Autonics сензори за близост: индуктивни и капацитивни. Безконтактни сензори Приложение на индуктивен сензор

- Това са сензори, които работят без физически и механичен контакт. Те работят чрез електрически и магнитни полета, а оптичните сензори също са широко използвани. В тази статия ще анализираме и трите вида сензори: оптични, капацитивни и индуктивни, а накрая ще направим експеримент с индуктивен сензор. Между другото, хората също наричат ​​безконтактни сензори безконтактни превключватели, така че не се плашете, ако видите такова име ;-).

Оптичен сензор

И така, няколко думи за оптичните сензори... Принципът на работа на оптичните сензори е показан на фигурата по-долу

Бариера

Помните ли онези сцени от филми, в които главните герои трябваше да преминат през оптични лъчи, без да удрят нито един от тях? Ако лъчът докосне някоя част от тялото, се задейства аларма.

Лъчът се излъчва от някакъв източник. Има и „приемник на лъча“, тоест малкото нещо, което приема лъча. Щом лъчът не е на приемника на лъча, веднага се включва или изключва контакт в него, който директно ще управлява алармата или каквото и да е друго по ваша преценка. По принцип източникът на лъча и приемникът на лъча, правилно наречен „фотодетектор“ приемник на лъч, идват по двойки.

Оптичните сензори за преместване от SKB IS са много популярни в Русия.

Тези видове сензори имат както източник на светлина, така и фотодетектор. Те се намират директно в корпуса на тези сензори. Всеки тип сензор е цялостен дизайн и се използва в редица машини, където се изисква повишена точност на обработка, до 1 микрометър. Това са предимно машини със система зи словесно Ппрограмен Uдъска ( ЦПУ), които работят по програма и изискват минимална човешка намеса. Тези безконтактни сензори са изградени на този принцип

Тези видове сензори се обозначават с буквата “Т” и се наричат ​​бариера. Веднага щом оптичният лъч беше прекъснат, сензорът се активира.

Професионалисти:

• обхватът може да достигне до 150 метра
• висока надеждност и устойчивост на шум

минуси:

• при големи разстояния на засичане е необходима прецизна настройка на фотодетектора спрямо оптичния лъч.

Рефлекс

Рефлексният тип сензори се обозначава с буквата R. При тези видове сензори излъчвателят и приемникът са разположени в един корпус.

Принципът на работа може да се види на фигурата по-долу

Светлината от излъчвателя се отразява от някакъв светлоотражател (рефлектор) и влиза в приемника. Веднага щом лъчът бъде прекъснат от някакъв обект, сензорът се задейства. Този сензор е много удобен на конвейерни линии при броене на продукти.

дифузия

И последен типоптични сензори – дифузия - обозначена с буквата D. Те могат да изглеждат различно:

Принципът на действие е същият като на рефлектора, но тук светлината вече се отразява от предметите. Такива сензори са проектирани за кратко разстояние на реакция и са непретенциозни в работата си.

Капацитивни и индуктивни сензори

Оптиката е оптика, но индуктивните и капацитивните сензори се считат за най-непретенциозни в работата си и много надеждни. Ето така изглеждат приблизително

Много си приличат. Принципът на тяхното действие е свързан с промени в магнитните и електрическо поле. Индуктивните сензори се задействат, когато метал се доближи до тях. Не хапят други материали. Капацитивните реагират на почти всяко вещество.

Как работи индуктивният сензор?

Както се казва, по-добре е да видите веднъж, отколкото да чуете сто пъти, така че нека направим малък експеримент индуктивенсензор.

И така, нашият гост е индуктивен сензор Руско производство

Четем какво пише на него

Марка VBI сензор бла бла бла бла, S – разстояние на усещане, тук е 2 мм, U1 – версия за умерен климат, IP – 67 – степен на защита(накратко, нивото на защита тук е много стръмно), U b – напрежение, при което работи датчика, тук напрежението може да бъде в диапазона от 10 до 30 волта, I load – товарен ток, този сензор може да достави ток до 200 милиампера към товара, мисля, че това е прилично.

На обратната страна на етикета има схема на свързване на този сензор.

Е, нека да проверим работата на сензора? За да направите това, прикачваме товара. Нашият товар ще бъде светодиод, свързан последователно с резистор с номинална стойност 1 kOhm. Защо се нуждаем от резистор? В момента, в който светодиодът се включи, той започва неистово да консумира ток и изгаря. За да се предотврати това, резистор е поставен последователно със светодиода.

Захранваме кафявия проводник на датчика с плюс от захранването, а синия проводник с минус. Взех напрежението на 15 волта.

Идва моментът на истината... Ние го довеждаме работна средасензорът е метален предмет и нашият сензор незабавно се задейства, както се вижда от светодиода, вграден в сензора, както и от нашия експериментален светодиод.

Сензорът не реагира на материали, различни от метали. Едно бурканче колофон му не значи нищо :-).

Вместо светодиод може да се използва вход за логическа схема, т.е. когато сензорът се задейства, той издава сигнал с логическа единица, който може да се използва в цифрови устройства.

Заключение

В света на електрониката тези три вида сензори се използват все по-често. Всяка година производството на тези сензори расте и расте. Те са абсолютно използвани в различни областииндустрия. Автоматизацията и роботизацията не биха били възможни без тези сензори. В тази статия анализирах само най-простите сензори, които ни дават само сигнал „включено-изключено“, или, казано на професионален език, една част от информацията. По-сложните типове сензори могат да предоставят различни параметри и дори могат да се свързват директно с компютри и други устройства.

Купете си индуктивен датчик

В нашия радио магазин индуктивните сензори струват 5 пъти повече, отколкото ако са поръчани от Китай от Aliexpress.

Тук Можете да разгледате разнообразието от индуктивни сензори.

Днес се свързах с него.

1500 няма да изчезне, но няма да доведе и до светване на CHECK. Виси някъде вътре и не пречи.

0110 ще бъде премахнат веднага щом сензорът бъде свързан.

Що се отнася до искрата, добре, моите повредени (но очевидно непокътнати) експлозивни проводници убиха бобината. Щитът на двигателя, който все още е подут от водата, също може да причини проблеми.

Може би наистина е по-добре да се свържете с Владимир (Шиш)?

Към днешна дата Владимир все още не е отговорил на писмото му.

разсъждавам:

За да се подобри искрата, капакът на разпределителя и плъзгачът бяха почистени и монтирани. Например, за да запалите кола, вземете кабелите и се свържете с друга работеща кола. И се опитайте да го стартирате.

От историята на завода за тази кола:

Не запали след 2 дъждовни дни, проверих бензиновата помпа, работи, купих нови свещи и проверих искрата, и получих токов удар в ръцете си, когато държах кабелите с ръце. Опитах се да запаля стартера и не запали. Приближих се до съседа ми с джип и той леко ме повози на въже. Включих запалването, натиснах съединителя на 3-та предавка, пуснах съединителя и просто карах без никаква реакция. Спряхме и ми предложиха да запали. Стартерът ми върти и това е. Съседът ми предложи да развия свещите и да ги подсуша (може да са се наводнили).

Във форума ми препоръчаха да сменя бобината - направих. Проверих кабелите, имам 2 комплекта. Развих свещите и ги подсуших. Проверих дали има искра на всички и е силна (по мои разбирания).Докато правех това срещнах пак съседа с джип-показа че е сменил бобината,жиците са други, но не запали (стартерът се върти и това е).Предложи ми пак да се повозя на въжето, но го казва безпомощно. В дистрибутора има датчик, който отговаря за навременното подаване на гориво за искрата - ако не работи е полезно да го носите на кабел и да го запалите (извинявам се, ако не съм го описал точно като Спомних си). Предложих да почистите контактите в бобината на разпределителя и плъзгача, проверете сензора. В този двигател е в разпределителя. Има и други двигатели, които го имат отделно (датчик на коляновия вал).

