Sensori magnetici

Sensori magnetici – misura senza contatto di posizione e movimento nell'automazione industriale

I sensori magnetici sono elementi di misura senza contatto utilizzati per il rilevamento di posizione, spostamento, velocità e direzione di movimento nei sistemi di automazione, negli azionamenti e nella robotica. Funzionano sul principio della misura del campo magnetico generato da un magnete permanente o da un elemento ferromagnetico mobile. Le principali tecnologie sono l'effetto Hall, la magnetoresistenza (AMR, GMR) e le bobine induttive. RGB Elektronika offre una gamma completa di sensori magnetici per applicazioni lineari e rotative, in versioni standard e industriali con certificazioni ATEX.

Il vantaggio dei sensori magnetici rispetto a quelli ottici è la piena resistenza alla contaminazione: polvere, trucioli metallici, oli, grassi e umidità non perturbano il funzionamento. Non richiedono un percorso ottico trasparente – il magnete e il sensore possono essere separati da una tenuta, dalla parete di un cilindro o da un metallo non magnetico. Gradi di protezione IP67–IP69K. Campi di temperatura –40°C a +150°C.

Tipi di sensori magnetici

• Sensori ad effetto Hall – rilevano la presenza di un campo magnetico o ne misurano l'intensità. Uscita digitale (commutazione ON/OFF) o analogica (proporzionale all'intensità del campo). Utilizzati per il rilevamento della posizione dell'albero, fine corsa degli attuatori, lettura di magneti codificati su encoder magnetici.
• Sensori AMR (magnetoresistenza anisotropa) – altissima risoluzione di misura dell'angolo, inferiore a 0,1°. Basso consumo energetico. Utilizzati nei servoazionamenti, sterzi di veicoli elettrici e teste rotanti industriali.
• Sensori GMR (magnetoresistenza gigante) – sensibilità ancora più elevata dell'AMR, possibilità di funzionamento a grande distanza dal magnete. Utilizzati nei sistemi di misura lineare della posizione e negli encoder a nastro.
• Sensori Reed – semplice contatto di commutazione attivato dal campo magnetico. Economici, affidabili, senza elettronica. Utilizzati per il rilevamento della posizione dei cilindri pneumatici attraverso la parete del cilindro, apertura/chiusura di porte, valvole a sfera.
• Righe magnetiche lineari – nastro o riga codificata magneticamente con sensore di lettura. Risoluzione fino a 1 µm, campi fino a diversi metri. Utilizzati in sostituzione degli encoder lineari ottici in ambienti con liquidi di raffreddamento e trucioli.
• Encoder magnetici (assoluti e incrementali) – disco magnetico con nastro multipolare e sensore AMR/Hall. Resistenti a vibrazioni e urti. Compatti – albero fino a 50 mm di diametro. Interfacce: SIN/COS, A/B/Z, RS-422, SSI, BISS-C, EnDat.

Applicazioni dei sensori magnetici

• Cilindri pneumatici e idraulici – sensori Reed e Hall per la lettura della posizione dello stelo attraverso la parete del cilindro. Montaggio rapido nel T-slot, senza modifiche al cilindro.
• Servoazionamenti e motori elettrici – encoder magnetici per la misura dell'angolo del rotore, commutazione dei motori brushless BLDC/PMSM. Resistenti a olio e polvere rispetto agli ottici.
• Macchine CNC e macchine utensili – righe magnetiche per assi lineari, in sostituzione delle righe in vetro o pietra negli ambienti che richiedono resistenza ai liquidi di raffreddamento emulsionati.
• Robotica mobile e veicoli AGV – rilevamento della posizione lungo il nastro magnetico a pavimento, orientamento rispetto alla stazione di accoppiamento.
• Industria alimentare – sensori magnetici in custodie igieniche IP69K, senza fessure che accumulano contaminanti. Rilevamento della posizione di valvole e sportelli.
• Sicurezza delle macchine – serrature di sicurezza magnetiche per porte e protezioni, rilevamento della chiusura delle protezioni nei sistemi SIL 3/PL e.

Criteri di selezione di un sensore magnetico

• Tecnologia – Reed (economico, semplice ON/OFF) → Hall (rapido, digitale) → AMR/GMR (misura precisa di angolo/posizione) → encoder magnetico (feedback ad anello chiuso)
• Distanza di lavoro (gap) – dipende dalla forza del magnete utilizzato; tipicamente 1–8 mm per sensori Hall, 0,1–2 mm per AMR
• Ambiente – la presenza di trucioli ferritici può disturbare il funzionamento; usare magneti ad alta forza o protezioni in materiale non magnetico
• Interfaccia di uscita – PNP/NPN per PLC, SIN/COS o SSI per servoazionamenti, IO-Link per diagnostica e riconfigurazione