دستگاه های صنعتی مختلف شامل استفاده از سنسورهای مختلفی هستند که در ویژگی ها و اصول عملکرد آنها متفاوت است. یکی از گزینه هایی که بسیار گسترده شده است یک سنسور القایی است که به طور فعال در تجهیزات پایین تر برای سیستم های مختلف استفاده می شود که کنترل خودکار خطوط تولید را فراهم می کند.
شما می توانید چنین سنسورهایی را در دستگاه هایی که وظیفه عملکرد صنایع غذایی و نساجی، شرکت های مهندسی و بسیاری دیگر را بر عهده دارند، ملاقات کنید. امروز نگاهی دقیق تر به انواع سنسور مجاورت و اصل کار خواهیم انداخت.
سنسور القایی چیست؟
سنسور القایی وسیله ای است که عملکرد آن بر اساس تغییر میدان مغناطیسی در یک سیم پیچ القایی است. هنگامی که یک جسم ساخته شده از فلز وارد میدان عمل خود می شود، دستگیر و شناسایی می شود. مدار تعبیه شده در دستگاه تابش الکترومغناطیسی تولید می کند. هنگامی که یک ولتاژ القایی در آن ظاهر می شود، نوسانات کاهش می یابد. حسگرهای القایی فوراً این را می خوانند.
به عبارت ساده، سنسور القایی یک سوئیچ مجاورتی است که به دلیل اصل کار نام خود را گرفته است. سنسور دارای یک عنصر حسگر با مدار مغناطیسی باز به سمت سطح کار سنسور است.
مانند دستگاه های مختلف دیگر، این دستگاه ها دارای مزایا و معایب خود هستند که در هنگام کار قابل توجه می شوند. این سنسورها به دلیل داشتن چندین مزیت مهم بسیار محبوب شده اند.
• طراحی این واحدها بسیار ساده است، هیچ عنصر پیچیده ای که نیاز به تنظیمات خاصی داشته باشد، ندارد. به همین دلیل، سنسورها بسیار بادوام و قابل اعتماد هستند، به ندرت خراب می شوند و می توانند به طور مداوم در تولید استفاده شوند. همچنین راحت است که آنها مخاطبین کشویی ندارند.
• ویژگی های دستگاه به شما این امکان را می دهد که بدون هیچ مشکلی دستگاه ها را به یک سیستم ولتاژ صنعتی متصل کنید.
• آنها حساسیت خوبی دارند، بنابراین می توان از آنها در هنگام کار با اجسام مختلف فلزی استفاده کرد.
معایب شامل این واقعیت است که در حین کار، سنسورها می توانند به دلیل وجود عوامل مختلف خطا ایجاد کنند. آنها می توانند تحت تأثیر دما و همچنین قرار گرفتن در معرض سایر زمینه های مشابه باشند. بنابراین، برای کار با کیفیت بالا، لازم است شرایط مناسبی فراهم شود که مانع از عملکرد صحیح سنسورها نشود.
سنسورهای القایی کجا استفاده می شوند؟
سنسورهای القایی به دلیل قابلیت اطمینان و ایمنی در محیط های سخت شناخته شده اند. این آنها را به بهترین انتخاب برای صنایع نظامی، هوافضا، راه آهن و سنگین تبدیل می کند. سنسورهای القایی نیز در ماشین ابزار، ماشین آلات صنعت نساجی، صنعت خودرو، خطوط مونتاژ و غیره استفاده می شوند. آنها برای تشخیص قطعات فلزی در محیط های سخت و جاهایی که قطعات سریع متحرک نیاز به بازرسی دارند استفاده می شوند.
یک سنسور نوع القایی برای کنترل حرکت بدنه کار بدون تماس مستقیم با آن طراحی شده است. این سنسور یک میدان الکترومغناطیسی در ناحیه حساسیت ایجاد می کند و دارای یک کلید نیمه هادی است.
دامنه کاربرد سنسورهای القایی تا حد زیادی با قابلیت اطمینان و مقاومت بالای آنها در برابر عوامل خارجی تعیین می شود. بسیاری از عوامل محیطی بر قرائت و عملکرد آنها تأثیر نمی گذارد: رطوبت، تراکم، تجمع گرد و غبار و خاک، و ورود ذرات جامد. چنین ویژگی هایی توسط دستگاه و داده های طراحی آنها ارائه می شود.
انوع سنسور القایی چیست؟
در عمل، طیف گسترده ای از سنسورهای القایی وجود دارد که همه آنها را می توان به دو دسته بزرگ تقسیم کرد، بسته به نوع جریان تغذیه – AC و DC. حسگرهای القایی بسته به وضعیت کنتاکت ها عبارتند از:
1. بسته شدن – هنگامی که جسم کنترل شده جابجا می شود، به وضعیت روشن تغییر می کند.
2. باز شدن – در صورت ضربه، سنسور القایی کنتاکت ها را به حالت خاموش تغییر می دهد.
3. سوئیچینگ – به طور همزمان هر دو گزینه قبلی را ترکیب می کند، برای یک سوئیچ، یک خروجی را روشن می کند، دومی را در موقعیت خاموش قرار می دهد.
با توجه به تعداد مدارهای اندازه گیری، سنسورهای القایی به تک و دیفرانسیل تقسیم می شوند. اولین آنها دارای یک سیم پیچ و یک مدار اندازه گیری است. نوع دوم دلالت بر وجود دو سنسور دارد که مدارهای اندازه گیری آنها در آنتی فاز برای مقایسه قرائت ها گنجانده شده است. یک سنسور القایی تک شامل یک شاخه اندازه گیری و یک دیفرانسیل یک-دو است.
در یک سنسور القایی دیفرانسیل، زمانی که پارامتر اندازه گیری شده تغییر می کند، اندوکتانس دو سیم پیچ یکسان به طور همزمان تغییر می کند و تغییر به همان میزان، اما با علامت مخالف رخ می دهد.
سنسورهای القایی دیفرانسیل ترکیبی از دو سنسور غیرقابل برگشت هستند و به صورت سیستمی متشکل از دو مدار مغناطیسی با آرمیچر مشترک و دو سیم پیچ ساخته می شوند. سنسورهای القایی دیفرانسیل به دو منبع تغذیه جداگانه نیاز دارند
حسگرهای القایی با توجه به روش انتقال داده ها به آنالوگ، الکترونیکی و دیجیتال تقسیم می شوند. در حالت اول از همان کویل ها و هسته های فرومغناطیسی استفاده می شود. الکترونیکی ها به جای فرومغناطیس از یک ماشه اشمیت برای به دست آوردن یک جزء هیسترزیس استفاده می کنند. انواع دیجیتال در قالب بردهای مدار چاپی روی ریز مدار ساخته می شوند. علاوه بر این، انواع بر اساس تعداد سنسورهای دو، سه، چهار یا پنج تقسیم می شوند.
اصل کار سنسور القایی
این نوع سنسور به دلیل ساختار داخلی خود، دارای اصل کار سنسور القایی خاصی است. از یک ژنراتور منحصر به فرد استفاده می کند که دامنه خاصی از نوسان را ایجاد می کند. هنگامی که یک جسم متشکل از یک ماده فلزی یا فرومغناطیسی وارد میدان عمل واحد می شود، ارتعاشات شروع به تغییر می کنند که نشان دهنده وجود یک جسم است. به همین دلیل، سنسورها فقط با مواد مشابه کار می کنند و در موارد دیگر بی استفاده هستند.
هنگام شروع کار، سوئیچ حد فعال می شود، که به تشکیل یک میدان مغناطیسی کمک می کند. این است که بر جریان های گردابی تأثیر می گذارد که به نوبه خود دامنه نوسانات یک ژنراتور در حال کار را تغییر می دهد.
نتیجه همه این تبدیل ها یک سیگنال خروجی است که بسته به فاصله بین سنسور کار و شی مورد مطالعه می تواند متفاوت باشد. سپس با استفاده از دستگاه مخصوص، سیگنال آنالوگ به سیگنال منطقی تبدیل می شود.
یک سنسور القایی نیز برای تشخیص موقعیت اجسام فلزی مورد نیاز است. این می تواند نقش مهمی در تولید داشته باشد. اگر محصولات در امتداد خطی قرار گیرند که قطعات فلزی باید به ترتیب خاصی روی آن چیده شوند، سنسورها صحت این ترتیب را بررسی می کنند. در صورت تشخیص خطا، دستگاه به نوار نقاله سیگنال می دهد و نرم افزار اقدامات بعدی را برای رفع مشکل انجام می دهد.علاوه بر محدوده پاسخ یا حساسیت، اصل کار سنسور مجاورت القایی با ویژگی های عملکرد زیر مشخص می شود.:
• اندازه (قطر) نخ اتصالات، برای نمونه های مختلف، از 8 تا 30 میلی متر است.
• ولتاژ نامی منبع تغذیه در دمای مثبت 20 درجه، تا 90 ولت DC و تا 230 ولت AC.
• طول کلی محفظه – مقدار آن به ولتاژ کار بستگی دارد.
• شاخص دوم برای نمونه های مختلف می تواند به طور قابل توجهی متفاوت باشد.
برای منطقه حساس یا فعال دستگاه، پارامتر دیگری به نام حد پاسخ تضمین شده معرفی شده است. حد پایین آن صفر و حد بالایی آن 80 درصد مقدار اسمی است. این رقم گاهی اوقات به عنوان ضریب تصحیح ترخیص عملیاتی نامیده می شود.
یک شاخص به همان اندازه مهم از عملکرد یک دستگاه حساس تعداد سیم های اتصال در کانکتور است. معمولاً دو یا سه مورد از آنها وجود دارد: دو منبع تغذیه و یکی برای فعال کردن مدار. با این حال، گزینه های اتصال امکان پذیر است که ترتیب آنها از چهار یا پنج نقطه تماس استفاده می کند. چنین نمونه هایی علاوه بر دو هادی تامین، دارای دو خروجی به بار هستند. در این حالت از هادی پنجم برای انتخاب حالت عملکرد خود دستگاه استفاده می شود.
کاربرد سنسورهای القایی
یک کاربرد معمولی سنسورهای القایی در اتوماسیون صنعتی مشابه عملکرد سوئیچ های محدود (یا سوئیچ های محدود) است. چنین حسگرهایی یکی از دستگاه های محبوبی هستند که برای تشخیص وجود اشیاء در اتوماسیون صنعتی و سیستم های کنترل تولید خودکار استفاده می شود.
سنسورهای القایی با نزدیک شدن به یک جسم فلزی فعال می شوند (این می تواند دندان های چرخ دنده، بادامک ها، یک قطعه فلزی و غیره باشد). بنابراین، سنسورها به تداخل حساس نیستند و حتی در شرایط سخت صنعتی کار می کنند.
