Comment fonctionnent les capteurs Wiegand ?
Principe de fonctionnement de Wiegand
Les capteurs Wiegand assurent une détection magnétique bipolaire sans qu'il soit nécessaire d'appliquer une tension ou un courant externe. Les propriétés uniques du matériau du capteur signifient que des impulsions régulières sont produites à chaque variation de la polarité du champ magnétique. Outre la détection magnétique, il est possible d'alimenter des appareils électroniques à très faible consommation en récoltant l'énergie d'une seule impulsion. Par ailleurs, des impulsions successives peuvent être stockées pour compenser la demande d'énergie des circuits, ou utilisées pour déclencher le « réveil » des circuits électroniques alimentés par intermittence. Il s'agit donc d'un capteur magnétique idéal pour les applications à faible consommation d'énergie et à économie d'énergie.
En quoi l'effet Wiegand est-il différent ?
L'impulsion électrique générée par un fil de Wiegand est très brève, mais sa force reste pratiquement constante, quelle que soit la rapidité ou la lenteur des variations du champ magnétique externe. C'est ce qui fait la particularité de l'effet Wiegand : alors que les dynamos simples - qui utilisent également l'induction électromagnétique - convertissent efficacement le mouvement rotatif en énergie électrique, leur puissance de sortie varie en fonction de la vitesse de rotation. Lorsqu'une dynamo tourne lentement, les niveaux de puissance peuvent être trop faibles pour être utiles. En revanche, avec un fil Wiegand, la quantité d'énergie électrique générée à chaque inversion du champ magnétique reste constante sur une large plage de vitesses.
Avec les récentes améliorations apportées au rendement énergétique des appareils Wiegand et l'émergence d'une nouvelle génération de puces électroniques ultra-efficaces pour les communications sans fil, la technologie est très prometteuse, en particulier dans le nouveau domaine passionnant de l'Internet des objets (IoT).
Vous avez des questions ou des idées sur la manière dont la technologie Wiegand peut être utilisée dans votre application ? Nos experts en technologie sont à votre disposition pour répondre à vos questions ou discuter de vos idées.
Contactez-nousHistoire de la technologie Wiegand
L'effet Wiegand est un phénomène physique découvert dans les années 1970 par John Wiegand, un inventeur américain qui a constaté qu'en étirant et en tordant de manière répétée un morceau de fil ferromagnétique, il pouvait en modifier les propriétés magnétiques. Lorsqu'un échantillon de "fil de Wiegand" est exposé à un champ magnétique externe inversé, il conserve dans un premier temps son état magnétique d'origine. Toutefois, lorsque l'intensité du champ externe atteint un seuil critique, une région du fil qui est magnétiquement douce subit une inversion brutale de sa polarité.
Histoire de la technologie Wiegand
Cette transition se produit en quelques microsecondes et peut être exploitée pour induire une impulsion de courant électrique dans une fine bobine de cuivre enroulée autour du fil. La combinaison d'une courte longueur de fil Wiegand et d'une bobine de cuivre qui l'entoure est appelée capteur Wiegand. Ces capteurs sont commercialisés par UBITO dans un emballage SMD (surface mountable device).
Fabrication du fil Wiegand
Le fil de Wiegand est obtenu par un procédé qui consiste à recuire une bobine de fil Vicalloy (un alliage de vanadium, de fer et de cobalt), puis à étirer et à tordre simultanément le fil. Ce travail à froid agressif modifie la structure cristalline du métal et crée deux régions - un noyau interne et une coquille externe - dont les niveaux de coercivité magnétique sont très différents. La coercivité est une propriété des matériaux ferromagnétiques qui définit la facilité avec laquelle le matériau peut être magnétisé par un champ magnétique externe. Les matériaux magnétiquement doux, comme l'acier doux, ont une faible coercivité et changent facilement d'état magnétique. Les matériaux magnétiquement durs, tels que les alliages utilisés pour fabriquer les aimants permanents, conservent leur état magnétique à moins d'être exposés à des champs externes très puissants. L'interaction de ces deux régions fait que le fil présente un niveau élevé d'hystérésis magnétique. La « recette » pour produire un lot satisfaisant de fil de Wiegand a été déterminée par John Wiegand et ses collaborateurs par essais et erreurs. La machine qu'ils ont mise au point pour produire le fil de Wiegand comporte une série de cadres rotatifs qui étirent, tordent et détordent le fil à différentes vitesses. Cette machine a été acquise par FRABA, accompagnée des notes de laboratoire de John Wiegand. Depuis, les recherches menées par FRABA et ses partenaires ont permis d'automatiser ce processus et de l'optimiser en termes de qualité et de fiabilité.
