Bezdotykový indukčný snímač je umiestnený ako snímač schopný reagovať na kovové predmety zachytené v jeho elektromagnetickom poli. Vďaka tejto vlastnosti indukčných senzorov priblíženia je možné sledovať pohyb pohybujúcich sa častí zariadenia a v prípade potreby vypnúť motor hnacieho mechanizmu. Na rozpoznávanie a analýzu zmien v magnetickom poli sa do ich zloženia zavádza špeciálna elektronická jednotka nazývaná radič (komparátor).
Zariadenie a princíp činnosti
Indukčné snímače polohy obsahujú okrem elektronického komparátora aj nasledujúce povinné komponenty:
- oceľové puzdro s konektorom na pripojenie kábla;
- zabudovaný citlivý prvok, ktorý zaznamenáva zmeny v magnetickom poli, je vyrobený vo forme oceľového jadra s cievkou;
- výkonný reléový modul;
- indikátor aktivácie na LED.
Dizajn rôznych modelov kovových snímačov môže mať určité rozdiely. Nemajú vplyv na samotný indukčný snímač, princíp jeho činnosti sa od toho nemení.
V súlade so zariadením prístroja je podstata jeho činnosti opísaná nasledovne:
- pohyb kovovej časti ovládaného objektu vedie k zmene indukčnosti citlivého prvku snímača;
- odchýlka sa vysvetľuje skreslením jeho magnetického poľa, čo má za následok zmenu parametrov elektrického obvodu a jeho aktiváciu (rozsvieti sa LED);
- potom sa spustí elektronický modul a odošle signál do výkonného zariadenia;
- keď je prijatý impulz o prekročení prípustnej hranice pohybom, výstupný (reléový) uzol odpojí monitorované zariadenie od siete.
Každý model má svoju vlastnú pohybovú citlivosť - medzeru posunutia. Pre rôzne vzorky sa tento parameter pohybuje od 1 mikrónu do 20 milimetrov.
Parametre indukčného snímača
Okrem rozsahu odozvy alebo citlivosti sa indukčný snímač vyznačuje nasledujúcimi ukazovateľmi výkonu:
- Veľkosť (priemer) podberovej nite pre rôzne vzorky s hodnotami od 8 do 30 mm.
- Menovité napájacie napätie pri teplote plus 20 stupňov, do 90 V ss a do 230 V ss.
- Celková dĺžka tela - jeho hodnota závisí od prevádzkového napätia.
Druhý ukazovateľ pre rôzne vzorky sa môže výrazne líšiť.
Pre citlivú alebo aktívnu zónu zariadenia sa zavádza ďalší parameter, ktorý sa nazýva zaručený limit odozvy. Jeho dolná hranica je nula a horná hranica predstavuje 80 percent nominálnej hodnoty. Tento ukazovateľ sa niekedy nazýva korekčný faktor pracovnej vôle.
Rovnako dôležitým indikátorom funkčnosti citlivého zariadenia je počet pripojovacích vodičov v konektore. Zvyčajne sú dva alebo tri: dva napájacie a jeden na aktiváciu obvodu. Možné sú však možnosti pripojenia, na usporiadanie ktorých sa používajú štyri alebo päť kontaktných miest. Podobné vzorky okrem dvoch napájacích vodičov obsahujú dva výstupy do záťaže. V takom prípade sa piaty vodič používa na výber prevádzkového režimu samotného zariadenia.
Typy výstupov a spôsoby pripojenia
Na posúdenie činnosti citlivého zariadenia sa zavádza špeciálna charakteristika hodnotená stavom polarity jeho výstupných parametrov. V súlade so všeobecne prijatým označením polovodičových prvkov (tranzistorov) zahrnutých v elektronickom obvode snímača sa tieto výstupy nazývajú „PNP“ a „NPN“.
Rozdiel medzi týmito názvami je v tom, že označujú rôzne polarity (póly) napájania citlivých zariadení. Tranzistory PNP prepínajú pozitívny výstup a NPN - záporné. Zaťaženie výstupných obvodov je najčastejšie riadiaci mikroprocesor.
V závislosti na schéme riadenia regulátora sú indukčné snímače označené ako HO (normálne otvorené) alebo HZ - s normálne zatvoreným vstupom.
Tranzistor NPN je najbežnejším spôsobom zapnutia snímača, pretože vďaka štandardným obvodom je záporný vodič spoločný pre všetky komponenty. V takom prípade sú vstupy mikroprocesorov a iných monitorovacích zariadení aktivované kladným napätím.
