Ang sensor sa pangkalahatang kahulugan ay isang aparato na nagko-convert ng isang pisikal na dami sa isa pa, na maginhawa para sa pagproseso, paghahatid o kasunod na conversion. Bilang isang patakaran, ang unang dami ay pisikal, hindi pumapayag sa direktang pagsukat (temperatura, bilis, pag-aalis, atbp.), At ang pangalawa ay isang electrical o optical signal. Ang isang angkop na lugar sa larangan ng mga instrumento sa pagsukat ay inookupahan ng mga sensor, ang pangunahing elemento kung saan ay isang inductor.
Nilalaman
Paano gumagana ang inductance sensor at kung paano ito gumagana
Ayon sa prinsipyo ng pagpapatakbo, ang mga inductive sensor ay aktibo, iyon ay, nangangailangan sila ng isang panlabas na generator upang gumana. Nagbibigay ito ng signal na may ibinigay na dalas at amplitude sa inductor.
Ang kasalukuyang dumadaan sa mga liko ng coil ay lumilikha ng magnetic field. Kung ang isang conductive object ay pumasok sa magnetic field, nagbabago ang mga parameter ng coil.Ito ay nananatiling lamang upang ayusin ang pagbabagong ito.
Ang mga simpleng non-contact sensor ay tumutugon sa hitsura ng mga metal na bagay sa malapit na zone ng winding. Binabago nito ang impedance ng coil, ang pagbabagong ito ay dapat ma-convert sa isang de-koryenteng signal, palakasin at (o) ayusin ang pagpasa ng threshold gamit ang isang circuit ng paghahambing.
Ang mga sensor ng ibang uri ay tumutugon sa mga pagbabago sa longitudinal na posisyon ng bagay na nagsisilbing core ng coil. Kapag ang posisyon ng bagay ay nagbabago, ito ay gumagalaw sa loob o labas ng coil, at sa gayon ay nagbabago ang inductance nito. Ang pagbabagong ito ay maaaring ma-convert sa isang electrical signal at masukat. Ang isa pang bersyon ng naturang sensor ay kapag ang isang bagay ay lumalapit sa coil mula sa labas. Nagdudulot ito ng pagbaba ng inductance dahil sa epekto ng lupa.
Ang isa pang bersyon ng inductive displacement sensor ay isang linearly adjustable differential transformer (LVDT). Ito ay isang composite coil, na ginawa sa sumusunod na pagkakasunud-sunod:
- pangalawang paikot-ikot 1;
- pangunahing paikot-ikot;
- pangalawang paikot-ikot 2.
Ang signal mula sa generator ay pinapakain sa pangunahing paikot-ikot. Ang magnetic field na nilikha ng middle coil ay nag-uudyok ng EMF sa bawat pangalawang (prinsipyo ng transpormador). Ang core, kapag ito ay gumagalaw, ay nagbabago sa mutual na koneksyon sa pagitan ng mga coils, binabago ang electromotive force sa bawat isa sa mga windings. Ang pagbabagong ito ay maaaring maayos sa pamamagitan ng circuit ng pagsukat. Dahil ang haba ng core ay mas mababa kaysa sa kabuuang haba ng composite coil, ang posisyon ng bagay ay maaaring hindi malabo na tinutukoy ng EMF ratio sa pangalawang windings.
Sa parehong prinsipyo - isang pagbabago sa inductive coupling sa pagitan ng mga windings - isang turn sensor ang itinayo.Binubuo ito ng dalawang coaxial coils. Ang signal ay inilapat sa isa sa mga windings, ang EMF sa pangalawa ay depende sa mutual na anggulo ng pag-ikot.
Mula sa prinsipyo ng pagpapatakbo, malinaw na ang mga inductive sensor, anuman ang disenyo, ay hindi nakikipag-ugnay. Gumagana ang mga ito sa malayo, at hindi nangangailangan ng direktang pakikipag-ugnay sa kinokontrol na bagay.
Mga kalamangan at kawalan ng mga inductive sensor
Ang mga bentahe ng inductive type sensor ay pangunahing kasama ang:
- pagiging maaasahan ng disenyo;
- kakulangan ng mga koneksyon sa contact;
- mataas na output power, na binabawasan ang impluwensya ng ingay at pinapasimple ang control circuit;
- mataas na sensitivity;
- ang kakayahang magtrabaho mula sa mga mapagkukunan ng alternating boltahe ng dalas ng industriya.
Ang pangunahing kawalan ng mga inductive type sensor ay ang kanilang laki, timbang at pagiging kumplikado ng pagmamanupaktura. Para sa mga winding coils na may ibinigay na mga parameter, kinakailangan ang mga espesyal na kagamitan. Gayundin, ang pangangailangan upang tumpak na mapanatili ang amplitude ng signal mula sa master oscillator ay itinuturing na isang minus. Kapag nagbago ito, nagbabago din ang lugar ng sensitivity. Dahil ang mga sensor ay nagpapatakbo lamang sa alternating current, ang pagpapanatili ng amplitude ay nagiging isang tiyak na teknikal na problema. Direkta (o sa pamamagitan ng isang step-down na transpormer) hindi posible na ikonekta ang sensor sa isang sambahayan o pang-industriya na network - sa loob nito, ang mga pagbabago sa boltahe sa amplitude o dalas ay maaari pang umabot sa 10% sa normal na mode, na ginagawang hindi katanggap-tanggap ang katumpakan ng pagsukat. .
Gayundin, ang katumpakan ng pagsukat ay maaaring maapektuhan ng:
- mga third-party na magnetic field (imposible ang shielding ng sensor batay sa prinsipyo ng operasyon nito);
- mga third-party na EMF pickup sa supply at pagsukat ng mga cable;
- mga pagkakamali sa pagmamanupaktura;
- error sa katangian ng sensor;
- backlashes o deformations sa lugar ng pag-install ng sensor na hindi nakakaapekto sa pangkalahatang pagganap;
- pagtitiwala ng katumpakan sa temperatura (ang mga parameter ng paikot-ikot na wire ay nagbabago, kabilang ang paglaban nito).
Ang kawalan ng kakayahan ng mga inductance sensor na tumugon sa hitsura ng mga dielectric na bagay sa kanilang magnetic field ay maaaring maiugnay sa parehong mga pakinabang at disadvantages. Sa isang banda, nililimitahan nito ang saklaw ng kanilang aplikasyon. Sa kabilang banda, ginagawa nitong insensitive sa pagkakaroon ng dumi, grasa, buhangin, atbp. sa mga sinusubaybayang bagay.
Ang kaalaman sa mga pagkukulang at posibleng mga limitasyon sa pagpapatakbo ng mga inductive sensor ay nagbibigay-daan sa makatwirang paggamit ng kanilang mga pakinabang.
Saklaw ng mga inductive sensor
Ang mga inductive proximity sensor ay kadalasang ginagamit bilang mga switch ng limitasyon. Ang ganitong mga aparato ay naging laganap:
- sa mga sistema ng seguridad, bilang mga sensor para sa hindi awtorisadong pagbubukas ng mga bintana at pinto;
- sa mga sistema ng telemekanika, bilang mga sensor ng huling posisyon ng mga yunit at mekanismo;
- sa pang-araw-araw na buhay sa mga scheme para sa pagpapahiwatig ng saradong posisyon ng mga pinto, shutters;
- para sa pagbibilang ng mga bagay (halimbawa, gumagalaw kasama ang conveyor belt);
- upang matukoy ang bilis ng pag-ikot ng mga gears (bawat ngipin, na dumadaan sa sensor, ay lumilikha ng isang salpok);
- sa ibang mga sitwasyon.
Maaaring gamitin ang mga angle encoder upang matukoy ang mga anggulo ng pag-ikot ng mga shaft, gear at iba pang mga umiikot na bahagi, pati na rin ang mga ganap na encoder. Gayundin, maaaring gamitin ang mga naturang device sa mga machine tool at robotic na device kasama ng mga linear position sensor. Kung saan kailangan mong malaman nang eksakto ang posisyon ng mga node ng mga mekanismo.
Mga praktikal na halimbawa ng pagpapatupad ng mga inductive sensor
Sa pagsasagawa, ang mga disenyo ng mga inductive sensor ay maaaring ipatupad sa iba't ibang paraan. Ang pinakasimpleng pagpapatupad at pagsasama ay para sa isang dalawang-wire na solong sensor, na sinusubaybayan ang pagkakaroon ng mga bagay na metal sa sensitivity zone nito. Ang ganitong mga aparato ay madalas na ginawa batay sa isang E-shaped core, ngunit ito ay hindi isang pangunahing punto. Ang ganitong pagpapatupad ay mas madaling gawin.
Kapag nagbago ang resistensya ng coil, ang kasalukuyang nasa circuit at ang boltahe ay bumababa sa kabuuan ng pagkarga. Ang mga pagbabagong ito ay maaaring gawin. Ang problema ay nagiging kritikal ang paglaban ng pagkarga. Kung ito ay masyadong malaki, kung gayon ang mga pagbabago sa kasalukuyang kapag lumitaw ang isang metal na bagay ay medyo maliit. Binabawasan nito ang sensitivity at noise immunity ng system. Kung ito ay maliit, kung gayon ang kasalukuyang sa circuit ay magiging malaki, ang isang mas lumalaban na sensor ay kinakailangan.
Samakatuwid, may mga disenyo kung saan ang circuit ng pagsukat ay itinayo sa pabahay ng sensor. Ang generator ay bumubuo ng mga pulso na nagpapakain sa inductor. Kapag naabot ang isang partikular na antas, gagana ang trigger, na bumabaligtad mula sa estado 0 hanggang 1 o kabaliktaran. Pinapalakas ng buffer amplifier ang signal sa mga tuntunin ng kapangyarihan at (o) boltahe, mga ilaw (pinapatay) ang LED at naglalabas ng discrete signal sa panlabas na circuit.
Ang output signal ay maaaring mabuo:
- sa pamamagitan ng electromagnetic o solid state relay – zero o isang antas ng boltahe;
- "tuyong Kontak" electromagnetic relay;
- bukas na kolektor transistor (mga istruktura n-p-n o p-n-p).
Sa kasong ito, tatlong mga wire ang kinakailangan upang ikonekta ang sensor:
- pagkain;
- karaniwang kawad (0 bolta);
- signal wire.
Ang ganitong mga sensor ay maaari ding pinapagana ng DC boltahe. Ang mga pulso sa inductance ay nabuo sa pamamagitan ng isang panloob na generator.
Ginagamit ang mga differential encoder para sa pagsubaybay sa posisyon. Kung ang kinokontrol na bagay ay simetriko na may paggalang sa parehong mga coils, ang kasalukuyang sa pamamagitan ng mga ito ay pareho. Kapag ang anumang paikot-ikot ay inilipat patungo sa patlang, ang isang kawalan ng timbang ay nangyayari, ang kabuuang kasalukuyang ay tumigil na maging katumbas ng zero, na maaaring maitala ng isang tagapagpahiwatig na may isang arrow sa gitna ng sukat. Ang tagapagpahiwatig ay maaaring gamitin upang matukoy ang parehong magnitude ng shift at direksyon nito. Sa halip na isang pointer device, maaari kang gumamit ng control scheme na, sa pagtanggap ng impormasyon tungkol sa pagbabago sa posisyon, maglalabas ng signal, gagawa ng mga hakbang upang ihanay ang object, gumawa ng mga pagsasaayos sa teknolohikal na proseso, atbp.
Ang mga sensor na ginawa ayon sa prinsipyo ng mga linearly adjustable na mga transformer ng kaugalian ay ginawa sa anyo ng mga kumpletong istruktura, na isang frame na may pangunahin at pangalawang windings at isang baras na gumagalaw sa loob (maaari itong maging spring-load). Ang mga wire ay inilabas upang magpadala ng signal mula sa generator at alisin ang EMF mula sa pangalawang windings. Ang isang kinokontrol na bagay ay maaaring mekanikal na nakakabit sa pamalo. Maaari rin itong gawin ng isang dielectric - ang posisyon lamang ng stem ang mahalaga para sa pagsukat.
Sa kabila ng ilang likas na pagkukulang, isinasara ng inductive sensor ang maraming lugar na nauugnay sa non-contact detection ng mga bagay sa kalawakan.Sa kabila ng patuloy na pag-unlad ng teknolohiya, ang ganitong uri ng aparato ay hindi aalis sa merkado para sa mga aparatong pagsukat sa nakikinita na hinaharap, dahil ang operasyon nito ay batay sa mga pangunahing batas ng pisika.
Mga katulad na artikulo:
