磁性傳感器實(shí)際生活中運(yùn)用的例子和工作原理


1. 智能門鎖
應(yīng)用場(chǎng)景:現(xiàn)在很多智能門鎖采用磁性傳感器來(lái)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)開(kāi)鎖和防撬報(bào)警功能。
具體體現(xiàn):在門框和門扇的合適位置分別安裝磁性傳感器和磁性體。當(dāng)門正常關(guān)閉時(shí),磁性體靠近傳感器,傳感器檢測(cè)到磁場(chǎng),門鎖處于鎖定狀態(tài)。如果有非法撬門行為,磁性體與傳感器的距離發(fā)生變化,磁場(chǎng)強(qiáng)度改變,傳感器會(huì)立即向門鎖控制系統(tǒng)發(fā)送信號(hào),觸發(fā)報(bào)警裝置,提醒用戶門鎖可能被破壞。
2. 冰箱門開(kāi)關(guān)檢測(cè)
應(yīng)用場(chǎng)景:冰箱需要檢測(cè)門是否關(guān)閉,以控制制冷系統(tǒng)的運(yùn)行,達(dá)到節(jié)能的目的。
具體體現(xiàn):在冰箱門的邊緣和冰箱主體對(duì)應(yīng)位置安裝磁性傳感器和磁性體。當(dāng)冰箱門關(guān)閉時(shí),磁性體靠近傳感器,傳感器輸出信號(hào),告知冰箱控制系統(tǒng)門已關(guān)閉,制冷系統(tǒng)可以正常工作;當(dāng)門打開(kāi)時(shí),磁性體遠(yuǎn)離傳感器,信號(hào)發(fā)生變化,控制系統(tǒng)會(huì)暫停制冷系統(tǒng),避免冷氣外泄造成能源浪費(fèi)。
3. 智能水杯水位監(jiān)測(cè)(部分類型)
應(yīng)用場(chǎng)景:一些高端智能水杯具備水位監(jiān)測(cè)功能,方便用戶了解杯中水量。
具體體現(xiàn):在水杯內(nèi)部不同水位位置安裝磁性體,在水杯外壁對(duì)應(yīng)位置安裝磁性傳感器。隨著水杯內(nèi)水量的變化,磁性體隨著浮子上下移動(dòng),當(dāng)磁性體移動(dòng)到傳感器附近時(shí),傳感器檢測(cè)到磁場(chǎng),輸出相應(yīng)的水位信號(hào),用戶可以通過(guò)手機(jī)APP或水杯上的顯示屏查看水位信息。
4. 自行車碼表
應(yīng)用場(chǎng)景:自行車碼表用于測(cè)量自行車的行駛速度、里程等信息。
具體體現(xiàn):在自行車車輪的輻條上安裝磁性體,在車叉上安裝磁性傳感器。當(dāng)車輪轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),磁性體每次經(jīng)過(guò)傳感器,都會(huì)引起磁場(chǎng)變化,傳感器將磁場(chǎng)變化轉(zhuǎn)換為脈沖信號(hào)。碼表通過(guò)計(jì)算單位時(shí)間內(nèi)脈沖信號(hào)的數(shù)量,就可以得出車輪的轉(zhuǎn)速,再結(jié)合車輪的周長(zhǎng),就能計(jì)算出自行車的行駛速度和里程。
工作原理
1. 霍爾效應(yīng)原理(常見(jiàn)類型)
基本概念:霍爾效應(yīng)是指當(dāng)電流垂直于外磁場(chǎng)通過(guò)半導(dǎo)體時(shí),載流子發(fā)生偏轉(zhuǎn),垂直于電流和磁場(chǎng)的方向會(huì)產(chǎn)生一附加電場(chǎng),從而在半導(dǎo)體的兩端產(chǎn)生電勢(shì)差,這一現(xiàn)象就是霍爾效應(yīng),這個(gè)電勢(shì)差也被稱為霍爾電勢(shì)差。
在磁性傳感器中的工作過(guò)程
磁性傳感器通常由霍爾元件、信號(hào)處理電路等組成。當(dāng)磁性物體靠近傳感器時(shí),會(huì)產(chǎn)生一個(gè)磁場(chǎng)。
霍爾元件處于這個(gè)磁場(chǎng)中,且有一定電流通過(guò)。根據(jù)霍爾效應(yīng),磁場(chǎng)會(huì)使霍爾元件中的載流子發(fā)生偏轉(zhuǎn),在霍爾元件的兩側(cè)產(chǎn)生霍爾電勢(shì)差。
信號(hào)處理電路會(huì)對(duì)這個(gè)微弱的霍爾電勢(shì)差進(jìn)行放大、整形等處理,將其轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)的電信號(hào)(如電壓信號(hào)或電流信號(hào))輸出。這個(gè)輸出信號(hào)的大小和方向與磁場(chǎng)的強(qiáng)度和方向有關(guān),通過(guò)對(duì)輸出信號(hào)的分析,就可以檢測(cè)到磁性物體的存在、位置、運(yùn)動(dòng)方向等信息。
2. 磁阻效應(yīng)原理
基本概念:磁阻效應(yīng)是指某些金屬或半導(dǎo)體的電阻值隨所處磁場(chǎng)強(qiáng)度的變化而變化的現(xiàn)象。
在磁性傳感器中的工作過(guò)程
磁性傳感器利用具有磁阻效應(yīng)的材料制成敏感元件。當(dāng)沒(méi)有磁場(chǎng)作用時(shí),敏感元件的電阻值為一個(gè)初始值。
當(dāng)有磁場(chǎng)靠近傳感器時(shí),磁阻材料的電阻值會(huì)發(fā)生變化。磁場(chǎng)強(qiáng)度不同,電阻值的變化量也不同。
通過(guò)測(cè)量敏感元件電阻值的變化,就可以得知磁場(chǎng)的情況。一般會(huì)將電阻值的變化轉(zhuǎn)換為電壓或電流的變化,以便后續(xù)的信號(hào)處理和分析。例如,在一些磁性編碼器中,利用磁阻效應(yīng)來(lái)檢測(cè)旋轉(zhuǎn)部件的角度位置,隨著旋轉(zhuǎn)部件上的磁性標(biāo)記的移動(dòng),磁場(chǎng)發(fā)生變化,磁阻敏感元件的電阻值也相應(yīng)變化,從而實(shí)現(xiàn)對(duì)角度的精確測(cè)量。
責(zé)任編輯:Pan
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