Бесконтактни сензори за положај механизама

У овом чланку ћемо говорити о сензорима положаја механизама. У основи, главна функција сваког сензора је да да сигнал када се деси одређени догађај. То јест, када се деси окидач, сензор се активира и генерише сигнал, који може бити аналогни или дискретни, дигитални.

Гранични сензори се користе као сензори положаја дуги низ деценија. прекидачи. Састоје се од електричних контаката који се механички отварају или затварају када нека променљива (положај) достигне одређену вредност. Крајњи прекидачи различитих типова су важан део многих контролних система, чија поузданост зависи од њих. такви сензори садрже покретне механичке елементе чији су ресурси ограничени.

Гранични прекидачи се тренутно активно замењују разним сензорима близине. Најчешће сензори близине следећих типова: индуктивни, генераторски, магнетохерцон и фотоелектронске. Ови сензори немају механички контакт са покретним објектом чија се позиција прати.

Бесконтактни сензори положаја обезбеђују велику брзину и високу фреквенцију укључивања механизма. Одређени недостатак ових сензора је зависност, њихова тачност, од промене напона напајања и температуре. У зависности од захтева, излазни уређај ових уређаја може бити следећи бесконтактни логички елементи електрични релеј.

У прецизним кочним шемама електричних погона, сензори близине могу се користити и за команду за нижу брзину и за коначно заустављање.

Данас на тржишту постоји много типова сензора, али у оквиру овог чланка ћемо издвојити тему директно индуктивних сензора положаја, јер у више од 80% случајева управо индуктивни сензори служе као сензори за положај механизама.

Индуктивни сензор се активира када се метал приближи својој зони окидача. Из тог разлога, индуктивни сензори положаја се називају и сензори присутности, сензори близине или једноставно индуктивни прекидачи.

Размотримо сада принцип рада индуктивног сензора. Као што је горе поменуто, када је метал довољно близу зоне окидача, сензор се активира. Овај феномен се састоји у интеракцији укључених индуктори са металом који му се приближава, што нагло мења величину магнетног поља завојнице, што доводи до активирања сензора, он се покреће, на његовом излазу се појављује одговарајући сигнал.

Електронски део уређаја садржи контролно коло, које заузврат контролише релеј или транзисторски прекидач. Састоји се од следећих делова:

• Генератор који ствара електромагнетно поље потребно за интеракцију са објектом.

• Шмитов окидач који обезбеђује хистерезу пребацивања.

• Појачало за повећање амплитуде сигнала тако да достигне потребну вредност активирања.

• ЛЕД индикатор који обавештава о статусу прекидача. Такође обезбеђује праћење перформанси и конфигурацију.

• Композиција за заштиту од продирања чврстих честица и воде.

• Кућиште за монтажу сензора и заштиту од разних механичких утицаја.Израђено је од месинга или полиамида и завршено је причвршћивачима.

Индуктивни сензори положаја се широко користе у системима индустријске аутоматизације где је потребно периодично или стално одређивати положај било ког дела механизма. Сензор генерише сигнал који се шаље погону. Стартер, контролер, релеј, фреквентни претварач итд. могу деловати као извршни механизам. Главна ствар је да параметри сензора одговарају параметрима погона у смислу напона и струје.

Већина сензора нису уређаји за напајање, они су првенствено сигнални уређаји, па сам сензор по правилу не укључује ништа моћно, већ само контролише, даје контролни сигнал, делује као уређај за покретање акције који се већ може повезати до пребацивања напајања .

Савремени индуктивни сензори положаја најчешће се налазе у две верзије пластичних или металних кућишта: правоугаоне или цилиндричне. Пречник сензора кружног пресека може бити од 4 до 30 мм, али се најчешће користе пречници 18 и 12 мм.

Када се сензор монтира на опрему, између металне плоче и зоне активирања сензора поставља се размак, обично ово растојање не прелази пречник сензора и, по правилу, испада 2-3 пута мањи од његов пречник.

Према начину повезивања, индуктивни сензори положаја могу бити двожични, трожични, четворожични и петожилни.

Двожични директно пребаците оптерећење, као нпр стартер цоил, то јест, раде као конвенционални прекидач. Двожични сензори захтевају отпорност на оптерећење, тако да нису увек прикладни као поуздан алат, али не губе своју релевантност.

Оптерећење се једноставно повезује у серију са сензором, ако се користи константан напон онда је важно поштовати поларитет, ако наизменични поларитет није важан, главна ствар је укључена снага и струја.

