Bezdotykowy czujnik indukcyjny jest pozycjonowany jako czujnik zdolny do reagowania na metalowe przedmioty uwięzione w jego polu elektromagnetycznym. Dzięki tej właściwości indukcyjnych czujników zbliżeniowych możliwe jest śledzenie ruchu ruchomych części sprzętu i w razie potrzeby wyłączenie silnika mechanizmu napędowego. Aby rozpoznać i przeanalizować zmiany pola magnetycznego, do ich składu wprowadzana jest specjalna jednostka elektroniczna zwana kontrolerem (komparatorem).
Urządzenie i zasada działania
Indukcyjne czujniki położenia, oprócz elektronicznego komparatora, zawierają następujące obowiązkowe elementy:
- stalowa obudowa ze złączem do podłączenia przewodu;
- wbudowany czuły element rejestrujący zmiany pola magnetycznego wykonany jest w postaci stalowego rdzenia z cewką;
- moduł przekaźnika wykonawczego;
- wskaźnik aktywacji na diodzie LED.
Konstrukcja różnych modeli czujników metalowych może mieć pewne różnice. Nie wpływają na sam czujnik indukcyjny, zasada jego działania nie zmienia się z tego.
Zgodnie z urządzeniem urządzenia, istota jego działania jest opisana w następujący sposób:
- przesuwanie metalowej części kontrolowanego obiektu prowadzi do zmiany indukcyjności czułego elementu czujnika;
- odchylenie tłumaczy się zniekształceniem jego pola magnetycznego, czego wynikiem jest zmiana parametrów obwodu elektrycznego i jego aktywacja (dioda LED świeci);
- następnie moduł elektroniczny jest wyzwalany i wysyła sygnał do urządzenia wykonawczego;
- w przypadku odebrania impulsu o przekroczeniu dopuszczalnego limitu ruchem, węzeł wyjściowy (przekaźnikowy) odłącza monitorowany sprzęt od sieci.
Każdy model ma swoją własną czułość ruchu - odstęp przesunięcia. Dla różnych próbek ten parametr waha się od 1 mikrona do 20 milimetrów.
Parametry czujnika indukcyjnego
Oprócz zakresu odpowiedzi lub czułości czujnik indukcyjny charakteryzuje się następującymi wskaźnikami wydajności:
- Rozmiar (średnica) nici do lądowania, dla różnych próbek, przyjmując wartości od 8 do 30 mm.
- Nominalne napięcie zasilania w temperaturze plus 20 stopni, do 90 V DC i do 230 V - prądy przemienne.
- Całkowita długość ciała - jej wartość zależy od napięcia roboczego.
Ten ostatni wskaźnik dla różnych próbek może się znacznie różnić.
Dla strefy wrażliwej lub aktywnej urządzenia wprowadzany jest inny parametr, zwany gwarantowanym limitem odpowiedzi. Jego dolna granica wynosi zero, a górna 80 procent wartości nominalnej. Ten wskaźnik jest czasami nazywany współczynnikiem korekcji luzu roboczego.
Równie ważnym wskaźnikiem funkcjonalności czułego urządzenia jest liczba przewodów połączeniowych w złączu. Zwykle są dwa lub trzy z nich: dwa zasilające i jeden do aktywacji obwodu. Możliwe są jednak opcje połączeń w układzie, w którym stosuje się cztery lub pięć punktów styku. Podobne próbki, oprócz dwóch przewodów zasilających, zawierają dwa wyjścia do obciążenia. W takim przypadku piąty przewodnik służy do wyboru trybu pracy samego urządzenia.
Rodzaje wyjść i sposoby podłączenia
Aby ocenić działanie czułego urządzenia, wprowadza się specjalną charakterystykę, ocenianą na podstawie stanu polaryzacji jego parametrów wyjściowych. Zgodnie z ogólnie przyjętym oznaczeniem elementów półprzewodnikowych (tranzystorów) wchodzących w skład obwodu elektronicznego czujnika, wyjścia te nazywane są „PNP” i „NPN”.
Różnica między tymi nazwami polega na tym, że oznaczają one różne bieguny (bieguny) zasilania wrażliwych urządzeń. Tranzystory PNP przełączają jego dodatnie wyjście, a NPN - ujemne. Obciążeniem obwodów wyjściowych jest najczęściej mikroprocesor sterujący.
W zależności od schematu sterowania sterownika czujniki indukcyjne oznaczane są jako HO (normalnie otwarte) lub HZ - z wejściem normalnie zamkniętym.
Opcja tranzystora NPN jest najczęstszym sposobem włączania czujnika, ponieważ standardowe obwody sprawiają, że przewód ujemny jest wspólny dla wszystkich komponentów. W takim przypadku wejścia mikroprocesorów i innych urządzeń monitorujących są aktywowane napięciem dodatnim.
Oznaczenie połączenia
Na schematach ideowych czujniki indukcyjne są zwykle oznaczane jako romb lub kwadrat z dwiema pionowymi liniami wewnątrz. Często wskazują również rodzaj wyjścia (normalnie otwarte lub zamknięte), odpowiadające jednej z odmian tranzystorów półprzewodnikowych. Większość opcji obwodów wskazuje grupę normalnie zamkniętą lub oba typy w tej samej obudowie.
Kodowanie kolorami ołowiu
W praktyce stosowany jest standardowy system oznaczania wyprowadzeń czujników indukcyjnych, który bez wyjątku stosują wszyscy producenci czułych urządzeń. Niemniej jednak przed ich zainstalowaniem zaleca się uważne obserwowanie biegunowości połączenia i zapoznanie się z instrukcjami dołączonymi do produktów.
Wszystkie czujniki mają na swoich obudowach kodowany kolorami rysunek przewodów, jeśli pozwala na to ich wielkość.
Standardowa kolejność oznaczenia:
- niebieski (niebieski) zawsze oznacza ujemną szynę zasilającą;
- kolor brązowy (brązowy) oznacza przewód dodatni;
- czarny (czarny) odpowiada wyjściu czujnika;
- Biały to wyjście lub wejście pomocnicze.
Aby wyjaśnić ostatnie oznaczenie oznaczenia, należy je porównać z danymi w instrukcjach dołączonych do konkretnego urządzenia.
Błędy czujnika
Błąd odczytu odczytów przez układ sterowania znacząco wpływa na działanie bezdotykowego czujnika indukcyjnego. Jego łączna wartość jest zbierana z poszczególnych błędów pomiarowych dla różnych wskaźników: elektromagnetycznego, temperaturowego, sprzętowego, sprężystości magnetycznej i wielu innych.
Błąd elektromagnetyczny definiuje się jako wielkość występującą losowo. Pojawia się z powodu pasożytniczego pola elektromagnetycznego indukowanego w cewce przez zewnętrzne pola magnetyczne. W środowisku produkcyjnym komponent ten jest tworzony przez sprzęt zasilający o częstotliwości roboczej 50 Hz. Błąd temperatury jest jednym z najważniejszych wskaźników, ponieważ większość czujników może działać tylko w określonym zakresie temperatur. Należy to uwzględnić przy projektowaniu urządzeń tej klasy.
Błąd sprężystości magnetycznej jest wprowadzany jako wskaźnik niestabilności odkształceń rdzenia, który występuje podczas montażu urządzenia, a także ten sam czynnik, ale objawia się podczas jego pracy. Niestabilność napięć wewnętrznych w obwodzie magnetycznym prowadzi do błędów w przetwarzaniu sygnału wyjściowego. Błąd, który występuje w najbardziej czułym urządzeniu, pojawia się na skutek wpływu struktury pola na współczynnik odkształcenia metalowych elementów czujnika. Dodatkowo na jego całkowitą wartość istotny wpływ mają luzy i luzy w ruchomych częściach konstrukcji.
Błąd kabla łączącego pochodzi z odchyleń wartości rezystancji jego rdzeni drutu w zależności od współczynnika temperatury, a także indukcji zewnętrznych pól elektromagnetycznych i pola elektromagnetycznego. Błąd tensometru jako zmienna losowa zależy od jakości wykonania elementów uzwojenia czujnika (w szczególności jego cewek). W różnych warunkach pracy możliwa jest zmiana rezystancji DC uzwojenia, prowadząca do „pływania” sygnału wyjściowego. Błąd starzenia objawia się zużyciem ruchomych elementów czujnika, a także zmianami właściwości elektromagnetycznych obwodu magnetycznego.
Prawdziwą wartość tego parametru można sprawdzić tylko za pomocą ultraprecyzyjnych przyrządów pomiarowych. W takim przypadku należy wziąć pod uwagę cechy kinematyczne samego czujnika. Przy projektowaniu i wytwarzaniu wrażliwych elementów możliwość tę uwzględnia się z góry w projekcie.
Czujniki indukcyjne i pojemnościowe charakteryzują się trybami pracy z wieloma czynnikami wpływającymi, określanymi przez specyficzne warunki pracy. Dlatego wybór czułości i zestawu parametrów wyjściowych odpowiednich dla danej marki urządzenia ma decydujące znaczenie przy zastosowaniu go jako wyłącznika krańcowego.
