Sensoranwendungen

Anwendung Hallsensoren

Gerne helfen wir Ihnen bei der Wahl des geeignetsten Magneten für Ihre Hallbetätigung, bei der viele Entscheidungskriterien berücksichtig werden:

• Schaltertyp
• gewünschte Schaltcharakteristik
• Schaltabstand
• Bewegungsart
• Abmessungen, Toleranzen, Gewicht
• Temperaturbereich
• umgebende Materialien
• Befestigungsmöglichkeiten
• vorhandener Platz usw.

Funktionsprinzip

Bei den Positionssensoren handelt es sich um Halleffekt - Sensoren. Mit Hilfe eines Dauermagneten kann in Abhängigkeit der magnetischen Flussdichte ein schaltendes oder analoges Ausgangssignal erzeugt werden. Durch die kompakte Bauform können so berührungslos Positionen, Drehzahlen, Zustände, etc... erfasst und ausgewertet werden.

Die magnetisch betätigten Halbleiter- Sensoren können grundsätzlich in drei verschiedene Ausführungen eingeteilt werden:

• Digital
• Analog
• Mit eingebautem Magnet

Zur Betätigung der Sensoren bieten wir mehrere Stab- und Ringmagnete an.

Stabmagnete verschiedener Grösse und Stärke eignen sich insbesondere für Sensoren mit unipolarer Schaltcharakteristik.

Ringmagnete mit sich auf dem Umfang abwechselnden Nord- und Südpolen passen vor allem zu Sensoren mit bipolaren Schaltverhalten. Bei den Halleffekt- Sensoren wird der Halbleiter- Chip mit einem Strom I gespiesen und lässt senkrecht dazu ein Magnetfeld (B) einwirken. So entsteht im Chip eine Spannung im rechten Winkel zum Feld und zum Strom. Diese Sensoren arbeiten polabhängig.

Wie eingangs erwähnt, gilt es verschiedenste Kriterien für die Wahl des richtigen Magneten zu berücksichtigen. Lassen sich doch x-mögliche Variationen zusammenstellen.

Leistungsvergleich

Die Magnete sind so ausgelegt, dass Sie im Abstand von 5 mm von der Polfläche ein Feld von 100 mT erzeugen.

Siehe auch folgende Tabellen mit den Angaben der Flussdichte von Magneten aus Neodym in Abhängigkeit zum Luftspalt.

Flussdichte in mT in Abhängigkeit zum Luftspalt bei Neodym Scheibenmagneten

Digitale Sensoren

Wird der Magnet bei der stirnseitigen Annäherung zum Sensor geführt, wird er erst bei der Distanz D1 einschalten. Es wird die Magnetstärke G1 benötigt. Wird er wieder wegbewegt, schaltet er erst bei der Distanz D2 aus. Es wird also eine niedrigere Magnetstärke benötigt um den Sensor zu „halten“.

Es können unipolare oder bipolare Magnete zur Anwendung kommen.

Einige Anwenderbeispiele

Stirnseitige Annäherung unipolar

Seitliche Verschiebung unipolar

Seitliche Verschiebung bipolar

Analoge Sensoren (Wegmessung)

Bei der ersten dargestellten Anordnung handelt es sich um die seitliche Annäherung. Zwischen Magnet und Sensor wird ein enger, fester Abstand eingehalten. Wird der Stabmagnet bei festem Abstand hin und her bewegt, so erfährt der Sensor bei sich näherndem Nordpol ein negativ wachsendes Magnetfeld und bei sich näherndem Südpol ein positives. Diese Annäherungsart ist leicht aufzubauen und ermöglicht, bei Verwendung eines entsprechend langen Magneten, die Positionserfassung über lange Wegstrecken. Die Ausgangskennlinie dieser Wegmessungsanordnung ist die linearste aller gezeigten Anordnungen, vor allem wenn an beiden Magnetenden ein Polstück angebracht wird. Die günstige Kennlinie erfordert jedoch die strenge Einhaltung des Luftspalts zwischen Sensor und Magnet.

Einige Anwenderbeispiele

Seitliche Annäherung biipolar

Stirnseitige Annäherung unipolar

Stirnseitige Veränderung bipolar

Anwendung Reedsensoren

Gerne helfen wir Ihnen bei der Wahl des geeignetsten Magneten für Ihre Reedschalterbetätigung, bei der viele Entscheidungskriterien berücksichtig werden: - Schaltertyp - gewünschte Schaltcharakteristik - Schaltabstand - Bewegungsart - Abmessungen, Toleranzen, Gewicht - Temperaturbereich - umgebende Materialien - Befestigungsmöglichkeiten - vorhandener Platz usw.

Technische Information

Reedschalter können überall dort eingesetzt werden, wo Schaltvorgänge berührungslos ausgeführt werden sollen.

Grundelement des Reedschalters, der immer magnetisch betätigt wird, ist ein Kontaktzungenpaar aus ferromagnetischem Material. Die Kontaktzungen werden in einen schutzgasgefüllten Glaskolben eingeschweisst.

Wenn sich ein Magnet dem Reedschalter nähert und eine der Kontaktzungen mit dem N-Pol und die andere mit dem S-Pol durchflutet wird, ziehen sich die Kontaktzungen an und der Kontakt wird geschlossen. Die Kontaktzungen öffnen sich wieder, wenn der Magnet entfernt oder so gedreht wird, dass beide Kontaktzungen mit dem gleichen Pol (N oder S) durchflutet werden.

Reedschalter offen

Reedschalter geschlossen

Eine andere Art von Reedschaltern (Umschalter) hat 3 Kontaktzungen, so dass nicht nur ein- und ausgeschaltet werden kann, sondern auch ein Umschalten möglich ist.

Umschalter

Auswahl der wichtigsten Funktions-Charakteristiken

In den Zeichnungen ist dargestellt, wie die verschiedenen Magnetisierungsarten auf die Reedschalter wirken.

Auswahl der wichtigsten Reedschalterbetätigungen

Näherungsbewegung

In allen hier aufgeführten Systemen müssen Reedschalter und Magnet nahe genug zueinander sein. Die Empfindlichkeit des Schalters und die Feldstärke des Magneten bestimmen den Abstand zwischen Schalter und Magnet. Entsprechendes Annähern bzw. Entfernen des Magneten bestimmen das Schliessen bzw. Öffnen der Kontaktzungen. Der Abstand des Magneten zum Schalter ist für die Kontaktgabe immer geringer als der, bei dem sich die Kontakte wieder öffnen.

	Magnet senkrecht zum Reedschalter bewegt. Der Schalter schliesst nur einmal, bei maximaler Magnetverschiebung.
	Magnet parallel zum Reedschalter bewegt. Der Schalter schliesst bis zu dreimal bei maximaler Magnetverschiebung und einmal bei minimaler Verschiebung.
	Magnet waagrecht zur Schalterlängsachse betätigt. Der Magnet bewegt sich diesmal im rechten Winkel zur Schalterlängsachse. Der Schalter schliesst dabei nur einmal.
	Magnet in Schwenkbewegung zum Reedschalter. Der Magnet muss in einem grossen Winkel verschoben werden, damit der Schalter einmal schliesst.
	Ein Ringmagnet in paralleler Bewegung zum Reedschalter kann bei maximaler Wegausnutzung bis zu drei Schliesspunkte haben bzw. bei minimalem Weg einen Schliesspunkt.

Rotation

Nachfolgend einige typische Anwendungen, bei denen sich verschiedene Magnete in Rotation befinden:

Abschirmung

Bei stationärer Anordnung von Reedschalter und Magnet sind die Kontaktzungen geschlossen. Wird das Magnetfeld durch einen Schirm aus ferromagnetischem Material, der zwischen Magnet und Schalter geschoben wird, abgeleitet, öffnen sich die Kontaktzungen wieder. Durch gänzliches Entfernen des Schirmes werden die Kontaktzungen wieder magnetisch erregt und schliessen.

Magnetische Vorspannung

Dieser Effekt wird dadurch erzielt, dass man einen Magneten in die Nähe des Schalters bringt, wodurch dieser geschlossen bleibt (Ruhekontakt). Wird ein zweiter Magnet mit umgekehrter Polarität oder eine Spule mit stärkerem Feld zum Schalter bewegt, öffnet der Schalter wieder, da sich die magnetischen Kraftlinien gegenseitig aufheben.