Sensori magnetostrittivi
I trasduttori di posizione lineare magnetostrittivi TSM Sensors misurano la posizione assoluta di un pistone all'interno di un cilindro idraulico senza contatto meccanico, con risoluzione inferiore al millimetro e corsa fino a 2,5 metri. La gamma comprende tre famiglie (MAG100, MAG200, MAG300), ciascuna disponibile con uscita analogica e CANopen, per le principali architetture di controllo su macchine mobili off-highway e impianti industriali.
Come funzionano i sensori magnetostrittivi
Il principio di misura si basa sull’effetto magnetostrittivo: all’interno dell’asta di misura scorre un impulso di corrente lungo una guida d’onda metallica. Nel punto in cui l’impulso incontra il campo magnetico del magnete solidale al pistone, si genera un’onda meccanica di torsione. La scheda elettronica interna misura il tempo che intercorre tra l’emissione dell’impulso e il ritorno dell’onda: quel tempo corrisponde alla posizione del pistone con risoluzione millimetrica.
Poiché non c’è contatto fisico tra la parte mobile e l’asta di misura, l’usura meccanica è assente. La misura è assoluta: al riavvio della macchina il sensore conosce immediatamente la posizione senza procedure di azzeramento o homing. Questo aspetto è rilevante sulle macchine da lavoro, dove i cicli di accensione e spegnimento sono frequenti e la perdita del riferimento di posizione impone ricalibrazione che rallenta l’operatività.
I sensori TSM operano nel range da -40°C a +85°C con protezione IP67. Resistono a urti violenti e vibrazioni meccaniche continue. L’assenza di parti a strisciamento elimina la causa principale di guasto dei trasduttori convenzionali in ambiente off-highway.
Gamma sensori magnetostrittivi TSM Sensors
Le famiglie MAG100, MAG200 e MAG300 condividono la tecnologia magnetostrittiva e la corsa massima di 2,5 metri. Si differenziano per costruzione meccanica, dimensioni e grado di protezione in funzione del tipo di cilindro e dell’ambiente di installazione.
| Modello | Corsa max | Interfacce disponibili | Caratteristica |
|---|---|---|---|
| MAG100 | fino a 2,5 m | Analog / CANopen | Sensore di posizione lineare per installazioni standard su cilindri industriali |
| MAG200 | fino a 2,5 m | Analog / CANopen | Costruzione rinforzata per applicazioni ad alta sollecitazione meccanica |
| MAG300 | fino a 2,5 m | Analog / CANopen | Ottimizzato per macchine mobili off-highway: escavatori, pale gommate, trattori, macchine agricole |
Applicazioni dei sensori magnetostrittivi
Macchine agricole
Sulle irroratrici agricole, il MAG300 regola l’altezza delle ali rispetto al terreno in base al dato di posizione del cilindro di sollevamento, con distribuzione uniforme del prodotto anche su terreni irregolari. Sugli spandiconcime controlla la posizione dei cilindri di distribuzione; sulle macchine piantatrici gestisce la profondità di semina. Sul trattore, il sensore di posizione lineare controlla i bracci del sollevatore idraulico e gli attrezzi agganciati, con possibilità di livellamento automatico. In questo settore i sensori lavorano in continuo esposti a polvere, umidità e vibrazioni, condizioni che rendono inadeguati i trasduttori a contatto meccanico.
Edilizia e movimento terra
Negli escavatori e nelle pale gommate, i sensori magnetostrittivi monitorano in tempo reale la corsa dei cilindri idraulici di braccio, cucchiaio e braccetto, e trasmettono all’ECU i dati necessari al controllo automatico dei movimenti. Il MAG300 viene impiegato anche sulle attrezzature di palificazione come feedback del boom principale e sui compattatori rifiuti per il controllo dei cilindri di scorrimento e pressatura. La tenuta IP67 e la resistenza agli urti sono requisiti minimi in cantiere, dove polvere e vibrazioni sono costanti.
Movimentazione e sollevamento
Sugli scarrabili (hooklift), il MAG300 rileva la posizione del cassone nelle fasi di carico e scarico. Sulle piattaforme aeree a ragno, monitora la posizione dei cingoli e dei cilindri di stabilizzazione per il controllo della stabilità della macchina. Per le gru su autocarro, dove la precisione di posizionamento è un requisito di sicurezza, le versioni CANopen si integrano con il sistema di controllo sulla rete CAN Bus e supportano funzioni di sicurezza secondo ISO 13849.
Settore nautico e produttori di cilindri idraulici
Nel settore nautico, il MAG300 gestisce il controllo di posizione dei cilindri di livellamento automatico su tenderlift e passerelle. TSM Sensors collabora con i costruttori di cilindri idraulici per integrare i trasduttori MAG direttamente nel cilindro in fase di produzione. Questa configurazione elimina il montaggio esterno, riduce i punti di guasto e semplifica il cablaggio a bordo macchina: il cilindro restituisce direttamente il dato di posizione assoluta alla centralina di controllo senza cablaggio aggiuntivo esterno.
Protocolli di comunicazione e configurazioni su misura
Tutte le famiglie MAG sono disponibili in due versioni di uscita:
- Analog: uscita in tensione o corrente compatibile con gli ingressi analogici standard delle centraline. Adatta a retrofit su macchine esistenti o ad architetture di controllo semplici.
