30.03.2021

Eigensichere Näherungsschalter mit Wiegand-Sensoren

Eigensichere Impulsgeber

Wiegand Sensoren, winzige Bauteile, welche Veränderungen in einem externen Magnetfeld nutzen, um elektrische Impulse bzw. Energie zu erzeugen, verfügen über einzigartige Eigenschaften, die sie für den Einsatz als eigensichere Näherungsschalter prädestiniert.


Die auf eine Fingerkuppe passenden Wiegand-Sensoren, von denen Posital jährlich mehr als eine Million Stück fertigt, bestehen aus kurzen Abschnitten von Wiegand-Draht, einer speziell konditionierten ferromagnetischen Legierung mit spezifischen physikalischen Eigenschaften. Wird der ferromagnetische Draht einem sich verändernden externen Magnetfeld ausgesetzt, behält er zunächst seine magnetische Polarität bei. Erreicht das externe Magnetfeld jedoch einen bestimmten Schwellenwert, kehrt sich die Polarität des haarfeinen Wiegand-Drahtes abrupt um. Dieser Polaritäts-Switch erfolgt innerhalb weniger Mikrosekunden und erzeugt über eine Kupferspule, die um den ferromagnetischen Spezialdraht gewickelt ist, einen deutlichen Stromimpuls. Dieser Impuls ist stark genug, um Logikschaltungen zu aktivieren und elektronische Chips mit geringer Leistung zu versorgen. Die Selbstversorgungskapazität der Wiegand-Sensoren sorgt dafür, dass sie zuverlässig und sicher Signale für Alarmsysteme liefern können - und dies ganz ohne externe Stromversorgung oder lästige und störanfällige Back-Up- bzw. Puffer-Batterien. Wiegand-Sensoren können auf unterschiedliche Weise als Näherungsschalter genutzt werden. Ist etwa das zu erfassende Objekt von sich aus magnetisiert bzw. mit einem oder mehreren kleinen Permanentmagneten bestückt, reagiert der Wiegand-Sensor sobald das Objekt ihm so nah kommt, dass eine Polaritätsumkehr erfolgt und den Spannungsimpuls erzeugt. Nutzen lässt sich dieser Effekt, um etwa Linear- oder Drehbewegungen exakt zu erfassen und zu messen. Alternativ kann der Wiegand-Sensor als Näherungsschalter auch zwischen einem Satz Permanentmagneten installiert werden. Kommt ihm hier ein Objekt aus Eisen oder Stahl zu nahe, wird das Magnetfeld unmittelbar um den Wiegand-Sensor so weit verzerrt, dass ein Polaritätswechsel erfolgt und den Stromimpuls - und damit das Alarmsignal - auslöst. Wiegand-Sensoren sind eigensicher, da sie aufgrund ihrer Eigenversorgung ohne externe Stromquellen funktionieren. Es gibt keinen mechanischen Kontakt zwischen der Quelle des magnetischen Impulsfeldes und der Wiegand-Draht-Baugruppe, d.h. auch keinerlei Verschleiß. Die Systeme sind zuverlässig und sicher für Milliarden von Zyklen konzipiert. Die Sensoren sind physikalisch robust und können über einen breit gestreuten Temperaturbereich betrieben werden. Sie sind unempfindlich gegen EMV-Störungen. Ihre Performance ist über einen Frequenzbereich von nahe Null bis weit über 30kHz konstant.

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