Brezkontaktni senzor induktivnosti je postavljen kot senzor, ki se lahko odzove na kovinske predmete, ujete v njegovem elektromagnetnem polju. Zahvaljujoč tej lastnosti induktivnih senzorjev bližine je mogoče spremljati gibanje gibljivih delov opreme in po potrebi izklopiti motor pogonskega mehanizma. Za prepoznavanje in analizo sprememb v magnetnem polju je v njihovo sestavo uvedena posebna elektronska enota, imenovana krmilnik (komparator).
Naprava in princip delovanja
Induktivni senzorji položaja poleg elektronskega komparatorja vsebujejo naslednje obvezne komponente:
- jekleno ohišje s konektorjem za povezovalni kabel;
- vgrajen občutljivi element, ki registrira spremembe magnetnega polja, izdelan v obliki jeklenega jedra s tuljavo;
- izvršni relejni modul;
- indikator aktivacije na LED.
Zasnove različnih modelov kovinskih senzorjev se lahko razlikujejo. Ne vplivajo na sam indukcijski senzor; načelo njegovega delovanja se ne spremeni.
V skladu z zasnovo naprave je bistvo njenega delovanja opisano na naslednji način:
- premikanje kovinskega dela nadzorovanega predmeta povzroči spremembo induktivnosti občutljivega elementa senzorja;
- odstopanje je razloženo z izkrivljanjem njegovega magnetnega polja, kar povzroči spremembo parametrov električnega tokokroga in njegovo aktivacijo (LED sveti);
- po tem se elektronski modul sproži in pošlje signal aktuatorju;
- Ko je prejet impulz, ki kaže, da gibanje presega dovoljeno mejo, izhodno (relejno) vozlišče odklopi nadzorovano opremo iz omrežja.
Vsak model ima svoj indikator občutljivosti na pomik - razmik pomika. Za različne vzorce se ta parameter razlikuje od 1 mikrona do 20 milimetrov.
Parametri induktivnih senzorjev
Poleg razpona odziva ali občutljivosti je induktivni senzor značilen po naslednjih indikatorjih delovanja:
- Velikost (premer) pristajalne niti za različne vzorce ima vrednosti od 8 do 30 mm.
- Nazivna napajalna napetost pri temperaturi plus 20 stopinj, do 90 V DC in do 230 V AC.
- Skupna dolžina ohišja - njegova vrednost je odvisna od delovne napetosti.
Slednji indikator se lahko med različnimi vzorci zelo razlikuje.
Za občutljivo ali aktivno območje naprave je uveden še en parameter, imenovan zajamčena meja odziva. Njegova spodnja meja je nič, zgornja pa 80 odstotkov nominalne vrednosti. Ta indikator se včasih imenuje korekcijski faktor delovne vrzeli.
Enako pomemben pokazatelj funkcionalnosti občutljive naprave je število povezovalnih žic v konektorju. Običajno sta dva ali trije: dva napajalna in eden za aktiviranje vezja. Vendar pa so možne možnosti povezave, katerih ureditev uporablja štiri ali pet kontaktnih točk. Takšni vzorci poleg dveh napajalnih vodnikov vsebujejo še dva obremenitvena izhoda. V tem primeru se peti vodnik uporablja za izbiro načina delovanja same naprave.
Vrste izhodov in načini povezovanja
Za oceno delovanja občutljive naprave je uvedena posebna značilnost, ocenjena s stanjem polarnosti njenih izhodnih parametrov. V skladu s splošno sprejeto oznako polprevodniških elementov (tranzistorjev), ki sestavljajo elektronsko vezje senzorja, se ti izhodi imenujejo "PNP" in "NPN".
Razlika med temi imeni je v tem, da označujejo različne polaritete (pole) napajanja občutljivih naprav. PNP tranzistorji preklopijo svoj pozitivni izhod, NPN pa negativni. Obremenitev izhodnih vezij je največkrat krmilni mikroprocesor.
Glede na krmilno vezje krmilnika so induktivni senzorji označeni kot HO (normalno odprti) ali NC - z normalno zaprtim vhodom.
Možnost s tranzistorjem NPN je najpogostejši način priključitve senzorja, saj je v skladu s standardnimi zasnovami vezja negativna žica skupna vsem komponentam. V tem primeru se vhodi mikroprocesorjev in drugih krmilnih naprav aktivirajo s pozitivno napetostjo.
Označevanje ob priključitvi
Na shemah vezja so induktivni senzorji običajno označeni kot diamant ali kvadrat z dvema navpičnima črtama znotraj. Pogosto označujejo tudi vrsto izhoda (normalno odprt ali zaprt), ki ustreza eni od vrst polprevodniških tranzistorjev. Večina možnosti vezja določa običajno zaprto skupino ali obe vrsti v enem paketu.
Barvno kodiranje terminalov
V praksi se uporablja standardni sistem označevanja sponk induktivnih senzorjev, ki se ga držijo vsi proizvajalci občutljivih naprav brez izjeme. Preden jih namestite, je priporočljivo skrbno spremljati polarnost povezave in preveriti navodila, priložena izdelkom.
Na ohišjih vseh senzorjev je risba z barvnimi oznakami žic, če njene dimenzije to dopuščajo.
Standardni zapis:
- Modra vedno pomeni vodilo z negativno močjo;
- rjava barva označuje pozitivni vodnik;
- črna ustreza izhodu senzorja;
- Bela je dodaten izhod ali vhod.
Za razjasnitev zadnje oznake jo je treba preveriti glede na navodila, ki so priložena določeni napravi.
Napake senzorjev
Napaka v odčitkih, ki jih sprejme krmilni sistem, pomembno vpliva na delovanje brezkontaktnega induktivnega senzorja. Njegova skupna vrednost je zbrana iz posameznih merilnih napak za različne indikatorje: elektromagnetne, temperaturne, strojne, magnetne elastičnosti in mnoge druge.
Elektromagnetna napaka je opredeljena kot naključna količina.Pojavi se zaradi parazitskega EMF, ki ga v tuljavi inducirajo zunanja magnetna polja. V proizvodnih pogojih to komponento ustvari močnostna oprema z delovno frekvenco 50 Hertz. Temperaturna napaka je eden najpomembnejših indikatorjev, saj lahko večina senzorjev deluje le v določenem temperaturnem območju. To je treba upoštevati pri načrtovanju naprav tega razreda.
Napaka magnetne elastičnosti je uvedena kot pokazatelj nestabilnosti deformacij jedra, ki se pojavi med sestavljanjem naprave, pa tudi kot enak dejavnik, vendar se kaže med njenim delovanjem. Nestabilnost notranjih napetosti v magnetnem vezju vodi do napak pri obdelavi izhodnega signala. Napaka, ki nastane v sami občutljivi napravi, se kaže zaradi vpliva strukture polja na koeficient deformacije kovinskih elementov senzorja. Poleg tega na njegovo skupno vrednost pomembno vplivajo povratni udarci in vrzeli v gibljivih delih konstrukcije.
Napaka povezovalnega kabla je določena z odstopanji vrednosti upora žičnih vodnikov glede na temperaturni faktor, pa tudi zaradi motenj tujih elektromagnetnih polj in EMF. Napaka merilnika napetosti kot naključne spremenljivke je odvisna od kakovosti izdelave elementov navitja senzorja (predvsem njegove tuljave). V različnih delovnih pogojih je možno, da se upor navitja enosmernega toka spremeni, kar povzroči "lebdenje" izhodnega signala. Napaka staranja se kaže zaradi obrabe gibljivih elementov senzorja, pa tudi zaradi sprememb v elektromagnetnih lastnostih magnetnega vezja.
Pravo vrednost tega parametra je mogoče preveriti le s pomočjo ultra natančnih merilnih instrumentov.V tem primeru je treba upoštevati kinematične značilnosti senzorja samega. Pri načrtovanju in izdelavi občutljivih elementov je ta možnost že vnaprej upoštevana pri njegovi zasnovi.
Za induktivne in kapacitivne senzorje so značilni načini delovanja s številnimi vplivnimi dejavniki, ki jih določajo specifični pogoji delovanja. Zato je pri uporabi kot mejnega stikala odločilna izbira občutljivosti in nabora izhodnih parametrov, primernih za dano znamko naprave.
