Bezkontakta induktivitātes sensors ir novietots kā sensors, kas spēj reaģēt uz metāla priekšmetiem, kas ir noķerti tā elektromagnētiskajā laukā. Pateicoties šai induktīvo tuvuma sensoru īpašībai, ir iespējams izsekot aprīkojuma kustīgo daļu kustībai un, ja nepieciešams, izslēgt piedziņas mehānisma motoru. Lai atpazītu un analizētu magnētiskā lauka izmaiņas, to sastāvā tiek ieviesta īpaša elektroniska vienība, ko sauc par kontrolieri (salīdzinātāju).
Ierīce un darbības princips
Indukcijas stāvokļa sensori papildus elektroniskajam salīdzinātājam satur šādus obligātos komponentus:
- tērauda korpuss ar savienotāju vadu savienošanai;
- iebūvēts jutīgais elements, kas reģistrē izmaiņas magnētiskajā laukā, tiek izgatavots tērauda serdes formā ar spoli;
- vadības releju modulis;
- aktivizēšanas indikators uz LED.
Dažādu metāla sensoru modeļu projektēšanā var būt dažas atšķirības. Tie neietekmē pašu indukcijas sensoru, tā darbības princips no tā nemainās.
Saskaņā ar ierīces ierīci tās darbības būtība ir aprakstīta šādi:
- kontrolējamā objekta metāla daļas pārvietošana noved pie sensora jutīgā elementa induktivitātes izmaiņām;
- novirzi izskaidro ar tā magnētiskā lauka deformāciju, kā rezultātā mainās elektriskās ķēdes parametri un tā aktivizējas (iedegas gaismas diode);
- pēc tam tiek iedarbināts elektroniskais modulis un nosūta signālu izpildvarai;
- kad tiek saņemts impulss par pieļaujamās robežas pārsniegšanu ar kustību, izejas (releja) mezgls atvieno uzraudzīto aprīkojumu no tīkla.
Katram modelim ir sava kustību jutība - nobīdes atstarpe. Dažādiem paraugiem šis parametrs svārstās no 1 mikrona līdz 20 milimetriem.
Induktīvā sensora parametri
Papildus reakcijas diapazonam vai jutībai induktīvo sensoru raksturo šādi veiktspējas rādītāji:
- Izkraušanas vītnes izmērs (diametrs) dažādiem paraugiem, ņemot vērā vērtības no 8 līdz 30 mm.
- Nominālais barošanas spriegums pie temperatūras plus 20 grādi, līdz 90 voltiem līdzstrāvas un līdz 230 voltiem - maiņstrāvas.
- Kopējais ķermeņa garums - tā vērtība ir atkarīga no darba sprieguma.
Pēdējais rādītājs dažādiem paraugiem var ievērojami atšķirties.
Ierīces jutīgajai vai aktīvajai zonai tiek ieviests vēl viens parametrs, ko sauc par garantētās atbildes robežu. Tā apakšējā robeža ir nulle, bet augšējā - 80 procenti no nominālvērtības. Šo rādītāju dažreiz sauc par darba atstarpes korekcijas koeficientu.
Tikpat svarīgs jutīgas ierīces funkcionalitātes indikators ir savienotāju vadu skaits savienotājā. Parasti no tiem ir divi vai trīs: divi padeve un viens ķēdes aktivizēšanai. Tomēr ir iespējamas savienojuma iespējas, izkārtojot četrus vai piecus kontaktpunktus. Līdzīgos paraugos papildus diviem barošanas vadītājiem ir divas slodzes izejas. Šajā gadījumā piekto vadītāju izmanto, lai izvēlētos pašas ierīces darbības režīmu.
Izeju veidi un savienojuma metodes
Lai novērtētu jutīgas ierīces darbību, tiek ieviests īpašs raksturlielums, ko novērtē pēc tās izejas parametru polaritātes stāvokļa. Saskaņā ar vispārpieņemto pusvadītāju elementu (tranzistoru) apzīmējumu, kas iekļauti sensora elektroniskajā ķēdē, šīs izejas sauc par "PNP" un "NPN".
Atšķirība starp šiem nosaukumiem ir tā, ka tie apzīmē jutīgu ierīču strāvas padeves dažādu polaritāti (polus). PNP tranzistori pārslēdz pozitīvo jaudu, bet NPN - negatīvo. Izejas ķēžu slodze visbiežāk ir vadības mikroprocesors.
Atkarībā no regulatora vadības shēmas induktīvos sensorus apzīmē kā HO (parasti atvērts) vai HZ - ar parasti slēgtu ieeju.