- CANopen: comunicazione digitale su bus CAN, compatibile con il profilo CANopen DS406 e con CANopen Safety per applicazioni con funzioni di sicurezza secondo ISO 13849. Le versioni CANopen si integrano nativamente con la unità di controllo CAN.I/O.100 di TSM Sensors, senza adattatori o conversioni di protocollo.
Per esigenze specifiche di diametro, lunghezza, connettore o range di misura, TSM Sensors sviluppa configurazioni personalizzate. Il team tecnico supporta l’integrazione dalla scelta del modello fino alla validazione sul campo. Le soluzioni su misura sono disponibili sia come adattamenti meccanici sulla gamma standard, sia come trasduttori ridisegnati per applicazioni OEM con requisiti tecnici particolari. Per avviare una richiesta, è possibile contattare il reparto tecnico TSM.
Un sensore magnetostrittivo è un trasduttore di posizione lineare che rileva la posizione di un magnete lungo un’asta di misura sfruttando l’effetto magnetostrittivo: un impulso di corrente percorre una guida d’onda metallica e, nel punto in cui incontra il campo del magnete mobile, genera un’onda meccanica di torsione. Il tempo di ritorno di questa onda viene convertito in un dato di posizione assoluta. Non c’è contatto fisico tra la parte mobile e la parte fissa: questo elimina l’usura meccanica e garantisce misure stabili nel tempo anche in condizioni operative gravose.
Un potenziometro lineare si basa su un contatto strisciante che si usura, genera rumore elettrico e perde precisione nel tempo. Un LVDT è contactless ma ha una corsa utile limitata e dimensioni che ne complicano l’integrazione in cilindri idraulici compatti. Il trasduttore magnetostrittivo combina i vantaggi di entrambi: misura assoluta, nessun contatto meccanico, corse fino a 2,5 m e ingombri compatibili con l’installazione all’interno del cilindro. Per applicazioni su macchine agricole, movimento terra e sollevamento, dove vibrazioni, polvere e urti sono costanti, è la tecnologia che offre il miglior rapporto tra durata e costo totale di proprietà.
Le tre famiglie condividono la stessa tecnologia magnetostrittiva e la stessa corsa massima (fino a 2,5 m), ma differiscono per costruzione meccanica, dimensioni, grado di protezione e target applicativo. La scelta tra MAG100, MAG200 e MAG300 dipende dal diametro disponibile nel cilindro, dalle condizioni ambientali di installazione e dai requisiti di pressione e temperatura. Ogni famiglia è disponibile sia in versione analogica sia in versione CANopen.
La versione Analog è indicata quando il segnale di posizione deve essere letto da un sistema di controllo con ingressi analogici standard (tensione o corrente), tipico di architetture semplici o di retrofit su macchine esistenti. La versione CANopen è la scelta naturale per architetture distribuite su bus CAN, dove il trasduttore comunica digitalmente con la centralina (ECU) e può essere integrato in reti multi-nodo. Le versioni CANopen TSM Sensors supportano il profilo CANopen Safety, requisito per applicazioni con funzioni di sicurezza secondo ISO 13849.
Tutte le famiglie MAG offrono misura di posizione assoluta con corsa fino a 2,5 metri. La misura è assoluta: al riavvio del sistema il sensore conosce immediatamente la posizione del pistone senza procedure di azzeramento o homing. Per corse inferiori, il sensore viene configurato sulla lunghezza effettiva del cilindro.
Sì. La gamma TSM Sensors è progettata per applicazioni mobile e off-highway: i sensori operano da -40°C a +85°C, con protezione IP67 e alta resistenza a urti e vibrazioni meccaniche continue. L’assenza di parti in contatto meccanico elimina l’usura da vibrazione, causa principale di guasto nei trasduttori convenzionali montati su macchine mobili.
Sì. TSM Sensors progetta sia i trasduttori di posizione lineare sia le unità di controllo elettronico che ne elaborano i segnali. Le versioni CANopen dei sensori magnetostrittivi comunicano nativamente con la CAN.I/O.100 sulla stessa rete CAN Bus, con compatibilità elettrica e di protocollo senza adattatori. Un unico fornitore per sensore e centralina semplifica l’integrazione e riduce i tempi di diagnostica.
Entrambi misurano una posizione lineare, ma con principi e contesti diversi. Il sensore magnetostrittivo è progettato per l’installazione all’interno di cilindri idraulici (misura interna, contactless, in pressione). L’encoder a filo misura lo spostamento tramite un cavo che si avvolge su un tamburo (misura esterna, con contatto meccanico del cavo). Per cilindri idraulici il magnetostrittivo è la scelta tecnica corretta; per applicazioni dove il punto di misura è esterno e la corsa è elevata, come bracci telescopici, piattaforme e sistemi di sollevamento, l’encoder a filo può essere preferibile. TSM Sensors produce entrambe le tecnologie.
Sì. Per ogni modello della gamma MAG sono disponibili la scheda dati tecnica in PDF e il modello 3D per l’integrazione nei progetti CAD. La documentazione è scaricabile dalla sezione Download del sito TSM Sensors o dalla pagina di ciascun prodotto.
Sì. TSM Sensors sviluppa configurazioni su misura per diametro, lunghezza, connettore, range di misura e tipo di uscita. Per progetti OEM, il team tecnico supporta l’integrazione dalla specifica iniziale fino alla validazione sul campo. Per avviare una richiesta è possibile contattare il reparto tecnico TSM.