Како се прстенасти магнети користе у сензорима и магнетним склоповима?

Када радите са магнетним сензорима, брзо схватите да је магнет више од једноставног дела - он је одлучујући фактор између сензора који одржава своју тачност током дужег периода и оног који почиње да се мења након само неколико хиљада циклуса.

Прстенасти магнети су чест избор у овим применама, и то са добрим разлогом. Али њихов прави избор – посебно када набављате материјал за производњу – захтева више од одабира величине са техничког листа.

Видео сам инжењере како на папиру спецификују савршен прстенасти магнет, само да би наишли на проблеме са интеграцијом јер образац магнетизације није одговарао логици очитавања сензора. Хајде да прођемо кроз то.Решења прстенастих магнета за сензоре

 

Брзо снимање

Идеално за енкодере и сензоре положаја
Захтева прецизну контролу магнетизације
Димензије утичу на тачност система
Често се израђује по мери за склопове

 

Зашто се прстенасти магнети користе у сензорима

На први поглед, прстенасти магнет изгледа једноставно. Али та шупљина у средини мења све.

Стабилно магнетно поље

Ево преформулисане верзије која задржава оригинално значење, а мења структуру и формулацију:

У поређењу са чврстим диск магнетима, прстенасти магнети нуде супериорну контролу и предвидљивост магнетног поља. Њихов централни отвор омогућава равномерну расподелу флукса, што је суштинска особина за Холове сензоре и магнеторезистивне компоненте које захтевају стабилне, поновљиве излазе.

На пример, код ротационих енкодера, вишеполни прстенасти магнет генерише наизменичне северно-јужне полове око свог обода. Сензор очитава ове прелазе да би одредио угаони положај. Ако је поље неуједначено, ваш енкодер губи тачност.

Компактна интеграција

Простор је увек ограничен у склоповима сензора. Са прстенастим магнетом, можете га поставити директно на осовину, а да притом остане простора унутра за друге делове. Не само да додајете додатни материјал – већ уграђујете магнет у механичку структуру.

Управо зато се прстенасти магнети користе свуда - од сензора положаја гаса у аутомобилима до индустријских серво мотора. Они решавају проблем постављања без потребе за потпуним редизајном целокупног склопа.

Када апликација захтева поуздане перформансе у компактном простору, решења са прстенастим магнетима за сензоре су често најпрактичнији избор.

Уобичајене примене

Прстенасти магнети се појављују на више места него што већина људи схвата. Ево неколико места где су спецификације заиста важне.

Енкодери

У магнетним енкодерима, прстенасти магнети су ти који претварају ротационо кретање у дигиталне сигнале. Типично, магнет је магнетизован са неколико парова полова, а сензор бележи прелазе док се магнет окреће.

Изазов овде је прецизност магнетизације. Ако полови нису равномерно распоређени, резолуција вашег енкодера опада. За високопрецизне примене, тражите прилагођене уређаје за магнетизацију, а не готове блендове.

Системи аутоматизације

У аутоматизованим монтажним линијама, прстенасти магнети се користе у системима за повратну информацију о положају, роботским зглобовима, па чак и у магнетним сигурносним прекидачима. Ова окружења су неумољива. Вибрације, температурне промене и залутала магнетна поља са оближње опреме могу утицати на перформансе.

Имали смо клијенте који су заменили стандардне прстенасте магнете верзијама са високом коерцитивношћу само да би одржали стабилност својих система у близини опреме за заваривање. То је један од оних детаља који се не појављује у фази прототипа, али постаје кључан у великим размерама.

Када су у питању једноставнији захтеви за аксијално поље,Примене цилиндричних магнетатакође се често користе, посебно код мањих сензора где није потребна конфигурација прстена.

Кључне спецификације

Када говоримо о прстенастим магнетима за сензоре, три димензије су важније од било којих других.

Спољни пречник / Унутрашњи пречник / Дебљина

Спољни пречник одређује колико магнетног материјала имате. Унутрашњи пречник утиче на то како се магнет монтира на осовину. А дебљина утиче на јачину поља на удаљености детекције сензора.

Оно где ствари постају компликоване су толеранције. Прстенасти магнет који је мало померен по унутрашњем пречнику неће правилно наместити осовину. Ако је лабав, доћи ће до одступања. Ако је превише затегнут, ризикујете пуцање магнета током монтаже. Обично наводимо толеранције до ±0,05 мм за прецизне примене и проверавамо узорке помоћу калибра пре него што одобримо производњу.

Магнетизација

Овде се улаже највећи део инжењерског напора.

Прстенасти магнети се могу магнетизовати на различите начине:
- Аксијално: полови на равним површинама
- Правац пречника: север-југ преко пречника
-Вишеполнинаизменични полови по ободу

За енкодере, вишеполна магнетизација је стандардна. Али број полова мора да одговара резолуцији сензора. Прстен са 32 пола неће радити са сензором који очекује 16 прелаза по обртају, осим ако не подесите фирмвер или кондиционирање сигнала.

Такође смо видели пројекте који су каснили јер је правац магнетизације био погрешно усклађен са оријентацијом сензора. То је једноставан детаљ, али га је лако превидети када је фокус на димензијама и вучној сили.

 

Разматрања производње

Наручивање прстенастих магнета за склопове сензора је другачија игра од набавке магнета за држање за производни погон. Толеранција на грешке је много мања, а трошкови квара су обично знатно већи.

Прототип са стварним радним условима

Увек препоручујемо тестирање узорака магнета у самом кућишту сензора, са стварном електроником за очитавање. Прстенасти магнет који добро ради на клупи може се понашати другачије када се инсталира близу челичних монтажних плоча или каблова за напајање.

Јасно наведите образац магнетизације

Димензионисани цртеж није довољан. Потребно је дефинисати број полова, оријентацију полова и дозвољену угаону грешку. Ако ово није документовано, остављате простор за тумачење — и ту се дешавају неусклађености.

Узмите у обзир температуру рано

Стандардни прстенасти магнети генерално прелазе на N35SH или сличне високотемпературне класе када температура околине пређе 80°C. Ако је ваш сензор монтиран близу мотора или у моторном простору, N42 који је био адекватан за израду прототипа могао би да откаже под напоном на нивоу производње.

Постављајте права питања

Добар добављач магнета ће вас питати о типу сензора, начину монтаже и радном окружењу. Ако то не ураде, то је упозорење. Произвођачи су нам говорили „то је само прстенасти магнет“ док нисмо прошли кроз апликацију и схватили да им је потребна вишеполна магнетизација са тачношћу од ±2 степена.

 

Неколико ствари на које треба обратити пажњу

Руковање и складиштење
Прстенасти магнети – посебно већи пречник – могу бити изненађујуће јаки. Видели смо их како се пуцају са неколико метара удаљености, оштећујући и магнете и све у близини. За производне количине, вреди планирати како ће се са њима руковати и како ће се магнетизовати након склапања.

Избор премаза
Никловање је типичан избор, али ако је ваш сензорски склоп изложен влази, спреју соли или хемикалијама за чишћење, вероватно ће вам бити потребни епоксидни или гумени премази. Ово смо открили након замене кородиране серије - само шест месеци употребе у аутоматизованом окружењу на отвореном.

Магнетизација након монтаже
Код вишеполних прстенова, понекад је боље магнетизовати након што је магнет инсталиран у склоп. Ово избегава проблеме са поравнањем током транспорта и осигурава да су полови тачно тамо где треба да буду у односу на сензор.

 

Завршне мисли

Прстенасти магнети су мали део склопа сензора, али нису роба. Разлика између сензора који поуздано ради и оног који не успе на терену често се своди на то колико је добро магнет специфициран — и да ли је производни процес заиста испоручио оно што је пројектовано.

Ако набављате материјал за производњу, одвојите време да тестирате обрасце магнетизације, проверите димензије и упарите класу магнета са вашим радним окружењем. Почетни труд се исплати први пут када испоручите серију без кварова на пољу.