Свалих капака на дистрибутора и плъзгача (има снимка по-рано в кореспонденцията), почистих го и го върнах. Забелязах, че плъзгачът променя местоположението си, когато колата се запали и запали.

Никой не попита как да провери сензора - отговорът беше да инсталирате нов дистрибутор или описа историята им - казаха, че не е оптичен датчик.

В същото време хванах две грешки:

0110 Сензор за температура на въздуха в колектора (MAT) Грешка в сензора за температура на входящия въздух - Премахнах корпуса на въздушния филтър и разкачих сензора

1500 Неизправност на термистора на изпарителя на климатика Грешка на датчика за температурата на изпарителя на климатика - машина без климатик.

Някой може да се отлепи по време на монтажа. въздушен филтъри свързване на сензора - преди това трябва да изключите батерията (доколкото разбирам).

Второто е без яснота как да го почистя.

Проверих всичко, което беше възможно за завода - остава да се провери само оптичният сензор. Има възможност да го проверите и какъв (със сигурност е той. Пример: Разглобих горивната помпа и проверих двигателя, след което смених двигателя с нов).

Вече ми писа за Матиз завод на кабел и обясни какви ще са последствията (без завод на кабел).

Индуктивен сензор за близост. Външен вид

IN индустриална електроникаиндуктивните и други сензори се използват много широко.

Статията ще бъде рецензия (ако искате научно-популярна). Предоставени са реални инструкции за сензорите и връзки към примери.

Видове сензори

И така, какво точно е сензор? Сензорът е устройство, което произвежда специфичен сигнал, когато настъпи определено събитие. С други думи, сензорът се активира при определено условие и на изхода му се появява аналогов (пропорционален на входния ефект) или дискретен (двоичен, цифров, т.е. две възможни нива) сигнал.

По-точно, можем да погледнем в Уикипедия: Сензор (сензор, от английски сензор) е понятие в системите за управление, първичен преобразувател, елемент на измервателно, сигнализиращо, регулиращо или управляващо устройство на система, което преобразува контролирано количество в сигнал, удобен за използване.

Има и много друга информация, но аз имам свое, инженерно-електронно-приложно виждане по въпроса.

Има голямо разнообразие от сензори. Ще изброя само онези видове сензори, с които електротехниците и електронните инженери трябва да се справят.

Индуктивен.Активира се от наличието на метал в зоната на задействане. Други имена са сензор за близост, сензор за позиция, индуктивен, сензор за присъствие, индуктивен превключвател, сензор за близост или превключвател. Значението е същото и няма нужда да го бъркате. На английски пишат „сензор за близост“. Всъщност това е метален сензор.

Оптичен.Други имена са фотосензор, фотоелектричен сензор, оптичен ключ. Те се използват и в ежедневието, наричат ​​се „светлинни сензори“

Капацитивен.Задейства присъствието на почти всеки предмет или вещество в полето на дейност.

налягане. Няма налягане на въздух или масло - сигналът към контролера или повръща. Това е, ако е дискретно. Може да има сензор с токов изход, чийто ток е пропорционален на абсолютното или диференциалното налягане.

Крайни изключватели(електрически сензор). Това е прост пасивен превключвател, който се задейства, когато обект прегази или го притисне.

Сензорите също могат да бъдат извикани сензориили инициатори.

Засега това е достатъчно, нека да преминем към темата на статията.

Индуктивният сензор е дискретен. Сигналът на изхода му се появява при наличие на метал в дадена зона.

Сензорът за близост се основава на генератор с индуктор. Оттук и името. Когато металът се появи в електромагнитното поле на намотката, това поле се променя драстично, което се отразява на работата на веригата.

Поле индукционен сензор. Смяна на метални плочи резонансна честотаколебателна верига

Индуктивна npn сензорна верига. Показана е функционална схема, която показва: генератор с осцилиращ кръг, прагово устройство (компаратор), NPN изходен транзистор, защитни ценерови диоди и диоди

Повечето от снимките в статията не са мои, накрая можете да изтеглите източниците.

Приложение на индуктивен сензор

Индуктивните сензори за близост се използват широко в индустриалната автоматизация за определяне на позицията на определена част от механизма. Сигналът от изхода на сензора може да бъде въведен към контролер, честотен преобразувател, реле, стартер и т.н. Единственото условие– съгласуване на ток и напрежение.

Какво е новото в групата VK? SamElectric.ru ?

Абонирайте се и прочетете статията допълнително:

Работа на индуктивен сензор. Флагът се премества надясно и когато достигне зоната на чувствителност на сензора, сензорът се задейства.

Между другото, производителите на сензори предупреждават, че не се препоръчва да свързвате крушка с нажежаема жичка директно към изхода на сензора. Вече писах за причините - .

Характеристики на индуктивните сензори

Как се различават сензорите?

Почти всичко, казано по-долу, се отнася не само за индуктивните, но и за оптични и капацитивни сензори.

Дизайн, тип жилища

Има два основни варианта - цилиндрични и правоъгълни. Други корпуси се използват изключително рядко. Материал на корпуса – метал (различни сплави) или пластмаса.

Цилиндричен диаметър на сензора

Основни размери – 12 и 18 мм. Рядко се използват други диаметри (4, 8, 22, 30 mm).

За да закрепите 18 mm сензор, ви трябват 2 ключа от 22 или 24 mm.

Разстояние на превключване (работна междина)

Това е разстоянието до метална чиния, което гарантира надеждна работа на сензора. За миниатюрни сензори това разстояние е от 0 до 2 mm, за сензори с диаметър 12 и 18 mm - до 4 и 8 mm, за големи сензори - до 20...30 mm.

Брой проводници за свързване

Да преминем към електрическата верига.

2-жилен.Сензорът е свързан директно към веригата на натоварване (например стартерна бобина). Точно както светим лампите у дома. Удобен за монтаж, но капризен по отношение на натоварването. Те работят лошо както при висока, така и при ниска устойчивост на натоварване.

2-жилен сензор. Схема на свързване

Товарът може да бъде свързан към всеки проводник, за постоянно напрежение е важно да се поддържа полярността. За сензори, проектирани да работят с променливо напрежение, нито връзката на товара, нито полярността са от значение. Изобщо не е нужно да мислите как да ги свържете. Основното нещо е да осигурите ток.

3-жилен.Най-често. Има два проводника за захранване и един за натоварване. Ще ви кажа по-отделно.

4- и 5-проводни.Това е възможно, ако се използват два изхода за натоварване (например PNP и NPN (транзистор), или превключване (реле). Петият проводник е изборът на режим на работа или състояние на изхода.

Видове сензорни изходи по полярност

Всички дискретни сензори могат да имат само 3 вида изходи в зависимост от ключовия (изходния) елемент:

Реле.Тук всичко е ясно. Релето превключва необходимото напрежение или един от захранващите проводници. Това осигурява пълна галванична изолация от захранващата верига на сензора, което е основното предимство на такава схема. Тоест, независимо от захранващото напрежение на сензора, можете да включите / изключите товара с всяко напрежение. Използва се главно в големи сензори.

Транзистор PNP.Това е PNP сензор. Изходът е PNP транзистор, т.е. "положителният" проводник е превключен. Товарът е постоянно свързан към "минус".

Транзистор NPN.На изхода има NPN транзистор, т.е. „отрицателният“ е превключен или неутрален проводник. Товарът е постоянно свързан към „плюс“.

Можете ясно да разберете разликата, като разберете принципа на работа и превключващите вериги на транзисторите.Следното правило ще помогне: Където е свързан излъчвателят, този проводник се превключва. Другият проводник е постоянно свързан към товара.

По-долу ще бъдат дадени схеми за свързване на сензора, което ясно ще покаже тези разлики.

Видове сензори по състояние на изхода (NC и NO)

Какъвто и да е сензорът, един от основните му параметри е електрическото състояние на изхода в момента, в който сензорът не е активиран (не се въздейства върху него).

Изходът в този момент може да бъде включен (захранването се подава към товара) или изключено. Съответно те казват - нормално затворен (нормално затворен, NC) контакт или нормално отворен (NO) контакт. В чуждо оборудване, съответно - NC и NO.

Тоест, основното нещо, което трябва да знаете за транзисторните изходи на сензорите е, че те могат да бъдат 4 вида, в зависимост от полярността на изходния транзистор и първоначалното състояние на изхода:

• PNP NO
• PNP NC
• NPN NO
• NPN NC

Положителна и отрицателна логика на работа

Тази концепция се отнася по-скоро до изпълнителни механизми, които са свързани към сензори (контролери, релета).

ОТРИЦАТЕЛНА или ПОЛОЖИТЕЛНА логика се отнася до нивото на напрежение, което активира входа.

ОТРИЦАТЕЛНА логика: входът на контролера се активира (логическа “1”), когато е свързан към ЗАЗЯ. S/S терминал на контролера ( общ проводникза цифрови входове) трябва да бъде свързан към +24 VDC. Негативна логикаизползвани за сензори тип NPN.

ПОЛОЖИТЕЛНА логика: входът се активира, когато е свързан към +24 VDC. Терминалът на S/S контролера трябва да бъде свързан към GROUND. Използвайте положителна логика за сензори тип PNP. Най-често се използва позитивната логика.

Има опции за различни устройства и свързващи сензори към тях, попитайте в коментарите и ще помислим за това заедно.

Продължение на статията -. Във втората част са дадени и обсъдени реални диаграми практическа употреба различни видовесензори с транзисторен изход.

В индустриалната автоматизация сензорите за положение са основният източник на информация за определяне на физическото положение на механичните компоненти на оборудването.

Някога като такива сензори се използваха крайни изключватели. Недостатъците им са очевидни:

• не висока надеждност;
• ограничен работен ресурс;
• ниска точност;
• ниска производителност;
• механична дрънкалка.

Всички тези недостатъци се усложняват от факта, че сензорите за позиция обикновено са физически разположени в тежка среда. Това:

• вибрации;
• прах;
• висока влажност;
• широк диапазон от работни температури.

Крайните изключватели са заменени с безконтактни оптични сензори за положение. Те се състоят от оптичен излъчвател и фотодетектор. Светлинният поток от излъчвателя удря фотодетектора, което предизвиква определено състояние на сензора. Наличието на непрозрачен обект по пътя на светлинния лъч води до промяна светлинен потокна фотодетектора и следователно до различно състояние на сензора.

Един от най-често срещаните оптични сензори за позиция е KTIR0411S, произведен от Kingbright. Него:

• ниска цена;
• Високо спецификации;
• добър дизайн.

В моите разработки предпочитам да използвам тези сензори.

Конструкция и принцип на работа на сензора KTIR0411S.

Сензорът KTIR0411S е изработен от пластмаса лят случай, което съдържа:

• оптичен излъчвател – галиев арсенид LED;
• оптичен приемник – силициев фототранзистор.

В корпуса на сензора, между излъчвателя и приемника, има междина с ширина приблизително 3 mm. Наличието или отсъствието на светлоустойчив обект в тази празнина се индикира от сензора.

Следователно сензорите от този тип имат други имена:

• слот оптрон;
• слот оптичен сензор;
• фотопрекъсвач;
• фотопрекъсвач;
• фотопрекъсвач.

Размери и разпределение на щифтовете на сензора KTIR0411S.

Тази информация и следващите технически спецификации са взети от уебсайта на производителя.

Схема на свързване на слот оптрон KTIR0411S.

