سنسور

راهنمای استفاده از اثر هال و سنسور های رید سوییچ

در سیستم هایی که نیازمند سنسور سفارشی هستند، طراح حتما باید کیفیت و کمیت پارامتر های محیطی، مکانیکی، الکتریکی و مغناطیسی کل سیستم را تعیین کند تا سنسوری که با آن شرایط عملی متناسب است، انتخاب شود.

در مقاله ی قبلی اهمیت تمرکز بر روی کل طراحی سیستم به جای تمرکز بر روی یک جزء خاص جریان مغناطیسی مورد بحث قرار گرفت. در سیستم هایی که نیازمند حسگر سفارشی هستند، لازم است طراح کیفیت و کمیت پارامتر های محیطی، مکانیکی، الکتریکی و مغناطیسی کل سیستم را تعیین کند تا سنسوری که با آن شرایط عملی متناسب است، انتخاب شود.

همانطور که در مقاله ی اول گفتیم، باید ارتباط مستقیم و واضحی بین طراح، تولید کننده ی OEM  و مشتری در طول کل روند طراحی برقرار شود تا نیاز های عملیات هر سنسور و سیستمی به طور کل تعیین و مشخص شود و توسط همه ی بخش های درگیر شده درک شود. بدون این ارتباط دائم و پایدار، احتمال خیلی کمی وجود دارد که یک جریان قوی که مطابق با نیاز عمل کند، طراحی شود. حتی برعکس، با برقراری یک ارتباط خوب در همه ی مراحل بین تیم طراحی، میتوان جریان قابل اعتمادی که متناسب با همه ی پارامتر های شناخته شده باشد یا از آن فراتر رفته باشد، ایجاد شود.

 

سنسور

تصویری از جریال اثر هال

این مقاله نحوه ی انتخاب تکنولوژی های سنجش مغناطیسی برای استفاده های دیجیتال و آنالوگ را هم مورد بررسی قرار میدهد. همچنین در حین تهیه و ارائه ی نمونه های استفاده از ریز پردازنده ی کنترل شده که از این سنسور ها استفاده میکنند، مزایای سنسور های اثر هال و رید را مشخص میکند و شرح میدهد.

سنسور های دیجیتال: ارائه ی اعتبار بالا در برنامه های جدا و مجزا

برنامه های زیادی برای اینکه مشخص کنند آیا یک شی در موقعیت خاصی قرار دارد یا نه، از خروجی های دیجیتال استفاده میکنند. برای مثال، ممکن است برای تایید قرار دادن یک محافظ ایمنی بر روی یک قطعه از دستگاهی از سنسور استفاده شود. اگر محافظ در جای خود قرار بگیرد، دستگاه کار میکند و برعکس، اگر محافظ در جای خود نباشد دستگاه کار نخواهد کرد. خروجی دیجیتال در این نوع از کاربرد های مجرا، ضروری و لازم است. سنسور های دیجیتالی زیر قابلیت فوق العاده ای برای کاربرد های سنجش مغناطیسی سفارشی دارند:

رید سوییچ: مزایا و کاربرد ها

رید سوییچ، یک سوییچ الکتریکی است که مثل یک جریان متحد برای کار نیاز به انرژی ندارد. اتصال ها بطور سحر آمیزی داخل یک لوله ی شیشه ای با موارد اتصالی فلز های با ارزش و گرانبها مهر و موم شده اند. در نتیجه سوییچ به دلیل بی تاثیر شدن در اثر رطوبت و عوامل محیطی دیگر قابل اعتماد است. بنابراین اتصال ها با اکسیژن ترکیب نخواهند شد و چند میلیون دوره با بار الکتریکی سطح استدلالی، به کار خود ادامه خواهند داد.

 

سنسور

نمونه ای از یک رید سوییچ

رید سوییچ ها برای استفاده ی انرژی باطری بسیار متداول و محبوب هستند. در محصولات ایمنی خودرو ها مثل سنسور های قفل و محکم شدن سگک کمربند و سنسور های پر سروصدا در بروز برخورد استفاده میشوند. سوییچ رید ها به خاطر توانایی سوییچ کردن بار های الکتریکی  AC یا DC ، انتخاب خوبی برای برنامه های دیجیتالی روشن و خاموش مثل بسته شدن در بازار لوازم خانگی و امنیتی هستند.

