、放射線等之后,其磁特性會發生較為明顯的改變。這類傳感器利用了磁性材料作為其敏感元件,所以也被叫做磁性傳感器。隨著科學技術的發展,磁性傳感器的應用也越來越廣泛,并為我們的生活帶來了極大的便利,下面,就為大家詳細介紹一下磁性傳感器的工作原理,希望能為大家帶來參考。
磁性傳感器工作原理是什么?
磁傳感器的工作原理是通過將磁場轉換成電壓或電流信息。因為傳感器的內部運行和外部組件不用實際接觸,所以,磁傳感器成為汽車和工業環境中減小環境污染的理想化之選,此外它還能減小因組件之間的摩擦而產生的磨損,從而減小設備的維護成本。
磁傳感器有各種各樣的功能,但要特別強調的是,當中有兩種功能的傳感器能被廣泛集成化到其它電路,那便是霍爾效應傳感器和磁通門傳感器。
霍爾效應傳感器能可靠地在各種電磁環境中運行,倍受制造商的推崇與喜愛。常見的運用包括油量表,主要是應用在檢測油箱中的浮子,此外它也可應用在無刷電機,檢測轉子位置并對電流進行計時。當磁傳感器與其它電路集成化時,生產制造過程不用特殊材料或進行特殊處理,有助于減小設計成本。
磁性傳感器的作用
1、工業用途
在工業應用領域,最受歡迎的磁性傳感器類型是電流傳感器,包括分流電阻器、霍爾效應集成電路、電流感應變壓器、開環與閉環霍爾器件以及磁通門傳感器。
2、汽車工業運用
汽車中主要是應用在車速、傾角、角度、距離、接近、位置等參數檢測以及導航、定位等方面的運用,比如車速測量、踏板位置、變速箱位置、電機旋轉、助力扭矩測量、曲軸位置、傾角測量、電子導航、防抱死檢測、泊車定位、安全氣囊與太陽能板中的缺陷檢測、座椅位置記憶、改進導航系統的航向分辨率。在節能減排中,尤其是在制造商目前面臨減小點滴碳排放或其它污染物壓力的時候,這些方面的一個重點領域是馬達,馬達正在從存在摩擦力的“一刻不停”的滑輪系統向電子馬達轉變,后者能按需控制。此外,電子馬達向效率更高和更加可靠的有刷DC馬達轉變,而磁性傳感器的運用能讓馬達控制或換向更加精確。
磁性傳感器的運用
3、醫療服務運用
磁性傳感器在醫療服務領域中的運用,雖然規模要小于工業領域,但卻能在各種場合以各種方式輔助病人護理和監控:救護車,醫院和家庭護理等。不論是在手術過程中,重癥監護室,還是在家庭護理方面,都保證了有效的方式以控制運動、氣流、探測血壓以及用藥等挽救生命或者提高生命質量。它主要是應用在換向傳感器的醫療設備之中的電機控制,比如呼吸機、輸液、胰島素和腎臟透析機等方面的運用。
4、消費電子
伴隨著消費電子在全球的盛行,磁性傳感器在消費電子中的運用表現也十分強大。比如手機、筆記本電腦、電子羅盤等中都有著非常廣泛的運用。
磁性傳感器的特性
一、防破壞性能更佳
傳感器能夠透過不銹鋼或鋁進行工作,所以可以利用隱蔽裝的方式,以便于增強防破壞性能。
二、安裝穩固
在MN5xxS安裝孔處,可以采用金屬加固,以此實現安裝的穩固。
三、高性能
接通、斷開的特性最大化程度保證了平穩的切換特性,并且該執行器能夠在各個多個方向上接近傳感器。
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硬件型號:恒慧電氣 NJK-8001
系統版本:傳感器系統
磁性傳感器的工作原理
磁性材料在受到外界的熱、光、力以及射線的作用時,要改變其磁特性。如圖,磁性傳感器的輸入量有熱、光、應力、射線、磁等使磁性傳感器(磁性材料)的Bm、Hc、μ或R發生變化。利用這些磁參數的變化轉換成電信號。
(圖片來源于網絡)
對傳感器用磁性材料性能的要求
①反應迅速。用p表示檢出量(一般為電壓e或電流i),則:
上式中,Q表示磁性量(Bm、Hc、μ或R),并表示輸入量(熱、光、力…),t為時間。
表示輸入量x作用在磁性材料上時,材料的磁量(Bm、Hc、μ或R)所發生的變化速率,亦就是材料所具有的對敏感輸入量的固有特性,表示磁性材料對輸入量響應的快慢。為了提高器件的性能,要求和都高。
磁性傳感器俗稱為磁性開關,由感磁元件、電子電路為主要構成。透過感磁元件對?磁”感應的特性,檢測氣缸內隨活塞移動的磁環位置,進而達到偵測活塞桿動作位置的目的;在自動控制系統中,可作于限位、計數、定位控制和自動保護等功能使用。
按照磁性開關的設計原理,可分為有觸點(磁簧管式Reed)和無觸點(電子式 Solid state)兩大類型。
有觸點(磁簧管式Reed)磁性開關的原理是,透過磁簧管內的兩個簧片,在感應到磁場時磁化并相互吸合,進而機械性地接觸導通電路,并發出電子信號;而當磁場強度減弱,低過保持簧片吸合的強度時,則兩簧片彈開,開關斷開。優點是能適應較廣的電壓范圍,耐電壓至240伏特,并可應用于交流/直流電;缺點是,磁簧管的玻璃薄且易碎,輕微碰撞都會使感度發生變異,開關也因此產生故障,穩定性較差。
無觸點磁性開關是由全電子元器件組成,原理是透過專用磁阻IC的特性偵測氣缸內磁環的位置,并輸出驅動與開關信號。相較于磁簧式,電子式磁性開關具有感應精度更高,不會誤動作、抗震動、抗沖擊與使用壽命長等優點,;其缺點是耐受的電壓較低,大部分無觸點式開關僅能應用到直流30伏特的電壓。
不過,ALIF品牌已成功于2020年研制出代號:?DFV” 的電子式開關,能耐高壓至 240伏特,并且適用于直流和交流電;可完美替換技術落后且易壞的磁簧管式開關。
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