Трожични сензори имају трећу жицу за напајање самог сензора, а ово је најпопуларније решење. Четворожични и петожични сензори имају транзисторске или релејне излазе за повезивање оптерећења, а пета жица вам омогућава да изаберете режим рада сензора, почетно стање излаза.

Пошто излази могу бити и релејни и транзисторски, сензори се према томе деле у три типа према уређају излаза: релеј, нпн и пнп.

Сензори са релејним излазом

Сензор са релејним излазом има галванску изолацију струјног кола од укљученог кола. Пребацује једну жицу и напон у комутираном колу није посебно критичан. Пошто је струјни круг сензора галвански изолован, ово се може сматрати предношћу сензора релеја. Сензори овог типа су обично велики.

Сензори са пнп транзисторским излазом

Сензор има пнп транзистор на излазу који комутира позитивну жицу са оптерећењем. На колекторско коло излазног пнп транзистора је прикључено оптерећење, које је преко свог другог кабла трајно повезано са минусом.

Сензори са нпн транзисторским излазом

Сензор има НПН транзистор на излазу који комутира негативну жицу са оптерећењем. На колекторско коло излазног нпн транзистора је прикључено оптерећење, које је својим другим изводом трајно повезано са позитивним водом.

Према почетном стању излаза, индуктивни сензори положаја могу бити нормално затворени или нормално отворени контакти. Почетно стање значи да је ово стање у тренутку када сензор још није активиран, односно није активиран.

Ако су излазни контакти нормално затворени, онда је оптерећење прикључено у празном ходу, ако је нормално отворено, онда док се сензор не активира, оптерећење ће бити искључено и нема напајања погоном (нпр. контактор). Нормално затворени контакти су означени у енглеском формату — Н.Ц. (Нормално затворено), нормално отворено — Н.О. (Нормално отворен).

Дакле, сензори са транзисторским излазима су четири типа: два типа према проводљивости (пнп или нпн) и два типа према почетном стању излаза. Такође може доћи до кашњења приликом укључивања или искључивања.

У зависности од типа драјва који је повезан са сензором, као и начина напајања, логика сензора може бити позитивна или негативна. То је због нивоа напона који активира улаз уређаја.

Ако се улаз активира када је негативна жица актуатора повезана са земљом, на минус, онда се логика назива негативном, таква веза је карактеристична за сензоре са транзисторским излазима нпн типа.

Позитивна логика одговара повезивању позитивне жице драјва на позитивно напајање када је активирана, ова логика је типична за сензоре са пнп транзисторским излазима. Најчешће постоји позитивна логика у раду индуктивних сензора за положај механизама.

Старији најчешће коришћени типови индуктивних сензора положаја

Индуктивни сензори положаја ИКВ-22

Индуктивни сензори ИКВ-22. Рад ових сензора заснива се на принципу промене индуктивног отпора калемова са челичним језгром када се промени ваздушни зазор у магнетном колу.

На челичној плочи, затвореној пластичним поклопцем, постављено је магнетно коло са два намотаја. Два МБГП кондензатора (један капацитета 15 μФ, 200 В, други капацитета 10 μФ, 400 В) су причвршћена на плочу са доње стране. Кондензатори су прекривени поклопцем. Кабл је повезан преко заптивке. На механизам је уграђен магнетни шант чије димензије морају бити најмање: дебљина 2 мм, ширина 80 мм, дужина 140 мм. Ваздушни јаз између магнетног кола и шанта је 6 ± 4 мм.

Излазни релеј се обично укључује и искључује у тренутку када магнетни шант прође кроз сензор, када услед промене индуктивног отпора завојнице настаје струјна резонанца и струја кроз калем релеја опада. Ови релеји: тип МКУ-48, 12 В АЦ, повучена струја не већа од 0,45 А, струја пада не мања од 0,1 А.Напон напајања сензорског кола је 24 В АЦ релеј.

Индуктивни сензори положаја ИД-5

У металуршким радионицама користе се индуктивни сензори типа ИД-5, дизајнирани за рад на температурама околине до + 80 ° Ц и влажности до 100%. Проводљива прашина и каменац су прихватљиви. Са сензором се користи полупроводнички излазни појачавач типа УИД-10. Излазна снага појачала (25 В) је довољна за укључивање широко распрострањених релеја РЕВ-800, контактора КП21, МК-1 итд.

