سنسورهای مجاورتی و انواع آن

سنسورهای مجاورتی و انواع آن

 

مقدمه

 در دنیای فناوری امروز، سنسورها نقش بسیار مهمی در ایجاد اتوماسیون و هوشمندسازی دستگاه‌ها و سیستم‌ها ایفا می‌کنند. یکی از این سنسورهای پرکاربرد، سنسور مجاورتی است. این سنسورها بدون نیاز به تماس فیزیکی با اشیاء، قادر به تشخیص حضور یا عدم حضور آن‌ها هستند. به عبارت ساده‌تر، سنسور مجاورتی مانند یک چشم هوشمند عمل می‌کند که می‌تواند اجسام را در اطراف خود شناسایی کند.

سنسورهای مجاورتی چیست؟

سنسور مجاورتی نوعی حسگر الکترونیکی است که برای تشخیص وجود یا عدم وجود یک جسم در نزدیکی خود استفاده می‌شود. این سنسورها بدون نیاز به تماس فیزیکی با جسم هدف، قادر به تشخیص آن هستند و معمولاً در فاصله‌های کوتاه تا چند سانتی‌متر عمل می‌کنند. انواع سنسورهای مجاورتی سنسورهای مجاورتی بر اساس نوع فناوری مورد استفاده برای تشخیص اشیاء، به انواع مختلفی تقسیم می‌شوند

 

سنسور مجاورتی (Proximity Sensor) :

سنسور مجاورتی به ۲ بخش تقسیم بندی می شوند :

• سنسور القایی
• سنسور خازنی

طبقه بندی سنسورهای مجاورتی بر اساس شکل ظاهری :

• نوع سیلندری
• نوع مکعبی

طبقه بندی سنسورهای مجاورتی بر اساس کابل خروجی :

• پرس شده
• کانکتوری

دسته بندی سنسورهای مجاورتی بر اساس سیم های خروجی :

• ۲ سیمه
• ۳ سیمه
• ۴ سیمه

طبقه بندی سنسورهای مجاورتی بر اساس منبع تغذیه :

• ۲۴VDC
• ۲۲۰VAC

 

مشخصات سنسور مجاورتی :

• فاصله حس نمودن جسم  (Sensing Distance) :

به فاصله ای که سنسور یک قطعه استاندارد را تشخیص دهد, فاصله حس نمودن می گویند , این فاصله مهمترین مشخصه یک سنسور القایی  می باشد .

فاصله حس نمودن سنسور به موارد زیر بستگی دارد:

• قطر سنسور : هرچه قطر سنسور بیشتر باشد فاصله حس نمودن سنسور بیشتر است.
• شیلددار یا بدون شیلد بودن سنسور : در مدل های بدون شیلد فاصله حس نمودن سنسور کمتر می باشد.
• آلیاژ جسم مورد نظر : در ادامه در مورد محاسبه فاصله حس نمودن سنسور به ازای اجسام با آلیاژ مختلف توضیح داده شده است.

• هیسترزیس  (Hysteresis) :

این مورد مربوط به فاصله بین نقطه وصل شدن سنسور در زمان نزدیک شدن قطعه به سنسور و نقطه قطع شدن سنسور هنگام دورشدن قطعه  از سنسور می باشد . حداکثر فاصله هیسترزیس ۰%۱ فاصله نامی سنسور می باشد.

این ویژگی باعث می شود که اگر دستگاه دارای لرزش باشد منجر به قطع و وصل سیگنال نگردد.

• فاصله حسگر موثر :

این پارامتر مربوط به فاصله ای است که تحت شرایط مجاز , عملکرد سنسور تضمین شده باشد.

• Operating Voltage ولتاژ عملکرد (Operating Voltage) :

این مورد مربوط به حداکثر و حداقل ولتاژ تغذیه ی سنسور می باشد به طوری که عملکرد سنسور تضمین شده باشد.

• فرکانس سویچینگ سنسور  (Response Frequency) :

این پارامتر بیانگر حداکثر تعداد قطع و وصل پی درپی یک سنسور در یک ثانیه می باشد.

• Leakage Current جریان نشتی (Leakage Current) :

جریانی می باشد که از سنسور های دو سیمه در حالت قطع عبور می کند.

• جریان بی باری :

جریانی می باشد که در حالت وصل سیم های تغذیه ی سنسور از سنسور عبور می کند.

• دمای محیط (Ambient Temprature) :

محدوده حرارتی است که در آن محدوده عملکرد سنسور تضمین شده می باشد.

•  رطوبت محیط (Ambient Temprature) :

محدوده رطوبتی است که در آن محیط عملکرد سنسور تضمین شده است.

• درجه حفاظتی یا IP :

این پارامتر مربوط به حفاظت سنسور در برابر نفوذ اجسام خارجی و همچنین حفاظت در برابر نفوذ مایعات در سنسور می باشد.

بیشتر سنسور های موجود در بازار دارای خصوصیات حفاظتی زیر می باشند:

• حفاظت در برابر اتصال معکوس سیم های سنسور
• حفاظت در برابر اتصال کوتاه
• حفاظت در برابر ولتاژ ضربه ای
• حفاظت در برابر قطع یکی از سیم های سنسور

در هنگام خرید سنسور مجاورتی به مشخصات آن کاملا دقت داشته باشید زیرا مشخصات سنسور های القایی قابل تغییر نمی باشد در نتیجه انتخاب سنسور می بایست متناسب با کاربرد سنسور صورت گیرد.

سنسور القایی چیست ؟

اساس کار سنسورهای القایی :

اساس کار سنسور القایی بر مبنای تولید میدان مغناطیسی می باشدهنگامی که یک جسم در مقابل سنسور قرار می گیرد وارد این میدان مغناطیسی شده و جریان گردابی در این سنسور القا می شود و در نتیجه انرژی میدان مغناطیسی کاهش یافته و  دامنه اسیلاتور کاهش می یابد تریگر این تغییر را متوجه شده و یک سیگنال جهت قطع و وصل خروجی تولید می کند و هنگامی که جسم ناحیه الکترومغناطیسی را ترک کند سنسور به حالت نرمال خود بر می گردد.

طبقه بندی سنسور های القایی بر اساس شکل ظاهری :

• شیلددار( Shielded)
• بدون شیلد( Unshielded)

سنسورهای Shielded سنسورهائی هستند که قسمت حساس سنسور توسط پوسته فلزی محصور شده است .هرگاه دو یا چند عدد از این سنسورها همسطح روی بدنه فلزی دستگاه نصب شوند رعایت فواصل نصب الزامی می باشد.

در سنسورهای Unshielded قسمت حساس سنسور خارج از پوسته فلزی آن می باشد .فاصله حسگر این نوع سنسورها بیشتر از سنسورهای Flush می باشد .اما فرکانس سوئیچینگ آن در مقایسه کمتر است.

روش محاسیه فاصله حس نمودن برای اجسام با آلیاژ مختلف :

برای محاسبه فاصله حس نمودن از فرمول زیر استفاده نمایید :

فاصله صحیح حس نمودن = ماکزیمم رنج سنسور × ضریب تصحیح

ضریب تصحیح برای مواد با آلیاژ مختلف در جدول زیر آورده شده است.

نام آلیاژ	ضریب تصحیح
استیل مات	۱٫۰
استیل براق	۰٫۹
برنج	۰٫۵
آلومینیوم	۰٫۴۵
مس	۰٫۴

مزایای سنسور القایی :

• سرعت سوئیچینگ بالا
• عدم تاثیر رطوبت ، آب ،روغن ،گرد و غبار خاک و…
• عدم نیاز به نیرو و فشار با توجه به عملکرد سنسور هنگام نزدیک شدن قطعه ،به نیرو و فشار نیازی نیست.
• قابل استفاده در محیطهای مختلف با شرایط سخت کاری در محیطهای با فشار زیاد ،دمای بالا ،اسیدی ،روغنی ،آب و … قابل استفاده می باشند.
• عدم ایجاد نویز در هنگام سوئیچینگ به دلیل استفاده از نیمه هادی ها در طبقه خروجی ،نویزهای مزاحم ایجاد نمی شود.

