Sensorik
Sind seltene Erden vermeidbar?
Die NVE Corporation im Verbund von Angst+Pfister verfügt über eine einzigartige Reihe von hochempfindlichen magnetoresistiven Sensoren, die sich ideal für den Einsatz mit leicht verfügbaren Ferritmagneten eignen.
In den meisten Anwendungen verfügen Ferrit-Sensoren über eine hohe Luftspalttoleranz für die Aktivierung und erleichtern so den Einsatz. Diese Sensoren sind zudem omnipolar, so dass die Polarität des Magneten keine wesentliche Rolle spielt.
Warum Ferrit?
Ferritmagnete sind eine Keramik, die hauptsächlich aus Eisen und Sauerstoff besteht. Die beiden am häufigsten vorkommenden Elemente der Erde. Neodym hat weniger als ein Teil pro Million, daher auch der Name Seltene Erden.
NVE-xMR Magnetsensoren mit Schaltausgang verfügen über eine Vielzahl von Betriebspunkten. einschließlich einer Anzahl von Produkte, die eine Aktivierungspunkt von 1mT aufweisen. Diese hochempfindlichen Sensoren sind ideal für Ferritmagnete.
Diese Produktfamilie von ferritfreundlichen Sensoren verfügt beispielsweise über GMR- und TMR-Sensorelemente, Signalverarbeitung, Open-Collector- oder Open-Drain-Ausgänge und einfache 3-polige Schnittstellen. Zu den weiteren Merkmalen des Sensors gehören niedrige Betriebspunkte für die Kompatibilität mit Ferritmagneten. Omnipolarer Betrieb und mit einfachen 3-Pin-Schnittstellen und Gehäusen bis zu einer Größe von 0,65 Millimetern.
Seltene Erden gegen Ferrit
Der Vergleich von Ferrit- und Seltenerdmagneten kann zeigen, wie ein Ferritmagnetmaterial in Kombination mit einem sehr empfindlichen Sensor in kleinen Schritten eine gute Lösung ergeben kann.
In einem ersten Schritt wird als Beispiel der NVE ADL925 mit einem NdFeB (Grade: N45) und Br 13500 G betrieben. Per Definition soll der Sensor in einem Abstand von etwa 7 mm in den eingeschalteten Zustand, und mit einer Hysterese von 1 mm in den ausgeschalteten Zustand schalten. Mit dem genannten Seltenerdmagneten ergibt die Berechnung einen Durchmesser von 2 mm und eine Dicke von 2 mm. Mit Hilfe des NVE-Feldstärkerechners liefert eine erste Simulation die folgenden Ergebnisse für den Ein- und Aus-Zustand.
Dieses Verfahren wird nun mit einem Ferritmaterial verwendet, um die gleiche Schaltleistung zu erreichen. Mit der gleichen Spezifikation für das Ein- und Ausschalten kann der Ferritmagnet berechnet werden. Für die Berechnung wurde eine Ferritkeramik C5/Y25 Br 3800G gewählt. Der Ferrit hat dann eine berechnete Größe von 3,5 mm Durchmesser und eine Dicke von 3 mm.
Mit einem sehr kleinen Unterschied schaltet sich der ADL925 bei der "Ferrit"-Berechnung bei 8,1 mm ab. Ein anders Ferrit-Material z.B. das C1/Y10T (2175G) würde für den Magneten einen Durchmesser von 5 mm und eine Länge von 3 mm erfordern.
Zusammenfassend: Der Wechsel weg von Seltenerdmaterial hin zu einer benutzerfreundlicheren ferritbasierten Lösung kann mit der hochempfindlichen GMR/TMR-Technologie von NVE Corp. erreicht werden. Andere Anwendungen wie On- und Off-Axis-Sensorlösungen können auf die gleiche Weise simuliert werden.
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