气缸是自动化装配系统的关键部件。它们的优点包括成本低、简单和耐用。
为了将气缸集成到自动化系统中，控制器需要知道气缸的位置状态。工程师们已经开发了几种方法来检测气缸的伸长或缩回，并向控制系统提供电信号。
一种位置传感技术是安装外部机电限位开关或感应接近开关，检测机器移动部件上的金属标志。这种方法的缺点包括成本和括号和相关硬件的复杂性;调整的难度;以及增加整体组装的物理尺寸。另一个问题是，由于日常偶然接触或冲击，外部硬件容易损坏和错位。
一种更流行和更广泛使用的方法是将磁驱动开关或传感器安装在气缸的侧面，或安装在气缸体内形成的槽中。磁场传感器检测到安装在气缸活塞上的内部磁铁。
在大多数应用中，磁传感器提供任意方向的行程结束检测。然而，沿着圆柱体长度安装多个传感器可以检测多个离散位置。与磁场传感器一起使用的圆柱形磁铁有两种常见类型:轴向磁化磁铁和径向磁化磁铁。
轴向磁化磁铁是最理想的驱动簧片开关。当从侧面观察时，这个磁体的南北两极在轴向面彼此相邻。
第二大最受欢迎的圆筒磁铁是径向磁化磁铁，它与霍尔效应传感器很好地工作。南北两极不是彼此相邻，而是一个是内径，另一个是外径。霍尔效应传感器只寻找磁极;是北是南都没有关系。
多年来，许多机器制造商已经停止使用簧片开关，因为它们的故障率很高。相反，他们使用机械或感应传感器来检测气缸位置。各向异性磁阻(AMR)和巨磁阻(GMR)传感器更小、更快、更可靠、更易于集成。然而，他们必须克服前任留下的耻辱。
霍尔效应传感器由电压放大器和驱动开关输出的比较电路组成。
磁传感器类型
最简单的磁场传感器是簧片开关。该装置由两个扁平的铁磁镍和铁簧片元件组成，封装在一个密封的玻璃管中。玻璃管被抽真空到一个高真空，以减少接触电弧。当一个轴向磁铁靠近时，簧片元件吸引磁通量线并被磁力吸引在一起，从而完成一个电路。然而，磁铁必须有足够强的高斯额定值，通常超过50高斯，以克服簧片元件的返回力。
簧片开关价格便宜，不需要备用电源，可以在交流和直流负载下工作。但是，簧片开关操作相对较慢。因此，对于某些高速应用程序，它们的响应速度可能不够快。由于它们是带有活动部件的机械装置，所以在最终失效之前，它们有有限数量的操作循环。切换高电流负载会进一步缩短它们的寿命。
此外，当某些磁铁的双瓣经过时，低成本的簧片开关有时可以提供多个开关点。安装在高冲击和高振动应用场合的簧片开关也可能出现接触弹跳，甚至发生物理损坏。在许多自动化系统中，簧片开关是计划外停机的主要原因。在拥有数百个簧片开关的工厂中，故障常常是一个持续的维护头痛问题。
霍尔效应传感器是固态电子器件。它们由一个电压放大器和一个驱动开关输出的比较电路组成。
在霍尔效应传感器中，稳定的直流电流通过薄霍尔效应芯片。电子在元件上的分布是均匀的，电流沿直线运动，在芯片两侧的输出端不会产生电位差。
当径向磁体靠近时，磁场垂直于流过霍尔元件的电流。垂直磁铁的存在将电子推离直线路径，推向芯片的一侧。电子电荷的不平衡在霍尔效应元件上产生一个电位电压。
产生的小微电压与磁场的强度成正比。一旦整个芯片产生的电压幅值满足了比较器电路的阈值水平，传感器输出开关打开。
由于霍尔效应传感器是电子设备，它们没有活动部件。与簧片开关不同，它们的响应时间不依赖于克服机械惯性的磁力。他们运行更快，更抗冲击和振动。
用霍尔效应传感器替换簧片开关似乎是一个简单的解决方案。然而，设计用于簧片开关的圆柱体的磁场方向可以是轴向的，而霍尔效应传感器的磁场方向是径向的。因此，当轴向磁铁激活霍尔效应传感器时，霍尔效应传感器有可能无法正确运行。
另一个问题是霍尔效应传感器通常灵敏度相当低;磁场强度必须在30 ~ 60高斯范围内。此外，一些廉价的霍尔效应传感器容易发生双开关，这是因为传感器将检测磁体的两个极点，而不是简单的一个或另一个。
操作AMR传感器所需的实际磁场强度可低至15高斯。
AMR与GMR传感器
工程师还应该考虑AMR和GMR传感器的优缺点。AMR传感器的工作原理很简单:当磁场存在时，传感器元件的电阻发生变化，从而改变流过传感器元件的偏置电流的流量。比较电路检测电流的变化并切换传感器的输出。与产生微小微伏级信号的霍尔效应传感技术相比，磁阻元件的偏置电流变化更强劲，为3%至4%。这就产生了更强的抗噪性和更少的误脱扣敏感性。
磁阻传感器比典型的霍尔效应传感器对给定磁场强度的响应速度快200倍。操作AMR传感器所需的实际磁场强度可低至15高斯。磁阻技术的最新改进使得这些传感器可以检测轴向和径向磁化的磁铁。
除了固体结构的坚固性之外，AMR传感器还具有更好的抗噪性、更小的物理尺寸和更低的机械迟滞(从相反方向接近传感器时开关点的差异)。磁阻传感器的制造商经常加入额外的输出保护电路，以提高整体电气稳健性，如过载保护、短路保护和反向连接保护。
与霍尔效应传感器不同，磁阻传感器没有双开关点，因为磁阻传感器的高灵敏度使得当低强度的磁场部分通过传感器时，磁阻传感器仍保持“开”状态。霍尔效应传感器灵敏度较低，当它们看到位于两个较强区域之间的磁场较弱部分时，通常会退出，然后在磁场强度增加时再次打开。
焊接免疫版本可以在交流焊接领域可靠地工作，强度高达200千安培/米，没有错误信号或电气损坏。许多此类焊接传感器都有金属外壳，以进一步防止热熔飞溅，从而熔化塑料体传感器。
GMR传感器是目前最先进的磁场传感技术。与AMR技术相比，GMR传感器对磁场的反应更加强劲。
由于高灵敏度，构建实用的巨磁电阻磁场传感器所需的物理芯片材料更少，因此，巨磁电阻传感器可以封装在更小的外壳中，用于短行程气缸、非常小口径气缸或微型气动夹具等应用。具有先进的输出保护电路，如过载保护、短路保护、反接保护等。一个
