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2021/11/07 03:55 · 传感器知识资讯 ·  · 韦根传感器:[转载]韦根传感器已关闭评论
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韦根传感器:[转载]韦根传感器AH零功耗磁敏传感器及其应用(一)一、机电一体化和霍尔集成电路;磁场和电磁场一样,都可以是信息的载体。利用磁场作为媒介可以检测很多物理量。这是因为,有的物理信息直接和磁场的强弱,方向和时间有关,例如:电流、电功率等。而另有一种磁场,如永久磁铁的磁场。永久磁铁是一个极其奇妙的博客。它能无需人们牵挂,长久地附着在运动物体上。.物体运动,磁铁和它的场也运动

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韦根传感器:[转载]韦根传感器

AH零功耗磁敏传感器及其应用(一)
一、 机电一体化和霍尔集成电路;

磁场和电磁场一样,都可以是信息的载体。利用磁场作为媒介可以检测很多物理量。这是因为,有的物理信息直接和磁场的强弱,方向和时间有关,例如:电流、电功率等。而另有一种磁场,如永久磁铁的磁场。永久磁铁是一个极其奇妙的博客。它能无需人们牵挂,长久地附着在运动物体上。.物体运动,磁铁和它的场也运动。磁铁本身,尤其是它四周磁场中的每一点,都具有与附着物体完全一样的运动时空特性。而且,它不要向磁场中注入任何能量,磁场中各点的时空信息,能随时与物体运动变化,并保持完全的一致的。而这一性能,能长久保留,直到永远。磁场,尤其是永磁体磁场的这一优异品质,不仅仅需要感觉,更要深深认识它。

过去的三百年的前工业化进程,给人类造就和培育了一个庞大、成熟的机电经济、机电市场和现代化的社会。这是人类社会的巨大进步。也是全人类的共同财富。机电经济、机电社会到了今天,它下一步的发展方向是什么呢!社会的共识就是机电一体化。那么,什么是机电一体化?是机械技术和电子技术的结合?是机电仪一体化?还是什么。诸多理论,各说其道。
在信息时代,来认识机电一体化。那就是,在信息化基础上将机械技术和电子技术二者智能化的结合在一起。这可能才是真正义意上的机电一体化。

怎么样在信息化基础上,将机械技术和电子技术二者智能化的结合在一起呢。这就一定要使用信息技术、传感器技术。磁敏传感器是首选之一。利用磁铁,物体的位移、振动、力、转速、加速度、流量、等机械信息都可通过磁敏传感器电量化。在此基础上,就可将电子技术结合起来了。这就可称为机电一体化。

在各种可用磁敏传感器中,首推霍尔集成电路。因为霍尔电集成路使用先进的集成电路工艺制造。在霍尔电路结构中的基本的霍尔信号后面,可以采用集成电路技术,集成上各种运算放大器或各种数字电路,而形成各种线性的或数字的霍尔电路。国内一个中等规模的企业,很容易生产100多个品种,且功能齐全,性能稳定,能满方方面面的要求的霍尔电路组群。霍尔电路的另一个特点是产量大,一个6英寸片子上一次就可以生产个电路。再加上霍尔电路体积小,寿命长,价格底廉,一般在1-2元左右。霍尔电路的产量是最大的。国内,全年用量在2-3亿只。

各种接近开关,汽车点火器,无刷直流电机,这种电机用于磁带录音机、录像机、XY记录仪、打印机、电唱机及仪器中的通风风扇等;另一种应用是各种生产流水线和生产机群的实时生产管理。另外,霍尔传感器还用于制作各种仪表,如测转速、流量、流速及利用它制成高斯计、电流计、功率计等仪器。近几年来,霍尔电路在军事、国防、航天各种尖端部门发挥重要作用。嫦娥二号将带着霍尔传感器飞抵广寒宫。---。极广泛的应用这是霍尔电路最为感人的优点。

因为,霍尔效应产生是基于电流和磁场。因此,霍尔电路工作时一定需要电源。这看起来是情理之中的了。但,电源始终是一件让人心烦的事。从嫦娥一号在太空的表现知道,各种仪器用电是越小越好啊。如今,为了解决大量使用霍尔电路,在电源方面遇到的困难。技术人员绞尽脑汁生产了一种微功耗霍尔电路,它的平均功耗已经到达20微瓦,电流小到只有4-8微安。对此,我们感到需要表达一种理解和敬意。但是,如果你要选用这种微功耗霍尔电路,无情,无法,无奈,你还得加用一个电池。同时,它的使用频率也受到极大限制。
在今天,社会不断发展,随着科学技术的进步,尤其是新型功能材料的出现。各种新型磁敏传感器不断出现。微功耗和零功耗磁敏传感器是现今的发展方向。特别是零功耗磁敏传感器是十分值得注意和推崇的。
二、零功耗磁敏传感器

零功耗磁敏传感器是一种利用新型功能材料配合特殊工艺制造的磁敏传感器。

功(智)能材料是21世纪科学技术的前沿。从古到今,人类时代大多是以“材料”标记。诸如旧石器、新石器、陶器、青铜器、铁器时代。这些历史“时代”都是与“材料”相关的。可见,材料对人类社会的影响的巨大。现今,不论是在生命科学中,还是在工业技术所用的最新型科学技术,都与新型功能材料有关。这种材料的共同的特点是:其材料的加工制备,都要涉及对材料单个原子、分子形态和位置的进行安排,使其具备优异的性能。

AH型磁敏传感器是我公司新近开发的零功耗磁敏传感器。它所使用的材料也是这样。由于已经处理到各大分子团。因此AH型零功耗磁敏传感器结构极其简单。而它的性能确又十分新颖、奇妙。所以它可以在相当多的领域取代要有电源才能工作的霍尔电路和不要电源就可工作但可靠性较差的干簧管。

AH型零功耗磁敏传感器的结构。就只有一个线圈绕在一根经过特殊工艺加工的功能合金丝上。外面加一个保护的外壳。--如图(一)所示。
AH型零功耗磁敏传感器的性能特点是:
1,传感器工作时不要外部电源;
2,输出信号归属本质安全型;
3,物体(磁铁)运动速度可从0.1公里(零点1公里)/小时—500公里/小时;
4,一块磁铁触发工作;
5,工作温区 -50 — +180度 或更宽;
6,输出信号有明显的个性,不怕外界干扰;
7,传感器有极宽的工作频率,信号特徵与物体(磁铁)运动速度无关;
8,传感器信号特点,可显示物体(磁铁)运动的方向;
9,原始信号远传能力强,1-2公里;
10,结构简单,可靠性极高;
11,寿命不低于5000万次;
12,无机械构件,抗震荡;
13,通过二根信号输出线可进行传感器自检;
14,价格低廉,可大批供应;
15,对磁场强度有一定要求;
16,信号脉冲仅20微秒,一般不太容易观察到;
------

这是AH型零功耗磁敏传感器,在不要电源情况下的输出的信号波形。信号幅度在2
伏左右;信号极性,与磁铁运动方向有关,并且可以控制。脉冲宽度(1伏时),20微秒;脉冲电流在10毫安左右,平均电流不大于10微安。单个波形的能量在0.002毫焦耳。是一个本质安全型电信号。

三、AH型零功耗磁敏传感器的应用:

1、本质安全型信号:

本质安全源于按GB3836.1-2000标准生产,专供煤矿井下使用的防爆电器设备的分类,防爆电器分为隔爆型、增安型、本质安全型等种类,本质安全型电器设备的特征是其电路在正常使用或出现故障时产生的电火花或热效应的能量小于0.28mJ,
即瓦斯浓度为8.5%(最易爆炸的浓度)最小点燃能量。后来,这一理念这其它行业接受。但,任何由功率电源提供的隔爆型、增安型、本质安全型电器或电信号,都留有非本质安全的隐患。

AH型零功耗磁敏传感器单个信号的脉冲能量是2
伏*10毫安*10微秒。200*10(-6)毫焦耳=0.002毫焦耳,它的平均功率就更小了。而这种AH型零功耗磁敏传感器,不与任何功率电源有染,才能保证实现真正意义上的本质安全!因此,它是一个绝对安全的传感器。好像是一只夏日星空的荧火虫,冷光触发了欢乐,不带来任何伤害。

AH型零功耗磁敏传感器,可以用于煤矿井下的各种机械行为的捡测;油田生产测报;炼油厂生产车间管理、巨型储油罐群体、军火货仑等一些密切关注防火,防爆和防偷窃的管理场合。

2、零功耗:

AH型零功耗磁敏传感器工作时不消耗电能!不,是连电源都不要。是绿色、环保产品的最高境介的形象大使。它会给社会各部门带来极大的方便,也会在国民经济各方面创造出巨大的财富。

AH型零功耗磁敏传感器允许我们,方便地在各个你想要安装传感器的地方,如仪器设备的关键部位、门窗、抽屉、甚至几年或十几年才会发生事件的地方都装上AH型零功耗磁敏传感器,实现你所想要进行的监视和控制。因为它也不要电。尽管放心地将它放在那里好了。这是一只会“跑”不吃草的“马儿”。
还可以设想,在一条1318公里的铁道上,每一公里装上一个AH型零功耗磁敏传感器,并配上传感器仅需的信号输出线。在站台的仪器和铁通信息网上,就能准确知晓各列列车准确的道位、运行速度、列车编组等信息。

生产、工作机群,如织布机群、卷烟机群的实时生产管理。现在,拥有一千台织布机群、卷烟机群的生产车间,在国内,不能算大的车间。但是,要即时了解布匹、烟卷的产量,就这么一项工作,人工统计是绝对无法完成好的。现在,有了计算机后,布匹产量、经停、纬停、机械故障停机时间等这些生产管理中的要紧的实时管理数据,要即时、准确的获得。已紧迫地提到议事日程上来了。对此,计算机、工作软件、显示设备、打印报表等工作,都没有什么问题。瓶胫是传感器。管好一台织布机,要5
块霍尔电路。这5000块霍尔电路和它所要的巨型电源、及在有电源下工作的霍尔电路、电源联线、和电源的事故频度。也是一件累人的事啊!但,用了零功耗磁敏传感器情况就完全是另一回事了!
3、可靠性很高:

AH型零功耗磁敏传感器结构非常简单。就只是一个线圈绕在一根功能合金丝上。无机械构件,无疲劳部件。因此,抗各种冲击、震荡、水锤。AH型零功耗磁敏传感器结构简单,其可靠性的“命门”,不是柒包线、不是包封充填料、也不是金属外壳,就是二根引出线的焊点.而二个焊点,都采用的是高温绕焊。在高温下,即使焊锡熔化,焊点也不会脱离。因此,各种设计保证了,传感器的可靠性极高,而且在实际应用上得到验证;它的寿命决远大于5000万次;
4、极宽的工作频率:

AH型零功耗磁敏传感器输出信号有明显的个性。传感器有极宽的工作频率,信号(波形)特徵与物体(磁铁)运动速度无关;物体(磁铁)运动速度可从0.1公里(零点1公里)/小时—500公里/小时,在这么宽的范围内,信号波形不会变化——脉宽20微秒,幅值2
伏。它不怕外界干扰;原始信号远传能力强,1-2公里;见下图

图(三)的速度是图(四)的1000倍。传感器的输出幅值和信号宽度都没有什么变化。传感器极宽的工作频率,非常适合在一些时而闲情慢步;时而快马欲飞的场合;如城际高速铁路上。根据理论计算,一个物体用50
微秒时间,飞过1 米,这是我的测速上限吧。那么,测速上限是11.2千米/秒的2倍。我真有这种本领。请放心了吧!
5、AH型零功耗磁敏传感器是一个宽温区传感器:

AH型零功耗磁敏传感器是一个宽温区传感器。其工作温区(非存储温度)可从-50℃——+180℃,或更宽。下图是传感器工作在157度下,输出的信号波形。这是其它传感器很难办到的。

图(五)是将传感器加温4小时,到达157℃后,二小时测试到的波形。它与50℃-150℃时信号无明显的变化。因此,不管是在漠河、齐齐哈尔负数拾度野外的严寒;还是吐鲁番、南方上海的酷热,AH型零功耗磁敏传感器都能适应。-------
6、方向传感器:

AH型零功耗磁敏传感器性能十分新颖:

在各种传感器中,作为运动方向传感器是这是很少的,不用电的就更少见了。---像AH型零功耗磁敏传感器,仅用信号的正、负就可以判断运动方向了。图(六),这是在转动下拍的照片。对于平动也然。右上小图是单个信号的波形。依然没有什么变化。这个传感器输出信号波形,仅取决于功能材料大分子团的运动特性。只要在600℃以下,快动也好;慢动也好;正向运动也好;反向运动也好;大分子团的运动特性,固若金汤,信号就是这么个脾气!拿它也没有办法。

这个传感器传感器工作时不要电源、可以输出运动方向信号、且可以工作在高温环境下、信号又是本质安全型的。这种传感器,不是其它传感器能与之相比的。实为珍极!
四、结束语

到目前为止,对AH型零功耗磁敏传感器的了解还不够深透。但,有一点是完全可以肯定:只要在工作温区内,其基本性能是稳定的。与霍尔电路相比,它的缺点是:目前体积偏大,(Ф4*(10+10)毫米);信号宽度偏窄,用一般的示波器很难稳定的看清。用存储示波器,才能对它进行深入、仔细的观察、分析。另外,零功耗磁敏传感器对磁场强度的要求不像霍尔电路那么随意,工作磁场和输出信号幅值的工作曲线,是一条二次曲线,存在有工作磁场的最佳值。对于每一种磁铁,需要作一次性调节。零功耗磁敏传感器不管是优点还是缺点,都与材料有关。深入了解功能材料的特性原理;将材料性能进一步提高,做好大分子团的个性;并且还要考虑其分子团的统计规律性,让一些性能的起伏减到尽能的最小,使其性能更加稳定。这些,都是下面要认真开展的重要工作;另外,要寻找和开发新型功能材料如非晶态合金、单晶铁、稀土智能合金等。把零功耗磁敏传感器做得更好。

韦根传感器:韦根

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韦根
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韦根Wiegand,即韦根传感器是一种当交变磁场经过时产生输出电压脉冲的传感器。
中文名
韦根
外文名
Wiegand
工作温区
-50°C ~ +180°C甚至更宽
触发方式
简单
Wiegand,韦根脉冲的幅度是由激励磁场的场强决定的。因此,韦根传感器不需要外界电源供电。韦根传感器的工作频率从0速率到20KHZ,脉冲的极性由激励磁场的极性所决定。由于韦根传感器非常容易和数字系统相匹配,并且系统没有可动的部件或半导体器件,这使得它们能适用于恶劣的环境和长期无人监控的场所。韦根传感器可广泛应用于:●电子式水表、气表、电表和远程抄表系统;● 过程控制设备中传送速度的测量;●运动方向的敏感;●在工程中测量转动速度和其他机械上的自动化应用;●转速仪、速度表以及其他转子式计量装置。
[1]
AH型零功耗磁敏传感器的性能特点是:1、传感器工作时不要外部电源,完全从被测物体获取能量(数量级0.1μW);2、输出信号归属本质安全型;3、触发方式简单;4、工作温区:-50°C ~ +180°C甚至更宽;5、输出信号有明显个性,不怕外界干扰;6、传感器有极宽的工作频率,信号特征与待测物体(磁体)运动速度无关;7、传感器信号特点,可显示待测物体(磁体)运动的方向;8、原始信号传输能力强,每公里只有2%的衰减;9、结构简单,可靠性极高;10、使用寿命不低于20亿次;11、无机械构件,无触点,抗震荡;12、检测方便,通过二根输出引线可进行传感器检测;13、对磁场强度有一定要求,过高或者过低的磁场都会影响其工作;14、信号处理简单,可直接连接三极管、绝对值放大器、模数转换芯片(ADC)等。一、韦根的电气标准韦根信号是两根数据线传输二进制数据,在空闲时端,两线的对0V的电源都为TTL电平的水平,也就是5V,一般通过5K电阻上拉,当有数据传输时,两根线交替地发送400uS低脉冲,当Data0线发脉冲时,数据是0;当Data1发脉冲时,发送的数据是1,不能两根线同时发脉冲。脉冲的间隔时间是1mS。在设计读卡器时,为防止使用者连接错线,造成数据口损坏,在电路设计上一定要给数据输出上加驱动级并加电阻限流。二、韦根的数据格式韦根的数据一般是由三部分组成:校验位、出厂码和数据位。不同的韦根格式有不同的组成。如26Bit格式,其第一位和第二十六位是校验位,2-9位是厂家码,10-25位是卡号位。
参考资料
1.

AH零功耗磁敏传感器及其应用
韦根传感器:[转载]韦根传感器  第2张

韦根传感器:韦根传感器——用额外能源的接近传感器

原标题:韦根传感器——用额外能源的接近传感器

韦根传感器是一种利用外部磁场变化来产生电信号和能量的小型设备,其独特的特性使其成为近距离感应系统的有益选择。

韦根传感器是由一小段韦根导线构成的,这是一种特殊制备的具有独特物理特性的铁磁合金。当暴露在一个交变的外部磁场中时,一根韦根导线最初会保持它的磁极性。然而,当外场达到一定阈值时,导线段的极性会突然逆转。这种极性转换发生在几微秒内,并能在包裹在铁磁核心周围的细铜线圈中产生明显的电流脉冲。这种脉冲足够强大,可以激活逻辑电路,并可用来为低功率电子芯片提供能量。韦根传感器的自供电能力使它们更可靠——也更安全——因为它们可以在没有外部电源的情况下为报警系统提供信号。不需要检查或更换备用电池,大幅降低维护要求!

本质安全且自供电
无接触磁性接近传感
高工作频率范围
持续稳定,事件触发的脉冲

百万次脉冲触发后能量无衰减

韦根传感器已经以多种方式用于近距离传感。如果外部物体被磁化,或者有一个或多个小永久磁铁安装在上面,那么当该物体接近足以触发极性逆转时,韦根传感器将做出响应。这可以用来检测和测量直线运动或旋转运动。

另外,韦根传感器可以安装在一组永磁体之间。当一个钢铁物体足够近的时候,它会立即扭曲维根德传感器周围的磁场,足以触发极性翻转并产生电流脉冲。

韦根传感器的优点

韦根传感器本质上是安全的,因为它们的自供电特性意味着它们可以在没有外部电源的情况下工作。交变磁场源和韦根线组件之间没有机械接触,没有磨损。韦根系统将可靠地运行数十亿个循环。这些传感器物理上很坚固,可以在很大的温度范围内工作。它们对电噪声也不敏感。响应是一致的频率范围近零到远超过30kHz 。

博思特公司提供封装形式的韦根传感器,由一组铜线圈包裹的15mm 长的韦根导线组成,所有都包含在一个可贴片安装塑料结构件中。

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韦根传感器:韦根传感器解释

韦根传感器是由一根特殊加工的磁双稳态功能合金丝和缠绕其外的感应线圈组成的。

的工作原理是在交变磁场中,当平行于敏感丝的某极性磁场(例如
N
极)达到触发磁感
应强度时,敏感丝中的磁畴受到激励会发生运动。磁化方向瞬间转向同一方向,同时在
敏感丝周围空间磁场也发生瞬间变化,
由此在感应丝圈中感生出一个电脉冲。此后若该
磁场减弱,敏感丝磁化方向将保持稳定不变,感应丝圈也无电脉冲输出;但当相反极性

S
极)磁场增强到触发磁感应强度时,敏感丝磁化方向又瞬间发生反向翻转,并在感
应线圈中感生出一个方向相反的电脉冲。如此反复,韦根传感器便将交变磁场的磁信号
转换成正负电信号。
由于韦根传感器工作时不需要外加电源,因此它又被称为零电功耗
传感器。
?
电子水表中,韦根传感器采用双磁极触发工作方式。触发磁场极性变化一周,韦根传感
器同步输出一对正负点脉冲。韦根传感器磁场触发灵敏度很高,触发磁感应强度为
2mT(lmT=10Gs)

,
韦根输出幅值可达到
1V

8mT
时,
输出幅值可超过
4V

输出信号幅值
与磁场的变化速度无关,可实现“零速”传感。韦根传感器无触点,耐腐蚀,防潮湿,
使用寿命大于
20
亿次。由于伟根传感器产生的电脉冲信号与磁场的变化速度无关,能
在极馒的转速下产生稳定幅值和宽度的电信号。
从而可以实现采集信号直接触发单片机
从关机状态下启动和计数处理。
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