همه چیز درباره سنسور مغناطیسی: عملکرد، ساخت، نصب و کاربردها

سنسورهای مغناطیسی یکی از ابزارهای پرکاربرد در دنیای فناوری و صنعت هستند. این سنسورها به کمک میدان‌های مغناطیسی عمل کرده و بدون تماس فیزیکی، حضور، موقعیت، سرعت یا جهت حرکت اجسام را تشخیص می‌دهند. سنسورهای مغناطیسی به دلیل دقت بالا، طول عمر زیاد و توانایی عملکرد در شرایط سخت، در بسیاری از صنایع مانند خودروسازی، صنایع فولاد، تجهیزات پزشکی، درب‌های اتوماتیک و سیستم‌های امنیتی مورد استفاده قرار می‌گیرند.

تعریف سنسور مغناطیسی

سنسور مغناطیسی ابزاری است که تغییرات میدان مغناطیسی محیط را شناسایی کرده و آن را به سیگنال‌های الکتریکی قابل پردازش تبدیل می‌کند. این سنسورها معمولاً بر اساس اثر هال، مغناطو‌مقاومتی (MR)، مغناطواستریکتیو، یا القای الکترومغناطیسی ساخته می‌شوند.

ساخت سنسور مغناطیسی

۱. اجزای اصلی سنسور مغناطیسی

• عنصر حسگر (Sensor Element): این قسمت حساس به میدان مغناطیسی است و معمولاً از مواد نیمه‌رسانا ساخته می‌شود.

• مدار تقویت و پردازش: تقویت‌کننده‌ها، فیلترها و مبدل‌های آنالوگ به دیجیتال در این بخش قرار دارند.

• محفظه یا کیس: از سنسور در برابر آسیب‌های مکانیکی، گرد و غبار و رطوبت محافظت می‌کند.

۲. مراحل ساخت

1. طراحی مدار و انتخاب عنصر حساس: بسته به نوع کاربرد، از سنسور هال، MR یا GMR استفاده می‌شود.

2. تولید بورد مدار چاپی (PCB): عناصر الکترونیکی بر روی بورد نصب می‌شوند.

3. مونتاژ: عناصر الکترونیکی به همراه سنسور مغناطیسی درون کیس قرار گرفته و به هم متصل می‌شوند.

4. کالیبراسیون: تنظیم حساسیت و دامنه پاسخ‌دهی سنسور با میدان مغناطیسی مرجع.

5. تست عملکرد: بررسی عملکرد سنسور در شرایط مختلف

   

   روش نصب سنسور مغناطیسی

   ۱. انتخاب محل نصب

   • سنسور باید در ناحیه‌ای بدون نویز الکترومغناطیسی نصب شود.

   • باید نزدیک به منبع مغناطیسی (مانند آهنربا یا شیء فلزی) قرار گیرد.

   • فاصله و زاویه مناسب نسبت به هدف باید رعایت شود.

   ۲. روش‌های نصب متداول

   • نصب با پیچ یا بست

   • نصب با چسب صنعتی یا پایه مغناطیسی

   • نصب در محفظه‌های ضدآب برای کاربردهای خارجی

   ۳. اتصال الکتریکی

   • استفاده از کابل‌های شیلددار برای کاهش نویز

   • رعایت پلاریته در اتصال به منبع تغذیه

   • اتصال به کنترلر یا PLC برای دریافت و پردازش سیگنال

     انواع سنسور مغناطیسی

     ۱. سنسور اثر هال (Hall Effect Sensor)

     • کاربرد در اندازه‌گیری سرعت چرخش، موقعیت زاویه‌ای و تشخیص حضور فلزات

     • حساس به میدان مغناطیسی عمودی

     ۲. سنسور مغناطو‌مقاومتی (MR)

     • دقت بالا در اندازه‌گیری موقعیت

     • استفاده در انکودرهای مغناطیسی

     ۳. سنسور مغناطواستریکتیو

     • کاربرد در اندازه‌گیری طول و تغییر شکل اجسام

     • مورد استفاده در صنایع سنگین و رباتیک

     ۴. سنسور القایی مغناطیسی

     • بر پایه قانون فارادی و تغییرات شار مغناطیسی

     • کاربرد در ژنراتورها و ابزارهای اندازه‌گیری سرعت

       سنسور مغناطیسی فلزیاب

       سنسورهای فلزیاب مغناطیسی برای شناسایی اجسام فلزی مدفون یا پنهان در مواد غیرفلزی به کار می‌روند. این سنسورها معمولاً بر اساس تغییر میدان مغناطیسی ناشی از وجود فلز در نزدیکی کویل کار می‌کنند.

       کاربردها:

       • تشخیص اشیای فلزی در خطوط تولید

       • استفاده در گیت‌های امنیتی و فرودگاه‌ها

       • جستجوی فلزات گران‌بها

       سنسور مغناطیسی درب

       سنسورهای درب مغناطیسی در سیستم‌های امنیتی و اتوماسیون ساختمان کاربرد دارند. این سنسورها از دو بخش تشکیل شده‌اند: یک آهنربای دائم که روی لنگه در نصب می‌شود و یک سنسور مغناطیسی که روی چارچوب قرار دارد.

       کاربردها:

       • درب‌های اتوماتیک

       • سیستم‌های اعلام سرقت

       • کنترل دسترسی و درب‌های هوشمند

         

         سنسور انکودر مغناطیسی

         انکودرهای مغناطیسی از سنسورهای مغناطیسی برای تشخیص موقعیت زاویه‌ای یا خطی یک محور چرخنده استفاده می‌کنند. برخلاف انکودرهای نوری، در شرایط گرد و خاک یا روغن نیز عملکرد مناسبی دارند.

         مزایا:

         • مقاومت در برابر آلودگی

         • دقت بالا

         • کاربرد در رباتیک، ماشین‌های CNC و موتورها

         سنسور الکترومغناطیسی

         این سنسورها معمولاً از یک کویل و یک هسته فرومغناطیس تشکیل شده‌اند و بر اساس القای الکترومغناطیسی کار می‌کنند.

         ویژگی‌ها:

         • بدون تماس

         • مناسب برای اندازه‌گیری سرعت یا فاصله

         • کاربرد در تجهیزات حمل‌ونقل، قطارهای مغناطیسی و خودروهای الکتریکی

           مزایا و معایب سنسورهای مغناطیسی

           مزایا:

           • بدون تماس فیزیکی، کاهش استهلاک

           • عملکرد قابل‌اعتماد در شرایط سخت

           • مناسب برای محیط‌های صنعتی با گردوغبار یا روغن

           معایب:

           • حساسیت به میدان‌های مغناطیسی خارجی

           • محدودیت در فاصله عملکرد مؤثر

           • احتمال اختلال توسط اجسام فلزی بزرگ در نزدیکی

             کاربردهای صنعتی سنسورهای مغناطیسی

             • خودروسازی (تشخیص سرعت چرخ، وضعیت دریچه گاز)

             • خطوط تولید صنعتی (فلزیابی، شمارش قطعه، کنترل درب)

             • پزشکی (دستگاه‌های MRI و ربات‌های جراحی)

             • رباتیک و اتوماسیون صنعتی

             • صنایع نظامی و هوافضا

               انتخاب سنسور مغناطیسی مناسب

               برای انتخاب یک سنسور مغناطیسی مناسب باید فاکتورهای زیر را در نظر گرفت:

               • نوع کاربرد (سرعت، موقعیت، تشخیص فلز)

               • شرایط محیطی (رطوبت، دما، گردوغبار)

               • نوع خروجی (آنالوگ یا دیجیتال)

               • فاصله عملکرد و دقت

                 نگهداری و کالیبراسیون سنسور مغناطیسی

                 • بررسی دوره‌ای وضعیت سیم‌کشی

                 • تمیزکاری سنسور برای جلوگیری از تجمع گردوغبار فلزی

                 • تست عملکرد در فواصل زمانی مشخص

                 • کالیبراسیون مجدد برای حفظ دقت عملکرد

                   جمع‌بندی

                   سنسورهای مغناطیسی با ویژگی‌های منحصربه‌فرد خود نقش کلیدی در پیشرفت صنایع ایفا می‌کنند. این سنسورها در انواع مختلفی طراحی و تولید می‌شوند که هر کدام متناسب با نیازهای خاص کاربرد دارند. از سنسورهای ساده درب گرفته تا انکودرهای پیچیده مغناطیسی و سیستم‌های فلزیاب پیشرفته، کاربرد گسترده این ابزارها در دنیای امروز غیرقابل‌انکار است.  منبع:همه چیز درباره سنسور مغناطیسی: عملکرد، ساخت، نصب و کاربردها