Genel anlamda bir sensör, bir fiziksel niceliği diğerine dönüştüren, işleme, aktarma veya sonraki dönüştürme için uygun bir cihazdır. Kural olarak, ilk nicelik fizikseldir, doğrudan ölçüme (sıcaklık, hız, yer değiştirme vb.) uygun değildir ve ikincisi elektriksel veya optik bir sinyaldir. Ölçüm aletleri alanındaki bir niş, ana elemanı bir indüktör olan sensörler tarafından işgal edilir.
İçerik
Endüktans sensörü nasıl çalışır ve nasıl çalışır?
Çalışma prensibine göre endüktif sensörler aktiftir yani çalışması için harici bir jeneratöre ihtiyaç duyarlar. İndüktöre belirli bir frekans ve genliğe sahip bir sinyal sağlar.
Bobinin dönüşlerinden geçen akım bir manyetik alan oluşturur. İletken bir nesne manyetik alana girerse, bobinin parametreleri değişir.Sadece bu değişikliği düzeltmek için kalır.
Basit temassız sensörler, sargının yakın bölgesindeki metal nesnelerin görünümüne tepki verir. Bu, bobinin empedansını değiştirir, bu değişiklik bir elektrik sinyaline dönüştürülmeli, bir karşılaştırma devresi kullanarak eşiğin geçişini yükseltmeli ve (veya) düzeltmelidir.
Başka türdeki sensörler, bobinin çekirdeği olarak hizmet eden nesnenin uzunlamasına konumundaki değişikliklere tepki verir. Nesnenin konumu değiştiğinde, bobinin içine veya dışına doğru hareket eder, böylece endüktansını değiştirir. Bu değişiklik bir elektrik sinyaline dönüştürülebilir ve ölçülebilir. Böyle bir sensörün başka bir versiyonu, bir nesnenin bobine dışarıdan yaklaşmasıdır. Bu, zemin etkisi nedeniyle endüktansın azalmasına neden olur.
Endüktif yer değiştirme sensörünün başka bir versiyonu, doğrusal olarak ayarlanabilen bir diferansiyel transformatördür (LVDT). Aşağıdaki sırayla yapılmış bir kompozit bobindir:
- ikincil sargı 1;
- Birincil sargı;
- ikincil sargı 2.
Jeneratörden gelen sinyal birincil sargıya beslenir. Orta bobin tarafından oluşturulan manyetik alan, ikincil bobinlerin her birinde bir EMF indükler (transformatör prensibi). Çekirdek hareket ettiğinde, bobinler arasındaki karşılıklı bağlantıyı değiştirerek her bir sargıdaki elektromotor kuvvetini değiştirir. Bu değişiklik ölçüm devresi ile sabitlenebilir. Çekirdeğin uzunluğu, kompozit bobinin toplam uzunluğundan daha az olduğu için, nesnenin konumu, ikincil sargılardaki EMF oranı ile açık bir şekilde belirlenebilir.
Aynı prensipte - sargılar arasındaki endüktif bağlantıda bir değişiklik - bir dönüş sensörü yapılır.İki koaksiyel bobinden oluşur. Sinyal, sargılardan birine uygulanır, ikincideki EMF, karşılıklı dönüş açısına bağlıdır.
Çalışma prensibinden, tasarımdan bağımsız olarak endüktif sensörlerin temassız olduğu açıktır. Uzaktan çalışırlar ve kontrol edilen nesne ile doğrudan temas gerektirmezler.
Endüktif sensörlerin avantajları ve dezavantajları
Endüktif tip sensörlerin avantajları öncelikle şunları içerir:
- tasarım güvenilirliği;
- temas bağlantılarının olmaması;
- gürültünün etkisini azaltan ve kontrol devresini basitleştiren yüksek çıkış gücü;
- yüksek hassasiyet;
- endüstriyel frekansın alternatif voltaj kaynaklarından çalışma yeteneği.
Endüktif tip sensörlerin ana dezavantajı boyutları, ağırlıkları ve üretim karmaşıklığıdır. Verilen parametrelere sahip bobinleri sarmak için özel ekipman gereklidir. Ayrıca, ana osilatörden gelen sinyalin genliğini doğru bir şekilde koruma ihtiyacı eksi olarak kabul edilir. Değiştiğinde hassasiyet alanı da değişir. Sensörler sadece alternatif akımda çalıştığından, genliğin korunması belirli bir teknik problem haline gelir. Sensörü doğrudan (veya bir düşürücü transformatör aracılığıyla) bir ev veya endüstriyel ağa bağlamak mümkün olmayacaktır - içinde, genlik veya frekanstaki voltaj dalgalanmaları normal modda %10'a ulaşabilir, bu da ölçüm doğruluğunu kabul edilemez hale getirir .
Ayrıca, ölçüm doğruluğu aşağıdakilerden etkilenebilir:
- üçüncü taraf manyetik alanlar (çalışma prensibine göre sensörün ekranlanması imkansızdır);
- besleme ve ölçüm kablolarında üçüncü taraf EMF alıcıları;
- üretim hataları;
- sensör karakteristik hatası;
- sensör kurulum sahasındaki genel performansı etkilemeyen boşluklar veya deformasyonlar;
- doğruluğun sıcaklığa bağımlılığı (direnci dahil olmak üzere sargı telinin parametreleri değişir).
Endüktans sensörlerinin manyetik alanlarındaki dielektrik nesnelerin görünümüne tepki verememesi, hem avantajlara hem de dezavantajlara bağlanabilir. Bir yandan, bu onların uygulama kapsamını sınırlar. Öte yandan, izlenen nesneler üzerinde kir, yağ, kum vb. varlığına karşı duyarsız hale getirir.
Endüktif sensörlerin çalışmasındaki eksiklikler ve olası sınırlamalar hakkında bilgi, avantajlarının rasyonel kullanımına izin verir.
Endüktif sensörlerin kapsamı
Endüktif yaklaşım sensörleri genellikle limit anahtarları olarak kullanılır. Bu tür cihazlar yaygınlaştı:
- güvenlik sistemlerinde, pencere ve kapıların izinsiz açılması için sensörler olarak;
- telemekanik sistemlerde, birimlerin ve mekanizmaların son konumunun sensörleri olarak;
- günlük yaşamda kapıların, kepenklerin kapalı konumunu gösteren şemalarda;
- nesneleri saymak için (örneğin, taşıma bandı boyunca hareket etmek);
- dişlilerin dönme hızını belirlemek (sensörden geçen her diş bir dürtü oluşturur);
- diğer durumlarda.
Açı kodlayıcılar, mutlak kodlayıcıların yanı sıra millerin, dişlilerin ve diğer dönen bileşenlerin dönüş açılarını belirlemek için kullanılabilir. Ayrıca bu tür cihazlar, lineer konum sensörleri ile birlikte takım tezgahlarında ve robotik cihazlarda kullanılabilir. Mekanizmaların düğümlerinin konumunu tam olarak bilmeniz gereken yer.
Endüktif sensörlerin uygulanmasına ilişkin pratik örnekler
Pratikte endüktif sensörlerin tasarımları farklı şekillerde uygulanabilir. En basit uygulama ve dahil etme, hassasiyet bölgesindeki metal nesnelerin varlığını izleyen iki telli tek bir sensör içindir. Bu tür cihazlar genellikle E-şekilli bir çekirdek temelinde yapılır, ancak bu temel bir nokta değildir. Böyle bir uygulamanın üretilmesi daha kolaydır.
Bobin direnci değiştiğinde, devredeki akım ve yük boyunca voltaj düşüşü değişir. Bu değişiklikler taahhüt edilebilir. Sorun, yük direncinin kritik hale gelmesidir. Çok büyükse, metal bir nesne göründüğünde akımdaki değişiklikler nispeten küçük olacaktır. Bu, sistemin hassasiyetini ve gürültü bağışıklığını azaltır. Küçükse, devredeki akım büyük olacak, daha dirençli bir sensör gerekli olacaktır.
Bu nedenle, ölçüm devresinin sensör gövdesine yerleştirildiği tasarımlar vardır. Jeneratör, indüktörü besleyen darbeler üretir. Belirli bir seviyeye ulaşıldığında, tetik tetiklenir ve 0 durumundan 1 durumuna döner veya tam tersi olur. Tampon yükseltici, sinyali güç ve (veya) voltaj açısından yükseltir, LED'i yakar (söner) ve harici devreye ayrı bir sinyal verir.
Çıkış sinyali şu şekilde oluşturulabilir:
- elektromanyetik veya katı hal rölesi – sıfır veya bir voltaj seviyesi;
- "kuru kontak" elektromanyetik röle;
- açık koleksiyoncu transistör (n-p-n veya p-n-p yapıları).
Bu durumda sensörü bağlamak için üç kablo gerekir:
- Gıda;
- ortak tel (0 volt);
- sinyal kablosu.
Bu tür sensörler ayrıca DC voltajı ile çalıştırılabilir. Darbeler endüktansa dahili bir jeneratör vasıtasıyla oluşturulurlar.
Konum izleme için diferansiyel kodlayıcılar kullanılır. Kontrol edilen nesne her iki bobine göre simetrik ise, bunlardan geçen akım aynıdır. Herhangi bir sargı alana doğru kaydırıldığında, bir dengesizlik meydana gelir, toplam akım, ölçeğin ortasında bir ok bulunan bir gösterge tarafından kaydedilebilen sıfıra eşit olmaktan çıkar. Gösterge, hem kaymanın büyüklüğünü hem de yönünü belirlemek için kullanılabilir. Bir işaretçi cihazı yerine, konumdaki bir değişiklik hakkında bilgi aldıktan sonra bir sinyal verecek, nesneyi hizalamak için önlemler alacak, teknolojik süreçte ayarlamalar yapacak vb. bir kontrol şeması kullanabilirsiniz.
Lineer ayarlanabilir diferansiyel transformatörler prensibine göre yapılan sensörler, birincil ve ikincil sargılı bir çerçeve ve içinde hareket eden bir çubuk (yay yüklü olabilir) olan eksiksiz yapılar şeklinde üretilir. Jeneratörden bir sinyal göndermek ve EMF'yi ikincil sargılardan çıkarmak için teller çıkarılır. Kontrollü bir nesne çubuğa mekanik olarak takılabilir. Ayrıca bir dielektrikten de yapılabilir - ölçüm için yalnızca gövdenin konumu önemlidir.
Belli başlı eksikliklere rağmen, endüktif sensör, uzaydaki nesnelerin temassız tespiti ile ilgili birçok alanı kapatır.Teknolojinin sürekli gelişmesine rağmen, bu tür bir cihaz, çalışması temel fizik yasalarına dayandığından, öngörülebilir gelecekte ölçüm cihazları için piyasadan ayrılmayacaktır.
Benzer makaleler:
