مستشعر حثي

تُشكّل المستشعرات الحثية العنصر الأساسي في بناء مقياس المغناطيسية ذي الملف البحثي، والمعروف أيضاً باسم ملف البحث . وتُستخدم هذه المستشعرات في العديد من مجالات البحث، منها: المغناطيسية الأرضية ، وقياس الموجات الكهرومغناطيسية، ومقاييس المغناطيسية الفضائية لدراسة الموجات الكهرومغناطيسية في بلازما الفضاء، بالإضافة إلى رصد الموجات الكهرومغناطيسية الطبيعية على سطح الأرض.

مستشعر التقارب الاستقرائي هو مستشعر إلكتروني لا تلامسي يُستخدم لتحديد مواقع الأجسام المعدنية والكشف عنها. يعتمد نطاق استشعار المفتاح الاستقرائي على نوع المعدن المراد الكشف عنه. تسمح المعادن الحديدية، مثل الحديد والصلب، بنطاق استشعار أطول، بينما قد تُقلل المعادن غير الحديدية، مثل الألومنيوم والنحاس، نطاق الاستشعار بنسبة تصل إلى 60%. ^{[ 2 ]}

بما أن خرج المستشعر الحثي له حالتان محتملتان، يُشار أحيانًا إلى المستشعر الحثي باسم مفتاح التقارب الحثي . ^{[ 2 ] [ 3 ]}

يتكون المستشعر من حلقة حث أو ملف كاشف. غالبًا ما يكون هذا الملف عبارة عن عدد من لفات سلك مغناطيسي معزول ملفوف حول قلب ذي نفاذية مغناطيسية عالية، مثل قضيب أو ملف من السيراميك الفريتي. قد يحتوي الملف على نقطة تغذية راجعة بعد عدد معين من اللفات من أحد طرفيه، أو قد لا يحتوي عليها. يتصل الملف بمكثف لتشكيل دائرة رنين مذبذب بتردد مضبوط. وبالاقتران مع جهاز تضخيم الجهد أو التيار، مثل الترانزستور أو مكبر العمليات، يتشكل مذبذب بتردد مضبوط. عند تطبيق الطاقة، ينتج عن ذلك تذبذب عبارة عن تيار كهربائي متناوب عالي التردد في الملف، يتميز بمجال مغناطيسي متغير باستمرار قادر على حث تيارات دوامية في الموصلات القريبة (الهدف). كلما اقترب الهدف وزادت موصليته (المعادن موصلات جيدة، على سبيل المثال)، زادت التيارات الدوامية المستحثة، وازداد تأثير المجالات المغناطيسية المعاكسة الناتجة عنها على مقدار وتردد التذبذب. يقلّ مقدار هذا التأثير مع زيادة الحمل في موصل غير مغناطيسي كالألومنيوم، لأن المجال المستحث في الهدف يعاكس مجال الحث في المصدر، مما يقلل من المعاوقة الحثية الكلية، وبالتالي يرفع تردد التذبذب. لكن هذا التأثير يكون أقل وضوحًا إذا كان الهدف مادة ذات نفاذية مغناطيسية عالية كالحديد، لأن هذه النفاذية العالية تزيد من حث الملف، مما يقلل من تردد التذبذب.

يمكن رصد تغير في سعة التذبذب باستخدام كاشف تعديل السعة البسيط، مثل الصمام الثنائي، الذي يمرر قيمة ذروة الجهد إلى مرشح صغير لإنتاج قيمة جهد مستمر انعكاسي. أما تغير التردد، فيمكن رصده بواسطة أحد أنواع دوائر تمييز التردد، مثل كاشف حلقة قفل الطور، لتحديد اتجاه ومقدار انزياح التردد. ويمكن استخدام كل من تغير السعة وتغير التردد لتحديد مسافة التقارب التي تنتقل عندها المستشعرات من حالة التشغيل إلى حالة الإيقاف، أو العكس.

تشمل التطبيقات الشائعة لأجهزة الاستشعار الاستقرائية أجهزة الكشف عن المعادن ، وإشارات المرور ، ومغاسل السيارات ، والعديد من العمليات الصناعية المؤتمتة. ولأن هذا النوع من أجهزة الاستشعار لا يتطلب تلامسًا مباشرًا، فهو مفيد بشكل خاص للتطبيقات التي يصعب فيها الوصول أو التي تكثر فيها الأوساخ.