Шта је индуктивни сензор близине, његов уређај и принцип рада

Сензор у општем смислу је уређај који претвара једну физичку величину у другу, погодну за обраду, пренос или накнадну конверзију. По правилу, прва величина је физичка, није подложна директном мерењу (температура, брзина, померање итд.), а друга је електрични или оптички сигнал. Нишу у области мерних инструмената заузимају сензори, чији је главни елемент индуктор.

Како индуктивни сензор ради и како ради

По принципу рада индуктивни сензори су активни, односно за рад им је потребан екстерни генератор. Он даје сигнал са датом фреквенцијом и амплитудом до индуктора.

Струја која пролази кроз завоје намотаја ствара магнетно поље. Ако проводни објекат уђе у магнетно поље, параметри завојнице се мењају.Остаје само поправити ову промену.

Једноставни бесконтактни сензори реагују на појаву металних предмета у блиској зони намотаја. Ово мења импедансу завојнице, ова промена се мора претворити у електрични сигнал, појачати и (или) поправити пролазак прага помоћу кола за поређење.

Сензори другог типа реагују на промене у уздужном положају објекта који служи као језгро завојнице. Када се положај објекта промени, он се помера у или ван завојнице, мењајући тако своју индуктивност. Ова промена се може претворити у електрични сигнал и измерити. Друга верзија таквог сензора је када се објекат приближава завојници споља. Ово узрокује смањење индуктивности због ефекта уземљења.

Друга верзија индуктивног сензора померања је линеарно подесиви диференцијални трансформатор (ЛВДТ). То је композитни калем, направљен у следећем редоследу:

• секундарни намотај 1;
• примарни намотај;
• секундарни намотај 2.

Сигнал из генератора се доводи до примарног намотаја. Магнетно поље које ствара средњи калем индукује ЕМФ у свакој од секундарних (принцип трансформатора). Језгро, када се креће, мења међусобну везу између намотаја, мењајући електромоторну силу у сваком од намотаја. Ова промена се може поправити помоћу мерног кола. Пошто је дужина језгра мања од укупне дужине композитног намотаја, положај објекта се може недвосмислено одредити односом ЕМФ у секундарним намотајима.

На истом принципу - промена индуктивне спреге између намотаја - изграђен је сензор окретања.Састоји се од два коаксијална намотаја. Сигнал се примењује на један од намотаја, ЕМФ у другом зависи од међусобног угла ротације.

Из принципа рада очигледно је да су индуктивни сензори, без обзира на дизајн, бесконтактни. Они раде на даљину и не захтевају директан контакт са контролисаним објектом.

Предности и мане индуктивних сензора

Предности сензора индуктивног типа првенствено укључују:

• поузданост дизајна;
• недостатак контактних веза;
• висока излазна снага, што смањује утицај буке и поједностављује контролни круг;
• висока осетљивост;
• способност рада од извора наизменичног напона индустријске фреквенције.

Главни недостатак сензора индуктивног типа је њихова величина, тежина и сложеност производње. За намотаје намотаја са датим параметрима потребна је посебна опрема. Такође, потреба да се прецизно одржи амплитуда сигнала са главног осцилатора сматра се минусом. Када се промени, мења се и област осетљивости. Пошто сензори раде само на наизменичну струју, одржавање амплитуде постаје одређени технички проблем. Директно (или преко опадајућег трансформатора) сензор неће бити могуће повезати на кућну или индустријску мрежу - у њему флуктуације напона у амплитуди или фреквенцији могу достићи чак 10% у нормалном режиму, што чини тачност мерења неприхватљивом. .

Такође, на тачност мерења могу утицати:

• магнетна поља треће стране (заштита сензора је немогућа на основу принципа његовог рада);
• ЕМФ пријемници независних произвођача у кабловима за напајање и мерење;
• грешке у производњи;
• грешка карактеристике сензора;
• зазори или деформације на месту уградње сензора које не утичу на укупне перформансе;
• зависност тачности од температуре (мењају се параметри жице за намотавање, укључујући њен отпор).

