▶ Magnetic Measurement

Magnetic Measurement

마그네틱 측정은 패턴이 N극  및 S극으로 정의되는 스케일을 사용합니다.
서로 다른 유형의 센서 기술 (홀 센서 또는 마그네틱 저항 센서)은 마그네틱 패턴을 읽고 이를 모션 컨트롤러 또는 기타 전자 컨트롤러가 정보를 평가하는데 사용하는 전기 신호로 변환하는데 사용됩니다.

다른 유형의 센서 기술을 차별화된 작업에 사용할 수 있습니다. 홀센서는 스위칭 또는 선형 센서로 사용할 수 있습니다.
스위칭 홀 센서는 scale의 위치를 감지하는데 가장 적합 할 수 있으며, 리니어 홀 선형 홀 셀은 출력을 제공합니다.
 
즉, 스케일의 다른 부분에서 다릅니다. 마그네틱 저항 소자는 선형 홀 센서와 유사한 정보를 제공합니다.

스케일 생산에서의 도전과제는 N극과 S극 사이의 경계가 이상적인 위치에 놓이는 매우 정확한 패턴을 만드는 것입니다. 극 피치 2mm, 즉 단일 극의 길이를 갖는 스케일의 경우, 생산 시스템은 정확히 2mm마다 극 경계가 있어야 합니다.  
BOGEN의 품질 관리는 각 극점이 이상적인 위치에서 얼마나 벗어 났는지를 결정하여 눈금의 품질을 표현합니다. 어떤 극이라도 1 미터 길이에서 이상적인 위치에서 10 미크론 이하로 떨어지면 A10 class를 갖는 것으로 정의됩니다.

마그네틱 측정의 장점은 다양합니다.


멀리서 읽기
일반적으로 눈금과 감지 헤드 사이의 거리는 폴피치(pole pitch)의 절반입니다. 폴피치(pole pitch)가 5mm 인 스케일을 사용하면 감지 헤드와 스케일 사이의 거리가 2.5mm보다 작아야 합니다. 이 공극은 공기일 수 있지만 대부분의 유체와 같은 모든 상자성 재료 일 수도 있습니다.

더러운 환경에서 읽기
많은 응용 분야에서  오물, 먼지 또는 뿌려진 액체가 스케일 위에 축적됩니다. 자장이 센서에 사용되기 때문에 이러한 장애와 상관없이 읽을 수 있습니다.

다양한 지오메트리에 스케일 적용
마그네틱 눈금은 다른 눈금 너비로 임의의 길이로 생성 될 수 있습니다.
Absolute and incremental measurement

Absolute and incremental measurement

측정 솔루션은 Absolute 및 Incremental의 두 가지 유형으로 제공됩니다.
Absolute 시스템을 사용하면 시스템이 절대 신호를 생성합니다.
증분 시스템은 두 위치 사이의 차이값을 계산합니다.
예를 들면, 시계는 Absolute 시스템이며, 특정 시점을 알려줍니다. 스톱워치는 Incremental 시스템이며, 측정 시작 후 몇 초 (증분)가 경과했는지 알려줍니다.

Incremental measurement

Incremental 시스템의 경우 설계가 간단합니다. 시스템의 시작과 현재 사이의 차이값을 제공하는 순수 증분 시스템이 있습니다. 증분은 모든 방향으로 계산할 수 있습니다.

 

 

- Incremental scale

 

 

- Incremental scale with reference                                  

 

 

 

두 번째 유형의 증분 스케일에는 원점이 있으며, 여기서 원점 위치는 증분 스케일의 값을 reset합니다.


일반적으로 모션 제어 시스템은 증분 시스템을 기반으로 합니다. 그들은 상대적인 운동 계획을 입력으로 제공합니다. 인크리멘탈 시스템은 기준 위치를 찾고 거기에서 카운트하기 위해 homeing 필요로 합니다.
증분 스케일은 오히려 간단하고 생산하기 쉽습니다.

Absolute measurement

절대 측정에는 여러 가지 가능한 솔루션이 있습니다. BOGEN은 절대 패턴에 대한 스케일을 생성할 수 있으며 일부 기술에 대해 여러 가지 유형의 감지 헤드를 제공합니다.

Multitrack binary pattern

바이너리 패턴을 사용하면 여러 트랙을 병렬로 기록할 수 있습니다. 

