Czujniki magnetyczne zbudowane są z kontaktronów, których cienkie płytki z materiału ferromagnetycznego zatopione są w hermetycznej szklanej bańce, w atmosferze gazu obojętnego lub w próżni. Własne pole magnetyczne indukuje się w stykach w skutek zewnętrznego pola magnetycznego, które zostało odpowiednio ukierunkowane, po czym następuje przyciąganie się styków i wówczas następuje ich zwarcie. Gdy pole magnetyczne zostanie usunięte, obie blaszki rozdzielają się w wyniku ich sprężystości. Obwody elektryczne są więc zamykane i przerywane przez kontaktrony. Jeżeli chcemy poprawić pracę działania styków, w zależności od przeznaczenia oraz środowiska pracy – styki pokrywa się warstwą metalu tj. złotem czy wolframem. Przesuwając magnes wokół kontaktronu styki możemy zwierać lub rozwierać, jednakże trzeba zwrócić uwagę, gdy robimy to w momencie, gdy przez obwód przepływa prąd, co może doprowadzić do przebicia elektrycznego, skutkiem czego można doprowadzić do uszkodzenia kontaktronu, a na pewno do jego osłabienia.
Zalety czujników magnetycznych
Czujniki magnetyczne w porównaniu z tradycyjnymi wyłącznikami mechanicznymi posiadają zalety tj.:
- styki są odpowiednio zabezpieczone przed kurzem, utlenianiem oraz korozją dzięki hermetycznej szklanej bańce oraz gazowi w stanie obojętnym; styki są aktywowane poprzez pole magnetyczne, a nie poprzez mechaniczne części sensora,
- specjalne zabezpieczenie powierzchni styków zapewnia pracę w normalnych warunkach elektrycznych przez wiele cykli pracy,
- nie wymagający konserwacji, zmniejszone obciążenie,
Kontaktrony magnetyczne oferują wiele właściwości elektrycznych i mechanicznych wraz z różnymi funkcjami wyjściowymi m.in.:
- w trybie normalnie otwartym (styk NO) styk kontaktronowy zamyka się w momencie, gdy magnes jest zbliżany. Są dostarczane w wersji dwuprzewodowej,
- w trybie wymiennym (S) obie funkcje NO oraz NC są dostępne przy pomocy pojedynczej szklanej żarówki. Umieszczenie magnesu blisko lub daleko od kontaktronu aktywuje go w dwóch różnych pozycjach. Są one dostarczane w wersji z 3-ema przewodami; wspólnym, ze stykiem NO, oraz ze stykiem NC,
- w funkcji bistabilnej magnes wewnętrzny wstępnie polaryzuje styki kontaktronu, ale ich nie zamyka. Umieszczenie magnesu w pobliżu tej samej polaryzacji powoduje wzmocnienie pola magnetycznego, co powoduje zamknięcie styku i pozostaje w tym stanie nawet wtedy, gdy magnes odsunie się od obszaru detekcji.
Typowe zabezpieczenia styków kontaktronowych
Trwałość czujnika magnetycznego przy niskich wartość napięcia oraz prądu, zależy od charakterystyki mechanicznej styku. Natomiast przy wysokich wartościach napięcia, jak i prądu wpływ na żywotność ma charakterystyka obciążenia. W takich przypadkach zalecane jest zastosowanie zewnętrznego zabezpieczenia na wyjściu czujnika.
Czujniki oraz magnesy wykrywające odległość
Poniższa tabela przedstawia 2 wartości odległości (D/C) w milimetrach. D oznacza odległość wykrywania, C oznaczana minimalną wartość histerezy, poniżej której wartości styk wyłącza się. Dane przedstawione w tabeli mają wartość przybliżoną, odnoszą się do urządzeń, które nie są ferromagnetyczne oraz posiadają magnes do pracy z przedniej powierzchni. Czujniki magnetyczne mogą również pracować z magnesem bocznym. W przypadku ustawienia na powierzchniach żelaznych, które powodują rozproszenie strumienia magnetycznego, należy zastosować odpowiednie przekładki wykonane z metalu niemagnetycznego.
Podsumowanie
Podsumowując, czujniki magnetyczne są urządzeniami złożonymi z kontaktronów, które wykrywają zewnętrzne pole magnetyczne, co umożliwia przyciąganie styków i zwarcie obwodów elektrycznych. Dzięki hermetycznej szklanej bańce i gazowi w stanie obojętnym, styki są zabezpieczone przed korozją i utlenianiem. Czujniki magnetyczne są wygodniejsze i bardziej niezawodne niż tradycyjne wyłączniki mechaniczne. Kontaktrony magnetyczne oferują różne funkcje wyjściowe, takie jak tryb normalnie otwarty, tryb wymienny i funkcję bistabilną. W przypadku stosowania czujników magnetycznych przy wysokich wartościach napięcia i prądu, należy zastosować zewnętrzne zabezpieczenia na wyjściu czujnika.