유도 센서

단순 유도 근접 센서의 요소.
1. 현장 센서
2.오실레이터
3.디모듈레이터
4.플립플롭
5. 출력

유도 센서는 전자기 유도 원리를 이용해 물체를 감지하거나 측정하는 장치다.인덕터는 전류가 인덕터를 통과할 때 자기장을 발생시킨다. 또는 인덕터를 통과하는 자기장이 변할 때 인덕터를 포함하는 회로를 통해 전류가 흐른다.이 효과는 자기장과 상호작용하는 금속 물체를 감지하는 데 사용될 수 있다.액체나 어떤 종류의 먼지와 같은 비금속 물질은 자기장과 상호 작용하지 않기 때문에 유도 센서는 습하거나 더러운 조건에서 작동할 수 있다.^[1]

원리

유도 센서는 패러데이의 유도 법칙에 기초한다.N 회전 회로를 통한 $\Phi$ 자기 플럭스 $\Phi$ 의 시간적 변화는 다음과 같은 $e$ e $e$ 을 유도한다.

e=-N{\frac {\mathrm {d} \Phi }{\mathrm {d} t}}

더 간단한 방법으로 표현될 수 있는 것:

e=-N\time S{\frac {\mathrm {d}B}{\mathrm {d}t}

유도 자기장 B가 섹션 S에 걸쳐 균일하다고 가정함으로써(자기장은 $\Phi =B\times S$ = $\Phi =B\times S$ $\Phi =B\times S$ S ${\displaystyle \Phi =B\times$ S $})$

유도 센서의 한 형태는 오실레이터로 코일을 구동한다.코일에 접근하는 금속 물체는 코일의 인덕턴스를 변화시켜 코일의 주파수 변화나 전류 변화를 일으킨다.이러한 변화는 임계값과 비교하여 감지되고 증폭되며, 외부 회로를 전환하는 데 사용할 수 있다.코일은 자기장을 더욱 강렬하게 만들고 기기의 감도를 높이기 위해 강자성 코어를 가질 수 있다.^[1]특히 오실레이터 코일이 넓은 영역을 덮어야 하는 경우 강자성 코어("공기 코어")가 없는 코일도 사용할 수 있다.

또 다른 형태의 유도 센서는 한 코일을 사용하여 변화하는 자기장을 생성하며, 두 번째 코일(또는 다른 장치)은 예를 들어 금속 물체에서 유도되는 와전류로 인해 물체가 생성하는 자기장의 변화를 감지한다.^[1]

적용들

검색 코일 자기계

유도 센서는 검색 코일 자기계(검색 코일이라고도 함)를 만드는 주요 요소를 구성한다.이것들은 많은 연구분야에 사용된다: 자기전자파, 전자파 측정, 우주 플라즈마의 전자파를 조사하는 우주 자기계, 그리고 지구상의 자연 전자파 관측이다.

유도 근접 센서(근접 스위치)

유도 근접 센서는 비접촉식 전자 근접 센서다.금속 물체의 위치 및 검출에 사용된다.유도 스위치의 감지 범위는 감지되는 금속의 유형에 따라 달라진다.철과 강철과 같은 철 금속은 감지 범위가 더 길어질 수 있고 알루미늄과 구리 같은 비철 금속은 감지 범위를 최대 60%까지 줄일 수 있다.^[2]

유도 센서의 출력은 두 가지 가능한 상태를 가지므로 유도 센서를 유도 근접 스위치라고 부르기도 한다.^[2]^[3]