За да функционира фотопрекъсвачът, трябва да се подаде ток от 20-30 mA през светодиода (пинове + и E) и да се следи състоянието на изхода на фототранзистора (пинове + и D). Затвореното състояние на транзистора на фотодетектора означава, че светлинният поток не е прекъснат. Схемата за свързване на сензора KTIR0411S може да изглежда така.

Резистор R1 ограничава тока на светодиода до 25 mA, а резистор R2 ограничава тока на колектора на изходния транзистор до 5 mA. Напрежение от +5 V на изхода на веригата означава, че в слота на фотопрекъсвача има светлоустойчив обект.

Ето един пример механичен дизайнмодул за позициониране на поемащия барабан.

Към вала на барабана е прикрепен моделен диск с изрязани прозорци. Или по-скоро той е прикрепен към вала от едната страна, а самият барабан е прикрепен към вала на двигателя от другата страна. Тези. Стъпковият двигател, барабанът и дискът имат общ вал.

Пробният диск е направен с висока точност с помощта на машина за лазерно рязане. Сензорът за позиция е поставен така, че ръбът на диска да влезе в слота на фотопрекъсвача. При завъртане на барабана дискът прекъсва потока на светлинния лъч на мястото, където завършват прозорците. Тези. Контролерът на машината определя позицията на барабана и го спира в местата, където започват прозорците. Много прост и надежден дизайн.

Изключително валидни параметрислот оптичен сензор KTIR0411S.

• Светодиодът не може да се захранва с ток, по-голям от 50 mA;
• към изходния транзистор - напрежение над 35 V и ток над 20 mA.

Работни параметри на оптичния датчик за положение KTIR0411S.

Основният от тези параметри.

Директно напрежение върху светодиода - взема се предвид при изчисляване на ограничителния резистор. Токът през светодиода на сензора се изчислява по формулата

I = (U – V F) / R1

В предишната схема I = (12 – 1.2) / 430 = 0.025 A.

Параметърът CTR (коефициент на предаване на ток) влияе върху избора на ток през светодиода на сензора.

Максимален изходен ток на сензора Iout max = I LED * CTR / 100.

За горната верига максималният изходен ток е 0,025 * 0,38 = 9,5 mA. Тези. резистор R2 трябва да ограничава тока на изходния транзистор до не повече от 9,5 mA. В противен случай токът ще бъде ограничен от самия сензор, но напрежението на изхода му ще бъде повишено.

Слот оптрони KTIR0411S се използват в почти всички продукти на ROST от раздела. Друг пример за дизайн.

Сензорите показаха най-доброто си представяне най-добрата страна. Ето един филм на машината в действие. Всички механизми се позиционират с помощта на прорезни оптични сензори за положение KTIR0411S.

Безконтактни сензориприближенията могат да бъдат намерени в медицински устройства, като част от автоматизирани индустриални линии, в домакински уреди. Един от водещите световни производители на продукти за автоматизация, Autonics, предлага безконтактни сензори за близост в (индуктивни) и (капацитивни) серии.

Какво е общото между индуктосинът на фреза, сензорен екран на смартфон, сензор за врата на кола и автоматична светлина? Отговорът е, че всички горепосочени приложения използват сензори за близост.

Сензорите за близост са елементи, които ви позволяват да откривате присъствието, приближаването или премахването на различни обекти. Това е доста широк клас устройства (Фигура 1).

Въз основа на вида на взаимодействие с обект, сензорите за близост се разделят на контактни и безконтактни.

Ярки примери контактни сензориса крайни изключватели (например сензори за затваряне на врати в автомобили).

Контактните сензори могат не само да изпълняват функцията за включване и изключване, но и да определят позицията на обект, например резистивни сензори за ниво на гориво. При тях изходът е аналогов сигнал - стойност на съпротивлението, пропорционална на нивото на течността.

Предимствата на контактните сензори са тяхната лекота на проектиране и използване. Сред техните недостатъци може да се отбележи наличието на механични движещи се части и невъзможността в повечето случаи да се създават високо нивоустойчивост на прах и влага, което води до намаляване на експлоатационния живот. Много по-дълъг експлоатационен живот и максимална защита срещу отрицателно въздействие външна средаимат безконтактни сензори.

Сензорите за близост са разделени на две групи: сензори за положение и превключватели. Основната функция на превключвателите за близост е да превключват изходното състояние, когато бъде открит обект. При сензорите за положение изходният сигнал се генерира в зависимост от разстоянието до обекта.

Всяка група съдържа сензори с различни технологиидетекция: индуктивна, капацитивна и фотоелектрическа.

Нека разгледаме безконтактните индуктивни и капацитивни ключове, произведени от Autonics.

Устройство и принцип на действие на индуктивни и капацитивни сензори за близост

Капацитивните и индуктивните сензори са в състояние да открият наличието на обект без пряк контакт с него. В този случай индуктивните превключватели са чувствителни само към метални предмети, а капацитивните са способни да откриват всякакви обекти, чиято диелектрична константа е различна от въздуха (например вода, дърво, метал, пластмаса и т.н.). Нека разгледаме принципа на работа на всеки сензор поотделно.

Основният елемент на индуктивен сензор е индуктор (Фигура 2). Свързан е с генератора. Променлива електрическо напрежениепредизвиква променливо магнитно поле на своите клеми. Силовите линии ще бъдат перпендикулярни на посоката на тока в завоите на намотката.

Ако няма метални предмети в близост до намотката, линиите магнитно полеса затворени през въздуха. И амплитудата на електрическите вибрации ще бъде максимална.

Ако доближите метален предмет до бобината, тогава всичко повечето отсиловите линии ще започнат да се затварят през него. Индуктивността на бобината ще започне да се увеличава. Този процес е подобен на процеса на вмъкване на ядро. В този случай увеличаването на индуктивността ще доведе до намаляване на амплитудата и/или честотата на трептенията.

Ако такава система е оборудвана с детектор, тогава чрез промяна на амплитудата на сигнала може да се прецени наличието на метален обект, неговия подход или разстояние.

Работата на капацитивен сензор, както подсказва името, се основава на използването на капацитивни връзки. Самият сензор всъщност е една от плочите на пространствен кондензатор. Второто покритие е земята. Диелектрикът е предимно въздух. Тъй като диелектричната константа на въздуха е малка (ε = 1), капацитетът на такъв кондензатор е малък. Ако обект с по-висока стойност на ε започне да се доближава до сензора, тогава общият капацитет ще започне да се увеличава (Фигура 3).

Така по размера на капацитета може да се прецени наличието на обект, неговото приближаване или разстояние. В този случай материалът на обекта може да бъде почти всичко, важно е само значението му диелектрична константа.

Обикновено измерванията се правят с помощта на схеми, които преобразуват капацитета в честота или амплитуда на трептенията, които се измерват с помощта на детектор. В резултат на това, както в случая на индуктивен сензор, е необходимо да има два задължителни елементи: генератор и детектор (Фигура 4).

Капацитивните и индуктивните превключватели имат изходен сигнал от релеен тип - "включено" или "изключено" (Фигура 5). Поради тази причина сензорната верига има превключващ елемент - тригер, който, за да предотврати фалшиви положителни резултатиоборудван с хистерезис.

Основни характеристики и характеристики на сензорите за близост

Зона на чувствителност или активна зона (Sensing Distance), mm. Както е показано по-горе, обхватът на сензорите за близост е ограничен. Значителна промяна в измерения капацитет и индуктивност се наблюдава в близост до чувствителния елемент на сензора (Фигури 2, 3).

Сензорът започва да „усеща“ обект само на доста близки разстояния, сравними с размера на самия сензор. Тази зона на чувствителност се нарича активна зона. При индуктивните сензори той определя площта най-висока плътностлинии на магнитното поле.

Разстояние на засичане, mm. След като даден обект влезе в активната зона, сензорът не се включва веднага, а при достигане на определена прагова стойност, която се задава от вътрешен тригер с хистерезис.

