سنسورهای مجاورتی (پراکسیمیتی) هانیانگ

سنسور مجاورتی شامل تمامی سنسورهایی است که آشکارسازی و تشخیص را بدون تماس (non_contact ) انجام می دهند به همین دلیل به آنها سنسورهای غیر تماسی هم گفته می شود و در مقابل لیمیت سوئیچها که در آنها تشخیص اشیاء با تماس فیزیکی انجام می شود، قرار دارند. سنسورهای مجاورت اطلاعات مربوط به حرکت یا حضور یک جسم را به سیگنال الکتریکی تبدیل می کند.
سه نوع سیستم برای تشخیص و آشکار سازی وجود دارد که این تبدیل را انجام می دهند و به شرح زیر میباشد:
1- همه سیستم هایی که از جریانهای گردابی که درتشخیص اجسام فلزی توسط القاء الکترو مغناطیسی تولید می شود استفاده می کنند.
2- سیستم هایی که تغییرات در ظرفیت الکتریکی را هنگام نزدیک شدن شئ (جسم) به حسگر تشخیص می دهند.
3- سیستم هایی که از آهن ربا و سوئیچهای بادی (Reed-Switch) استفاده می کنند.

ویژگی ها و مزایای سنسورهای مجاورتی (proximity sensor) هانیانگ

1- سنسورهای مجاورتی یک شی را بدون لمس کردن تشخیص می دهند بنابراین باعث سایش یا آسیب رساندن به جسم نمی شوند.
دیوایسهایی از قبیل لیمیت سوئیچها یک شی را از طریق تماس فیزیکی تشخیص می دهند اما سنسورهای مجاورتی از طریق الکتریکی بدون نیاز به لمس کردن (تماس) قادر به تشخیص اشیا هستند.

2- از هیچگونه کنتاکتی برای خروجی استفاده نمی شود بنابراین سنسورهای مجاورت دارای طول عمر بالایی نسبت به سنسورهای تماسی هستند.( به استثناء سنسورهایی که از خاصیت آهنربایی استفاده می کنند، سنسورهای پراکسیمیتی از خروجی های غیر هادی استفاده می کنند، بنابراین هیچ کنتاکتی وجود ندارد تا روی طول عمر دیوایس تاثیر بگذارد)

3- برخلاف روشهای تشخیص نوری ، سنسورهای مجاورتی برای استفاده در مکانهایی که آب یا روغن وجود دارد مناسب هستند و مورد استفاده قرار می گیرند.
آشکارسازی تقریبا بدون اثرگذاری خاک ، روغن یا آب بر روی جسم در حال تشخیص صورت می گیرد.

4- سنسورهای مجاورتی در مقایسه با سوئیچهایی که نیاز به کنتاکت فیزیکی دارند ، پاسخ سریعتری را ارائه می دهند.(برای دریافت اطلاعات بیشتری از پاسخ دهی سریع به توضیحاتی که در ادامه مقاله آمده است ،دقت کنید.)

5- سنسورهای مجاورت را می توان در رنج حرارتی گسترده مورد استفاده قرار داد.

(سنسورهای مجاورت را میتوان در دمای مختلف از 200~40- درجه سانتیگراد استفاده کرد.)

6- سنسورهای مجاورتی تحت تاثیر رنگها قرار نمی گیرند. این سنسورها تغییرات فیزیکی یک شئ را تشخیص می دهند بهمین علت آنها تقریبا تحت تاثیر رنگ سطح اجسام قرار نمی گیرند.

7-بر خلاف سوئیچهایی که مبتنی بر تماس فیزیکی هستند سنسورهای مجاورت تحت تاثیر محیط و اجسام اطراف و سایر حسگرها قرار می گیرند.

هر دو سنسورهای مجاورتی القائی و خازنی تحت تاثیر تعامل با سایر حسگرها قرار می گیرند. به همین خاطر هنگام نصب این سنسورها باید از دخالت متقابل سایر حسگرها جلوگیری کرد.
نکته : برای استفاده صحیح به موارد احتیاطی و اقدامات ایمنی مراجعه کنید.
همچنین باید از قرار گرفتن اجسام فلزی در مجاورت سنسورها مراقبت شود تا از اثرات آن جلوگیری شود.
و نیز از اثرات تمامی اشیاء در اطراف سنسورهای مجاورتی خازنی جلوگیری شود.

8- سنسورهای دو سیمه وجود دارد.
این نوع از سنسورهای مجاورتی (نوع دو سیمه)خط منبع و سیگنال با هم ترکیب شده اند اگر فقط خط منبع سیم بندی شده باشد ممکن است عناصر داخلی آسیب ببینند، دقت کنید همیشه یک بار(load) را وارد مدار کنید.
نکته: برای استفاده ایمن از محصولات به موارد احتیاطی و اقدامات ایمنی برای همه سنسورهای مجاورتی مراجعه کنید.

 

اصول عملکرد سنسورهای پراکسیمیتی هانیانگ

1-اصول اولیه تشخیص سنسورهای پراکسیمیتی (مجاورتی) القائی هانیانگ:

سنسورهای مجاورتی القائی افت مغناطیسی ناشی از جریانات گردابی را تشخیص می دهند که توسط میدان مغناطیسی خارجی روی سطح رسانا تولید می شود.

یک میدان مغناطیسی AC  روی سیم پیچ آشکار ساز ایجاد می شود و سپس تغییرات امپدانسی ناشی از جریانهای گردابی ایجاد شده بر روی شی فلزی شناسایی می شوند. سایر روشهای تشخیص شامل سنسورهای تشخیص آلومینیوم  می باشد که فاز فرکانس را آشکارسازی می کند ( تشخیص می دهد) و تمامی سنسورهای فلزی همگی از یک هسته سیم پیچ استفاده می کنند تا فقط تغییرات امپدانس را تشخیص دهند.

همچنین سنسورهای pulse- Respond (پاسخ پالسی ) وجود دارند که یک جریان گردابی در پالسها ایجاد کرده و تغییر زمان جریان گردابی را  با ولتاژ القا شده در سیم پیچ تشخیص می دهند.

نحوه عملکرد:

همانطور که در شکل زیر می بینید رابطه ای بین شی حس شونده و سنسور را می بینید به نظر شبیه به ترانسفورماتور می باشد.

وضعیت  کوپلینگ شبیه به ترانسفورماتوردر شکل فوق با تغییر امپدانس به دلیل تلفات جریان گردابی جایگزین شده است .

تغییرات در مقاومتی که با  شی حس شونده سری شده است را میتوان بعنوان تغییرات امپدانسی  نشان داد.( برای درک آسان و بهتر عملکرد سنسورهای مجاورتی القایی به صورت فوق شبیه سازی شده است.)

2-اصول تشخیص سنسورهای مجاورتی خازنی هانیانگ:

سنسورهای مجاورتی خازنی تغییرات ظرفیت خازنی بین شی حس شونده و سنسور را آشکارسازی می کند. مقدار ظرفیت خازن بسته به سایز و فاصله شی از سنسورمتغیر است. یک سنسور مجاورتی خازنی معمولی شبیه به یک خازن با دو صفحه موازی است که ظرفیت دو صفحه تشخیص داده می شود . یکی از صفحات جسمی است که اندازه گیری می شود (با یک زمین فرضی ) و صفحه دیگر سطح حس کننده (sensing) سنسور است . تغییرات در ظرفیت ایجاد شده بین آنها تشخیص داده می شود. تشخیص اجسام بستگی به ثابت دی الکتریک آنها دارد اما علاوه بر فلزات شامل آب و رزین نیز می شوند.

3-اصول تشخیص سنسورهای مجاورتی مغناطیسی هانیانگ :

انتهای سوئیچ بادی (Reed-switch) توسط یک آهنربا عمل می کند. زمانیکه سوئیچ بادی روشن شود سنسور روشن می شود.

