Bezkontaktní indukční snímač je umístěn jako snímač schopný reagovat na kovové předměty zachycené v jeho elektromagnetickém poli. Díky této vlastnosti indukčních přibližovacích snímačů je možné sledovat pohyb pohybujících se částí zařízení a v případě potřeby vypnout motor hnacího mechanismu. Aby bylo možné rozpoznat a analyzovat změny v magnetickém poli, je do jejich složení zavedena speciální elektronická jednotka zvaná kontrolér (komparátor).
Zařízení a princip činnosti
Indukční snímače polohy obsahují kromě elektronického komparátoru následující povinné součásti:
- ocelové pouzdro s konektorem pro spojovací kabel;
- vestavěný citlivý prvek, který zaznamenává změny v magnetickém poli, je vyroben ve formě ocelového jádra s cívkou;
- výkonný reléový modul;
- indikátor aktivace na LED.
Konstrukce různých modelů kovových senzorů se může lišit. Nemají vliv na samotný indukční snímač, princip jeho činnosti se od toho nemění.
V souladu se zařízením zařízení je podstata jeho provozu popsána takto:
- pohyb kovové části ovládaného objektu vede ke změně indukčnosti citlivého prvku snímače;
- odchylka je vysvětlena zkreslením jeho magnetického pole, které má za následek změnu parametrů elektrického obvodu a jeho aktivaci (LED se rozsvítí);
- poté se spustí elektronický modul a odešle signál do výkonného zařízení;
- když je přijímán puls o překročení přípustného limitu pohybem, výstupní (reléový) uzel odpojí monitorované zařízení od sítě.
Každý model má svou vlastní pohybovou citlivost - offsetovou mezeru. U různých vzorků se tento parametr pohybuje od 1 mikronu do 20 milimetrů.
Parametry indukčního snímače
Kromě rozsahu odezvy nebo citlivosti se indukční senzor vyznačuje následujícími ukazateli výkonu:
- Velikost (průměr) přistávací nitě pro různé vzorky s hodnotami od 8 do 30 mm.
- Jmenovité napájecí napětí při teplotě plus 20 stupňů, až 90 V DC a až 230 V - střídavé proudy.
- Celková délka těla - jeho hodnota závisí na provozním napětí.
Druhý indikátor pro různé vzorky se může výrazně lišit.
Pro citlivou nebo aktivní zónu zařízení je zaveden další parametr, který se nazývá garantovaný limit odezvy. Jeho dolní hranice je nula a horní je 80 procent nominální hodnoty. Tento indikátor se někdy nazývá korekční faktor pracovní vůle.
Neméně důležitým indikátorem funkčnosti citlivého zařízení je počet připojovacích vodičů v konektoru. Obvykle jsou dva nebo tři: dva napájecí a jeden pro aktivaci obvodu. Jsou však možné možnosti připojení, při jejichž uspořádání se používají čtyři nebo pět kontaktních bodů. Podobné vzorky, kromě dvou napájecích vodičů, obsahují dva výstupy do zátěže. V tomto případě se pátý vodič používá k výběru provozního režimu samotného zařízení.
Typy výstupů a způsoby připojení
Pro posouzení činnosti citlivého zařízení je zavedena speciální charakteristika, hodnocená stavem polarity jeho výstupních parametrů. V souladu s obecně přijímaným označením polovodičových prvků (tranzistorů) obsažených v elektronickém obvodu snímače se tyto výstupy nazývají „PNP“ a „NPN“.
Rozdíl mezi těmito názvy spočívá v tom, že označují různé polarity (póly) napájení citlivých zařízení. Tranzistory PNP přepínají svůj kladný výstup a NPN - negativní. Zatížení výstupních obvodů je nejčastěji řídicí mikroprocesor.
V závislosti na schématu řízení regulátoru jsou indukční snímače označeny jako HO (normálně otevřený) nebo HZ - s normálně uzavřeným vstupem.
