برق. قدرت. کنترل. الکترونیک. مخابرات. تاسیسات.

دایره المعارف تاسیسات برق (اطلاعات عمومی برق)

بنام خدا

سنسورهای شارالکترومغناطیسی و یا fluxgate سنسورها در زمره ی سنسورهای میدان مغناطیسی بشمار میروند که  حساسیت قابل قبول و ساختار ساده ای دارند.

اساس کار این سنسورها بر پایه ی مقایسه ی جریان مورد نیاز در سیم پیچ محرک برای به اشباع رساندن هسته در یک جهت است بطوریکه میدان حاصل در تضاد با میدان ناشی ازهمان جریان در جهت  عکس است. در اغلب اوقات نیازی به اشباع کامل هسته نیست. همانطوریکه هسته به مرز اشباع شدن نزدیک می شود ، سیگنال دریافتی در سیم پیچ حسگر غیرخطی تر میشود. بعنوان مثال اگر یک شکل موج سینوسی به سیم پیچ محرک اعمال شود، سیم پیچ حس کننده هارمونیکهای اصلی فرکانس اعمال شده به سیم پیچ محرک را دریافت می کند. شدت این هارمونیکها با میزان اشباع هسته رابطه ی مستقیم دارد.

 در ساده ترین شکل ممکن و با کمک مدار زیر می توان سنسور شار الکتریکی با دقت و حساسیتی مناسب را طراحی کرد. این مدار شامل دو بخش ، مدار محرک سیم پیچ تحریک (سیم پیچ قرمز رنگ در شکل بالا) و مدار دریافت سیگنال توسط سیم پیچ حس کننده (سیم پیچ آبی رنگ در شکل بالا) می باشد.

سیگنال مدار تحریک توسط یک تایمر 555 تامین و توسط تقویت کننده ی عملیاتی LF411 تقویت میشود. این سیگنال توسط تقویت کننده های توان Q1 و Q2 جهت اعمال به سیم پیچ تحریک مجدداً تقویت می شود.

در عین حال ساختار حجیم و قیمت بسیار زیاد این نوع از سنسورها کارآیی آنها را پایین آورده است. در حال حاضر با کمک روشهایی نظیر برد مدارچاپی PCB و تکنولوژیهای طراحی سنسور روی سطح Planner نظیر تکنولوژی رایج در فیلم ضخیم باعث کاهش چشمگیر سایز و هزینه ی ساخت این سنسورها شده است.

سنسورهایی که بدین شکل ساخته میشوند، از روش آبکاری Electroplating یا رسوبگذاری الکتریکی Electro-deposition برای ماده ی هسته استفاده می کنند. با این حال کیفیت (شامل نفوذپذیری مغناطیسیPermeability  و نیروی مغناطیس زدا Coercive Force) در این روش قابل مقایسه با روشهای آلیاژی بی نظم Amorphous Alloys نیست.

بعلاوه در تکنولوژیهای جدید سنسورهای شارالکتریکی نیاز به منبع ولتاژبا دامنه ی کم برای تحریک دارند، در حالیکه در سنسورهای کلاسیک بعلت مقاومت زیاد سیم پیچ تحریک جریان بالایی مورد نیاز است. بالا بودن مقاومت سیم پیچ تحریک خود سبب کاهش Q فاکتور در مدار تانک تحریک در سنسورهای کلاسیک می شود.

برای نائل شدن به حداقل توان مصرفی ، در سنسورهای جدید از روش تحریک با پالسهای کوتاه استفاده می شود.

شکل زیر ساختار یک سنسورPCB FluxGate را نشان میدهد. همانگونه که مشاهده میشود سنسورشارمغناطیسی Pick-up Coil توسط سیم پیچهای تحریک از دو طرف احاطه شده است. ضخامت PCB در این طرح 0.2 میلیمتر و ضخامت لایه ی الکتریکی 65 میکرومتر است. هر یک از سیم پیچهای تحریک شامل 15 دور و سیم پیچ پیک آپ 27 دور هستند. مقاومت سیم پیچ تحریک 0.43 اهم و مقاومت سیم پیچ پیک آپ 0.64 اهم است.

                          

 یکی از کاربردهای مهم سنسورهای فلاکس گیت در صنایع نظامی و برای یافتن مین های مدفون Unexploded ordnance - UXO  در زیر زمین است. تحلیل دیتای ارسالی توسط این سنسورها در این نوع کاربرد روشهای متعددی دارد که در این مقاله به تعدادی از  آنها اشاره شده است.

همچنین به علاقمندان به تحقیق در این شاخه از سنسورها پیشنهاد می کنم که هر دو مقاله ی IEEE زیر را دانلود کرده و مطالعه کنند.

مقاله اول: تئوری سنسورهای فلاکس گیت: تحلیل حساسیت

2. مقاله دوم: تئوری سنسورهای فلاکس گیت: مطالعه ی پایداری

 همچنین در نوشتن بخشهایی از این پست از جدیدترین مقاله ی IEEE در این خصوص با عنوان  Low-Power Printed Circuit Board Fluxgate Sensor  استفاده شده است که می توانید آنرا از اینجا دانلود کنید.

صفحات جانبی

نظرسنجی

    لطفاً نظرات خود را درمورد وبلاگ با اینجانب در میان بگذارید.(iman.sariri@yahoo.com)نتایج تاکنون15000مفید و 125غیرمفید. با سپاس


  • آخرین پستها

آمار وبلاگ

  • کل بازدید :
  • تعداد نویسندگان :
  • تعداد کل پست ها :
  • آخرین بازدید :
  • آخرین بروز رسانی :