معایب سنسورهای القایی :

• فقط اجسام فلزی را حس می کند.
• رنج عملکرد آن نسبت به سایر سنسورها کمتر است.
• تحت تاثیر میدان های الکترومغناطیسی قوی قرار می گیرد.

کاربرد سنسور القایی در صنعت :

• اندازه گیری فاصه از قطعه.
• جدا سازی قطعات با ابعاد مختلف.
• اندازه گیری ضخامت قطعات فلزی.
• تشخیص قطعات فلزی شکسته دستگاه های مختلف صنعتی.
• جداسازی قسمت فلزی قطعات.
• آشکار سازی هر گونه تغییر در دندانه چرخ دنده های فلزی.
• اندازه گیری و کنترل سرعت و آشکار سازی حرکتهای مکانیکی.

انواع سنسور القایی :

در این مقاله قصد داریم انواع سنسور القایی  و توضیح مختصر پیرامون هر یک را بیان نماییم.همانطور که در مقالات قبل بیان شد،

سنسورهای القایی شایع ترین و مقرون به صرفه ترین راه حل برای تشخیص شی بدون لمس کردن است و معمولا برای حس فلزات کاربرد دارد . این نوع سنسور با تولید یک میدان الکترومغناطیسی می تواند اشیاء فلزی که از نزدیکی آن عبور می کند را حس نماید

انواع سنسورهای القایی :

• سنسور القایی ۲ سیمه DC
• سنسور القایی ۳ سیمه DC
• سنسور القایی ۲ سیمه AC
• سنسور القایی ۴ سیمه DC

سنسور خازنی چیست؟

سنسور خازنی مشابه سنسور القایی می باشد با این تفاوت که عملکرد سنسور های خازنی بر خلاف سنسور های القایی بوسیله میدان الکترو استاتیک می باشد و سنسور های خازنی به غیر از فلز به اجسام دیگر نیز حساس است.

• نکته : سنسورهای خازنی جهت تشخیص مواردی از جنس آهن ، فلز ، پلاستیک ، آب ، سنگ ، چوب . غیره بکار می رود.

انواع سنسور های خازنی :

•   سنسور خازنی ۳ سیمه DC
• سنسور خازنی ۲ سیمه AC 

معایب سنسور های خازنی :

معایب سنسورهای خازنی شامل:

• حساسیت به تغییرات دما و رطوبت.
• نیاز به تنظیم و کالیبراسیون دقیق.
• تأثیرات نویز و تداخل الکترومغناطیسی.
• محدودیت در فاصله‌ی کاری با اشیاء فلزی.
• پرتابلیت و اندازه بزرگ.
• مصرف انرژی بالا در برخی موارد.
• انحراف اندازه‌گیری در معرض تغییرات محیطی
• سنسورهای خازنی در مقایسه با سنسور های القایی سرعت سوئیچینگ فوق العاده پایینی دارد.

کاربرد سنسور خازنی در صنعت :

• کاربرد جهت تشخیص مایع در پاکت بسته بندی
• جهت تشخیص درب بطری
• جهت تشخیص بریدگی لیبل برای مصارف بسته بندی
• کاربرد جهت تشخیص موقعیت
• جهت تشخیص سطح مایع

سخن آخر

سنسورهای القایی معمولاً دارای دقت بالا، عدم وابستگی به محیط، و پاسخ سریع هستند. با این حال، هزینه بالا، نیاز به قدرت الکتریکی، و اندازه بزرگ می‌تواند معایب آنها باشد.

سنسور های مجاورتی در برند ها و قیمت های مختلفی در بازار وجود دارد برخی از این برند ها آتونیکس ، کاکن ، کوینو ، امرون ، اسکای و … است.

 

برای خرید سنسور های مجاورتی به سایت کنترل24 مراجعه کنید و یا از طریق لینک زیر با کارشناسان ما در ارتباط باشید.