Тэг: Магниточувствительные датчики

Магниточувствительные датчики - это устройства, способные обнаруживать и измерять магнитные поля.

Датчики такого типа играют ключевую роль в различных областях, включая промышленность, транспорт, медицину и научные исследования.

Магниточувствительные датчики разделяют на следующие группы, исходя из принципа действия:

- контактного срабатывания (например, герконовые датчики)

- бесконтактного срабатывания (например, датчики на эффекте Холла).

В конструкции герконовых датчиков находится геркон (полное название герметичный контакт), который выполняет функции как чувствительного, так и коммутирующего элемента одновременно.

Срабатывание герконового датчика осуществляется при приближении магнитного поля: при уменьшении расстояния между датчиком и магнитом изменяется электрический сигнал, посылаемый устройством, срабатывает геркон.

Этот принцип действия чаще всего применяется в промышленности и других отраслях в решении таких задач, как контроль положения и перемещения.

Характеристики современных герконовых датчиков позволяют использовать их для мониторинга процессов сборки на производствах:

- деталь зафиксирована/не зафиксирована;

- вентиль или клапан в положении открыт/закрыт;

- деталь вставлена/извлечена; 

- механизм выдвинут/задвинут.

Также герконовые поплавковые датчики уровня жидкости применяются для контроля и поддержания заданного уровня в емкостях с различными типами жидкостей, количество герконов и соответственно число контролируемых уровней может достигать семи.

К плюсам современных герконовых датчиков относят:

- простота конструкции,

- характеристики устройств не зависят от температур,

- в современных герконах сопротивление контактов минимальное (у современных моделей не выше 0,15 Ом),

- датчики могут работать при переменном и постоянном напряжении от 0,05 до 250 В.

К некритичным минусам можно отнести относительно небольшое число рабочих циклов (до 107), а также не очень высокую частоту коммутации (до 400 Гц).

Современные магниточувствительные датчики на эффекте Холла имеют электронный выходной ключ, который срабатывает на приближение внешнего магнитного поля.

Принцип работы таких устройств основан собственно на эффекте Холла:

Возникновении в электропроводнике разности между потенциалами на краях образца (напряжения Холла), который был помещен в поперечное магнитное поле, при протекании тока, перпендикулярного полю.

У датчиков на эффекте Холла не имеется механических контактов, которые могли бы подвергаться износу, и за счет этого их ресурс работы практически безграничен.

Датчики способны выдавать довольно большую частоту коммутации (20 кГц и выше).

Датчики на эффекте Холла находят применение как:

- датчики тока

- тахометры

- датчики вибрации

- датчики угла поворота

- бесконтактные потенциометры

- датчики расхода

- датчики положения

- датчики частоты вращения

- счетчики импульсов

- датчики положения клапанов, штоков и т. д.

Также современные магниточувствительные датчики изготавливаются во взрывозащищенном исполнении, что позволяет использовать эти устройства в условиях производства, опасных по взрыву и воспламенению.

Вот примеры некоторых основных применений современных магниточувствительных датчиков:

1. Управление двигателями: Магниточувствительные датчики используются в системах управления двигателями, чтобы обеспечить точное позиционирование и контроль за движущимися объектами. Например, они могут использоваться в робототехнике для управления моторами и сервоприводами.

2. Автомобильная промышленность: Автомобильная промышленность является одним из основных потребителей магниточувствительных датчиков. Они используются для измерения скорости, положения и направления движения автомобиля. Магниточувствительные датчики также используются для обнаружения магнитных полей внутри автомобиля.

3. Медицинская техника: В медицинской технике магниточувствительные датчики используются для различных задач, таких как магнитно-резонансная томография (МРТ) и контроль сердечного ритма. Они также используются для обнаружения и измерения магнитных полей, создаваемых мозгом и сердцем.

4. Электроника: Магниточувствительные датчики имеют широкий спектр применений в электронике. Они могут использоваться для измерения магнитных полей в электромагнитах, индуктивных датчиках, электроинструментах и т.д. Они также могут быть использованы в компасах и гироскопах для ориентации и навигации.

5. Энергетика: Магниточувствительные датчики могут использоваться для измерения магнитного поля в электростанциях и распределительных сетях. Это позволяет операторам контролировать и мониторить электрические системы для обеспечения безопасности и эффективности.

По принципу срабатывания магниточувствительные датчики делятся на две группы:

- датчики контакного срабатывания (герконовые);

- датчики бесконтактного срабатывания (на эффекте Холла).

В основе герконовых датчиков находится геркон (полное название герметичный контакт), который выполняет функции чувствительного и коммутирующего элемента одновременно.

В некоторые датчики может устанавливаться резистор для ограничения тока, а также индикатор для наглядности срабатывания датчика. Корпуса цилиндрических герконовых датчиков выполняются, как правило, из латуни или нержавеющей стали, а корпуса прямоугольных герконовых датчиков — из прочного пластика. Пространство внутри датчика заполняется компаундом, что защищает внутреннее устройство от пыли, влаги, попадания частиц.

Срабатывание герконового датчика происходит при приближении магнитного поля: при уменьшении расстояния между датчиком и магнитом меняется электрический сигнал датчика, срабатывает геркон.

Самое распространенное назначение герконовых датчиков — контроль положения и перемещения:

Герконовые датчики хороши простотой конструкции, их характеристики не зависят от температуры, такие датчики имеют низкое сопротивление контактов (у современных моделей не выше 0,15 Ом), могут работать при переменном и постоянном напряжении от 0,05 до 250 В.

Однако следует учесть относительно небольшое (до 107) количество рабочих циклов и невысокую (до 400 Гц) частоту коммутации.

Магниточувствительные датчики на эффекте Холла имеют электронный выходной ключ, который срабатывает на приближение внешнего магнитного поля.

Принцип работы основан собственно на эффекте Холла 

Возникновении в электропроводнике разности между потенциалами на краях образца (напряжения Холла), который был помещен в поперечное магнитное поле, при протекании тока, перпендикулярного полю.

Такие датчики не имеют механических контактов, которые могли бы изнашиваться, и за счет этого их ресурс работы практически неограничен.

Датчики выдают большую частоту коммутации (20 кГц и выше).

Датчики на эффекте Холла могут применяться как:

- датчики тока

- тахометры

- датчики вибрации

- датчики угла поворота

- бесконтактные потенциометры

- датчики расхода

- датчики положения

- датчики частоты вращения

- счетчики импульсов

- датчики положения клапанов, штоков

и т.д.

Необходимость точного измерения уровня сыпучих материалов и жидкостей

в резервуарах, бункерах, цистернах и т. п. возникает в различных отраслях промышленности,

сельского и коммунального хозяйства.

Информация о состоянии уровня позволяет предотвратить аварийные ситуации, связанные с переливом, а также с опасным понижением уровня.

На основании сведений об изменении уровня вещества можно сделать вывод о его расходе в определенный промежуток времени.

Так как современные системы управления оборудованием основаны на микропроцессорном взаимодействии, для измерения уровня требуются всё более точные средства — электронные датчики.

По задачам различают два вида датчиков уровня:

- сигнализаторы уровня, которые предназначены для сигнализации о достижении предельного уровня или заданного уровня;

- уровнемеры (преобразователи уровня) для непрерывного отслеживания изменений уровня.

Сигнализаторы обычно имеют цифровой логический выход, преобразователи — как аналоговый, так и цифровой.

Аналоговый выход чувствителен к шумам, поэтому цифровой выход предпочтительнее.

Среди различных видов датчиков для измерения уровня следует делать выбор,

исходя из целей измерения и характеристик измеряемого материала.

Тип материала - сыпучий (гранулированный или порошкообразный) или жидкий,

необходимо знать его диэлектрическую проницаемость, проводимость, а также плотность, вязкость.

Важно определить рабочую температуру происходящих в резервуаре процессов, давление.

Также учесть, возможно ли возникновение турбулентности в жидкости и

присутствуют ли в измеряемом материале посторонние частицы.

Немаловажно учитывать, из какого материала изготовлен резервуар, где находится измеряемое вещество

и знать, с какой средой это вещество контактирует (с воздухом или же с какой-то другой средой).

Эти обстоятельства влияют на выбор исполнения датчика уровня: взрывозащищенное, устойчивое к поражению коррозией, водонепроницаемое.

Также нужно определить, в каких пределах будет осуществляться измерение уровня.

Таким образом, когда все условия и обстоятельства известны, стоит рассмотреть некоторые

из предлагаемых современных решений.

Наиболее популярными в сфере измерения уровня являются емкостные и поплавковые датчики.

Емкостные датчики уровня способны обнаруживать вещества, показатели диэлектрической проницаемости которых отличаются от аналогичных показателей воздуха. Электрод, установленный в корпусе датчика, совместно с корпусом образует конденсатор. Емкость такого конденсатора зависит от уровня материала, при изменении уровня от нуля до максимального значения диэлектрическая проницаемость будет изменяться, это позволяет отслеживать уровень вещества.

Емкостные датчики уровня могут выпускаться как в общепромышленном, так и во взрывобезопасном исполнении, в соответсвии со стандартом Namur.

Поплавковые датчики применяются для определения уровня жидкостей. Поплавковые сигнализаторы просты, надежны, недороги, нашли широкое применение в определении уровня жидкостей с разными характеристиками — от простой воды до агрессивных составов и даже взвесей.Принцип их работы основан на действии выталкивающей силы в отношении поплавка малой массы, объемная плотность которого меньше плотности измеряемой жидкой среды.

Современным решением будут магниточувствительные сигнализаторы и уровнемеры. Устройство магнитных сигнализаторов предельного уровня состоит из поплавка со встроенным магнитом, направляющей, присоединительного кабеля и схемы индикации (если она требуется).

Магниточувствительные поплавковые датчики уровня обеспечивают измерение уровня в пределах 25мм-1500мм.