Vilka typer av magnetiska sensorer finns det?

Magnetiska sensorer är viktiga komponenter i olika industrier, och spelar en avgörande roll för att detektera magnetfält och omvandla dem till elektriska signaler. Som sensorleverantör har jag djup kunskap om olika typer av magnetiska sensorer och deras tillämpningar. I den här bloggen kommer jag att introducera dig till huvudtyperna av magnetiska sensorer, deras funktionsprinciper och deras typiska användningsfall.

Hall - effektsensorer

Halleffektsensorer är bland de mest använda magnetiska sensorerna. De fungerar baserat på Hall-effekten, som upptäcktes av Edwin Hall 1879. När ett magnetfält appliceras vinkelrätt mot strömflödet i en ledare eller halvledare, genereras en spänning (Hall-spänning) över ledaren vinkelrätt mot både strömmen och magnetfältet.

Den grundläggande strukturen för en Hall-effektsensor består av en tunn remsa av halvledarmaterial genom vilken en ström passerar. När ett magnetfält finns, verkar Lorentz-kraften på laddningsbärarna i halvledaren, vilket gör att de ackumuleras på ena sidan av remsan. Detta skapar en potentialskillnad, eller Hall-spänning, som kan mätas.

En av de viktigaste fördelarna med Hall-effektsensorer är deras beröringsfria funktion. De kan upptäcka närvaron, styrkan och riktningen av ett magnetfält utan fysisk kontakt, vilket gör dem lämpliga för applikationer där slitage på grund av mekanisk kontakt är ett problem. Till exempel används de i stor utsträckning i biltillämpningar för hastighetsavkänning i hjulhastighetssensorer, gasspjällslägesavkänning och växellägesavkänning. Inom industriell automation används Hall-effektsensorer för närhetsavkänning, positionsavkänning och strömavkänning.

Magnetoresistiva sensorer

Magnetoresistiva sensorer fungerar enligt principen att det elektriska motståndet hos vissa material förändras när de utsätts för ett magnetfält. Det finns olika typer av magnetoresistiva sensorer, inklusive anisotropiska magnetoresistiva (AMR), jättemagnetoresistiva (GMR) och tunnelmagnetoresistiva (TMR) sensorer.

AMR-sensorer bygger på att motståndet hos ett ferromagnetiskt material ändras beroende på vinkeln mellan strömflödets riktning och materialets magnetiseringsriktning. De är relativt enkla och kostnadseffektiva och används i applikationer som kompasser, positionssensorer och magnetiska kodare.

GMR-sensorer, å andra sidan, uppvisar en mycket större förändring i motstånd jämfört med AMR-sensorer. De består av flera lager av magnetiska och icke-magnetiska material. När ett magnetfält appliceras ändras den relativa orienteringen av magnetiseringen i de magnetiska lagren, vilket leder till en betydande förändring av sensorns elektriska resistans. GMR-sensorer används i högkänsliga applikationer som hårddiskar för att läsa data från disken, och i vissa avkänningsapplikationer för bilar och industrier.

TMR-sensorer har en ännu högre känslighet än GMR-sensorer. De arbetar baserat på den kvantmekaniska tunneleffekten. I en TMR-sensor är ett tunt isolerande skikt inklämt mellan två ferromagnetiska skikt. Tunnelströmmen genom det isolerande skiktet beror på den relativa magnetiseringsriktningen för de två ferromagnetiska skikten. TMR-sensorer används i applikationer som kräver extremt hög känslighet, såsom magnetiskt random - access memory (MRAM) och vissa avancerade magnetiska avkänningsapplikationer.

Induktiva sensorer

Induktiva sensorer använder principen om elektromagnetisk induktion för att detektera närvaron av ett magnetfält eller ett metalliskt föremål. När ett ledande föremål placeras i närheten av ett magnetiskt växelfält som genereras av en spole i sensorn, induceras virvelströmmar i föremålet. Dessa virvelströmmar genererar i sin tur ett eget magnetfält som motverkar det ursprungliga magnetfältet, vilket orsakar en förändring i spolens impedans.