N극으로 0을 사용하고 S극으로 1을 사용하는 이진 시스템을 통해 자기 패턴이 기록 될 수 있으며, 각 트랙의 각 조합은 하나의 위치를 제공합니다.

이 예에서는 네 개의 트랙 패턴이 사용됩니다. 4 개 트랙의 조합은 16 개의 서로 다른 위치를 제공합니다. 

스케일은 4 비트의 해상도를 갖기 때문에, 스케일은 2를 4 개의 상이한 위치의 제곱으로 식별 할 수 있기 때문에 4 비트의 해상도를 갖는다고 말해진다.

눈금을 쓰려면 가능한 4가지 패턴을 정렬해야합니다. 눈금을 읽으려면 일반적으로 각 트랙마다 하나의 센서가 필요합니다.

Multitrack Gray pattern

그레이 패턴은 바이너리 패턴의 변형입니다. 그레이 스케일의 핵심 설계 규칙은 하나의 트랙에서만 다양한 유형간에 정보가 변경된다는 것입니다.

스케일에는 기본적으로 그레이 스케일과 동일한 모든 조합이 포함되지만 경계에 배치되는 경우 센서가 한 번의 증가분의 위치 부정확성을 갖지 않습니다. 트랙 수에 따라 그레이 스케일의 해상도는 트랙 수와 같습니다.

Pseudo random code

Pseudo random code는 선형 애플리케이션을 위한 바이너리 코드의 확장이다. 

여러 트랙을 병렬로 사용하는 대신 스케일의 증분마다 다른 2 진 조합을 사용하여 스케일을 구성합니다. 일반적으로 눈금은 감지 헤드의 센서 수와 동일한 비트 수로 생성됩니다.

이러한 패턴을 생성할 수있는 알고리즘은 여러 가지가 있습니다. 오해의 소지가 있는 이름을 무작위로 추출한 것처럼 보입니다.

Pseudo random code with additional incremental track

이 원리는 추가로 Incremental 트랙을 가지는 Pseudo random code로 확장합니다. Pseudo random code가 각 위치를 식별하는 동안 증분 트랙은 증분 사이를 보간하는 데 사용됩니다.

 

이 패턴은 증분 트랙의 보간이 전체 해상도에 대해 이 수와 곱해지므로 Pseudo random code 트랙의 센서 수보다 높은 해상도를 제공합니다.

Nonius track

nonius 트랙은 폴 카운트가 다른 두 개의 트랙을 사용하며 일반적으로 차이가 1입니다.

nonius 패턴은 하나의 트랙에 각각 2 개의 병렬 센서 요소로 분석됩니다. 두 트랙 사이의 위상 이동으로 절대 위치를 계산할 수 있습니다.

Always absolute

BOGEN의 특허 인 Always Absolute 패턴은 고해상도 절대 패턴입니다.

위치는 극 테두리의 각도에 의해 결정됩니다.Always Absolute  패턴은 두 개 이상의 트랙 패턴보다 좁을 수 있으며 한 Pseudo random code보다 더 많은 해상도를 제공합니다.

▶ Accuracy and Resolution

Accuracy and Resolution

정확도와 해상도의 조건은 국제적으로 정의됩니다.

Accuracy

정확도는 측정 된 값과 올바른 값 사이의 적합도이며 측정된 값과 이상적인 값의 차이를 의미합니다.

Resolution
해상도는 측정 시스템의 측정 가능한 최소 증분을 나타냅니다. 증분 측정 시스템에서는 위치의 최소 차이를 나타냅니다. 많은 절대 시스템의 경우 해상도는 비트 수로 표현됩니다.

Precision
정밀도는 반복성이라고도 합니다. 테스터가 동일한 위치를 얻기 위해 미리 정의 된 테스트 절차를 여러 번 사용하는 경우 정밀도는 다른 측정 결과의 최대 차이입니다.

▶ Rotary Measurement Technology

Rotary Measurement Technology

보겐 (BOGEN) 제품은 증분형과 절대형 모두 로터리 측정을 위한 다양한 솔루션을 제공합니다.           

     

로터리 솔루션은 연속 또는 개별 위치 결정 같은 모션 제어 및 기타 여러 솔루션에 사용됩니다.

Rotary measurements requires two components:

  • Rotary sensing heads
  • Rotary scales

BOGEN은 절대 및 증분 각도 측정 솔루션을 개발 및 생산합니다. 개별 감지 헤드와 작업 별 스케일의 조합에서 최적의 회전 측정 솔루션을 개발할 수 있습니다.

Dipole rotary shaft end encoder

가장 간단한 회전 측정 솔루션은 샤프트 엔드 엔코더입니다. 홀 셀 어레이는 다이폴 마그넷의 방향을 측정합니다. 

홀 쌍방 배열과 관련하여 오리엔테이션을 결정할 수 있기 때문에 다이폴 자석의 위치 측정은 절대적입니다.

Hollow shaft, off axis encoder

샤프트 끝과 샤프트 중간을 측정하지 않는 센싱 헤드를 오프 축 인코더라고합니다. 오프 축 엔코더는 중공 축과 함께 사용되어 다양한 용도를 제공합니다. 

자기 스케일은 외부 또는 내부 직경에서 플랜지에있을 수 있으므로 높은 수준의 설계 자유를 허용합니다.

Rotary sensing heads

BOGEN은 광범위한 선형 감지 헤드 제품군을 제공합니다.

BOGEN Off Axis Sensing heads for counting

  • IRS10
  • AKS16
  • IKS8
  • IKS9
  • IKS11
  • SKI4
  • SKI7

BOGEN Off Axis Absolute Sensing heads for position measurement and motion control

  • AKS16

BOGEN은 폴 피치 (pole pitch) 또는 해상도를 적용하여 다양한 감지 헤드를 다양한 용도로 사용할 수 있습니다.

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1.1.1      Rotary scales

 

BOGEN은 많은 응용 분야에서 회전식 Scale을 생산할 수 있습니다. BOGEN은 플랜지, 외부 또는 내부 직경에 회전식 Scale을 생성 할 수 있습니다.

 

보겐 (BOGEN)은 외경 3mm에서 2.1m까지 로터리 스케일을 생산합니다.


BOGEN은 회전 각을 진정한 각 분할로 생성합니다. 

360 mm의 원주와 360 개의 극으로 BOGEN의 보편적 인 자화 공구는 정확한 1 °에 해당하는 각 mm에 대해 북극 또는 남극을 기록합니다. 

Scale의 어떤 지점에도 틈이나 교합 위치가 없습니다.

BOGEN 자화 프로세스는 최소 0.1mm에서 몇 개의 트랙과 극 길이를 허용합니다. 

Scale은 <0,005 °까지의 높은 정확도를 위해 생산 될 수 있습니다. 이러한 높은 정확도를 위해 스케일의 편심 오차를 최소화 할 필요가 있습니다.

스케일 패턴을 디지털 방식으로 생성하기 때문에 자화 공구에 대한 높은 툴링 비용 대신 프로그래밍 비용 만 낮춰 엔지니어가 다른 극 패턴을 실험 할 수 있어야합니다.

 

Rotational scale accuracy

 

유연한 제조 공정 사용 BOGEN은 다양한 극 길이를 가진 임의 길이의 Scale을 제공합니다. BOGEN은 로타리 축척에 대해 다른 정확도 등급을 사용합니다.

 

  • G006 +/- 6 arc seconds maximum deviation of a pole boundary of the ideal position
  • G010 +/- 10 arc seconds maximum deviation of a pole boundary of the ideal position
  • G060 +/- 60 arc seconds maximum deviation of a pole boundary of the ideal position
  • G100 +/- 100 arc seconds maximum deviation of a pole boundary of the ideal position
  • G600 +/- 600 arc seconds maximum deviation of a pole boundary of the ideal position

 

Rotary scale material

 

BOGEN uses different materials for rotational scales

 

  1. Ferrite ring : BOGEN은 소결 페라이트 링을 사용하여 링에 다양한 패턴을 자화시킬 수 있습니다. 페라이트가 싸지만 도구가 만들어지면 페라이트의 정확도가 떨어집니다. 전형적으로 자화 된면은 자화 전에 연마되었습니다.
  2. Ferrite ring with hub : 페라이트 링을 허브에 붙이면 보다 정확한 위치를 지정할 수 있습니다.
  3. Plastoferrite ring : 페라이트로 채워진 플라스틱을 사용하여 BOGEN은 다른 패턴을 자화시킬 수 있습니다. 생산 공정으로 인해 링의 정확성은 다른 재료보다 더 제한적입니다. 높은 공구 비용으로 인해 이 재료는 양산시에만 적용됩니다.
  4. Elastomer with hub : 페라이트가 충전 된 Elastomer를 허브에 붙이면 다양한 허브에서 다양한 지오메트리와 서로 다른 스케일 폭을 구현할 수 있습니다. 이 방법은 대량 생산을 위해 프로토타입과 스케일에 잘 사용할 수 있습니다.
  5. 가황 처리(Vulcanized) 고무 with hub : 가장 가혹한 적용의 경우 허브에 가황 처리 된 페라이트 가황 고무를 사용하면 비용이 많이 들지만 최상의 환경 성능을 제공합니다. 산업 및 자동차 응용 분야는 일반적으로 가황 고무를 사용합니다.

 

보겐 (BOGEN)은 하나 이상의 트랙이 있는 회전 마그네틱 Scale을 생산합니다. 레퍼런스마크 또는 인덱스는 컨트롤의 원점으로 사용되는 두 번째 트랙에 기록 할 수 있습니다.

 

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▶ Linear Measurement Technology

Linear Measurement Technology

BOGEN 제품은 점진적 및 절대적 선형 측정을 위한 다양한 솔루션을 제공합니다. 선형 솔루션은 연속 또는 개별 위치 지정 모션 제어 및 기타 여러 솔루션에 사용됩니다.

Linear sensing heads

BOGEN은 광범위한 선형 감지 헤드를 제공합니다. BOGEN은 이 감지 헤드를 다른 용도로 사용할 수 있습니다.

 

BOGEN absolute linear sensing heads

  • AKS16
  • SLA1
  • SLA2
  • SLA3

BOGEN incremental linear sensing heads

  • IKS8
  • IKS9
  • IKS11

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  • incremental linear measuring heads or
  • absolute linear measuring heads. 

Linear scales

보겐 (BOGEN)은 스테인리스 스틸에 붙어있는 엘라스토머 테이프를 사용하여 엘라스토머를 자화시킵니다. 이 소재는 폭 5, 8, 10, 20 및 25 mm에서 사용되며 요청에 따라 다른 재질도 사용할 수 있습니다. 

보겐 (BOGEN)은 25와 50 m의 릴을 표준으로 생산하며 요청에 따라 더 긴 스케일을 사용할 수 있습니다. 코딩 품질에 따라 특허 된 중간 레이어가 전송 중에 품질을 보호하는 데 사용됩니다. 

따라서 모든 척도가 모든 길이에서 사용 가능한 것은 아닙니다. 

보겐 (BOGEN)은 모든 길이에서 짧은 스케일을 생산할 수 있습니다.
BOGEN은 압출에서 자화 된 선형 스케일을 제공 할 수 있습니다. 압출에서 스케일을 자화하거나 외부 돌출을 사용하여 어셈블리를 용이하게합니다.
보겐 (BOGEN) 선형 스케일은 일반적으로 결합 표면에 접착되며, 많은 스케일이 접착 테이프로 전달되어 쉽게 조립할 수 있습니다.  
Scale의 윗면은 얇은 스테인레스 스틸 커버 테이프로 보호 할 수 있습니다.
 

유연한 제조 공정 사용 BOGEN은 다양한 극 길이를 가진 임의 길이의 Scale을 제공합니다. 

BOGEN은 선형 눈금에 대해 다른 정확도 등급을 사용합니다.

  • A03 +/- 3 microns maximum deviation of a pole boundary of the ideal position
  • A10 +/- 10 microns maximum deviation of a pole boundary of the ideal position
  • A20 +/- 20 microns maximum deviation of a pole boundary of the ideal position
  • A40 +/- 40 microns maximum deviation of a pole boundary of the ideal position
  • A100 +/- 100 microns maximum deviation of a pole boundary of the ideal position

BOGEN은 하나 이상의 트랙이 있는 선형 자기 스케일을 생산합니다. 레퍼런스마크 또는 인덱스는 컨트롤의 원점으로 사용되는 두 번째 트랙에 기록 할 수 있습니다.

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▶ Magnetic Sensing Head Technology

Magnetic Sensing Head Technology

감지 헤드는 자기 스케일에서 자기 정보를 측정하고 이를 연결된 전자 장치에서 사용할 수 있는 신호로 변환하는 장치입니다. 

사용되는 센서, 전달 된 출력 (디지털 또는 아날로그 신호) 및 감지 헤드의 신호 처리 수준에 따라 다양한 유형의 감지 헤드가 있습니다.

 

Magnetic sensor

감지 헤드의 핵심 요소는 센서입니다. 서로 다른 유형의 센서 기술 (홀 센서 또는 자기 저항 센서)은 자기 패턴을 읽고이를 모션 컨트롤러 또는 기타 전자 컨트롤러가 정보를 평가하는 데 사용하는 전기 신호로 변환하는 데 사용됩니다.
서로 다른 유형의 센서 기술을 차별화 된 작업에 사용할 수 있습니다. 홀 센서는 스위칭 또는 선형 센서로 사용할 수 있습니다. 스위칭 홀 센서는 Scale의 위치를 감지하는 데 가장 적합 할 수 있으며, 선형 홀 셀은 출력을 제공합니다. 즉, 스케일의 다른 부분에서 다릅니다. 자기 저항 소자는 선형 홀 센서와 유사한 정보를 제공합니다.

Signal conditioning

센서의 신호가 최적이 아닙니다. 신호 컨디셔닝은 센서의 출력을 최적화하고 최상의 정보를 제공하는 데 사용됩니다.

Signal processing and converting

신호 처리는 신호를 풍부하게하고 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환합니다. 아날로그 / 디지털 변환기를 사용하면 신호가 처리되어 다양한 출력으로 제공 될 수 있습니다.

Incremental outputs

BOGEN은 RS485 ABZ 또는 HTL 출력이 있는 증분 감지 헤드를 제공합니다.

ABZ/quadrature output

표준 출력은 아날로그 신호를 형식으로 변환하는 것입니다.

이 형식에서는 신호가 인터페이스의 A 및 B 채널에 전달되는 90도 시프트의 두 구형파로 변환됩니다. 레퍼런스 정보는 Z 채널로 전달됩니다. BOGEN은 대부분의 인크리멘탈 엔코더에 ABZ를 제공합니다.

TTL/HTL output

BOGEN 감지 헤드는 또한 TTL / HTL 출력을 제공합니다.

Absolute Outputs

BOGEN은 SSI 또는 BISS-C 출력이 있는 절대 감지 헤드를 제공합니다.

SSI

직렬 신호 인터페이스는 정보의 직렬 전달을 가능하게 합니다. 이 센서는 직렬화된 절대 위치 정보를 정의된 바이너리 형식으로 제공합니다.

BISS-C

오픈 소스 표준은 IC Haus에 의해 정의되었으며 장치 ID가 있는 직렬 인터페이스를 제공합니다.

▶ Magnetic Scale Technology

Magnetic Scale Technology

독특한 BOGEN 스케일 생산 기술은 다른 자화 공정으로는 충족시킬 수 없는 정확성, 정밀성 및 경제성과 관련하여 많은 고객 요구 사항을 충족합니다.

 

특허받은 BOGEN 스케일 생산 방식은 디지털 방식으로 구동되며 가장 높은 정확도로 모든 패턴을 생성 할 수 있습니다.

Scale은 최상의 품질을 보장하기 위해 여러 단계를 거쳐 생산됩니다.

첫 번째 단계에서는 고정밀 패턴이 스케일에 생성됩니다.

두 번째 단계에서는 각 기둥 경계의 정확성이 검사됩니다.

기둥 경계가 요구 사양에 맞지 않는 경우, 다른 자화 실행은 부적합한 기둥 경계를 수정하여 원하는 위치로 이동시킵니다. 그런 다음 자화가 다시 검사되고 고객 요구 사항이 충족 될 때까지 검사 및 영구 자 동화 과정이 반복됩니다.

 

이 특허된 자기 코딩을 사용하면 패턴 변화, 다른 극 피치 또는 특수 패턴을 신속하게 구현할 수 있습니다. 이 기술은 홀 또는 MR 센서와 같은 모든 비접촉 센서를 사용할 수 있도록 하면서 가장 높은 정확도 요구 사항을 충족시킵니다.

다양한 크기와 형상을 신속하게 설계하고 개발할 수 있으며 작은 로트 크기에서도 경제적으로 생산할 수 있습니다.

BOGEN produces

  • linear and rotary scales
  • with any magnetic pattern and pole pitches
  • in single track or multiple tracks,
  • absolute or incremental
  • in small and medium to high volumes.

생산은 프로토 타입 수량으로 시작하여 대형 시리즈 생산으로 확장 할 수 있습니다. BOGEN 센서와 결합하여 특별히 최적화 된 극 피치로 시스템의 최고 정확도에 도달 할 수 있습니다.

BOGEN은 이 기술의 개발을 더욱 정확하게 하기 위해 노력하고 있으며,이 분야의 경쟁에서 앞서기 위해 번성하고 있습니다.

Scale Variants

BOGEN offers a huge product portfolio for scales

  • Absolute and incremental
  • Linear and Rotary
  • Linear scale width 5, 8, 10, 20, 25 mm width as a standard, other dimensions available on request
  • Length of rolls up to 180 m depending on accuracy
  • Rotary scales with scale track width smaller than 20 mm and diameters from 3 mm to 2.1 m
  • 1 - 4 tracks
  • Any pole pitch possible
  • With adhesive tape to mount easily
  • With an stainless steel protective cover
  • Produced on an extrusion
  • Delivered with an optional extrusion for easy mounting

Contact BOGEN to get professional advice how to engineer the best possible magnetic scale.

▶ Industry Trends

BOGEN은 지속적으로 자기 측정의 산업 동향을 모니터링합니다.

산업용 인터넷 메가 트렌드는 자기 측정을 포함한 센서 솔루션의 확장된 사용을 촉발합니다.

센서의 사용은 내년에 크게 증가 할 것입니다.
글로벌 센서 시장은 2014 년에서 2020 년까지 11.53 %의 복합 연간 성장률로 성장할 것으로 예상됩니다.

스마트 센서의 채택 증가와 에너지 절약 장치에 대한 필요성 증가로 인해 시장 성장의 원동력이되었습니다.
자기 센서는 다른 솔루션보다 비용이 적게 들고 성능이 향상되므로 시장에서 우수한 성능을 보일 것으로 기대됩니다.
대부분의 모션 제어 시스템은 증분스케일을 사용하지만 절대스케일을 향한 큰 추세입니다.

절대적인 스케일은 homeing없이 시동 시간을 단축하고 불필요한 움직임을 피하면서 직접 포지셔닝 할 수 있습니다.

Frequently Asked Questions

자기 측정이 효과가 있습니까?
자기 측정은 백만 번 입증되었습니다. 원리가 매일 입증 된 안티 록 시스템의 속도 측정과 같은 수많은 자동차 어플리케이션이 있습니다.
측정 거리는 자기 측정시 무엇에 달려 있습니까?
폴 길이가 길수록 자성을 측정 할 때 거리 측정 거리가 멀어집니다. 일반적으로 측정 거리는 일반적으로 극 길이의 절반입니다.
홀 원리에 기반한 측정과 자기 저항 효과의 차이점은 무엇입니까?
다른 센서가 사용되었습니다. 홀 원칙을 사용하여 전류는 얇은 웨이퍼를 통해 구동됩니다. 

웨이퍼가 플럭스 밀도에 비례하는 유동 및 플럭스 밀도 벡터 전압에 수직 인 자속에 의해 침투 될 때. 자기 저항 센서에서 다른 재료 특성이 사용됩니다. 강자성 도체의 저항은 내부의 전계 강도 벡터에 따라 달라집니다. 

펄스 발생기의 특정 유형의 재료는 MR 센서에 필요하며 특정 형상을 준수해야합니다.

AMR 센서는 일반적으로 포화 상태로 작동하므로 신호가 필드의 방향에만 의존하는 이유입니다.
홀 센서와 MR 센서의 표준을 다릅니 까?
눈금은 두 가지 측정 원리 모두에 적합합니다.
시간이 지남에 따라 자기장이 열화됩니까?
Scale의 자기장은 시간이 지남에 따라 변하지 않습니다. 강한 자기장이 거의 접촉하는 Scale에 닿는 경우에만 변경할 수 있습니다.