سنسور مغناطیسی و کاربردهای آن

سنسور مغناطیسی (Magnetic sensor) که به نام سنسور جک نیز شناخته می شود، معمولا در جک های هیدرولیک استفاده می شود. با نصب این سنسورها بر روی جک های پنوماتیکی می توانند موقعیت جک را تشخیص دهند. سنسور در شیار پیستون قرار می گیرد که دارای یک حلقه مغناطیسی است. هنگامی که جک به سنسور نزدیک می شود، سیگنالی برای شروع یا کاهش سرعت سایر عملیات ارسال می کند. سنسورهای مغناطیسی حدود 2000 سال است که وجود دارند و به مغناطیس حساس هستند. آنها برای ردیابی و ناوبری استفاده می شوند.

برای سفارش و خرید سنسور میدان مغناطیسی حساس به برد MSR12-5-N2 صنعتی، با مشاورین فروش نوین پارت تماس بگیرید. آنها خدمات مشاوره، فروش و پشتیبانی محصولات سنسور مغناطیسی را ارائه می دهند.

سنسورهای مغناطیسی چیست ؟ 

سنسور مغناطیسی وسیله ای است که قابلیت تشخیص میدان مغناطیسی را دارد. و آنها را به سیگنال‌های الکتریکی تبدیل می کند. برای کاربردهای مختلفی مانند تشخیص موقعیت، سرعت، جریان یا اجسام فلزی استفاده می شوند.

در کاربردهای صنعتی از حسگرهای مغناطیسی برای تشخیص و کنترل موقعیت و حرکت اجسام مغناطیسی استفاده می شود. آنها می توانند در محیط های سخت مانند دماهای بالا، محیط های خطرناک یا شرایط سخت صنعتی کار کنند.

بسته به کاربرد، حسگرهای مغناطیسی می‌توانند به روش‌های مختلفی مانند تشخیص میدان‌های مغناطیسی، تولید سیگنال‌های الکتریکی بر اساس میدان‌های مغناطیسی یا تغییر حالت‌های خروجی بر اساس تغییرات میدان مغناطیسی عمل کنند.

مطلب مرتبط: تجهیزات اتوماسیون صنعتی

انواع سنسوز مغناطیسی 

حسگرهای متفاونی همچون سنسورهای اثر هال، مقاومت‌های مغناطیسی پروسکایت، سنسورهای شار، سنسورهای مقاومت مغناطیسی ناهمسانگرد (AMR) و مغناطیس‌سنج‌های القایی تولید می شوند. این دسته از سنسورها، به 4 گروه اصلی، زیر دسته بندی می شوند.

• اثر هال (مقرون و به صرفه بودن آن و ظریفیت حرارتی بالا، سبب استفاده آن می شود.) : پرکاربردترین سنسور ارائه شده است.
• سنسور Reed switch (کاربرد زیادی در اندازه‌گیری سطح مایعات ، در دستگاه‌های قهوه ساز ، لباسشویی ، آبگرمکن ، یا به عنوان حسگر حرارتی در بخار پز یا اجاق گاز دارد.)
• مغناطیسی مقاومتی ناهمسانگرد AMR (به منظور اندازه گیری موقعیت‌های خطی ، زاویه‌ای و جابه‌جایی در میدان مغناطیسی استفاده می شوند.)
• سنسور فلاکس گیت (جهت جستجوهای ژئوفیزیکی و نقشه برداری‌های هوایی مورد استفاده قرار می گیرند)
• کویل

کویل

سیم پیچ کلاسیک ترین و ساده ترین نوع سنسور مغناطیسی است. در حالی که سیم پیچ به تنهایی نمی تواند برای تشخیص مستقیم یک میدان مغناطیسی استفاده شود، می تواند تغییرات میدان مغناطیسی را تشخیص دهد. یک سیم پیچ مستقل عملکرد محدودی را ارائه می دهد. با این حال، هنگامی که با سیم پیچ ها یا مواد مغناطیسی دیگر ترکیب شود، می تواند به یک حسگر مغناطیسی بسیار حساس تبدیل شود. در حال حاضر، سنسورهای مغناطیسی که از سیم پیچ ها استفاده می کنند شامل سیم پیچ های فلزیاب، حسگرهای تشخیص زاویه یا چرخش و همچنین سنسورهای فلاکس گیت، نوعی حسگر است که در طیف وسیعی از کاربردها استفاده می شود.

اثر هال 

عنصر هال کاربرد عملی افکت هال است. حساسیت مغناطیسی آن به خوبی عناصر حسگر MR نیست. با این حال، به عنوان یک سنسور مغناطیسی که به مواد مغناطیسی وابسته نیست، می تواند در یک محیط میدان پارامغناطیسی استفاده شود. بنابراین کاربردهایی به عنوان سنسور جریان یا انواع مختلف سوئیچ های مغناطیسی دارد.

ویژگی های سنسور مغناطیسی

• سنسور مغناطیسی به عنوان یک سنسور غیر تماسی، هیچ ارتباط مکانیکی بین قطعات متحرک و ثابت خود ندارد که منجر به افزایش طول عمر می شود.
• ساختار آن :

برای محیط آلوده، چرب و روغنی مناسب است. بدین منظور به طور گسترده، در اتومبیل ها استفاده می شود.

• لغزش قطعات متحرک در سنسور مغناطیسی نویز ایجاد نمی کند.

مزایا و محدودیت های سنسورهای مغناطیسی

سنسورهای مغناطیسی چندین مزیت کلیدی از جمله هزینه کم و ماهیت قوی دارند. آنها قادر به تشخیص اجسام با استفاده از این واقعیت هستند که خطوط مغناطیسی نیرو توسط مواد غیر مغناطیسی مانند پلاستیک، آلومینیوم یا مس مانع نمی شوند. این سنسورها می توانند برای کارهای مختلفی مانند تشخیص مکان، اندازه گیری سرعت و سنجش جهت حرکت استفاده شوند.

با این حال، سنسورهای مغناطیسی مستعد تداخل فرومغناطیسی خارجی هستند که می تواند بر دقت اندازه گیری آنها تأثیر بگذارد. علاوه بر این، آنها از نظر اندازه‌گیری جریان دارای محدودیت‌هایی هستند، زیرا قادر به اندازه‌گیری در فواصل بیش از 10 سانتی‌متر بدون استفاده از آهنربای قدرتمند برای تولید یک میدان مغناطیسی بزرگ نیستند.

علاوه بر این، دمای بالا می‌تواند بر قابلیت‌های حسگرهای مغناطیسی تأثیر بگذارد و بر تحرک حامل‌های بار و حساسیت سنسورهای اثر هال تأثیر بگذارد.

برخی دیگر از مزایای سنسور های مغناطیسی عبارتنداز:

دقت بالا: سنسورهای مغناطیسی به دلیل قابلیت اندازه‌گیری دقیق تغییرات میدان‌های مغناطیسی، در کاربردهایی که نیاز به دقت بالا دارند، مانند سیستم‌های موقعیت‌یابی و اندازه‌گیری‌های دقیق، بسیار مفید هستند. این دقت بالا به ویژه در مواقعی که نیاز به کنترل و پایش دقیق فرآیندها وجود دارد، ارزشمند است.

پایداری و دوام: سنسورهای مغناطیسی معمولاً از پایداری و دوام بالایی برخوردارند. آن‌ها می‌توانند در شرایط محیطی سخت از جمله دماهای بسیار بالا یا پایین، رطوبت، و شرایط گرد و غبار به خوبی عمل کنند. این ویژگی باعث می‌شود که این سنسورها در محیط‌های صنعتی و خارجی که شرایط محیطی ناپایدار است، کاربردی باشند.