طبقه بندی انواع سنسور های مجاورتی (پراکسیمیتی) هانیانگ

در این قسمت قصد داریم انوع سنسورهای هانیانگ را با روش آشکارسازی و تشخیص آنها طبقه بندی کنیم.
آیتم های مورد نیاز :

1- شی مورد تشخیص

2- نویز الکتریکی

3- منبع تغذیه

4- جریان مصرفی

5- فاصله حسگر

6- شرایط محیطی

7- ارتعاش فیزیکی (نویز)

8- مونتاژ

 

 

1-شی مورد تشخیص

 در سنسورهای مجاورتی القائی اجسامی که برای سنجش و تشخیص می توان استفاده کرد اجسام فلزی از جمله اجسام آهنی ، آلومینیومی ، برنجی، مسی و غیره می باشد.
 در سنسورهای مجاورتی خازنی اجسام مورد سنجش شامل اشیاء فلزی و غیر فلزی شامل : شیشه،چوب، رزین ها، مایعات، پودرها و غیره می باشد.
 در سنسورهای مجاورتی مغناطیسی اجسام مگنت (مغناطیسی) قابل تشخیص می باشند.

 

 

2- نویز الکتریکی

 سنسورهای مجاورتی القائی و خازنی تحت تاثیر موقعیتهایی نظیر خطوط منبع تغذیه و خطوط سیگنال قرار می گیرند و می توانند نویز الکتریکی ایجاد کنند. دقت کنید زمانیکه کابل طولانی باشد به راحتی تحت تاثیر نویز قرار می گیرد .
 در سنسورهای مجاورتی مغناطیسی می توان گفت که تقریبا نویز الکتریکی تاثیر چندانی روی آنها ندارد.

3- منبع تغذیه
سنسورهای مجاورتی هر سه نوع ( القائی ، خازنی ، مغناطیسی) در رنج وسیعی از منبع تغذیه شامل منابع DC،AC،DC/ ACو DC بدون پلاریته و غیره عملکرد دارند.
دقت کنید که روش (متد) اتصالات و ولتاژ تغذیه در سنسورهای مختلف متفاوت است.

4- جریان مصرفی
جریان مصرفی در سنسورهای مجاورتی در مدارهای مختلف دو سیمه DC و سه سیمه DCو مدلهای AC و غیره به منبع تغذیه وابسته می باشد.

5- فاصله سنسور
در سنسورهای مجاورتی هر سه نوع ( القائی ، خازنی ، مغناطیسی) فاصله سنجش ( فاصله سنسوراز شی ) باید با توجه به تاثیر عوامل (فاکتورهای) مختلف انتخاب شود. این فاکتورها و عوامل شامل حرارت (دما) ، اجسام مورد سنجش ، اجسام اطراف و فاصله نصب بین سنسورها می باشد.
نکته: جهت تعیین فاصله مناسب برای نصب سنسور ، به مشخصات فنی موجود در دفترچه راهنمای سنسورها که در وبسایت سیوان در قالب دفترچه راهنمای فارسی وجود دارد، مراجعه کنید.
هنگامیکه نیاز به تشخیص دقیق (دقت بالا ) دارید از یک مدل دارای تقویت کننده جداگانه استفاده کنید.

6- شرایط محیطی
در همه سنسورهای مجاورتی (پراکسیمیتی) عوامل محیطی چون حرارت (دما) ، رطوبت ، وجود آب ، روغن یا مواد شیمیایی و غیره تاثیرگذار هستند.
نکته : مطمئن شوید که درجه حفاظتی سنسوربا شرایط محیطی مطابقت داشته باشد
• جهت اطمینان از درجه حفاظتی سنسور به جدول مشخصات فنی موجود در دفترچه راهنمای سنسور، به وبسایت سیوان مراجعه کنید.

7- ارتعاش فیزیکی / شوک
هنگام انتخاب سنسورها برای استفاده در محیط هایی که در معرض ارتعاش و ضربه هستند یک فاصله اضافی در فاصله سنجش سنسور باید در نظر گرفته شود.
برای جلوگیری از لرزش سنسورها ، برای گشتاور مورد نیاز در هنگام مونتاژ به مقادیر موجود در کاتالوگ مراجعه کنید.

8- مونتاژ
اثراتی چون گشتاور، سایز(اندازه) ، تعداد و مراحل سیم بندی ، طول کابل و فاصله بین سنسورها و اجسام اطراف در نظر گرفته شود .
اثرات فلزات اطراف و سایر اشیا و همچنین اثر متقابل بین سنسورها کنترل شود.

 

این مطلب ادامه دارد…