برای مثال، در یخچال برای بسته شدن از رید سوییچ استفاده میکند. یک آهنربا به در متصل شده است و سنسور رید پشت دیواره ی خارجی یخچال به بدنه وصل است. وقتی در یخچال باز است، حسگر رید نمیتواند میدان مغناطیسی را حس کند و باعث روشن شدن لامپ LED میشود. وقتی در بسته میشود، سنسور میدان مغناطیسی مناسب را حس میکند و لامپ خاموش میشود. در این کاربرد یک میکروکنترلر داخل وسیله، از سنسور رید سیگنال دریافت میکند و سپس واحد کنترل LED  را فعال و یا غیر فعال میکند.

 

سنسور

طریقه ی کار کرد سنسور رید در یخچال برای روشن و خاموش شدن لامپ

سنسور اثر هال دیجیتال: مزایا و کاربرد ها

سنسور اثر هال مبتنی بر جریان های نیمه رسانا است و ولتاژ خروجی آن وابسته به تغییر میدان مغناطیسی متفاوت میباشد. این سنسور ها، یک عنصر سنجشی اثر هال را برای تهیه و ارائه ی سیگنال خروجی دیجیتال روشن و خاموش با جریان برق ترکیب میکنند تا بدون استفاده از هیچ قسمت متحرکی در میدان مغناطیسی تغییر ایجاد کنند. واحد اثر هال محدود به کاربرد ولتاژ پایین DC  و جاری است. دستگاه اثر هال بر خلاف سوییچ رید، جریان برق فعال دارد، به همین دلیل همیشه مقدار کمی از جریان را بیرون کشیده و جذب میکند.

سنسور اثر هال دیجیتال قابلیت بالایی دارد و میتواند برای فعال سازی تحمل میدان مغناطیسی تعیین شده برای نیاز های سنجشی دقیق برنامه ریزی شود.

این سنسور برای استفاده در محصولات سفید رنگ با سرعت بالا مثل ماشین لباس شویی و خشک کن بسیار محبوب و پرکاربرد است. در این کاربرد که حلقه آهنربای چرخشی ۱۶ قطبی، تراشه ی اثر هال را با هر قطعه ی عبوری قرمز فعال و با هر قطعه عبوری سفید غیر فعال میکند و منجر به یک سیگنال سرعت خیلی دقیق میشود. حسگر های اثر هال دیجیتال برای کاربردهای امینیتی خودروها مثل محکم شدن سگک کمربند و سرعت انتقال در گیربکس به طور ویژه ای مفید هستند.

 

 

سنسور

نمودار کاربرد سنجش سرعت سنسور اثر هال

 

سنسور های نسبت سنج برای اضافه کردن ثبات و صحت

کاربرد های سنجش آنالوگ اجازه ی بدست آوردن بازخورد فوری روی موقعیت آهنربا را به کاربر نهایی میدهد. سنسور اثر هال آنالوگ دقت و ثبات بالای سیگنال نسبت سنج خروجی را دارد.

سنسور های اثر هال آنالوگ در گذشته، چگالی جاری آهنرباها را اندازه گیری میکردند و تحت تاثیر مقدار دمای کاربرد بودند. به دلیل پیشرفت تکنولوژی اثر هال آنالوگ در سال های گذشته، تراشه ی اثر هال الان به جای نوسان مرسوم و کاهش حساسیت آن نسبت به تغییرات دما، زاویه ی میدان جاری را اندازه گیری میکنند. این پیشرفت به سنسور اجازه ی رساندن خروجی آنالوگ پایدار از طریق یک محدوده ی دمایی بزرگ را میدهد.

دو نوع حسگر اثر هال که میتوانند برای کاربرد های سنجشی آنالوگ سفارشی انتخاب شوند را در نظر بگیرید:

سنسور اثر هال چرخشی: مزایا و کاربرد

این سنسور نیمه رسانا ولتاژ خروجی را متناسب با زمینه مغناطیسی تغییر میدهد. برای تهیه و ارائه ی یک سینگال خروجی آنالوگ که مطابق با تغییر در یک میدان مغناطیسی چرخشی است یک عنصر سنجش اثر هال را بدون درگیر کردن هیچ بخش متحرکی، با جریان برق ترکیب میکند. این سنسور دو گزینه ی خروجی پیشنهاد میدهد: آنالوگ یا نوسان عرضی پالس( PWM ). این دستگاه طوری برنامه ریزی شده است که مهندس بتواند یک ولتاژ خروجی مشخص و یا PWM را به درجه ی دقیقی از چرخش پیوند دهد. برای چرخش ۳۶۰ درجه چندین نکته برنامه نویسی وجود دارد. هر نکته نشان دهنده ی یک ولتاژ و یا مقدار خروجی PWM  است که برابر با زاویه ی زمینه ی مغناطیسی ارائه شده است که باعث سیگنال خروجی سنجی نسبت به درجه ی چرخش میشود.

