Эффект Виганда

редактировать

Эффект Виганда - это нелинейный магнитный эффект, названный в честь его первооткрывателя Джона Р. Виганда, созданный в специально отожженном и закаленная проволока, называемая проволокой Виганда.

Принцип действия датчика Виганда и внешнего магнитного поля

проволока Виганда - низкоуглеродистая Викаллой, ферромагнитный сплав из кобальта, железа и ванадия. Вначале проволока полностью отожжена. В этом состоянии сплав «мягкий» в магнитном смысле; то есть он притягивается к магнитам, и поэтому силовые линии магнитного поля будут преимущественно отклоняться в металл, но металл сохраняет лишь очень небольшое остаточное поле, когда внешнее поле удаляется.

Во время производства для придания проволоке уникальных магнитных свойств ее подвергают серии операций скручивания и раскручивания для холодной обработки внешней оболочки проволоки с сохранением мягкого сердечника внутри проволоки, а затем проволока в возрасте. В результате магнитная коэрцитивная сила внешней оболочки намного больше, чем у внутреннего сердечника. Эта внешняя оболочка с высокой коэрцитивной силой будет сохранять внешнее магнитное поле, даже если исходный источник поля удален.

Провод теперь демонстрирует очень большой магнитный гистерезис : если магнит поднести к проводу, внешняя оболочка с высокой коэрцитивностью исключает магнитное поле от внутреннего мягкого сердечника до тех пор, пока магнитный порог не станет достигнута, после чего весь провод - как внешняя оболочка, так и внутренний сердечник - быстро переключает полярность намагничивания. Это переключение происходит за несколько микросекунд и называется эффектом Виганда.

Ценность эффекта Виганда заключается в том, что скорость переключения достаточно высока, чтобы на катушке, использующей сердечник Wiegand-Wire, могло выводиться значительное напряжение. Поскольку напряжение, индуцированное изменяющимся магнитным полем, пропорционально скорости изменения поля, сердечник из проволоки Виганда может увеличивать выходное напряжение датчика магнитного поля на несколько порядков по сравнению с аналогичной катушкой с ненагруженным магнитным полем. Ядро Wiegand. Это более высокое напряжение может быть легко обнаружено с помощью электроники, и в сочетании с высоким порогом повторяемости переключения магнитного поля делает эффект Виганда полезным для датчиков положения.

Как только провод Wiegand перевернет намагниченность, он будет сохранять это намагничивание до тех пор, пока не перевернется в другом направлении. Датчики и механизмы, использующие эффект Виганда, должны учитывать это удерживание.

Эффект Виганда является макроскопическим расширением эффекта Баркгаузена, поскольку специальная обработка проволоки Виганда заставляет проволоку действовать макроскопически как единый большой магнитный домен. Многочисленные небольшие домены с высокой коэрцитивной силой во внешней оболочке провода Виганда сходят лавинообразно, вызывая быстрое изменение магнитного поля, вызванное эффектом Виганда.

Содержание

  • 1 Приложения
    • 1.1 Датчики Wiegand
    • 1.2 Карты-ключи Wiegand
    • 1.3 Угловой энкодер
    • 1.4 Датчик скорости вращения колеса
  • 2 Справочная информация
  • 3 Внешние ссылки
  • 4 См. также

Применения

Датчики Виганда

Датчики Виганда - это магнитные датчики, которые используют эффект Виганда для генерации постоянного импульса каждый раз магнитного поля полярность меняется, поэтому не полагайтесь ни на какое внешнее напряжение или ток. Последовательность импульсов, генерируемых датчиками Wiegand, может использоваться для обеспечения энергией маломощных и энергосберегающих приложений.

Ключевые карты Wiegand

Помимо датчиков, эффект Виганда используется для дверных замков с защитой карточкой-ключом. В пластиковую карточку-ключ встроен ряд коротких отрезков провода Wiegand, который кодирует ключ по наличию или отсутствию проводов. Вторая дорожка проводов обеспечивает дорожку тактового сигнала. Карту считывают, протягивая ее через прорезь в считывающем устройстве, которое имеет фиксированное магнитное поле и катушку датчика. Когда каждая длина провода проходит через магнитное поле, его магнитное состояние меняется, что означает 1, и это воспринимается катушкой. Отсутствие провода означает 0. Результирующий цифровой код протокола Wiegand затем отправляется на главный контроллер, чтобы определить, следует ли электрически разблокировать дверь.

Карты Wiegand более долговечны и их сложно подделать, чем карты со штрих-кодом или карты с магнитной полосой. Поскольку код ключа постоянно устанавливается в карту при изготовлении по расположению проводов, карты Wiegand не могут быть стерты магнитными полями или перепрограммированы, как карты с магнитной полосой.

Круговой энкодер

Провода Wiegand используются некоторыми магнитными энкодерами для питания многооборотных схем. При вращении энкодера катушка с сердечником провода Wiegand генерирует импульс электричества, достаточный для питания энкодера и записи числа оборотов в энергонезависимую память. Это работает при любой скорости вращения и исключает использование часового / зубчатого механизма, обычно связанного с многооборотными энкодерами.

Датчик скорости вращения колеса

Провода Wiegand прикреплены к внешнему диаметру колеса для измерения скорости вращения. Считывающая головка, установленная снаружи, обнаруживает импульсы Wiegand.

Ссылки

Внешние ссылки

См. Также

  • интерфейс Wiegand - интерфейс, изначально используемый считывателями карт Wiegand-Wire.
Последняя правка сделана 2021-06-20 15:15:50
Содержание доступно по лицензии CC BY-SA 3.0 (если не указано иное).
Обратная связь: support@alphapedia.ru
Соглашение
О проекте