센서는 유도 루프 또는 검출기 코일로 구성된다.대부분의 경우 이것은 물리적으로 페라이트 세라믹 로드나 코일 형태와 같이 높은 자기 투과성 코어를 감은 절연 자석 와이어의 회전 수이며, 권선은 전체 권선의 한쪽 끝에서 일부 회전을 탭할 수도 있고, 그렇지 않을 수도 있다.캐패시턴스에 연결되어 튜닝된 주파수 오실레이터 탱크 회로를 형성한다.트랜지스터 또는 작동 증폭기와 같은 전압 또는 전류 게인 소자와 함께, 이것은 튜닝된 주파수 오실레이터를 형성한다.전원이 인가되면 결과 진동은 코일의 고주파 교류 전류로, 근위부(대상) 도체에서 와전류를 유도할 수 있는 자기장이 지속적으로 변화한다.대상이 가까울수록 전도성(예를 들어 금속이 양호한 전도체)이 클수록 유도 와전류가 크고 그 결과 대립되는 자기장이 진동의 크기와 빈도에 더 큰 영향을 미친다.대상의 유도장이 소스 유도장과 반대하여 순 유도 임피던스를 낮추고 동시에 진동 주파수를 더 높게 조정하기 때문에 알루미늄과 같은 비자기 도체에서 부하가 증가함에 따라 그 크기가 감소한다.그러나 높은 투과성이 코일 인덕턴스를 증가시켜 진동 빈도를 낮추기 때문에, 대상이 철과 같이 자석 투과성이 높은 물질이라면 그 크기는 덜 영향을 받는다.

진동 규모의 변화는 피크 전압 값을 작은 필터로 전달하여 반사 DC 전압 값을 생성하는 다이오드 같은 단순한 진폭 변조 검출기로 감지할 수 있으며, 주파수 변화는 위상 잠금 루프 검출기와 같은 여러 종류의 주파수 판별기 회로 중 하나에 의해 감지되어 어떤 d를 확인할 수 있다.Iremation과 주파수 이동량.크기 변화 또는 주파수 변화량은 센서가 켜짐에서 꺼짐으로 이동하는 근접 거리를 정의하는 역할을 할 수 있으며, 그 반대의 경우도 마찬가지다.

유도 센서의 일반적인 적용은 금속 탐지기, 신호등, 세차 및 다수의 자동화된 산업 프로세스를 포함한다.센서의 물리적 접촉이 필요하지 않기 때문에 접근이 어려움을 주거나 먼지가 만연하는 애플리케이션에 특히 유용하다.

교통센서

도로 교차로에서 교통신호를 제어하기 위해 유도루프를 포장도로에 매립할 수 있다.루프에 연결된 회로는 차량이 루프를 통과하거나 정지할 때 인덕턴스의 변화를 감지할 수 있다.이를 통해 차량을 감지하고 교통신호 타이밍을 조정하거나 혼잡한 교차로에서 방향 지시등을 제공할 수 있다.^[4]

핵자기공명

유도 센서는 (이 영역에서는) "NMR 코일" 또는 "무선주파수 코일"이라고도 하며, 핵자기공명에서의 핵 스핀 사전진행에 관련된 전자기장의 자기성분을 검출하는 데 사용된다.

참고 항목

참조

^ ^a ^b ^c 윈시 Y.Du, 저항성, 용량성, 유도성 및 자기 센서 기술, CRC 프레스, 2014 ISBN1439812446, 4장 유도 센서
^ ^a ^b Frank Lamb (2013). Industrial Automation: Hands-On. McGraw-Hill Education. pp. 74–75. ISBN 9780071816458.
^ "Inductive sensors". September 1, 2001. Retrieved December 29, 2015.
^ Peter J. Yauch, 교통 신호 제어 장비: 예술, 교통 연구 위원회, 1990, ISBN 0309049172, 17페이지

파벨 립카, 자석 센서 및 자기계, 아르테크 하우스 출판사
S. Tumanski, 유도 코일 센서 - 검토
C. Coillot 외, 척수 손상 조사 전용 MRI 리본 솔레노이드 코일의 신호 모델링

[DU14-1] 윈시 Y.Du, 저항성, 용량성, 유도성 및 자기 센서 기술, CRC 프레스, 2014 ISBN1439812446, 4장 유도 센서

[Lamb-2] Frank Lamb (2013). Industrial Automation: Hands-On. McGraw-Hill Education. pp. 74–75. ISBN 9780071816458.

[machine_design-3] "Inductive sensors". September 1, 2001. Retrieved December 29, 2015.

[4] Peter J. Yauch, 교통 신호 제어 장비: 예술, 교통 연구 위원회, 1990, ISBN 0309049172, 17페이지

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