Как выбрать настраиваемый датчик магнита
Нужна помощь в выборе правильных датчиков «Что должен делать этот датчик?», Важно определить среду, в которой будет предложено работать датчик. Переменные температуры, влажности, воздействия ультрафиолетового излучения и близости к другим компонентам системы, среди прочих, должны быть определены так, чтобы можно было гарантировать правильный выбор датчика.
Тем не менее, если выбор датчика является скорее запоздалой мыслью OEM во время процесса проектирования, вполне вероятно, что специализированный датчик либо должен быть разработан, либо модифицирован в соответствии с конкретными требованиями конструкции приводной системы, что может быть дорогостоящим. Большинство инженеров столкнулись с проблемой отделки дизайна только для того, чтобы обнаружить, что ключевой компонент дизайна был упущен, а затем нужно вернуться к чертежной доске или САПР, чтобы выяснить, как все это подойдет. Гораздо разумнее и менее дорогостоящим учитывать все потенциальные факторы, которые будут влиять на работу датчика до проектирования системы исполнительных механизмов, при этом всегда уделяя особое внимание всей конструкции системы. В тех случаях, когда использование пользовательского датчика невозможно избежать, существуют определенные конструктивные параметры, которые следует учитывать для обеспечения надежной конструкции системы: экологического, механического, электрического и магнитного.
Рисунок 1: Компоненты датчика эффекта Холла для приложения определения скорости. Когда магнит вращается над датчиком, чип Холла обнаруживает магнитное поле
Рисунок 2: Датчик ключа геркона состоит из контактов на металлических тростниках, которые запечатываются в стеклянной капсуле. Когда вблизи магнитного поля контакты открываются или закрываются
Экологические соображения: знай свое окружение
Существует несколько факторов окружающей среды, которые могут повлиять на работу магнитного датчика. Понимание влияния любого из этих факторов на датчик имеет решающее значение в процессе выбора и поможет инженеру принять меры предосторожности для обеспечения целостности схемы.
Температура: Температура эксплуатации и хранения, превышающая 100 ° C, может ухудшить работу датчика и магнита. Датчики эффекта Холла имеют максимальные температурные ограничения от 85 ° C до 150 ° C. После превышения максимального значения температуры датчик теряет свою калибровку и не будет реагировать должным образом на магнитное поле. Эффективность ручного переключателя минимально зависит от температуры до 150 ° C. Заключительный раздел по магнитным параметрам дает более подробную информацию о том, как температура влияет на выбор магнитного материала привода.
Влажность: Это сильно влияет на выбор магнитного материала и потенциального покрытия, если требуется, для магнита. Некоторые магнитные материалы, такие как неодим, очень чувствительны к влаге и могут разрушаться, потому что железо деградирует с влажностью.
Удар и вибрация: эти динамические силы необходимо учитывать. На тростниковые переключатели могут негативно влиять силы высоких Г и может потребоваться специальная ориентация лезвий.
УФ: для наружного монтажа рассматриваемый пластиковый материал для датчика должен выдерживать длительное воздействие ультрафиолетового излучения. Инженер должен проверить, есть ли какие-либо специальные критерии эффективности проверки.
Тепловой удар: рекомендуется проверить тепловой удар, чтобы проверить конструкцию датчика и обеспечить его долговременную работу. Этот тест обычно проводят, если существует широкий диапазон температур, например, от -40 ° C до + 105 ° C. Высокая температура может достигать + 150 ° C. При неправильной упаковке материалы могут ухудшаться при высоком напряжении. Коэффициенты теплового расширения для пластмасс и материалов для заливки должны быть проанализированы для обеспечения их совместимости с переключающим компонентом внутри датчика в полном диапазоне температур.
Механические проблемы: понимание пространственных требований датчика
Инженер-проектировщик должен рассмотреть модель 3D-CAD, показывающую область, в которой датчик и магнитный привод будут расположены в системе OEM, чтобы можно было понять четкое понимание того, как датчик должен работать в заданном пространстве. Этот процесс поможет инженеру выбрать оптимальный дизайн датчика и магнитного привода для системы. Чтобы понять механические ограничения приложения, инженеры-разработчики должны задать себе следующие вопросы:
- Существует ли конкретная ориентация чувствительного устройства, которое может влиять на дизайн упаковки и способ монтажа?
- Имеется ли пространство как для датчика, так и для привода? Существуют ли ограничения по размеру?
- Обеспечивает ли требуемое расстояние активации и дезактивации между датчиком и приводом правильную ориентацию магнита на датчике?
- Требуется ли заказчику специальный разъем (т. Е. Герметичный тип или окончание), совместимый с соединительной жгутом или монтажной платой? (Тип изоляции провода важен при рассмотрении температуры или химических сред, в которых может подвергаться датчик. Устройство для монтажа на поверхности можно рассматривать для монтажа на печатной плате).
- Существуют ли специальные материалы, которые следует учитывать при соблюдении механических требований? Термопласты и цветные металлы являются распространенными материалами для размещения магнитных датчиков, таких как датчики тростника или эффекта Холла.
- Кроме того, для защиты тростника и переключателей эффекта Холла необходимы герметизирующие материалы. Существует множество марок эпоксидных смол или уретанов для горшечных материалов. Эпоксиды обычно являются предпочтительным выбором для защиты сенсора из-за их стабильности в широком диапазоне температур.
Электрические факторы: учитывайте нагрузку, коммутирующие циклы и выход
- Чтобы полностью понять электрические факторы, проектировщики должны спросить себя:
- Какова электрическая нагрузка, которая переключается?
- Каково напряжение и ток переключения?
- Это AC или DC? Является ли это нагрузкой на логическом уровне?
- Является ли схема питанием от батареи? Если да, то каково значение напряжения батареи?
- Является ли резисторная, индуктивная или емкостная коммутация?
- Сколько циклов переключения в течение всего срока службы продукта требуется?
- Существуют ли особые требования к скорости переключения (т. Е. Для датчиков скорости)?
- Какой тип выходного сигнала датчика желает клиент: цифровой или аналоговый?
- Требуется ли клиенту нормально открытый, нормально закрытый или однотактный геркон?
- Существуют ли какие-либо особые требования, такие как EMC, EMI или ESD в приложении? (Это очень важно при использовании датчика эффекта Холла.)
Магнитные параметры: выбор лучшего магнита
К сожалению, магнитный привод часто пропускается при указании герконного переключателя или датчика эффекта Холла. Это особенно удивительно, так как магнит и датчик составляют 50% от окончательной конструкции магнитной цепи. Проведение значительного времени, тщательного выбора надлежащего датчика, может быть напрасным, если оно сопряжено с неправильным магнитом.
Клиент OEM может сказать, что он или она уже имеет магнит, разработанный в приложении, не учитывая возможности технических проблем. Для предотвращения проблем важно, чтобы инженер-конструктор рассмотрел дизайн магнита с клиентом для требуемого применения. Этот тщательный анализ магнитной цепи предотвратит долгосрочные проблемы качества во время производства. Инженер должен использовать этот список для оценки качества и производительности магнита:
- Используйте программное обеспечение для магнитного моделирования, чтобы получить полное представление о магнитной рабочей среде датчика в широком диапазоне условий. Этот инструмент характеризует работу датчика при работе и взаимодействии с движущимися магнитными полями. Он должен учитывать любые черные металлы, расположенные рядом с датчиком и магнитным приводом, который мог бы шунтировать предполагаемое магнитное поле от датчика. Эта симуляция должна быть выполнена до инвестирования значительного времени в тестирование и инструментальное тестирование.
- Рассмотрим температуру приложения, поскольку она оказывает наибольшее влияние на магнитный материал. Некоторые магнитные материалы, такие как неодим, имеют ограничения на максимально допустимую рабочую температуру. Как только максимальная температура превышена, плотность потока значительно уменьшается и не может быть отменена. Для мягких сред, таких как внутренние применения, магнит alnico или недорогой керамический магнит могут работать хорошо, если материал соответствует требуемому расстоянию для активации датчика. В высокотемпературном применении со многими колебаниями температуры (т. Е. В автомобильной среде) часто требуется очень стабильный редкоземельный магнитный материал, такой как коллат самария.
- Изучите полярность и ориентацию магнита. Датчик эффекта Холла обычно работает с использованием только северного или южного полюса магнита. Герконовый датчик не чувствителен к полярности и будет работать с любым магнитным полюсом.
- Если допуск на активацию довольно плотный, устраните керамические марки и сорта альнико, рекомендуя магнит неодима или самария-кобальта. Материалы редкоземельных элементов намного более конкурентоспособны по сравнению с предыдущими годами.
- Будьте предельно осторожны с использованием неориентированного магнита, когда приложение находится в среде с высокой влажностью. Никелевое покрытие над неодимом является хорошим барьером. Однако это не гарантия того, что влажность не проникнет через никель через трещину. Выберите материал, соответствующий классу самария, для этой среды, если требуется материал редкоземельного элемента.
- При упаковке магнита в герметичной пластиковой или цветной металлической упаковке неодимия можно рассматривать в условиях высокой влажности.
- Чтобы не допустить, чтобы цена стала будущей проблемой, убедитесь, что материал магнита не указан заранее для приложения.
Вывод
Ключом к разработке надежной и надежной магнитной чувствительной системы является способность захватывать все рабочие параметры, необходимые для конкретного датчика, в роли, в которой его просят работать. Очень важно, чтобы связь между поставщиком OEM-поставщиком и инженером-конструктором оставалась открытой, чтобы обеспечить правильный выбор датчика и магнита. В тех случаях, когда требуются специальные датчики, экологические, механические, электрические и магнитные спецификации должны быть включены в процесс выбора датчика для обеспечения оптимальной конструкции системы.
Отраслевые статьи - это форма контента, которая позволяет отраслевым партнерам делиться полезными новостями, сообщениями и технологиями с читателями All About Circuits таким образом, что редакционный контент не очень подходит. Все отраслевые статьи подчиняются строгим редакционным правилам с целью предоставления читателям полезных новостей, технических знаний или историй. Точки зрения и мнения, выраженные в отраслевых статьях, являются точками партнера, а не обязательно для All About Circuits или его авторов.