Ваздушни јаз између сензора и посматраног феромагнетног објекта може бити до 30 мм. Димензије сензора ИД-5 су 187к170к70 мм, напон напајања је 220 В ± 15%, 50 Хз.

БСП бесконтактни прекидачи мале величине

На машинама за сечење метала користе се мали прекидачи БСП-2 (са бесконтактним излазом, на логички елемент) и БРП (са излазом на релеј ПЕ-21, 24 В, 16 Охм).

Прекидач БСП-2 се састоји од сензора диференцијалног трансформатора и полупроводничког окидача. Магнетни систем прве завојнице сензора помера се челичном плочом, а другом се манипулише док се креће преко свог магнетног система повезаног са механизмом за равну арматуру. Намотаји су укључени у супротном смеру.

Ако је арматура изнад сензора, индуктивне реактансе калемова су једнаке и излаз сензора диференцијалног трансформатора је нула. У овом случају се на излазу окидача појављује напон од најмање 2,5 В, што је довољно да логички елемент ради.

У недостатку арматуре изнад сензора, на окидач се примењује напон, који га враћа у првобитно стање. Тада је излазни сигнал прекидача нула.

Принцип рада БРП прекидача је на много начина сличан оном код БСП-2.Унутар кутије су уграђени индуктивни сензор (према колу диференцијалног трансформатора), окидач и појачало. Секундарни намотаји са различитим бројем обртаја се укључују у супротном смеру. Како арматура преклапа магнетни систем сензора, сигнал се смањује и након промене фазе, окидач се укључује и екстерни излазни релеј (ПЕ-21, 24 В, 16 Охм) се активира.

Анкер причвршћен за механизам има димензије 80к15к3 мм. Размак између анкера и сензора је 4 мм. Тачност прекидача у номиналном режиму је ± 0,5 мм, диференцијал активирања није већи од 5 мм. Ат. флуктуације напона напајања и температуре, грешка прекидача БСП-2 и БРП може достићи ± (2,5-ф-3,0) мм.

Високофреквентни индуктивни сензори ВКБ

За аутоматизацију машина за сечење метала користе се и високопрецизни индуктивни сензори типа ВКБ са арматуром у облику слова У или равном. Полови уграђеног трансформатора чине отворени електромагнетни систем. Радни ваздушни зазор је 0,1-0,15 мм.

Излазни напон из секундарног намотаја трансформатора се доводи до диференцијалног мерног кола, а затим до транзисторског појачала. Укупна грешка сензора са температурним флуктуацијама од 5 до 40 ° Ц и напоном од 85 до 110% номиналне вредности је ± (0,064-0,15) мм, разлика у одговору не прелази 0,4 мм. Максимална брзина кретања механизма је 10 м / мм. Димензије сензора 62к34к24 мм. Напон напајања 12 В.

Посебни типови прецизних индуктивних сензора за машине за сечење метала са диференцијалним колом имају грешку мању од ± 0,01 мм.Такви сензори укључују бесконтактни прекидач за кретање типа ВПБ12, који се састоји од сензорске јединице на електронској јединици. Сензорска јединица укључује индуктивни сензор рада, сензор индуктивне компензације и штампане плоче. Механизам је монтиран: контролни феритни елемент. Напон напајања 12 В ДЦ. Максимална удаљеност експозиције није већа од 0,12 мм. На излаз сензора може се повезати релеј типа РПУ-0. Максимална струја оптерећења излазног уређаја је 0,16 А.

Сензори положаја генератора

Сензори овог типа су компактни и веома прецизни. Сензорски генератори серије КВД-6М и КВД-25 (са уторима), КВП-8 и КВП-16 (авиони) су се добро доказали. Погодни су за употребу у високим концентрацијама влаге и прашине. Елементи транзисторског кола сензора (генератор и окидач) налазе се у кућишту од полистирена отпорног на ударце. Заптивање се врши масом за хладно очвршћавање. Опсег радне температуре је од — 30 до +50 ° Ц.

ХПЦ сензор генерише дискретни сигнал када метална плоча («застава») прође кроз отвор, изазивајући квар у генерисању и пребацивању окидача. Ширина прореза је 6 мм за сензор КВД-6М и 25 мм за сензор КВД-25.

Сензори КВП-8 и КВП-16 се активирају када метална плоча прође поред њих на максималном растојању од 8 и 16 мм, респективно.