Il sensore di induttanza senza contatto è posizionato come un sensore in grado di reagire a oggetti metallici catturati nel suo campo elettromagnetico. Grazie a questa proprietà dei sensori di prossimità induttivi, è possibile tracciare il movimento delle parti mobili dell'apparecchiatura e, se necessario, spegnere il motore del meccanismo di azionamento. Per riconoscere e analizzare i cambiamenti nel campo magnetico, nella loro composizione viene introdotta una speciale unità elettronica chiamata controller (comparatore).
Dispositivo e principio di funzionamento
I sensori di posizione a induzione, oltre a un comparatore elettronico, contengono i seguenti componenti obbligatori:
- cassa in acciaio con connettore per cavo di collegamento;
- un elemento sensibile incorporato che registra i cambiamenti nel campo magnetico è realizzato sotto forma di un nucleo di acciaio con una bobina;
- modulo relè esecutivo;
- indicatore di attivazione sul LED.
Il design di diversi modelli di sensori metallici può presentare alcune differenze. Non influenzano il sensore di induzione stesso, il principio del suo funzionamento non cambia da questo.
In conformità con il dispositivo del dispositivo, l'essenza del suo funzionamento è descritta come segue:
- lo spostamento della parte metallica dell'oggetto controllato comporta una variazione dell'induttanza dell'elemento sensibile del sensore;
- la deviazione è spiegata dalla distorsione del suo campo magnetico, il cui risultato è un cambiamento nei parametri del circuito elettrico e la sua attivazione (il LED si accende);
- successivamente, il modulo elettronico viene attivato e invia un segnale al dispositivo esecutivo;
- quando viene ricevuto un impulso sul superamento del limite consentito per movimento, il nodo di uscita (relè) disconnette l'apparecchiatura monitorata dalla rete.
Ogni modello ha la propria sensibilità al movimento - distanza di offset. Per campioni diversi, questo parametro varia da 1 micron a 20 millimetri.
Parametri del sensore induttivo
Oltre al campo di risposta o sensibilità, un sensore induttivo è caratterizzato dai seguenti indicatori di prestazione:
- La dimensione (diametro) del filo di atterraggio, per vari campioni, assumendo valori da 8 a 30 mm.
- Tensione di alimentazione nominale a una temperatura di più 20 gradi, fino a 90 Volt DC e fino a 230 Volt - correnti alternate.
- Lunghezza totale del corpo: il suo valore dipende dalla tensione di esercizio.
Quest'ultimo indicatore per diversi campioni può variare in modo significativo.
Per la zona sensibile o attiva del dispositivo viene introdotto un altro parametro, chiamato limite di risposta garantita. Il suo limite inferiore è zero e quello superiore è l'80% del valore nominale. Questo indicatore è talvolta chiamato fattore di correzione della distanza di lavoro.
Un indicatore altrettanto importante della funzionalità di un dispositivo sensibile è il numero di fili di collegamento nel connettore. Di solito ce ne sono due o tre: due di alimentazione e uno per l'attivazione del circuito. Tuttavia, sono possibili opzioni di connessione nella cui disposizione vengono utilizzati quattro o cinque punti di contatto. Campioni simili, oltre a due conduttori di alimentazione, contengono due uscite al carico. In questo caso, il quinto conduttore viene utilizzato per selezionare la modalità di funzionamento del dispositivo stesso.
Tipi di uscite e metodi di connessione
Per valutare l'azione di un dispositivo sensibile viene introdotta una caratteristica speciale, valutata dallo stato della polarità dei suoi parametri di uscita. In conformità con la designazione generalmente accettata degli elementi a semiconduttore (transistor) inclusi nel circuito elettronico del sensore, queste uscite sono chiamate "PNP" e "NPN".
La differenza tra questi nomi è che indicano diverse polarità (poli) dell'alimentazione dei dispositivi sensibili. I transistor PNP commutano la sua uscita positiva e NPN - negativa. Il carico dei circuiti di uscita è molto spesso il microprocessore di controllo.
A seconda dello schema di controllo del controller, i sensori induttivi sono designati come HO (normalmente aperto) o HZ - con un ingresso normalmente chiuso.