NPN tranzistora opcija ir visizplatītākais sensora ieslēgšanas veids, jo standarta shēmas padara negatīvo vadu kopīgu visiem komponentiem. Šajā gadījumā mikroprocesoru un citu uzraudzības ierīču ieejas tiek aktivizētas ar pozitīvu spriegumu.
Savienojuma marķējums
Shematiskās diagrammās induktīvos sensorus parasti apzīmē kā rombu vai kvadrātu ar divām vertikālām līnijām iekšpusē. Bieži vien tie norāda arī izejas veidu (parasti atvērts vai slēgts), kas atbilst vienai no pusvadītāju tranzistoru šķirnēm. Lielākā daļa ķēdes iespēju norāda parasti slēgtu grupu vai abus veidus vienā korpusā.
Svina krāsu kodēšana
Praksē tiek izmantota standarta induktivitātes sensoru vadu marķēšanas sistēma, kuru bez izņēmuma ievēro visi jutīgo ierīču ražotāji. Neskatoties uz to, pirms to uzstādīšanas ieteicams rūpīgi novērot savienojuma polaritāti un noteikti pārbaudīt izstrādājumiem pievienotās instrukcijas.
Visu sensoru korpusos ir krāsu kodēts stieples zīmējums, ja izmērs to pieļauj.
Standarta apzīmēšanas secība:
- zils (zils) vienmēr nozīmē negatīvu jaudas sliedi;
- brūna krāsa (brūna) apzīmē pozitīvu vadītāju;
- melns (melns) atbilst sensora izejai;
- Balta ir papildu izeja vai ievade.
Lai precizētu pēdējo marķējuma apzīmējumu, tas jāpārbauda, salīdzinot ar konkrētajai ierīcei pievienoto instrukciju datiem.
Sensora kļūdas
Kļūda, nolasot vadības sistēmu, būtiski ietekmē bezkontakta induktīvā sensora darbību. Tās kopējā vērtība tiek apkopota no atsevišķu mērījumu kļūdām dažādiem indikatoriem: elektromagnētiskā, temperatūras, aparatūras, magnētiskās elastības un daudziem citiem.
Elektromagnētiskā kļūda ir definēta kā nejauši sastopams lielums. Tas parādās parazitārā EML dēļ, ko spolē inducē ārējie magnētiskie lauki. Ražošanas vidē šo komponentu rada enerģijas iekārtas, kuru darbības frekvence ir 50 herci. Temperatūras kļūda ir viens no vissvarīgākajiem rādītājiem, jo lielākā daļa sensoru var darboties tikai noteiktā temperatūras diapazonā. Projektējot šīs klases ierīces, tas jāņem vērā.
Magnētiskās elastības kļūda tiek ieviesta kā kodola deformāciju nestabilitātes rādītājs, kas rodas ierīces montāžas laikā, kā arī tas pats faktors, bet izpaužas tās darbības laikā. Iekšējo spriegumu nestabilitāte magnētiskajā ķēdē noved pie kļūdām izejas signāla apstrādē. Kļūda, kas rodas visjutīgākajā ierīcē, parādās lauka struktūras ietekmes dēļ uz sensora metāla elementu deformācijas koeficientu. Turklāt tā kopējo vērtību būtiski ietekmē pretreakcija un atstarpes struktūras kustīgajās daļās.
Savienojošā kabeļa kļūda tiek ņemta no tā stieples serdeņu pretestības vērtības novirzēm atkarībā no temperatūras koeficienta, kā arī no svešu elektromagnētisko lauku un EMF indukcijas. Sprieguma mērītāja kļūda kā nejaušs lielums ir atkarīgs no sensora tinumu elementu (it īpaši tā spoles) ražošanas kvalitātes. Dažādos darbības apstākļos ir iespējams mainīt tinuma līdzstrāvas pretestību, kas noved pie izejas signāla "peldēšanas". Novecošanās kļūda izpaužas sensora kustīgo elementu nodiluma dēļ, kā arī magnētiskās ķēdes elektromagnētisko īpašību izmaiņu dēļ.
Šī parametra patieso vērtību ir iespējams pārbaudīt tikai ar īpaši precīzu mērinstrumentu palīdzību. Šajā gadījumā ir jāņem vērā paša sensora kinemātiskās īpašības. Projektējot un ražojot jutīgus elementus, šī iespēja jau tiek ņemta vērā tā projektēšanā.
Induktīvajiem un kapacitatīvajiem sensoriem ir raksturīgi darbības režīmi ar daudziem ietekmējošiem faktoriem, kurus nosaka īpaši darbības apstākļi. Tāpēc jutības izvēlei un izejas parametru kopai, kas piemērota noteiktai ierīces markai, ir izšķiroša nozīme, lietojot to kā gala slēdzi.