Volba tranzistoru NPN je nejběžnějším způsobem zapnutí senzoru, protože standardní obvody činí záporný vodič společný pro všechny komponenty. V tomto případě jsou vstupy mikroprocesorů a dalších monitorovacích zařízení aktivovány kladným napětím.
Označení připojení
Na schematických diagramech jsou indukční senzory obvykle označovány jako kosočtverec nebo čtverec se dvěma vertikálními liniemi uvnitř. Často také označují typ výstupu (normálně otevřený nebo zavřený), který odpovídá jedné z odrůd polovodičových tranzistorů. Většina možností obvodu označuje normálně uzavřenou skupinu nebo oba typy ve stejném krytu.
Olověné barevné kódování
V praxi se používá standardní systém značení vodičů indukčních senzorů, který bez výjimky dodržují všichni výrobci citlivých zařízení. Před jejich instalací se však doporučuje pečlivě dodržovat polaritu připojení a zkontrolovat pokyny dodané s výrobky.
Všechny senzory mají na svých pouzdrech barevně označený vodič, pokud to velikost dovoluje.
Standardní pořadí označení:
- modrá (modrá) vždy znamená zápornou napájecí lištu;
- hnědá barva (hnědá) označuje kladný vodič;
- černá (černá) odpovídá výstupu snímače;
- Bílá je pomocný výstup nebo vstup.
Aby se objasnilo poslední označení označení, mělo by být porovnáno s údaji pokynů připojených ke konkrétnímu zařízení.
Chyby senzoru
Chyba při odečítání hodnot řídicím systémem významně ovlivňuje činnost bezkontaktního indukčního snímače. Jeho celková hodnota se sbírá z jednotlivých chyb měření pro různé indikátory: elektromagnetické, teplotní, hardwarové, magnetická pružnost a mnoho dalších.
Elektromagnetická chyba je definována jako náhodně se vyskytující veličina. Objevuje se v důsledku parazitického EMF indukovaného v cívce vnějšími magnetickými poli. Ve výrobním prostředí je tato součást vytvořena energetickým zařízením s pracovní frekvencí 50 Hz. Chyba teploty je jedním z nejdůležitějších indikátorů, protože většina senzorů může pracovat pouze v určitém teplotním rozsahu. Musí se to vzít v úvahu při navrhování zařízení této třídy.
Chyba magnetické pružnosti je zavedena jako indikátor nestability deformací jádra, ke kterým dochází během montáže zařízení, a stejného faktoru, ale projevuje se během jeho provozu. Nestabilita vnitřního napětí v magnetickém obvodu vede k chybám ve zpracování výstupního signálu. Chyba, ke které dochází v nejcitlivějším zařízení, se objevuje v důsledku vlivu struktury pole na koeficient deformace kovových prvků snímače. Kromě toho je jeho celková hodnota významně ovlivněna vůlí a vůlemi v pohyblivých částech konstrukce.
Chyba připojovacího kabelu je převzata z odchylek hodnoty odporu jeho vodičových žil v závislosti na teplotním faktoru, jakož i indukce cizích elektromagnetických polí a EMF. Chyba tenzometru jako náhodná proměnná závisí na kvalitě výroby navíjecích prvků snímače (zejména jeho cívek). Za různých provozních podmínek je možná změna stejnosměrného odporu vinutí, což vede k „plovoucímu“ výstupnímu signálu. Chyba stárnutí se projevuje v důsledku opotřebení pohyblivých prvků senzoru a také změnami elektromagnetických vlastností magnetického obvodu.
Skutečnou hodnotu tohoto parametru je možné zkontrolovat pouze pomocí ultra přesných měřicích přístrojů. V tomto případě jsou brány v úvahu kinematické vlastnosti samotného snímače. Při navrhování a výrobě citlivých prvků je tato možnost zohledněna předem při jeho návrhu.
Indukční a kapacitní senzory se vyznačují provozními režimy s mnoha ovlivňujícími faktory určenými konkrétními provozními podmínkami. Proto je při jeho použití jako koncového spínače rozhodující výběr citlivosti a sada výstupních parametrů vhodných pro danou značku zařízení.