L'opzione transistor NPN è il modo più comune per accendere il sensore, poiché i circuiti standard rendono il filo negativo comune a tutti i componenti. In questo caso gli ingressi dei microprocessori e degli altri dispositivi di monitoraggio vengono attivati con una tensione positiva.
Marcatura di connessione
Nei diagrammi schematici, i sensori induttivi sono generalmente indicati come un rombo o un quadrato con due linee verticali all'interno. Spesso indicano anche il tipo di uscita (normalmente aperta o chiusa), corrispondente a una delle varietà di transistor a semiconduttore. La maggior parte delle opzioni di circuito indica un gruppo normalmente chiuso o entrambi i tipi nello stesso alloggiamento.
Codifica colore piombo
In pratica, viene utilizzato un sistema standard di marcatura dei cavi dei sensori di induttanza, che è rispettato da tutti i produttori di dispositivi sensibili senza eccezioni. Tuttavia, prima di installarli, si raccomanda di osservare attentamente la polarità del collegamento e di controllare le istruzioni fornite con i prodotti.
Tutti i sensori hanno una trafilatura codificata a colori sui loro alloggi, se le dimensioni lo consentono.
Ordine standard di designazione:
- blu (blu) significa sempre barra di alimentazione negativa;
- il colore marrone (Marrone) denota un conduttore positivo;
- nero (Nero) corrisponde all'uscita del sensore;
- Il bianco è un'uscita o un ingresso ausiliario.
Per chiarire l'ultima designazione di marcatura, dovrebbe essere verificata rispetto ai dati delle istruzioni allegate al dispositivo specifico.
Errori del sensore
L'errore nell'acquisizione delle letture da parte del sistema di controllo influisce in modo significativo sul funzionamento del sensore induttivo senza contatto. Il suo valore totale viene raccolto dai singoli errori di misurazione per vari indicatori: elettromagnetico, temperatura, hardware, elasticità magnetica e molti altri.
L'errore elettromagnetico è definito come una quantità che si verifica casualmente. Sembra dovuto a un EMF parassita indotto nella bobina da campi magnetici esterni. In un ambiente di produzione, questo componente è creato da apparecchiature di potenza con una frequenza operativa di 50 Hertz. L'errore di temperatura è uno degli indicatori più importanti, poiché la maggior parte dei sensori può funzionare solo in un determinato intervallo di temperatura. Deve essere preso in considerazione quando si progettano dispositivi di questa classe.
L'errore di elasticità magnetica viene introdotto come indicatore dell'instabilità delle deformazioni del nucleo che si verifica durante l'assemblaggio del dispositivo, nonché lo stesso fattore, ma si manifesta durante il suo funzionamento. L'instabilità delle tensioni interne nel circuito magnetico porta a errori nell'elaborazione del segnale di uscita. L'errore che si verifica nel dispositivo più sensibile appare a causa dell'influenza della struttura del campo sul coefficiente di deformazione degli elementi metallici del sensore. Inoltre, il suo valore totale è significativamente influenzato dal gioco e dai giochi nelle parti mobili della struttura.
L'errore del cavo di collegamento viene ricavato dalle deviazioni del valore di resistenza dei suoi fili in base al fattore di temperatura, nonché dall'induzione di campi elettromagnetici estranei e campi elettromagnetici. L'errore di estensimetro come variabile casuale dipende dalla qualità di fabbricazione degli elementi di avvolgimento del sensore (la sua bobina, in particolare). In varie condizioni operative, è possibile modificare la resistenza CC dell'avvolgimento, portando al "galleggiamento" del segnale di uscita. L'errore di invecchiamento si manifesta a causa dell'usura degli elementi mobili del sensore, nonché dei cambiamenti nelle proprietà elettromagnetiche del circuito magnetico.
È possibile verificare il valore reale di questo parametro solo con l'ausilio di strumenti di misura ultraprecisi. In questo caso è necessario tenere conto delle caratteristiche cinematiche del sensore stesso. Durante la progettazione e la produzione di elementi sensibili, questa possibilità viene presa in considerazione in anticipo nella sua progettazione.
I sensori induttivi e capacitivi sono caratterizzati da modalità di funzionamento con molti fattori di influenza, determinati da condizioni operative specifiche. Ecco perché la scelta della sensibilità e di un set di parametri di uscita adatti a una data marca di dispositivo è decisiva quando lo si utilizza come finecorsa.
