Efect Wiegand - Wiegand effect

Efectul Wiegand este un efect magnetic neliniar, numit după descoperitorul său John R. Wiegand , produs într-un fir special călit și întărit numit fir Wiegand.

Principiul senzorului Wiegand și al câmpului magnetic extern

Sârma Wiegand este Vicalloy cu emisii reduse de carbon , un aliaj feromagnetic de cobalt , fier și vanadiu . Inițial, firul este complet recoacut. În această stare aliajul este „moale” în sens magnetic; adică este atras de magneți și astfel liniile de câmp magnetic se vor abate preferențial în metal, dar metalul păstrează doar un câmp rezidual foarte mic atunci când câmpul extern este îndepărtat.

În timpul fabricării, pentru a conferi firului proprietățile sale magnetice unice, acesta este supus unei serii de operații de răsucire și desfacere pentru a lucra la rece învelișul exterior al firului, păstrând în același timp un miez moale în interiorul firului, iar apoi firul este îmbătrânit. Rezultatul este că coercitivitatea magnetică a învelișului exterior este mult mai mare decât cea a miezului interior. Această carcasă exterioară cu coercitivitate ridicată va păstra un câmp magnetic extern chiar și atunci când sursa originală a câmpului este eliminată.

Sârma prezintă acum o histerezis magnetică foarte mare : dacă un magnet este adus lângă sârmă, învelișul exterior cu coercitivitate ridicată exclude câmpul magnetic din miezul interior interior până la atingerea pragului magnetic, după care întregul fir - atât învelișul exterior, cât și miez interior - comută rapid polaritatea magnetizării. Această trecere are loc în câteva microsecunde și se numește efect Wiegand.

Valoarea efectului Wiegand este că viteza de comutare este suficient de rapidă încât o tensiune semnificativă poate fi emisă dintr-o bobină folosind un miez de sârmă Wiegand. Deoarece tensiunea indusă de un câmp magnetic în schimbare este proporțională cu rata de schimbare a câmpului, un miez cu fir Wiegand poate crește tensiunea de ieșire a unui senzor de câmp magnetic cu câteva ordine de mărime în comparație cu o bobină similară cu un Miezul Wiegand. Această tensiune mai mare poate fi ușor detectată electronic și atunci când este combinată cu pragul de repetabilitate ridicat al comutării câmpului magnetic, făcând efectul Wiegand util pentru senzorii de poziție.

Odată ce firul Wiegand a răsturnat magnetizarea, acesta va păstra magnetizarea până când va fi răsturnat în cealaltă direcție. Senzorii și mecanismele care utilizează efectul Wiegand trebuie să ia în considerare această reținere.

Efectul Wiegand este o extensie macroscopică a efectului Barkhausen , deoarece tratamentul special al firului Wiegand determină firul să acționeze macroscopic ca un singur domeniu magnetic mare. Numeroasele domenii mici de coercitivitate ridicată din comutatorul exterior al firului Wiegand comută într-o avalanșă, generând schimbarea rapidă a câmpului magnetic al efectului Wiegand.

Aplicații

Senzori Wiegand

Senzorii Wiegand sunt senzori magnetici care utilizează efectul Wiegand pentru a genera un impuls consistent de fiecare dată când polaritatea câmpului magnetic se inversează și, prin urmare, nu se bazează pe nici o tensiune sau curent extern. Consistența impulsurilor produse de senzorii Wiegand poate fi utilizată pentru a furniza energie pentru aplicații cu consum redus de energie și economii de energie. Fiind auto-alimentați, senzorii Wiegand au un potențial în aplicațiile IoT ca recoltatori de energie, senzori de proximitate și contoare de evenimente.

Chei Wiegand

În afară de senzori, efectul Wiegand este utilizat pentru securitatea keycard uși încuietori. Cheia de plastic are o serie de lungimi scurte de sârmă Wiegand încorporată în ea, care codifică cheia prin prezența sau absența firelor. O a doua pistă de fire oferă o pistă de ceas . Cardul este citit trăgându-l printr-un slot dintr-un dispozitiv cititor, care are un câmp magnetic fix și o bobină de senzor. Pe măsură ce fiecare lungime a firului trece prin câmpul magnetic, starea sa magnetică se răstoarnă, ceea ce indică un 1, iar acest lucru este detectat de bobină. Absența unui fir indică un 0. Codul digital rezultat al protocolului Wiegand este apoi trimis către un controler gazdă pentru a determina dacă deblocați ușa electric ușa.

Cardurile Wiegand sunt mai durabile și mai greu de contrafăcut decât cardurile cu cod de bare sau cu bandă magnetică . Deoarece codul cheie este fixat permanent pe card la fabricare prin pozițiile firelor, cardurile Wiegand nu pot fi șterse de câmpuri magnetice sau reprogramate așa cum pot fi cardurile cu bandă magnetică.

Rotativ

Sârmele Wiegand sunt utilizate de unele codificatoare magnetice rotative pentru a alimenta circuitele multi-turn. Pe măsură ce codificatorul se rotește, bobina miezului firului Wiegand generează un impuls de energie electrică suficient pentru a alimenta codificatorul și pentru a scrie numărul de ture în memoria nevolatilă. Acest lucru funcționează la orice viteză de rotație și elimină mecanismul ceas / angrenaj asociat de obicei cu codificatoarele multi-turn.

Senzor de turație a roții

Sârmele Wiegand sunt montate pe diametrul exterior al unei roți pentru a măsura viteza de rotație. Un cap de citire montat extern detectează impulsurile Wiegand.

Referințe

linkuri externe

Vezi si