مبدأ بوابة التدفق هو مبدأ استشعار كهرومغناطيسي يعتمد على مبدأ الحث المغناطيسي. يكتشف موضع الجسم المستهدف وسرعته واتجاهه من خلال اكتشاف التغييرات التي تحدث عند المرور عبر مجال مغناطيسي.
يتكون مستشعر بوابة التدفق من خمسة مكونات رئيسية: المغناطيس، وإطاره الخارجي، وبوابة التدفق، والمستشعر، والمعالج. المغناطيس مسؤول عن توليد مجال مغناطيسي مستقر. إطاره الخارجي يحمي ويؤمن المغناطيس والمستشعر. يتم استخدام بوابة التدفق لربط التدفق المغناطيسي مغناطيسيًا بين المستشعر والجسم المستهدف. المستشعر هو الجزء الذي يكتشف فعليًا التغير في التيار في بوابة التدفق. المعالج مسؤول عن استقبال ومعالجة وتحويل مخرجات المستشعر إلى إشارة قابلة للاستخدام.
يمكن تفسير مبدأ عمل مستشعر بوابة التدفق من خلال قانون فاراداي للحث الكهرومغناطيسي. وفقًا لهذا المبدأ، عندما يتم تمرير موصل (في هذه الحالة بوابة التدفق) عبر مجال مغناطيسي، يتم إنتاج تيار مستحث في الموصل. يعتمد حجم واتجاه هذا التيار المستحث على الحركة النسبية بين الموصل المستحث مغناطيسيا والمجال المغناطيسي.
عندما يقترب جسم مستهدف من بوابة التدفق، فإنه يتداخل مع المجال المغناطيسي. سيؤدي هذا التداخل إلى تغيير رابط التدفق في بوابة التدفق، مما يتسبب في حدوث تغييرات في التيار المستحث. سوف يكتشف المستشعر هذا التغيير في التيار ويحوله إلى جهد أو إشارة رقمية.
توفر أجهزة استشعار Fluxgate العديد من المزايا. أولاً، إنهم غير حساسين للتغيرات في الظروف البيئية الخارجية مثل لون المادة ودرجة الحرارة والإضاءة. وهذا يجعلها مناسبة لبيئات التطبيقات المختلفة. ثانيًا، يتمتع مستشعر بوابة التدفق بسرعة استجابة سريعة ويمكنه اكتشاف التغييرات في الكائنات المستهدفة بسرعة في الوقت الفعلي. بالإضافة إلى ذلك، فهي تتميز بدقة وحساسية عالية ويمكنها اكتشاف التغييرات الصغيرة جدًا. وأخيرًا، يتمتع مستشعر بوابة التدفق أيضًا بقدرات عالية ضد التداخل-ضد التداخل الخارجي مثل التداخل الكهرومغناطيسي والاهتزاز، وبالتالي تحسين استقرار ودقة المستشعر.
ومع ذلك، فإن أجهزة استشعار بوابة التدفق لها أيضًا بعض العيوب. أولاً، لديهم متطلبات معينة فيما يتعلق بشكل وحجم الكائن المستهدف. على وجه التحديد، يجب أن يكون الكائن المستهدف قادرًا على توليد اضطراب في المجال المغناطيسي كبير بما يكفي حتى يتمكن المستشعر من اكتشافه. ثانيًا، نظرًا لأن مستشعرات بوابة التدفق تحتاج إلى توليد مجال مغناطيسي ثابت، فإنها تتطلب قدرًا معينًا من استهلاك الطاقة. قد يصبح هذا مشكلة في بعض سيناريوهات التطبيقات ذات الطاقة المنخفضة-والعمر الطويل-. وبالإضافة إلى ذلك، فإن مسافة عمل أجهزة استشعار بوابة التدفق قصيرة نسبيًا، وعادةً ما تتراوح من بضعة ملليمترات إلى بضعة سنتيمترات. وهذا يحد من استخدامها في بعض سيناريوهات التطبيق.
باختصار، مستشعر بوابة التدفق هو مستشعر كهرومغناطيسي يعتمد على مبدأ الحث المغناطيسي، ويستخدم للكشف عن موضع الجسم المستهدف وسرعته واتجاهه. فهي تتمتع بمزايا عدم الحساسية للظروف البيئية الخارجية، والاستجابة السريعة، والدقة العالية والحساسية، وقدرة قوية على مقاومة-التداخل. ومع ذلك، لديهم متطلبات معينة فيما يتعلق بشكل وحجم الكائن المستهدف، ويتطلبون قدرًا معينًا من استهلاك الطاقة، ومسافة العمل قصيرة نسبيًا.