سنسور

 

یک نوع سنسور اثر هال چرخشی

سنسور اثر هال بر خلاف یک دستگاه چرخشی مقاومتی و یا چرخشی مکانیکی، سایش مکانیکی و یا تغییر مقدار مقاومت را تجربه نمیکند. به همین دلیل هم به نسبت دمای عملیاتی بیش از حد نرمال تا ۱۰۵ درجه ی سانتی گراد به شدت پایدار است. واحد ها از صفر تا ۳۶۰ درجه چرخش با خروجی V0.5  – VDC 4.5  و یا ۱۰-۹۰ درصد چرخه ی کار برای PWM  دقیق و صحیح هستند.

سنسور های اثر هال چرخشی برای جایگزینی دستگاه های مکانیکی پتانسیل سنج یا چرخشی مقاومتی در حال محبوب شدن هستند. این سنسور ها در برنامه های کنترلی وسایل نقلیه از قبیل تشخیص موقعیت دریچه ی EGR  در روی موتور استفاده میشوند. همچنین ممکن است از این سنسور ها برای تشخیص موقعیت صفحه ی شماره گیری در روی وسایل خانه و برنامه های وسایل و لوازم سفید رنگ استفاده شود.

سنسور اثر هال خطی:مزایا و کاربرد

سنسور اثر هال خطی بسیار شبیه به سنسور اثر هال چرخشی است تنها تفاوتشان این است که آنها به جای اندازه گیری حرکت های چرخشی، حرکت های خطی میدان مغناطیسی را اندازه گیری میکنند. سنسور اثر هال برای یک مجموعه ولتاژ خروجی که فاصله ی حرکت تعیین شده را میسنجد، برنامه ریزی شده است. گزینه های خروجی اش مشابه با اثر هال چرخشی است. این سنسور حرکت خطی و زاویه ی جاری نسبی یک فعال کننده ی مغناطیسی را تا ۳۰ میلی متر فاصله ی چرخش با یک تراشه ی اثر هال تک را اندازه گیری میکند. این گونه منجر به تولید سیگنال خروجی سنجش مرتبط با حرکت دقیق سنسور میشود.

 

 

سنسور

سنسور اثر هال چرخشی که در ماشین لباس شویی استفاده شده است

سنسور و فعال کننده میتوانند در محل نهایی خود در برنامه قرار بگیرند که اکنون شامل تمام تاثیرات مغناطیسی از محیط اطراف، قبل از برنامه ریزی ولتاژ خروجی و یا مقدار PWM برای برابر کردن با میدان مغناطیسی نسبی آهنربای به کار گرفته شده، میشود. این کار به مهندس اجازه ی بهینه سازی خروجی برنامه ها را میدهد زیرا هر گونه تغییر جهت دادن، تحمل مکانیکی و یا تحمل مقایسه با انواع مشابه میدان مغناطیسی مشمول محیط برنامه نویسی میشود.

سنسور اثر هال خطی معمولی به عنوان سنسور هم تراز برای نظارت سطح های روان استفاده میشود. سنسور در این کاربرد، موقعیت جسم شناور که یک آهن ربا به آن متصل است و در حال حرکت بر روی آب است را تعیین میکند. همچنین سنسور های خطی در طراحی های پیچیده ای مثل عوض کردن دنده ی خودرو مفید و مورد استفاده هستند.

نتیجه گیری

این مقاله و بخش های همراهش یک روش شناسی برای توسعه ی یک جریان مغناطیسی مطلوب تر را توضیح میدهد که نیازمند سنسور های سفارشی است. همیشه بهتر است قبل از شروع روند طراحی پارامتر های طراحی کل سیستم در رابطه با مشتری و سازنده ی OEM، تعریف شوند.

 

 

سنسور

 

سنسور اثر هال خطی

در مدارهایی مانند برنامه های کنترل ریزپردازنده ی پیچیده که به سنسور سفارشی نیاز دارند، سوییچ رید ها و سنسور های اثر هال، تکنولوژی غیر قابل اتصال ارائه میدهند که قابل اعتماد و قابل تکرار هستند. هم برای سوییچ رید و هم برای سنسور های اثر هال خروجی دیجیتال موجود است و این تکنولوژی به شکل گسترده ای در زمینه ی لوازم خانگی سفید و بازار خودرو سازی استفاده میشود. هر دو نوع این سنسور ها میتوانند برای استفاده ی برنامه های آنالوگ سفارشی استفاده شوند که نیاز به سطح بالایی از دقت و دوام دارند.

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *