BALLUFF磁編碼式傳感器工作原理

BALLUFF磁編碼式傳感器工作原理，BES516-325-ES-C-S4

安裝手冊(cè)
巴魯夫磁編碼式傳感器是為在高動(dòng)態(tài)應(yīng)用中實(shí)現(xiàn)定位和速度探測(cè)而開(kāi)發(fā)的。
這些度高、快速工作的測(cè)量系統(tǒng)可選擇裝備磁編碼式線(xiàn)性或旋轉(zhuǎn)測(cè)量頭。
它們適合線(xiàn)性應(yīng)用和旋轉(zhuǎn)應(yīng)用，適合增量或位置探測(cè)。
堅(jiān)固的結(jié)構(gòu)允許在環(huán)境條件下使用 – 在這里傳感器也能確保您的機(jī)器或設(shè)備具有高可用性。
磁傳感器已經(jīng)在許多域獲得了產(chǎn)業(yè)性的應(yīng)用，每年所需用的磁傳感器的總數(shù)量以數(shù)十億計(jì)。
1.1 電機(jī)工業(yè)
無(wú)刷電動(dòng)機(jī)具有體積小、重量輕、效率高、調(diào)速方便、維護(hù)少、壽命長(zhǎng)、不產(chǎn)生電磁干擾等一系列，年需求量數(shù)以?xún)|計(jì)。
在無(wú)刷電動(dòng)機(jī)中，用磁傳感器來(lái)作轉(zhuǎn)子磁極位置傳感和定子電樞電流換向器。許多磁傳感器，霍爾器件、威根德器件、磁阻器件等都可以使用，但使用的，主要是霍爾器件。
電機(jī)的轉(zhuǎn)速檢測(cè)和控制使用了的旋轉(zhuǎn)編碼器，過(guò)去多用光編碼器。磁編碼器的使用顯示出越來(lái)越多的，正在逐漸取代光學(xué)器件。使用磁傳感器還可以對(duì)電機(jī)進(jìn)行過(guò)載保護(hù)(主要用霍爾電流傳感器)及轉(zhuǎn)矩檢測(cè)。
1.2 電力電子技術(shù)
電力電子表技術(shù)是電力技術(shù)和電子技術(shù)的結(jié)合，可實(shí)現(xiàn)交直流電流的相互變換，并可在所需的范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)電流、電壓和頻率的自由調(diào)節(jié)。采用這些技術(shù)和產(chǎn)品，可做成各種特殊電源(如UPS、高頻電源、開(kāi)關(guān)電源、弧焊機(jī)逆變電源等)和交流變頻器等產(chǎn)品(交流變頻器用于電機(jī)調(diào)速，節(jié)能效果*)。這些變流裝置的核心，是大功率半導(dǎo)體器件。以磁傳感器為基礎(chǔ)的各種電流傳感器被用來(lái)監(jiān)測(cè)、控制和保護(hù)這些大功率器件。霍爾電流傳感器響應(yīng)速度快，且依靠磁場(chǎng)和被控電路耦合，不接入主電路，因而功耗低，抗過(guò)載能力強(qiáng)，線(xiàn)性，性高，既可作為大功率器件的過(guò)流保護(hù)驅(qū)動(dòng)器，又可作為反饋器件，成為自控環(huán)路的一個(gè)控制環(huán)節(jié)。使用變流技術(shù)可以節(jié)能，外使用的電能95%是經(jīng)過(guò)變換來(lái)的，內(nèi)變流技術(shù)雖已受到高度重視，但僅有5%的電能經(jīng)過(guò)這種變換，可見(jiàn)具有巨大的應(yīng)用前景。其中，可能吸納的電流傳感器，是磁傳感器的又一巨大的產(chǎn)業(yè)性應(yīng)用域。
1.3 能源管理
電網(wǎng)的自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)需采集的數(shù)據(jù)，經(jīng)計(jì)算機(jī)處理之后，對(duì)電網(wǎng)的運(yùn)行狀況實(shí)施監(jiān)控，并進(jìn)行負(fù)載的分配調(diào)節(jié)和安全保護(hù)。自動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)的各個(gè)控制環(huán)節(jié)，都可用以磁傳感器為基礎(chǔ)的電流傳感器、互感器等來(lái)實(shí)現(xiàn)。霍爾電流傳感器已逐步在電網(wǎng)系統(tǒng)中得到應(yīng)用。用霍爾器件作成的電度表已從研制逐步轉(zhuǎn)向?qū)嵱没鼈兛勺詣?dòng)計(jì)費(fèi)并可顯示功率因數(shù)，以便隨時(shí)進(jìn)行調(diào)整，高效用電。

技術(shù)指導(dǎo)
1.4 計(jì)算機(jī)技術(shù)與信息讀寫(xiě)磁頭
磁信息記錄裝置除磁帶、磁盤(pán)等之外，還有磁卡、磁墨水記錄帳冊(cè)、的磁記錄等，對(duì)磁信息存儲(chǔ)和讀出傳感器有巨大需求。感應(yīng)磁頭，薄膜磁阻磁頭，非晶磁頭等都獲得了的使用。隨著記錄密度的提高，例如高到100G字節(jié)，需要更高靈敏度和空間分辨力的磁頭。以多層金屬薄膜為基礎(chǔ)的巨磁阻磁頭、用非晶合金絲制作的非晶合金磁頭、巨磁阻抗磁頭等正展開(kāi)激烈的競(jìng)爭(zhēng)。
1.5 汽車(chē)工業(yè)
在汽車(chē)中，使用的電機(jī)(汽車(chē)每輛約需40～60臺(tái)電機(jī)，一般汽車(chē)中也有15臺(tái)，這些電機(jī)呈現(xiàn)出無(wú)刷化趨勢(shì))，其中使用磁傳感器的數(shù)量之大，不言而喻;另一個(gè)使用磁傳感器的是汽車(chē)的ABS系統(tǒng)(防抱制動(dòng)系統(tǒng))，平均每臺(tái)汽車(chē)要使用4～6只速度傳感器，使用的主要是感應(yīng)式速度傳感器。正在逐步推廣的新型的霍爾齒輪傳感器，以及威氏器件、非晶器件、磁阻器件等即將進(jìn)入這一域。
另外是汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)點(diǎn)火定時(shí)用的速度傳感器及點(diǎn)火器。這些方面也主要使用感應(yīng)傳感器。霍爾齒輪傳感器和霍爾片開(kāi)關(guān)已經(jīng)在一些車(chē)型中使用。據(jù)霍尼威爾公司報(bào)導(dǎo)，截止1996年6月，他們已向汽車(chē)工業(yè)供應(yīng)了8000萬(wàn)只霍爾翼片開(kāi)關(guān)和300萬(wàn)只霍爾齒輪速度傳感器。據(jù)預(yù)測(cè)，未來(lái)在一輛汽車(chē)中，將采用30多只象霍爾傳感器那樣的磁傳感器。
還有在工業(yè)自動(dòng)控制、機(jī)器人、辦公自動(dòng)化、家用電器及各種安全系統(tǒng)等域，除使用無(wú)刷直流電機(jī)，交流變頻器等之外，在電冰箱、空調(diào)器、電飯煲等裝置中，使用了的磁性溫度控制器，上世紀(jì)80年代中期已經(jīng)超過(guò)數(shù)億只。
在傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)改造中的應(yīng)用及市場(chǎng)
據(jù)報(bào)道，1995年僅工業(yè)過(guò)程控制傳感器的市場(chǎng)已達(dá)到260億美元;2001年計(jì)算機(jī)HDD用SV-GMR磁頭的市場(chǎng)超過(guò)了4000億日元(約合34億美元)。若采用新型微型磁傳感器，既使操作更簡(jiǎn)便，又提高了性，增長(zhǎng)了器件壽命，降低了成本。
使用新型磁傳感器可以顯著提高測(cè)量和控制精度，如使用GMI(巨磁阻抗)磁場(chǎng)傳感器，檢測(cè)分辨率和常用磁通門(mén)磁強(qiáng)計(jì)一樣，而響應(yīng)速度卻快了一倍，消耗功率僅為后者的1%;若用霍爾器件，其分辨率僅4A/m，而所需外場(chǎng)比前者高300余倍;在應(yīng)力檢測(cè)中，SI 傳感器的靈敏度是常用電阻絲的2000倍高，是半導(dǎo)體應(yīng)變規(guī)的20～40倍。工業(yè)機(jī)床的油壓或氣壓汽缸活塞位置檢測(cè)，廣泛采用套在活塞桿上的永磁環(huán)和AMR元件組成的磁傳感器，檢測(cè)精度達(dá)0.1mm，檢測(cè)速度可在0～500mm/s內(nèi)以高低速度變換;改用GMI或SV-GMR傳感器后，測(cè)量精度少可以提高1個(gè)數(shù)量。在機(jī)床數(shù)控化時(shí)代，數(shù)字磁尺幫助設(shè)計(jì)師們實(shí)現(xiàn)了閉環(huán)控制。使用信號(hào)輸出的磁尺，則不受噪聲、電源電壓波動(dòng)等干擾，也不必原點(diǎn)復(fù)位。使用工作狀態(tài)磁敏開(kāi)關(guān)，還可以完成手動(dòng)與數(shù)控之間的轉(zhuǎn)換。
旋轉(zhuǎn)磁編碼器在旋轉(zhuǎn)量的檢測(cè)控制中起關(guān)鍵作用，它在數(shù)控機(jī)床、機(jī)器人、自動(dòng)化設(shè)備的位置檢測(cè)、傳輸速度控制，磁盤(pán)、打印機(jī)之類(lèi)的自動(dòng)化設(shè)備通訊設(shè)備的旋轉(zhuǎn)量檢測(cè)中都是*的重要部件。其檢測(cè)對(duì)象是光磁圖形，不受油霧粉塵的影響，因此比目前光編碼器的性高壽命長(zhǎng)，尤其適合于自動(dòng)焊接、油漆機(jī)器人和與鋼鐵有關(guān)的位置檢測(cè)以及各種金屬、木材、塑料等加工的應(yīng)用。而仍使用光編碼器，由于這種器件易受粉塵、油污和煙霧的影響，用在自動(dòng)焊接、油漆機(jī)器人、紡織和鋼鐵、木料、塑料等的加工中，性極差。應(yīng)用AMR、GMR 、GMI敏感元件構(gòu)成的旋轉(zhuǎn)磁編碼器，就不存在上述缺點(diǎn)，因此，它們的市場(chǎng)需求年增長(zhǎng)率在30%以上。在家用電器和節(jié)能產(chǎn)品中也也有其廣泛的應(yīng)用潛力，在節(jié)能環(huán)保產(chǎn)品中也大有用武之地。若使用微型磁編碼器和控制微機(jī)一體化，更有利于簡(jiǎn)化控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，減少元件數(shù)和占空體積，這在精密制造和加工業(yè)中意義十分重大。
在環(huán)境監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用
環(huán)境保護(hù)的前提是對(duì)各個(gè)環(huán)境參數(shù)(溫度、氣壓、大氣成份、噪聲.......)的監(jiān)測(cè)，這里需要使用多種的傳感器。采用強(qiáng)磁致伸縮非晶磁彈微型磁傳感器，可以同時(shí)測(cè)量真空或密閉空間的溫度和氣壓，而且不用接插件，可以遙測(cè)和遠(yuǎn)距離訪(fǎng)問(wèn)。在食品包裝、環(huán)境科學(xué)實(shí)驗(yàn)等方面，應(yīng)用前景廣闊。
在交通管制中的應(yīng)用
交通事故和交通阻塞是城市中和城市間交通存在的一個(gè)大問(wèn)題。內(nèi)外都在加強(qiáng)高速公路行車(chē)支持道路系統(tǒng)(AHS)、智能運(yùn)輸系統(tǒng)(ITS)和道路交通信息系統(tǒng)(VICS)等的開(kāi)發(fā)與建設(shè)。在這些新系統(tǒng)中，高靈敏度、高速響應(yīng)微型磁傳感器大有用武之地。例如，用分辨率可達(dá)1nT的GMI和SI傳感器，可構(gòu)成ITS傳感器(作高速路上的道路標(biāo)志，測(cè)車(chē)輪角度，貨車(chē)近接距離)，汽車(chē)通過(guò)記錄儀(測(cè)通行方向、速度、車(chē)身長(zhǎng)度、車(chē)種識(shí)別)，停車(chē)場(chǎng)成批車(chē)輛傳感器，加速度傳感器(測(cè)車(chē)輛通過(guò)時(shí)路橋的振動(dòng)等)。
磁傳感器在電子羅盤(pán)中的應(yīng)用
產(chǎn)品圖片

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