Неспособност индуктивних сензора да реагују на појаву диелектричних објеката у њиховом магнетном пољу може се приписати и предностима и недостацима. С једне стране, ово ограничава обим њихове примене. С друге стране, чини га неосетљивим на присуство прљавштине, масти, песка итд. на објектима који се надгледају.

Познавање недостатака и могућих ограничења у раду индуктивних сензора омогућава рационално коришћење њихових предности.

Обим индуктивних сензора

Индуктивни сензори близине се често користе као крајњи прекидачи. Такви уређаји су постали широко распрострањени:

• у сигурносним системима, као сензори за неовлашћено отварање прозора и врата;
• у телемеханичким системима, као сензори коначног положаја јединица и механизама;
• у свакодневном животу у шемама за означавање затвореног положаја врата, капака;
• за бројање објеката (на пример, кретање дуж покретне траке);
• за одређивање брзине ротације зупчаника (сваки зуб, пролазећи поред сензора, ствара импулс);
• у другим ситуацијама.

Давачи углова могу се користити за одређивање углова ротације вратила, зупчаника и других ротирајућих компоненти, као и апсолутних енкодера. Такође, такви уређаји се могу користити у алатним машинама и роботским уређајима заједно са линеарним сензорима положаја. Где треба тачно да знате положај чворова механизама.

Практични примери имплементације индуктивних сензора

У пракси се дизајн индуктивних сензора може реализовати на различите начине. Најједноставније извођење и укључивање је за двожични једноструки сензор, који прати присуство металних предмета у својој зони осетљивости. Такви уређаји се често праве на бази језгра у облику слова Е, али то није фундаментална тачка. Таква имплементација је лакша за производњу.

Када се отпор намотаја промени, струја у колу и пад напона на оптерећењу се мењају. Ове промене се могу извршити. Проблем је што отпор оптерећења постаје критичан. Ако је превелика, онда ће промене струје када се појави метални предмет бити релативно мале. Ово смањује осетљивост и отпорност система на буку. Ако је мала, онда ће струја у колу бити велика, биће потребан отпорнији сензор.

Због тога постоје дизајни у којима је мерни круг уграђен у кућиште сензора. Генератор генерише импулсе који напајају индуктор. Када се достигне одређени ниво, окидач се активира, прелазећи са стања 0 на 1 или обрнуто. Бафер појачавач појачава сигнал у смислу снаге и (или) напона, пали (гаси) ЛЕД и шаље дискретни сигнал у екстерно коло.

Излазни сигнал се може формирати:

• електромагнетним или преноц у солидном стању – нулти или један напонски ниво;
• "суви контакт" електромагнетни релеј;
• отворени колектор транзистор (структуре н-п-н или п-н-п).

У овом случају су потребне три жице за повезивање сензора:

• храна;
• заједничка жица (0 волти);
• сигнална жица.

Такви сензори се такође могу напајати једносмерним напоном. Импулси индуктивности се формирају помоћу унутрашњег генератора.

За праћење положаја користе се диференцијални енкодери. Ако је контролисани објекат симетричан у односу на оба намотаја, струја кроз њих је иста. Када се било који намотај помери према пољу, долази до неравнотеже, укупна струја престаје да буде једнака нули, што се може забележити индикатором са стрелицом у средини скале. Индикатор се може користити за одређивање и величине помака и његовог правца. Уместо показивача, можете користити контролну шему која ће, по пријему информација о промени положаја, издати сигнал, предузети мере за поравнавање објекта, извршити прилагођавање технолошког процеса итд.

Сензори направљени по принципу линеарно подесивих диференцијалних трансформатора производе се у облику комплетних конструкција, које представљају оквир са примарним и секундарним намотајима и шипком која се креће унутра (може бити опружна). Жице се изводе да пошаљу сигнал из генератора и уклоне ЕМФ из секундарних намотаја. Контролисани предмет се може механички причврстити на штап. Може се направити и од диелектрика - само је положај вретена важан за мерење.

Упркос одређеним инхерентним недостацима, индуктивни сензор затвара многе области повезане са бесконтактним откривањем објеката у свемиру.Упркос сталном развоју технологије, ова врста уређаја у догледно време неће напустити тржиште мерних уређаја, јер је њен рад заснован на фундаменталним законима физике.

Слични чланци: