위건드 와이어 에너지 하베스팅 센서

POSITAL의 위건드센서를 이용하여 컴팩트하고 효과적인 방법으로 배터리를 사용하지 않고 전자기계 장치의 전자회로에 전원을 공급하는 에너지 하베스팅 시스템을 구성할 수 있다.

위건드 센서의 동작 방식은 단순하다. 위건드 와이어는 특수하게 처리된 Vicalloy (vanadium-iron-cobalt) 와이어이다. 위건드 와이어가 회전축에 부착된 영구자석과 같이, 변화하는 외부 자기장에 노출되고, 자기장의 변화가 어떠한 임계값에 이르면 위건드 와이어의 자화 방향이 순간적으로 반전된다. 위건드 와이어의 코어에서 발생하는 이러한 급격한 변화가 Vicalloy 코어를 둘러싸고 있는 구리선에 전류 펄스를 유도한다. 이러한 전류 펄스는 순간적으로만 유지되지만, 자석의 기계적인 움직임에서 발생하는 에너지를 이용하여 저전력 전자회로를 구동할 수 있다. 위건드 효과의 가장 큰 장점은 자기장의 반전에 따라 발생하는 전류의 양이 외부 자기장의 변화량과 속도에 무관하게, 아주 천천히 발생하여도 일정하다는 것이다. POSITAL의 위건드 모듈은 멀티턴 로터리 인코더, 가스 및 유량계 등, 수천만개 이상의 장치에 안정적으로 적용되고 있다.

POSITAL America의 대표인 Christian Fell에 따르면 위건드 와이어를 제조하는 공정은 1970년에 John Wiegand에 의하여 발명되었다. 그 공정은 와이어를 늘이고 비트는 등의 냉간 가공과 필요한 특성을 고정하기 위한 열간 가공을 포함하는 복잡한 과정으로 구성된다. POSITAL은 2013년에 특허권 소유자로부터 위건드 와이어 처리 기계장치와 지적재산권을 인수하였다. 이에따라 POSITAL은 수율을 개선하는 생산 공정의 개선을 통하여 위건드 와이어를 안정적으로 확보할 수 있게되었다. 이러한 연구 과정을 거쳐 POSITAL은 이제 매 극성 반전마다 7볼트, 190 나노줄의 에너지를 생성하는 위건드 와이어를 생산하고 있다.

위건드 센서는 POSITAL IXARC 멀티턴 앱솔루트 로터리 인코더에서 멀티턴 회전 카운터를 구동하는 핵심 구성 요소이다. POSITAL은 또한 타 제조사에 위건드 센서를 공급하고 있다. 이러한 위건드 센서는 15 mm 길이의 위건드 와이어에 구리 코일이 감겨 있으며, 모든 구성요소들이 표면실장이 가능한 플라스틱 구조에 내장되어 있다. 위건드 와이어의 생산은 안정적이고 안전한 공급 과정을 유지하기 위하여미국과 유럽에서 동시에 진행되고 있다. 이러한 위건드 센서는 전자적인 카운터, 또는 기타 모든 저전력 기기를 배터리를 사용하지 않고, 보수과정 없이, 경제적으로 구동할 수 있는 에너지 하베스팅 시스템이 필요한 모든 응용에 간편하게 적용할 수 있다.