Indukční senzor – princip fungování, zařízení, recenze fotografií a videa

V průmyslu jsou dnes široce používány různé typy senzorů. Bez nich se neobejde ani jeden technologický proces. Existuje jich více druhů, ale v tomto článku nás bude zajímat indukční snímač. Proto pojďme zjistit, proč je to potřeba, kde se používá, jeho struktura a princip fungování.

Senzor tohoto typu je ve skutečnosti zařízení, jehož princip činnosti je založen na změnách indukčnosti cívky a jádra. Mimochodem, odtud samotný název. Ke změnám indukce dochází v důsledku skutečnosti, že kovový předmět proniká magnetickým polem cívky a mění jej. A podle toho se mění schéma zapojení, ve kterém hraje hlavní roli komparátor. Při změně indukce vyšle signál do relé nebo koncového tranzistoru (spínače), což vede k vypnutí přívodu elektrického proudu.

Proto je hlavním účelem tohoto zařízení měřit pohyb části zařízení. A pokud jsou překročeny limity pro běžkaře, vypněte to. Senzory mají zároveň své limity pohybu, které se pohybují v rozmezí od 1 mikronu do 20 milimetrů. Mimochodem, proto se tomuto zařízení také říká indukční snímač polohy.

Výhody a nevýhody

Začněme se zásluhami:

• Jednoduchost designu, poměrně vysoká spolehlivost. Úplná absence posuvných kontaktů, které rychle selhávají.
• Lze použít pro připojení k elektrickým sítím s průmyslovou frekvencí.
• Vysoká citlivost.
• Snese vyšší výstupní výkon.

• Napětí a přesnost snímače jsou propojeny, takže nestabilní napětí v síti způsobuje rozptyl mezí odezvy.

Parametry indukčního snímače

Jeden z parametrů již byl popsán výše – jde o rozsah odezvy. I když to podle odborníků není důležité, právě na základě toho se vybírá. Jde o to, že produktový pas uvádí parametry jmenovitého napětí, když zařízení pracuje při teplotě +20 ° C. Stejnosměrné napětí je 24 voltů, střídavé napětí je 230 voltů. Jak víte, v takových podmínkách indukční snímač obvykle nefunguje, a pokud ano, funguje zřídka. V tomto případě by objektem, který změní indukčnost cívky zařízení, měla být ocelová deska, její šířka by měla být rovna třem rozsahům odezvy a tloušťka 1 mm;

Čtěte také: Co je CCTV kamera s pohybovým senzorem a nahráváním

V praxi je výběr založen na dvou indikátorech rozsahu odezvy:

Hodnoty prvního se liší od jmenovitého parametru v rozmezí ±10 %. Zároveň se teplotní rozsah rozšiřuje od +18C do +28C. Druhý je definován jako ±10 % prvního při teplotním rozsahu od 25 do 70 °C. A pokud je u prvního parametru použito jmenovité napětí v síti, pak u druhého je rozptyl od 85% do 110% jmenovitého.

Se zónou odezvy je spojen ještě jeden parametr. Toto je garantovaný limit. Jeho spodní část je „0“ a horní část je 81 % jmenovitého rozsahu.

Je třeba vzít v úvahu také parametry, jako je hystereze a opakovatelnost. Co je v tomto případě hystereze? V podstatě se jedná o vzdálenost mezi nejvzdálenějšími spouštěcími polohami snímače. Jeho optimální hodnota je 20 % rozsahu efektivní odezvy.

Neméně důležitý je materiál, ze kterého je sledovací (pohybový) předmět vyroben. Nejlepší možností je ocel 37, její redukční koeficient je „1“. Všechny ostatní kovy mají nižší koeficient. Například nerezová ocel – 0,85, měď – 0,3. Jak pochopit, co redukční faktor ovlivňuje? Vezměme si jako příklad měděnou desku. To znamená, že se ukáže, že rozsah odezvy bude roven 0,3násobku užitečného rozsahu odezvy. Docela nízká postava.

Uvádíme další ne tak důležité parametry6

• Konstantní napětí má rozsahy: 10-30, 10-60, 5-60 voltů. Variabilní 98-253 voltů.

Pozor! Výrobci dnes nabízejí tzv. univerzální indukční snímače, které mohou pracovat na střídavém i stejnosměrném napájení.

• Zatěžovací proud (nominální) – 200 mA. Dnes výrobci někdy vyrábějí snímače s proudovým zatížením 500 mA. Jedná se o tzv. speciální verzi.
• Míra odezvy. Podstatou tohoto parametru je, že ukazuje maximální hodnotu možnosti přepínání. Tento parametr se měří v hertzech. Takže pro hlavní průmyslové snímače je toto číslo 1000 Hz.

Existuje několik typů indukčních snímačů, které mají různý počet propojovacích vodičů.

