Érzékelők és beavatkozók Széchenyi István Egyetem Automatizálási tanszék Érzékelők és beavatkozók Kovács Gergely egyetemi tanársegéd Széchenyi István Egyetem Automatizálási Tanszék kovacsge@sze.hu

Mágneses elven működő szenzorok Automatizálási tanszék Mágnesesség Diamágneses anyagok Paramágneses anyagok Ferromágneses anyagok

Mágneses elven működő szenzorok Automatizálási tanszék Magnetoelasztikus átalakítók Magnetoelaszticitás Lényege, hogy valamilyen külső mechanikai hatásra megváltozik a permeabilitás értéke, amely irányfüggő, tehát anizotrop, vagyis különböző értékeket mutat húzásra, illetve nyomásra. Azokat az átalakítókat, amelyek induktivitásának változása a permeabilitás változásán alapul, magnetoelasztikus átalakítóknak nevezzük.

Mágneses elven működő szenzorok Automatizálási tanszék Magnetoelasztikus átalakítók 6.1. ábra. Mágnesezési görbe változása erő hatására 6.2. ábra. μr változása σ függvényében Tekercses átalakítók A vasmag permeabilitásának változása a tekercs teljes impedanciájának megváltozásához vezet Táplálás frekvenciája: 50Hz - 10kHz Transzformátoros átalakítók Működése a kölcsönös induktivitás változásán alapul, vagyis a két tekercs induktivitásának különbségén

Mágneses elven működő szenzorok Automatizálási tanszék Magnetoelasztikus átalakítók A magnetoelasztikus erőmérők

Mágneses elven működő szenzorok Automatizálási tanszék Mágneses közelítéskapcsoló - Reed kapcsoló

Mágneses elven működő szenzorok Automatizálási tanszék Mágneses közelítéskapcsoló - Reed kapcsoló

Mágneses elven működő szenzorok Automatizálási tanszék Magnetorezisztív szenzorok Olyan félvezető ellenállások, amelyeknek az ellenállása mágneses térerősséggel vezérelhető fémes típusúak (E típus) nagy permeabilitású ferromágneses anyag. Az ebből készült hordozóalapra szigetelőanyagot visznek fel, és ezen van a félvezető réteg műanyag típusúak (K típus). hordozóanyaga műanyag vagy kerámia. A hordozóra, amely rendesen kb. 0,1 mm vastagságú, indium-antimonid réteget visznek fel (szokásos rétegvastagság 25µm). Az indium-antimonid nikkel-antimonid szálakat tartalmaz, amelyek nagyon jó vezetőképességűek B-R karakterisztika

Mágneses elven működő szenzorok Automatizálási tanszék Magnetorezisztív szenzorok Elfordulás, fordulatszám, pergésmentes nyomógomb, pótméter Áramút mágnestér nélkül Áramút kis B értéknél Áramút nagy B értéknél

Mágneses elven működő szenzorok Automatizálási tanszék Mágnesdiódák Ellenállásuk külső mágneses tér segítségével változtató. Felépítésüket tekintve germániumból és szilíciumból készített félvezető elemek A kis germánium lap egyik végébe a „p” zónát, a másikba pedig az „n” zónát alakítják ki. A kettő közötti vezetőzóna egyik szélét oly módon szennyezik, hogy ott a töltéshordozóknak erős rekombinációja mehessen végbe. Ez az un. rekombinációs zóna (R zóna) elnyeli a töltéshordozókat Az „R” zónában kerülő töltéshordozók rekombiálódnak, azaz az elektronok és lyukak egyesülve megsemmisítik egymást. Minél több szabad töltéshordozó tűnik el, annál nagyobb lesz a mágnesdióda ellenállása. A B mágneses fluxussűrűséggel a rekombináció gyakorisága vezérelhető. A rekombináció gyakoriságának növekedése töltéshordozó-ritkuláshoz és ezáltal a mágnesdióda ellenállásának növekedéséhez vezet

Mágneses elven működő szenzorok Automatizálási tanszék Hall-szenzor Hall-effektus (Edwin Herbert Hall, amerikai fizikus, 1879) 𝑈 𝐻 =− 𝐼𝐵 𝑞𝑛𝑑 𝑈 𝐻 – Hall-feszültség I – áramerősség B – mágneses indukció erőssége q – elemi töltés n – a töltéshordozók koncentrációja d – a vezető B-re és I-re merőleges vastagsága

Mágneses elven működő szenzorok Automatizálási tanszék Hall-szenzor Előnyei: - a karakterisztikája közel lineáris, érzékeli a mágneses tér irányát Hátrányai: kicsi, és anyagfüggő az érzékenysége. Hőmérsékleti érzékenysége nagy Mechanikai feszültségekre érzékeny A magnetorezisztorokhoz képest némileg bonyolultabb és drágább technológia. s

Mágneses elven működő szenzorok Automatizálási tanszék Alkalmazások s Elfordulás érzékelés

Mágneses elven működő szenzorok Automatizálási tanszék Alkalmazások Elfordulás érzékelés Inkrementális forgójeladó s

Mágneses elven működő szenzorok Automatizálási tanszék Alkalmazások Elektromos kormányzás EPS s

Mágneses elven működő szenzorok Automatizálási tanszék Alkalmazások Sebességszenzor Fékdob blokkolás s

Mágneses elven működő szenzorok Automatizálási tanszék Alkalmazások Gázpedál szögének érzékelése s

Mágneses elven működő szenzorok Automatizálási tanszék Alkalmazások Ajtó nyitás s

Mágneses elven működő szenzorok Automatizálási tanszék Alkalmazások Dugattyú helyzet meghatározás s

Mágneses elven működő szenzorok Automatizálási tanszék Alkalmazások Szintmérés s

Mágneses elven működő szenzorok Automatizálási tanszék Alkalmazások Anyagvizsgálat - repedésvizsgálat

Mágneses elven működő szenzorok Automatizálási tanszék Távolságmérésre használt mágnesszalagos mágneses szenzor

Mágneses elven működő szenzorok Automatizálási tanszék Wiegand szenzor