Mechanizm działania czujników magnetycznych i ich podstawowe zastosowanie

Rozwój technologii oraz zwiększanie produkcji przemysłowej powoduje, że powszechnie wykorzystywane są coraz bardziej innowacyjne i zaawansowanie technicznie urządzenia, które mają na celu usprawnienie pracy maszyn oraz zmniejszenie ryzyka ich trwałego uszkodzenia. Jednym z takich modułów jest czujnik magnetyczny, którego podstawową funkcją jest detekcja pola magnetycznego. Pole magnetyczne to z kolei nic innego, jak przestrzeń, w której działają siły magnetyczne.

Czujnik magnetyczny – mechanizm działania

Magnesy, przewodniki z prądem, a także poruszające się ładunki elektryczne to tzw. siły magnetyczne wytwarzające pole magnetyczne. W przypadku czujników magnetycznych, pole magnetyczne kreowane jest przeważnie przez magnesy, które są stale połączone z wykrywanym przedmiotem. Artykuły te mogą być wykonane z różnego rodzaju materiałów, aczkolwiek najczęściej wykorzystuje się materiały nieferromagnetyczne, gdyż zapewniają one znacznie większy zakres pomiarowy. Co więcej, pole magnetyczne przenika przez większość materiałów niemagnetycznych, dzięki czemu detekcja przedmiotów możliwa jest nawet wtedy, gdy pomiędzy przedmiotem a magnesem znajdują się diamagnetyczne przeszkody (np. plastikowe opakowania czy pojemniki).

Czujnik magnetyczny może posiadać 2 rodzaje elementów reagujących na pole magnetyczne:

• Kontaktron (hermetyczny łącznik elektryczny) – dwie blaszki z materiału nieferromagnetycznego umieszczone są w próżni lub gazie obojętnym. Zewnętrzne pole magnetyczne sprawia, że na jednej blaszce pojawia się biegun N, a na drugiej S[1]. Przeciwne bieguny przyciągają się, co powoduje łączenie się blaszek, a w efekcie zamknięcie obwodu elektrycznego. Warto zaznaczyć, że na zakres pomiarowy ma wpływ kształt czujnika.
• Hallotron (element półprzewodnikowy) – wykorzystują efekt Halla występujący w półprzewodnikach. Polega on na pojawieniu się różnicy potencjałów w przewodniku, kiedy ten znajdzie się w polu magnetycznym i przepływa przez niego prąd stały. Aby zmiana potencjału była wyraźniejsza, w tego rodzaju czujnikach wykorzystuje się bardzo cienkie płytki magneto-rezystywne.

Podstawowe zastosowanie czujników magnetycznych

Czujniki magnetyczne znajdują szerokie zastosowanie w różnych gałęziach przemysłu. Używa się ich przede wszystkim do detekcji obiektów w ruchu postępowym oraz obrotowym. Ponadto, dzięki właściwościom przenikania pola magnetycznego, czujniki te wykorzystywane są do detekcji przedmiotów znajdujących się w plastikowych opakowaniach.

Co więcej, czujniki Halla cechuje szeroki zakres temperatury pracy oraz duży zakres pomiarowy pól magnetycznych. Z tego względu, czujniki te instalowane są w czytnikach DVD oraz CD, zautomatyzowanych zabawkach, kompasach elektronicznych, telefonach komórkowych, a nawet w układach zapłonowych czy przetwornikach obrotowych. Można je więc znaleźć w większości urządzeń elektronicznych – zarówno tych ogólnodostępnych, jak i specjalistycznych, stosowanych m.in. przez wojsko.

Czujniki magnetyczne są stosunkowo prostymi w budowie urządzeniami, które znacznie usprawniają przemysł. Rosnącą popularność zawdzięczają nieskomplikowanemu montażowi oraz temu, że charakteryzują się szerokim zakresem pomiarowym oraz skutecznością w wykrywaniu przedmiotów. Oczywiście należy jednak stosować się do zaleceń producenta, jeśli chodzi o wykorzystywanie magnesów trwałych. Częstym błędem jest bowiem wybór magnesów neodymowych, które najczęściej powodują uszkodzenie elektroniki takiego czujnika.

[1] W magnesie wyróżnia się dwa bieguny – N i S. Linie oddziaływania pola magnetycznego biegną zawsze od bieguna N do S i są zamknięte.