• Dvoudrátový. Jsou připojeny přímo k obvodu proudové zátěže. Nejjednodušší možnost, ale velmi rozmarná. Vyžaduje nominální zátěžový odpor. Pokud se sníží nebo zvýší, zařízení začne pracovat nesprávně. Při připojování ke stejnosměrné síti je třeba dodržet polaritu.
• Třívodičový. Jedná se o nejběžnější indukční snímače, u kterých jsou dva vodiče připojeny k napětí, jeden k zátěži.
• Čtyř-, pětidrát. Mají dva vodiče připojené k zátěži. Pátým vodičem je možnost volby provozního režimu.

Čtěte také: K čemu slouží relé pro regulaci napětí a fází RNPP 311M

Barevné kódování svorek

Vše, co souvisí s elektrickými sítěmi, zejména vodiče, musí být barevně označeno. To se provádí pro snadnou instalaci a údržbu. Tomu se nevyhnul ani indukční snímač. V něm jsou výstupy označeny určitými standardními barvami:

• Mínus – modrá barva.
• Navíc – červená.
• Výstup je černý.
• Je zde i druhý východ, je bílý, což může být i vstup do řídicího systému. O tom vás musí výrobce informovat v návodu.

A poslední věcí jsou konstrukční prvky, které se týkají pouzdra snímače. Může mít válcový nebo obdélníkový tvar. Vyrobeno z kovových slitin nebo plastu. Nejčastěji se v průmyslu používají válcová zařízení o průměru 12 nebo 18 mm. I když v této velikostní řadě existují další parametry: 4, 8, 22 a 30 mm.

Je čas (a příležitost) začít s vámi sdílet své poznámky One Note. Zde budou mé poznámky, protože. Pro sebe si píšu poznámky výhradně proto, abych si tuto záležitost alespoň někdy osvěžil v paměti. Pro podrobnější seznámení s problematikou (jakým konkrétním hodnotám se rovnají a také možnostem připojení čidel, které zde nejsou vyjádřeny, ale v praxi používány), doporučuji jako vždy obrátit se na literaturu.

Hned upozorňuji, že se samozřejmě pokusím vše vysvětlit srozumitelně, ale přesto článek obsahuje mnoho pojmů, které nemohu objasnit, protože článek naroste do nepředstavitelných rozměrů. Tento článek je spíše pro mé začínající kolegy než pro ty, kteří se rozhodli přijít na vše od nuly. Připomínám však, že na jakékoli dotazy jsou komentáře, a pokud něčemu nerozumíte, klidně se ptejte.

O senzorech

Nejprve by bylo fajn si obecně ujasnit, o jakém typu snímače se dnes bavíme. Senzory přiblížení jsou bezkontaktní (indukční [Induktivní], kapacitní [Kapacitní], ultrazvukové [Ultrazvuková] a optické [Fotoelektrické]) a kontakt (končí [Koncový spínač]. Všechny je analyzujeme samostatně a poté je porovnáme.

Indukční snímač přiblížení

Zařízení a princip činnosti

Dnes si povíme něco o indukčním senzoru přiblížení. Již z názvu můžeme pochopit, proč tento senzor potřebujeme a jak funguje. Přesto si o tom všem povíme znovu.

Snímač obsahuje elektromagnetickou cívku, která se používá k detekci přítomnosti vodivého kovového předmětu. Senzor bude ignorovat přítomnost předmětu, pokud není kovový.

Senzory pracují na principu ECKO (Oscilátor zabitý vířivými proudy) (Oscilátor zabíjení vířivými proudy) a obsahuje následující prvky:

Oscilátor je oscilační obvod, laděný indukčně-kapacitní obvod, který vytváří vysokofrekvenční elektromagnetické pole. Elektromagnetické pole vytvářené oscilátorem je vyzařováno cívkou směrem od přední části snímače.

Kdy kov předmět vstupuje do elektromagnetického pole vytvořeného snímačem a indukují se v něm vířivé proudy. To vyvolává zvýšení zatížení oscilátoru, což snižuje amplitudu oscilace elektromagnetického pole. Jak se cíl přibližuje k senzoru, vířivé proudy se zvyšují, čímž se zvyšuje zatížení oscilátoru a dále se snižuje amplituda pole. Spouštěcí obvod řídí amplitudu oscilátoru a při dané úrovni přepíná stav výstupu snímače z normálního stavu (NC nebo NO). Jak se cíl vzdaluje od senzoru, amplituda oscilátoru se zvyšuje. Na dané úrovni spoušť přepne stav výstupu senzoru zpět do normálního stavu (NC nebo NO).

Spouštěčem rozumíme systém, který může být v jednom z několika zavedených stavů (často dvou).

Připojení

Modely DC snímačů jsou obvykle třívodičové (někdy dvouvodičové) a vyžadují samostatné napájení. Snímač je zapojen mezi kladný a záporný pól napájecího zdroje. Zátěž se připojuje mezi snímač a jednu stranu napájecího zdroje. Konkrétní polarita připojení závisí na modelu snímače. Níže je zátěž připojena mezi zápornou stranu napájecího zdroje a snímač.

Stínění

Senzory přiblížení obsahují cívky namontované na feritových tyčích. Mohou být stíněné nebo nestíněný.

Nestíněné snímače mají obvykle delší dosah než stíněné. Feritová jádra koncentrují pole ve směru použití.

Stíněné senzory mají kolem jádra kovový kroužek, který omezuje záření laterálního pole.

Pokud je naproti senzoru kovový povrch, měl by být umístěn alespoň trojnásobek provozní vzdálenosti senzoru.

Nestíněné snímače by neměly být instalovány v jedné rovině s kovovým povrchem. Kolem nestíněného senzoru musí být zóna, ve které není žádný kov ve vzdálenosti rovnající se třem průměrům samotného senzoru.

Instalace

Vzhledem k tomu, že senzory fungují na principu záznamu změn jimi generovaných elektromagnetických polí, existují pro jejich instalaci důležitá pravidla, která zamezují možnosti vzájemného ovlivňování senzorů.

Tato otázka se samozřejmě týká spíše designérů a my to vědět nepotřebujeme, ale proč ne?

• Protilehlé stíněné snímače musí být odděleny nejméně čtyřnásobkem jmenovitého rozsahu snímání

• Protilehlé nestíněné snímače musí být odděleny minimálně šestinásobkem jmenovitého rozsahu snímání

• Sousední stíněné senzory musí být odděleny minimálně dvojnásobkem průměru povrchu senzoru

• Sousední nestíněné senzory musí být odděleny minimálně trojnásobkem průměru povrchu senzoru

Možnosti cíle

Standardní terč je definován jako plochý, hladký, 1 mm (0,04 palce) silný povrch z měkké oceli. Měkká ocel obsahuje vysoký obsah železa a uhlíku.

Standardní terč používaný se stíněnými senzory má strany rovné průměru dotykové plochy.

Standardní terč používaný s nestíněnými snímači má strany rovné průměru dotykové plochy nebo trojnásobku jmenovitého provozního rozsahu.

Pokud je cíl menší nebo nepravidelného tvaru, snímací vzdálenost (Sn) se zmenší. Čím menší je cílová oblast, tím blíže by měla být ke snímací hraně, která má být detekována.

Korekční faktor

Korekční faktor lze použít, když je cíl menší než standardní. Chcete-li určit snímací vzdálenost pro cíl, který je menší než standardní cíl (Snew), vynásobte jmenovitou snímací vzdálenost (Srated) korekčním faktorem (T). Pokud má například stíněný senzor nominální snímací vzdálenost 1 mm a cíl je poloviční než standardní cíl, je nová snímací vzdálenost 0,83 mm (1 mm x 0,83).

Snew = Jmenovaná x T; Nový = 1 mm x 0,83; Nový = 0,83 mm

Je také nutné vzít v úvahu tloušťku cílového kovu. U normálních kovových cílů zůstává snímací vzdálenost nominální, zatímco u neželezných cílů, jako je mosaz, hliník a měď, dochází k jevu známému jako “povrchový efekt, proudový efekt”. Snímací vzdálenost se snižuje s rostoucí tloušťkou cíle. Pokud se cíl liší od standardního cíle, musí být pro tloušťku cíle použit korekční faktor.

Efektivní provozní vzdálenost (Sr) se měří při jmenovitém napájecím napětí při okolní teplotě 23°C ± 0,5°. Bere v úvahu výrobní tolerance. Efektivní pracovní vzdálenost je ±10 % jmenovité pracovní vzdálenosti. To znamená, že cíl bude snímán od 0 do 90 % jmenovité snímací vzdálenosti. V závislosti na zařízení však může být efektivní snímací vzdálenost až 110 % jmenovité snímací vzdálenosti.

Užitečná spínací vzdálenost (Su) je spínací vzdálenost měřená za specifikovaných teplotních a napěťových podmínek. Efektivní spínací vzdálenost je ±10 % efektivní pracovní vzdálenosti.

Garantovaná provozní vzdálenost (Sa) je jakákoli spínací vzdálenost, pro kterou je zaručeno, že bezdotykový spínač bude fungovat za specifikovaných přijatelných provozních podmínek. Garantovaná pracovní vzdálenost je od 0 do 81 % jmenovité pracovní vzdálenosti.

Senzory přiblížení reagují na objekt pouze tehdy, když se nachází v určité oblasti před dotykovou plochou senzoru. Bod, ve kterém senzor přiblížení rozpozná přicházející cíl, je provozní bod. Bod, ve kterém odchozí cíl způsobí návrat zařízení do normálního stavu, se nazývá bod uvolnění. Oblast mezi těmito dvěma body se nazývá hysterezní zóna.