Безконтактният индуктивен сензор е позициониран като сензор, способен да реагира на метални предмети, попаднали в неговото електромагнитно поле. Благодарение на това свойство на индуктивните сензори за близост е възможно да се проследи движението на движещите се части на оборудването и при необходимост да се изключи двигателят на задвижващия механизъм. За да разпознава и анализира промените в магнитното поле, в техния състав е въведен специален електронен блок, наречен контролер (компаратор).
Устройство и принцип на действие
Индукционните датчици за положение, в допълнение към електронен компаратор, съдържат следните задължителни компоненти:
- стоманен корпус с конектор за свързващ кабел;
- вграден чувствителен елемент, който записва промени в магнитното поле, е направен под формата на стоманена сърцевина с намотка;
- модул за изпълнително реле;
- индикатор за активиране на светодиода.
Дизайнът на различни модели метални сензори може да има някои разлики. Те не засягат самия индукционен сензор, принципът на неговото действие не се променя от това.
В съответствие с устройството на устройството, същността на неговата работа е описана, както следва:
- преместването на металната част на контролирания обект води до промяна в индуктивността на чувствителния елемент на сензора;
- отклонението се обяснява с изкривяването на неговото магнитно поле, резултатът от което е промяна в параметрите на електрическата верига и нейното активиране (светодиодът светва);
- след това електронният модул се задейства и изпраща сигнал към изпълнителното устройство;
- когато се получи импулс за превишаване на допустимата граница чрез движение, изходният (релеен) възел изключва наблюдаваното оборудване от мрежата.
Всеки модел има своя собствена чувствителност на движение - компенсира междина. За различните проби този параметър варира от 1 микрона до 20 милиметра.
Индуктивни параметри на сензора
В допълнение към диапазона на реакция или чувствителността, индуктивният сензор се характеризира със следните показатели за ефективност:
- Размерът (диаметърът) на нишката за кацане за различни проби, като стойности от 8 до 30 mm.
- Номинално захранващо напрежение при температура от плюс 20 градуса, до 90 волта постоянен ток и до 230 волта - променливи токове.
- Обща дължина на тялото - стойността му зависи от работното напрежение.
Последният показател за различните проби може да варира значително.
За чувствителната или активната зона на устройството се въвежда друг параметър, наречен граница на гарантиран отговор. Долната му граница е нула, а горната е 80 процента от номиналната стойност. Този индикатор понякога се нарича коефициент на корекция на работния просвет.
Също толкова важен показател за функционалността на чувствително устройство е броят на свързващите проводници в съединителя. Обикновено има двама или трима от тях: два захранващи и един за активиране на веригата. Възможни са обаче опции за свързване, при подреждането на които се използват четири или пет точки за контакт. Подобни образци, в допълнение към два захранващи проводника, съдържат два изхода към товара. В този случай петият проводник се използва за избор на режима на работа на самото устройство.
Видове изходи и методи за свързване
За да се оцени действието на чувствително устройство, се въвежда специална характеристика, оценяваща се от състоянието на полярността на неговите изходни параметри. В съответствие с общоприетото обозначение на полупроводникови елементи (транзистори), включени в електронната схема на сензора, тези изходи се наричат "PNP" и "NPN".
Разликата между тези имена е, че те обозначават различни полярности (полюси) на захранването на чувствителни устройства. PNP транзисторите превключват положителния си изход, а NPN - отрицателния. Натоварването на изходните вериги е най-често управляващият микропроцесор.
В зависимост от схемата за управление на контролера, индуктивните сензори се обозначават като HO (нормално отворени) или HZ - с нормално затворен вход.
Опцията за транзистор NPN е най-често срещаният начин за включване на сензора, тъй като стандартната схема прави отрицателния проводник общ за всички компоненти. В този случай входовете на микропроцесори и други контролни устройства се активират с положително напрежение.
Маркировка на връзката
На схематични диаграми индуктивните сензори обикновено се означават като ромб или квадрат с две вертикални линии вътре. Често те също така посочват вида на изхода (обикновено отворен или затворен), съответстващ на една от разновидностите на полупроводникови транзистори. Повечето опции на веригата показват нормално затворена група или и двата типа в един и същ корпус.
Кодиране на оловен цвят
На практика се използва стандартна система за маркиране на проводниците на индуктивни сензори, която се спазва от всички производители на чувствителни устройства без изключение. Въпреки това, преди да ги инсталирате, се препоръчва внимателно да се спазва полярността на връзката и да се проверят инструкциите, доставени с продуктите.
Всички сензори имат цветно кодиран проводник върху корпуса си, ако размерът го позволява.
Стандартен ред на обозначаване:
- синьо (синьо) винаги означава отрицателно захранване;
- кафяв цвят (кафяв) означава положителен проводник;
- черно (черно) съответства на изхода на сензора;
- Бялото е спомагателен изход или вход.
За да се изясни последното обозначение на маркировката, то трябва да се провери спрямо данните от инструкциите, приложени към конкретното устройство.
Грешки на сензора
Грешката при отчитане от системата за управление значително влияе върху работата на безконтактния индуктивен сензор. Общата му стойност се събира от отделни грешки при измерване за различни показатели: електромагнитни, температурни, хардуерни, магнитна еластичност и много други.
Електромагнитната грешка се определя като произволно възникващо количество. Появява се поради паразитна ЕМП, индуцирана в намотката от външни магнитни полета. В производствена среда този компонент се създава от енергийно оборудване с работна честота 50 херца. Температурната грешка е един от най-важните показатели, тъй като повечето сензори могат да работят само в определен температурен диапазон. Трябва да се вземе предвид при проектирането на устройства от този клас.
Грешката на магнитната еластичност е въведена като индикатор за нестабилността на деформациите на сърцевината, която възниква по време на сглобяването на устройството, както и същия фактор, но се проявява по време на неговата работа. Нестабилността на вътрешните напрежения в магнитната верига води до грешки при обработката на изходния сигнал. Грешката, която възниква в най-чувствителното устройство, се появява поради влиянието на структурата на полето върху коефициента на деформация на металните елементи на сензора. Освен това общата му стойност се влияе значително от луфта и хлабините в движещите се части на конструкцията.
Грешката на свързващия кабел се взема от отклоненията на стойността на съпротивлението на жилата му в зависимост от температурния фактор, както и индукцията на външни електромагнитни полета и ЕМП. Деформационната грешка като случайна променлива зависи от качеството на производство на намотаващите елементи на сензора (по-специално неговата намотка). При различни условия на работа е възможно да се промени постояннотоковото съпротивление на намотката, което води до "плаване" на изходния сигнал. Грешка при стареене се проявява поради износване на движещите се елементи на сензора, както и промени в електромагнитните свойства на магнитната верига.
Реалната стойност на този параметър е възможно да се провери само с помощта на ултра прецизни измервателни уреди. В този случай трябва да се вземат предвид кинематичните характеристики на самия сензор. При проектирането и производството на чувствителни елементи тази възможност се взема предвид предварително при проектирането му.
Индуктивните и капацитивните сензори се характеризират с режими на работа с множество влияещи фактори, определени от специфични условия на работа. Ето защо изборът на чувствителност и набор от изходни параметри, подходящи за дадена марка устройство, е решаващ при използването му като краен превключвател.
