سنسور مجاورتی القایی

سنسور مجاورتی القایی:
سنسورهای فاقد تماس (Non-Contact) مجاورتی القایی (inductive proximity sensor) برای تشخیص اهداف فلزی (معمولا فولاد نرم با ضخامت بیشتر از یک میلی متر) مورد استفاده قرار می گیرند.

سنسور مجاورتی القایی معمولا از چهار قسمت اصلی تشکیل شده است؛ هسته آهنی همراه با سیم پیچ ها، یک نوسان ساز (Oscillator)، مدار اشمیت تریگر (Schmitt Trigger) و یک تقویت کننده خروجی.

نوسان ساز باعث ایجاد یک میدان مغناطیسی نوسانی و متقارن می شود، که از هسته آهنی و سیم پیچ ها گسیل می شود.

زمانی که یک شی فلزی وارد میدان مغناطیسی این سنسور می شود، جریان الکتریکی مستقل کوچکی، که به جریان گردابی (Eddy) معروف است، در سطح فلز القا می شود.

این جریان سبب تغییر در رلوکتانس و فرکانس طبیعی مدار مغناطیسی می شود. در نتیجه دامنه نوسان کاهش می یابد.

با ورود بیشتر فلز به میدان مغناطیسی، دامنه نوسان بیشتر کاهش پیدا می کند و در نهایت از بین می رود. این پدیده در واقع اصل ECKO نام دارد که مخفف Eddy Current Killed Oscillator است.

مدار اشمیت تریگر به این تغییر دامنه پاسخ می دهد و خروجی سنسور را مطابق با آن تنظیم می کند.

زمانی که شی فلزی سرانجام از برد (Range) سنسور به سمت خارج حرکت کند، مدار دوباره شروع به نوسان می کند و مدار اشمیت تریگر خروجی سنسور را به حالت قبلی باز می گرداند.

در شکل زیر دیاگرام طرز کار سنسور مجاورتی القایی نشان داده شده است.

اگر سنسور در پیکربندی معمولا باز (Normally Open) قرار داشته باشد، با ورود شی هدف به ناحیه اندازه گیری (Sensing Zone)، خروجی آن به یک سیگنال ON تبدیل خواهد شد. اما اگر سنسور در پیکربندی معمولا بسته (Normally Closed) باشد، با ورود شی هدف، سنسور یک سیگنال OFF در خروجی تولید می کند.

سپس خروجی توسط یک واحد کنترل خارجی مانند کنترلر حرکتی، PLC یا درایو هوشمند خوانده (Read) می شود و وضعیت ON و OFF به اطلاعات قابل استفاده برای آن سیستم کنترلی تبدیل شود. سنسورهای القایی معمولا به وسیله فرکانس و یا تناوب سیگنال های ON و OFF در هر ثانیه درجه بندی می شوند.

سرعت این نوع سنسورها از 10 تا 20 هرتز در مد AC و 500 هرتز تا 5 کیلو هرتز در مد DC متفاوت است. به دلیل محدودیت میدان مغناطیسی، سنسورهای القایی معمولا دارای بازه اندازه گیری کوتاهی هستند.

به صورت متوسط این مقدار در محدوده کسری از میلی متر تا 60 میلی متر است، اما برای کاربردهای خاص، سنسورهای مجاورتی القایی با بازه های عملکرد طولانی تر نیز وجود دارند.

جهت سازگاری بیشتر و برای کار در بازه های نزدیک و فضاهای تنگ (Tight) در ماشین های صنعتی، فرم های هندسی و قابل نصبی از این سنسورها مانند حفاظ دار، بدون حفاظ، لوله ای (Tubular) و مستطیلی مسطح (Rectangular Flat) وجود دارند.

اما فرم لوله ای رایج ترین مدل مورد استفاده است که با قطرهای مختلف، بین3 تا 40 میلی متر، تولید می شود.

با وجود محدودیت سنسورهای مجاورتی القایی در بازه اندازه گیری، این سنسورها توانایی بسیار بالایی در انطباق با محیط و انعطاف پذیری در حساسیت به فلزات دارند.

سنسورهای مجاورتی القایی به دلیل این که فاقد بخش متحرک هستند و طراحی آن ها مناسب است، طول عمر بالایی دارند.

ساختارهای خاص با IP Rating از 76 تا مقادیر بالاتر، می توانند آلودگی های محیطی مانند گریس، سیالات برش گر و گرد و غبارهای غیرفلزی (هم در هوا و هم در خود سنسور) را تحمل کنند.

اما ذکر این نکته ضروری است که آلودگی های فلزی ناشی از برش کاری گاهی اوقات بر عمل کرد این سنورها اثر منفی می گذارند. محفظه سنسورهای مجاورتی نوع القایی معمولا از استیل، پلاستیک، PBT و اندود نیکل و برنج ساخته می شود.