Förändringen i impedans kan detekteras och användas för att bestämma närvaron, positionen eller närheten av metallföremålet. Induktiva sensorer används vanligtvis för att detektera metallföremål i industriell automation, såsom i transportörsystem för objektdetektering, i verktygsmaskiner för verktygspositionsavkänning och i förpackningsmaskiner för att detektera närvaron av metalldelar.

En av begränsningarna med induktiva sensorer är att de bara kan upptäcka metallföremål. De är inte lämpliga för att detektera icke-metalliska material som plast eller trä. De erbjuder dock hög tillförlitlighet och långsiktig stabilitet, vilket gör dem till ett populärt val i många industriella tillämpningar.

Fluxgate sensorer

Fluxgate-sensorer är mycket känsliga magnetfältssensorer som kan mäta både magnituden och riktningen av ett magnetfält. De består av en ferromagnetisk kärna som drivs till mättnad av en växelström i en primärspole. När ett externt magnetfält är närvarande, modifierar det kärnans mättnadsegenskaper, vilket resulterar i en förändring av det magnetiska flödet i kärnan.

En sekundär spole används för att detektera förändringarna i det magnetiska flödet. Utsignalen från sekundärspolen är en signal som är proportionell mot det externa magnetfältet. Fluxgate-sensorer används ofta i applikationer där magnetfältsmätningar med hög precision krävs, till exempel vid geofysiska undersökningar för att upptäcka magnetiska anomalier i jordskorpan, i flygtillämpningar för attitydbestämning och i navigationssystem för kompassering.

Applikationer och våra produkterbjudanden

Varje typ av magnetisk sensor har sina egna unika egenskaper och är lämpliga för olika applikationer. Som sensorleverantör erbjuder vi ett brett utbud av magnetiska sensorer för att möta våra kunders olika behov. Till exempel har viE3JK - RR11 - C 2M OMS-sensor, som kan användas i olika industriella automationsapplikationer för närhetsavkänning. Denna sensor är känd för sin höga tillförlitlighet och långdistansdetekteringsförmåga.

Vår0J5136 Sensorär en annan utmärkt produkt. Det är en mångsidig sensor som kan användas i olika typer av magnetfältsavkänningstillämpningar och erbjuder exakt och stabil prestanda.

DeE2B - M12KN08 - WZ - B1 Sensorär en högkvalitativ induktiv sensor som är lämplig för att detektera metallföremål i industriella miljöer. Den har en robust design och tål tuffa driftsförhållanden.

Slutsats

Magnetiska sensorer är en integrerad del av modern teknik, vilket möjliggör ett brett spektrum av applikationer inom fordonsindustrin, industriell automation, flyg och hemelektronik. Att förstå de olika typerna av magnetiska sensorer och deras funktionsprinciper är avgörande för att välja rätt sensor för en specifik applikation.

Som sensorleverantör har vi åtagit oss att tillhandahålla högkvalitativa magnetiska sensorer och utmärkt kundservice. Oavsett om du letar efter en sensor för en ny produktutveckling eller behöver byta ut en befintlig sensor så har vi kompetensen och produktutbudet för att möta dina krav. Om du är intresserad av våra magnetiska sensorer eller har några frågor om sensorval och tillämpning, är du välkommen att kontakta oss för upphandling och vidare diskussion.

Referenser

• Hall, EH (1879). På en ny verkan av magneten på elektriska strömmar. American Journal of Mathematics, 2(3), 287 - 292.
• Prinz, GA (1995). Magnetoresistiva sensorer. Journal of Magnetism and Magnetic Materials, 148(1 - 2), 178 - 192.
• Dodd, CV, & Deeds, WE (1968). Analytiska lösningar på virvel - strömsond - spoleproblem. Journal of Applied Physics, 39(6), 2829 - 2838.
• Ripka, P. (2001). Fluxgate sensorer. Sensorer och ställdon A: Fysiska, 91(1 - 3), 115 - 131.