Označenie spojenia
Na schematických diagramoch sú indukčné snímače obvykle označované ako kosoštvorec alebo štvorec s dvoma zvislými čiarami vo vnútri. Často tiež označujú typ výstupu (normálne otvorený alebo zatvorený), ktorý zodpovedá jednej z odrôd polovodičových tranzistorov. Väčšina možností obvodu označuje normálne uzavretú skupinu alebo obidva typy v rovnakom kryte.
Farebné značenie olova
V praxi sa používa štandardný systém označovania prívodov indukčných senzorov, ktorý bez výnimky dodržiavajú všetci výrobcovia citlivých zariadení. Pred ich inštaláciou sa však odporúča starostlivo sledovať polaritu pripojenia a nezabudnite skontrolovať pokyny dodané s výrobkami.
Všetky snímače majú na svojich krytoch farebne odlíšený vodič, pokiaľ to veľkosť dovoľuje.
Štandardné poradie označenia:
- modrá (modrá) vždy znamená zápornú koľaj;
- hnedá farba (Brown) označuje kladný vodič;
- čierna (čierna) zodpovedá výstupu snímača;
- Biela je pomocný výstup alebo vstup.
Aby sa objasnilo posledné označenie označenia, malo by sa skontrolovať oproti údajom v pokynoch pripojených k konkrétnemu zariadeniu.
Chyby snímača
Chyba pri odčítaní údajov riadiacim systémom významne ovplyvňuje činnosť bezkontaktného indukčného snímača. Jeho celková hodnota sa zhromažďuje z jednotlivých chýb merania pre rôzne ukazovatele: elektromagnetické, teplotné, hardvérové, magnetická pružnosť a mnoho ďalších.
Elektromagnetická chyba je definovaná ako náhodne sa vyskytujúca veličina. Objavuje sa to kvôli parazitickému EMF indukovanému v cievke vonkajšími magnetickými poľami. Vo výrobnom prostredí je tento komponent tvorený energetickým zariadením s pracovnou frekvenciou 50 Hertzov. Chyba teploty je jedným z najdôležitejších indikátorov, pretože väčšina senzorov môže pracovať iba v určitom teplotnom rozmedzí. Musí sa to vziať do úvahy pri navrhovaní zariadení tejto triedy.
Chyba magnetickej pružnosti sa zavádza ako indikátor nestability deformácií jadra, ku ktorým dochádza počas montáže zariadenia, ako aj rovnakého faktora, ale prejavuje sa počas jeho činnosti. Nestabilita vnútorného napätia v magnetickom obvode vedie k chybám pri spracovaní výstupného signálu. Chyba, ktorá sa vyskytne v najcitlivejšom prístroji, sa objaví v dôsledku vplyvu štruktúry poľa na koeficient deformácie kovových prvkov snímača. Jeho celkovú hodnotu navyše výrazne ovplyvňuje vôľa a vôle v pohyblivých častiach konštrukcie.
Chyba spojovacieho kábla sa berie z odchýlok hodnoty odporu jeho jadier drôtu v závislosti od teplotného faktora, ako aj z indukcie vonkajších elektromagnetických polí a EMF. Chyba tenzometra ako náhodná premenná závisí od kvality výroby navíjacích prvkov snímača (najmä jeho cievok). Za rôznych prevádzkových podmienok je možná zmena jednosmerného odporu vinutia, čo vedie k „plávaniu“ výstupného signálu. Chyba starnutia sa prejavuje v dôsledku opotrebenia pohyblivých prvkov snímača, ako aj zmien v elektromagnetických vlastnostiach magnetického obvodu.
Skutočnú hodnotu tohto parametra je možné skontrolovať iba pomocou ultra presných meracích prístrojov. V takom prípade sa berú do úvahy kinematické vlastnosti samotného senzora. Pri navrhovaní a výrobe citlivých prvkov sa táto možnosť zohľadňuje vopred pri jeho návrhu.
Indukčné a kapacitné snímače sa vyznačujú pracovnými režimami s mnohými ovplyvňujúcimi faktormi, ktoré sú určené konkrétnymi prevádzkovými podmienkami. Preto je pri jeho použití ako koncového spínača rozhodujúca voľba citlivosti a sada výstupných parametrov vhodných pre danú značku prístroja.