عملکرد بدون تماس: یکی از ویژگی‌های برجسته سنسورهای مغناطیسی این است که نیازی به تماس مستقیم با اجسام ندارند. این ویژگی باعث می‌شود که در کاربردهایی که نیاز به جلوگیری از سایش یا آسیب به اجسام وجود دارد، مانند در موتورهای الکتریکی یا سیستم‌های مکانیکی حساس، به کار روند.

کاهش مصرف انرژی: بسیاری از سنسورهای مغناطیسی مصرف انرژی کمی دارند و این ویژگی برای کاربردهایی که نیاز به کاهش مصرف انرژی دارند، بسیار مهم است. این سنسورها می‌توانند به کاهش هزینه‌های عملیاتی و افزایش بهره‌وری انرژی کمک کنند.

عملکرد در شرایط مختلف: سنسورهای مغناطیسی به دلیل توانایی عملکرد در شرایط مختلف محیطی، از جمله زیر آب و در فضاهای با میدان‌های مغناطیسی متنوع، در کاربردهای ویژه‌ای مفید هستند. این توانایی به ویژه در صنایع مختلف و تحقیقات علمی که نیاز به اندازه‌گیری در شرایط خاص دارند، مورد استفاده قرار می‌گیرد.

کاربرد در سیستم‌های خودکار: در سیستم‌های خودکار و کنترل صنعتی، سنسورهای مغناطیسی به عنوان ابزارهای کلیدی برای شناسایی موقعیت و اندازه‌گیری تغییرات در فرآیندها استفاده می‌شوند. این سنسورها بهبود دقت و کارایی سیستم‌های صنعتی را تسهیل می‌کنند و به کاهش خطاها و افزایش تولید کمک می‌کنند.

معایب سنسورهای مغناطیسی

برخی از معایب سنسور های مغناطیسی که شامل:

حساسیت به میدان‌های مغناطیسی خارجی: یکی از مشکلات اصلی سنسورهای مغناطیسی، حساسیت آن‌ها به میدان‌های مغناطیسی خارجی است. این حساسیت می‌تواند باعث تداخل در اندازه‌گیری‌ها شود و دقت نتایج را تحت تأثیر قرار دهد. برای کاهش این مشکل، ممکن است نیاز به طراحی و کالیبراسیون دقیق‌تر باشد.

محدودیت در فاصله اندازه‌گیری: بسیاری از سنسورهای مغناطیسی محدودیت‌هایی در فاصله‌ای که می‌توانند به طور مؤثر عمل کنند، دارند. این محدودیت می‌تواند برای کاربردهایی که نیاز به اندازه‌گیری در فواصل طولانی دارند، مشکل‌ساز باشد. در چنین مواردی، ممکن است نیاز به استفاده از فناوری‌های مکمل باشد.

هزینه بالا: برخی از مدل‌های پیشرفته سنسورهای مغناطیسی می‌توانند هزینه بالایی داشته باشند. این هزینه ممکن است به عنوان یک عامل محدودکننده در پروژه‌هایی با بودجه محدود عمل کند. به همین دلیل، انتخاب مدل مناسب با توجه به نیازها و بودجه پروژه بسیار مهم است.

پیچیدگی در طراحی و نصب: طراحی و پیاده‌سازی سنسورهای مغناطیسی می‌تواند پیچیده باشد. برای استفاده مؤثر از این سنسورها، نیاز به دانش تخصصی و تجربه در زمینه طراحی، نصب و کالیبراسیون آن‌ها وجود دارد. این پیچیدگی ممکن است به افزایش هزینه‌های پروژه و نیاز به متخصصین با تجربه منجر شود.

تأثیر منفی در شرایط خاص: سنسورهای مغناطیسی ممکن است در شرایط خاص مانند حضور میدان‌های مغناطیسی قوی یا منابع تداخل الکترومغناطیسی عملکرد مناسبی نداشته باشند. این تأثیر منفی می‌تواند نیاز به طراحی خاص و تنظیمات دقیق داشته باشد تا دقت اندازه‌گیری‌ها حفظ شود.

محدودیت در برخی کاربردها: در برخی از کاربردها، به ویژه در اندازه‌گیری‌های بسیار دقیق یا در فضاهای بسیار کوچک، سنسورهای مغناطیسی ممکن است عملکرد مناسبی نداشته باشند. در چنین مواردی، ممکن است نیاز به استفاده از فناوری‌های دیگر یا سنسورهای جایگزین باشد.

کاربرد سنسورمغناطیسی 

یکی دیگر از کاربردهای سنسورهای مغناطیسی در کنترل سطح مخزن است. سنسورها بدون نیاز به منبع تغذیه در مخزن به صورت عمودی در نقاط خاصی از مخزن نصب می شوند. یک شناور ساخته شده از پلی آمید یا فلز روی سطح مایع در مخزن قرار می گیرد. و می تواند همراه با مایع حرکت کند. حرکت شناور در امتداد میله سوئیچ های داخل میله را فعال می کند و خروجی دستگاه را فعال می کند. هنگامی که آهنربا روی شناور در جلوی سنسور قرار می گیرد، فعال می شود و سیگنالی ایجاد می کند. این نوع کنترل کننده، سوئیچ سطح نامیده می شود.(سوئیچ جریان )

در صورتی که امکان نصب میدان مغناطیسی دائمی یا میدان مغناطیسی الکتریکی بر روی تجهیزات وجود داشته باشد، می توان از سنسورهای مغناطیسی در بسیاری از کاربردها استفاده کرد. آنها به دلیل ساختار مناسب در محیط های کثیف، چرب و روغنی به خوبی کار می کنند. فاصله دید و سرعت سنسور به قدرت آهنربایی که به آن نزدیک می شود بستگی دارد. سرعت عملکرد و دقت سنسور مغناطیسی کمتر از سنسور القایی است.

از دیگر کاربردهای حسگرهای مغناطیسی می توان، به موارد زیر اشاره کرد.

• به توانایی آنها در شمارش اشیا
• تشخیص باز یا بسته بودن درها
• کنترل موقعیت تجهیزات
• اندازه گیری سرعت چرخش
• صنعت خودرو نظامی – کشاورزی نیروگاه ها – تجهیزات فضایی
• رباتیک و اتوماسیون کارخانه
• کاربردهای زیست-پزشکی
• اندازه گیری های صنعتی
• واحدهای منبع تغذیه (PSU)
• و …

ساختار سنسور مغناطیسی

• تماس‌های تیغه‌ای :

از مواد فرومغناطیسی مانند آلیاژهای آهن و نیکل ساخته می شود. این جز، درون یک لوله کوچک پر از گاز نیتروژن خنثی قرار دارد.

• یک LED، برای نشان دادن وضعیت آن نصب می شود. هنگامی که یک میدان مغناطیسی، مانند یک آهنربای دائمی، به سنسور نزدیک می شود، تماس های تیغه ای شکل، میدان مغناطیسی را جذب می کنند و یک یا چند کنتاکت را باز یا بسته می کنند.
• نوسانگر LC

سنسورهای مغناطیسی دو سیمه

سنسورهای مغناطیسی دو سیم معمولا منبع تغذیه AC/DC دارند و با دو سیم ساخته می شوند. جزء اصلی این نوع سنسور یک رله نی است. هر چه رله نی بزرگتر باشد، جریان بیشتری را می تواند از طریق دو سیم منتقل کند. در مورد سنسورهای مغناطیسی سه سیمه با خروجی NPN یا PNP، ولتاژ تغذیه به طور کلی DC است و سرعت عملکرد این سنسورها بسیار بسیار بیشتر از انواع دو سیمه است. جزء اصلی این سنسورها می تواند یک سنسور جلوه سالن باشد. در تولید سوئیچ های سطح از انواع دو سیمه استفاده می شود. اینترنشنال برق و صنعت توانایی ساخت انواع سوئیچ سطح در سایزهای مختلف بر اساس نیاز مشتری را دارد.

تفاوت سنسور مغناطیسی و القایی

حسگرهای حساس به میدان مغناطیسی به دلیل ساختار مناسب در محیط های کثیف، چرب و روغنی به خوبی کار می کنند. سرعت عملکرد و دقت سنسور مغناطیسی کمتر از سنسور القایی است.

مشابه سنسورهای القایی، سنسورهای مغناطیسی دارای یک نوسانگر LC هستند، اما هسته نوسانگر آنها اساساً متفاوت است. در حسگرهای القایی، هسته بخشی از سیم را می پوشاند و یک میدان مغناطیسی را به بیرون هدایت می کند. هنگامی که فلز در این میدان قرار می گیرد، جریان مدار نوسانگر را تغییر می دهد و امکان تشخیص فلز را فراهم می کند. با این حال، در حسگرهای مغناطیسی، هسته فریت نوسانگر، کل هسته را می پوشاند. هنگامی که یک آهنربا به این نوع سنسور نزدیک می شود، هسته اسیلاتور اشباع می شود و منجر به تغییر در جریان نوسانگر و در نتیجه تشخیص آهنربا می شود.

چشم انداز آینده

پیش‌بینی می‌شود که بازار جهانی سنسورهای مغناطیسی از سال 2022 تا 2028 نرخ رشد ترکیبی سالانه 5.1% (CAGR) را تجربه کند، که نسبت به CAGR 4.0% مشاهده شده بین سال‌های 2013 و 2021 افزایش یافته است.

افزایش تقاضا برای سنسورهای اثر هال، آشکارسازهای مغناطیسی سه بعدی و سیستم‌های حسگر مغناطیسی مقاومتی در صنایع مختلف پیش‌بینی می‌شود که چشم‌انداز رشد جذابی را در بازار جهانی حسگرهای مغناطیسی ایجاد کند.

توسعه حسگرهای مغناطیسی انعطاف پذیر هم از نظر تجاری و هم از نظر باز کردن حوزه های کاربردی جدید نویدبخش است. تلاش‌های تحقیقاتی آینده باید بر افزایش انعطاف‌پذیری و سازگاری حسگرهای مغناطیسی متمرکز شود تا مناسب بودن آنها برای استفاده صنعتی افزایش یابد.

خرید سنسور مغناطیسی 

جهت سفارش و خرید سنسور میدان مغناطیسی حساس به برد MSR12-5-N2 می توانید با مشاورین فروش ما، در نوین پارت تماس حاصل فرمایید. آنها خدمات مشاوره، فروش و پشتیبانی محصولات سنسور مغناطیسی را ارائه می دهند. قبل از خرید سنسور لازم است که مشخصات ظاهری سنسور مغناطیسی MSR12-5-N2 بدانید.

• سنسور حساس به میدان مغناطیسی MSR12-5-N2، استوانه ای شکل است. (ابعاد 61*12)
• جنس بدنه : فلز برنج
• یک نشانگر LED قرمز رنگ نیز روی آن قرار دارد.
• طول کابل :  این سنسور جک 1.5 متر است.

سخن پایانی 

سنسور مغناطیسی، میدان های مغناطیسی را تشخیص می دهد. و آنها را به سیگنال های الکتریکی تبدیل می کند. آنها معمولاً برای اهداف مختلفی مانند تشخیص موقعیت، سرعت، جریان یا اجسام فلزی استفاده می شوند.

در محیط‌های صنعتی، سنسورهای مغناطیسی اغلب برای تشخیص و کنترل موقعیت و حرکت اجسام مغناطیسی استفاده می‌شوند. آنها می توانند در محیط های چالش برانگیز مانند دماهای بالا، شرایط خطرناک یا محیط های سخت صنعتی کار کنند.

بسته به کاربرد خاص، حسگرهای مغناطیسی می‌توانند به روش‌های مختلفی، در پاسخ به تغییرات میدان مغناطیسی عمل کنند.