Come funzionano i sensori Wiegand?
Principio di funzionamento Wiegand
I sensori Wiegand offrono il rilevamento magnetico bipolare senza la necessità di applicare una tensione o una corrente esterna. Le proprietà uniche del materiale del sensore fanno sì che vengano prodotti degli impulsi coerenti con ogni incidenza di commutazione della polarità del campo magnetico. Oltre al rilevamento magnetico, l'elettronica a bassissima potenza può essere alimentata raccogliendo l'energia di un singolo impulso. In alternativa, gli impulsi successivi potranno essere memorizzati per compensare la richiesta di energia dei circuiti o ancora utilizzati per "risvegliare" i circuiti elettronici alimentati a intermittenza. Ecco perché questi sensori magnetici si configurano come la soluzione perfetta per applicazioni a basso consumo e risparmio energetico.
In cosa differisce l'effetto Wiegand?
L'impulso elettrico generato da un filo di Wiegand è molto breve, ma la sua forza rimane pressoché costante, a prescindere dalla velocità con cui cambia il campo magnetico esterno. Ecco cosa rende speciale l'effetto Wiegand: mentre le semplici dinamo – che utilizzano anche l'induzione elettromagnetica – sono efficaci nel convertire il moto rotatorio in energia elettrica, la loro potenza di uscita varia con la velocità di rotazione. Quando una dinamo viene fatta girare lentamente, i livelli di potenza possono essere troppo bassi per risultare utili. Con un filo di Wiegand, tuttavia, la quantità di energia elettrica generata a ogni inversione del campo magnetico rimane costante su un'ampia gamma di velocità.
Con i recenti miglioramenti alla produzione di energia dai dispositivi Wiegand e l'emergere di una nuova generazione di chip elettronici ultra-efficienti per le comunicazioni wireless, la tecnologia sta dando prova di una promessa significativa, in particolar modo nella nuova entusiasmante area dell'Internet delle Cose (IoT - Internet of Things).
Hai domande o idee su come utilizzare la tecnologia Wiegand nella tua applicazione? I nostri esperti di tecnologia sono sempre felici di rispondere alle tue domande o discutere qualsiasi idea tu abbia.
ContattaciStoria della tecnologia Wiegand
L'effetto Wiegand è un fenomeno fisico scoperto negli anni '70 da John Wiegand, un inventore americano. Wiegand scoprì che allungando e torcendo ripetutamente un pezzo di filo ferromagnetico era possibile alterarne le proprietà magnetiche. Quando un campione di "filo di Wiegand" viene esposto a un campo magnetico esterno inverso, inizialmente manterrà il suo stato magnetico originale. Tuttavia, quando l'intensità del campo esterno raggiunge una soglia critica, una regione del filo che è magneticamente morbida subirà una brusca inversione di polarità.
Storia della tecnologia Wiegand
Questa transizione avviene in pochi microsecondi e può essere sfruttata per indurre un impulso di corrente elettrica in una sottile bobina di rame avvolta attorno al filo. La combinazione di un breve tratto di filo di Wiegand e di una bobina di rame circostante viene definita sensore Wiegand. Questi sensori sono disponibili in commercio presso UBITO in confezione SMD (dispositivo montabile in superficie).
Produzione del filo di Wiegand
Il filo di Wiegand viene prodotto attraverso un processo che prevede la ricottura di una bobina di filo Vicalloy (una lega di vanadio, ferro e cobalto), e poi contemporaneamente lo stiramento e la torcitura del filo. Questa lavorazione a freddo aggressiva altera la struttura cristallina del metallo e crea due regioni – un nucleo interno e un guscio esterno – con livelli significativamente differenti di coercitività magnetica. La coercitività è una proprietà dei materiali ferromagnetici. Definisce la facilità con cui il materiale può essere magnetizzato da un campo magnetico esterno. I materiali magneticamente morbidi, come l'acciaio dolce, hanno una bassa coercitività e cambiano con facilità il loro stato magnetico. I materiali magneticamente duri, come le leghe utilizzate per realizzare i magneti permanenti, manterranno il loro stato magnetico a meno che non siano esposti a campi esterni molto forti. L'interazione di queste due regioni fa sì che il filo presenti un elevato livello di isteresi magnetica. La "ricetta" per produrre un lotto soddisfacente di filo di Wiegand è stata determinata da John Wiegand e dai suoi collaboratori attraverso tentativi ed errori. La macchina che hanno sviluppato per produrre il filo Wiegand presenta una serie di telai rotanti che stirano, avvolgono e poi srotolano il filo a varie velocità. Questo macchinario è stato acquistato da FRABA, insieme agli appunti di laboratorio di John Wiegand. Da allora, la ricerca condotta da FRABA e dai suoi partner ha portato all’automatizzazione di questo processo oltre che alla sua ottimizzazione a livello di qualità e coerenza.