Хистерезисът е необходим за елиминиране на фалшиви аларми. В този случай сензорът се включва и изключва при различни нива на трептене.

Работна междина (Setting Distance), mm – разстоянието, на което даден обект гарантирано ще бъде открит.

Последното определение използва термина "определен обект". Необходимо е допълнително уточнение. Факт е, че всички изброени характеристики не са строго определени. Тяхната стойност се влияе от редица фактори: материал и размер на обекта, температурен дрейф, технологични параметри на самия сензор. Поради тази причина всички дадени характеристики се измерват с помощта на конкретен обект при нормална температура (обикновено 20 или 25°C).

Влиянието на материала и размера на обекта за детекция върху параметрите на индуктивните сензори. Както е показано по-горе, приближаващ метален обект действа като сърцевина за сензорната бобина. Очевидно материалът и формата на сърцевината оказват значително влияние върху стойността на индуктивността.

Поради тази причина всички оценки се отнасят за конкретен обект, който винаги е посочен в документацията към сензора. Обикновено това е желязна квадратна плоча с определени размери.

Ако се предвижда да се използва друг материал, тогава е необходимо да се използва корекционен коефициент на намаление (Таблица 1).

Таблица 1. Примери за редукционни коефициенти на индуктивни сензори

Влиянието на материала и размера на обекта за детекция върху параметрите на капацитивните сензори. Капацитетът на получения кондензатор също зависи от формата и материала на обекта. Максимална чувствителност на сензора се наблюдава при материали с висока диелектрична проницаемост (Таблица 2).

Таблица 2. Стойности на диелектричната константа за различни материали

Важно е да разберете, че когато настройвате и инсталирате сензора, трябва да вземете предвид възможността обектът, който се наблюдава, да се намокри или омазни. Например за вода ε = 80, така че дори и най-тънкият воден слой ще доведе до значителна промяна в капацитета. Всеки потребител на лаптоп с тъчпад може да провери това. Ако тъчпадът се намокри, лаптопът ще загуби контрол, докато повърхността на сензора изсъхне напълно. Същата картина се наблюдава и при индустриалните капацитивни сензори.

Размерът на обекта също има значение. Колкото по-голям е обектът, толкова по-голям е капацитетът.

Температурен дрейф на параметрите на сензора за близост. Тази зависимост характеризира промяната в характеристиките на сензора (размерите на активната зона и работната междина) с температурни промени.

Първоначална точност, %. В допълнение към номиналните стойности, в документацията към сензора винаги е посочена първоначалната точност - стойността за дадена температура и влажност. Това разпространение се дължи на технологични характеристикипроизводство на сензори.

Честотата на реакция, Hz, характеризира честотата на превключване на сензора.

Сензорите, захранвани с постоянно напрежение, имат най-висока честота на реакция. В този случай има зависимост на честотата от размера на активната повърхност на сензора и разстоянието до обекта (Таблица 3).

Таблица 3. Влияние на размера на активната повърхност и разстоянието до обекта върху честотата на реакция на 2-проводен цилиндричен сензор постоянен ток 24 V

Сензорите, захранвани от AC захранване, имат по-ниска честота на превключване. Няма обаче зависимост от размера на активната повърхност на сензора и разстоянието до обекта (Таблица 4).

Таблица 4. Влияние на размера на активната повърхност и разстоянието до обекта върху честотата на реакция на 2-проводен цилиндричен сензор променлив ток 100…240 V

Друга особеност, която си струва да запомните при използване на безконтактни сензори, е възможността за взаимно влияние на съседни сензори (Фигура 6). При инсталиране на датчици не се допуска поставянето им твърде близо на разстояния, по-малки от посочените в документацията. Това важи както за насрещни, така и за паралелни инсталации.

Типът на изходния етап е един от най-важните характеристикисензори за близост. Сензорите могат да бъдат дву- и трипроводни с нормално затворени и нормално отворени контакти (Фигура 7).

Двужилен Autonics сензориПредлага се за работа с постоянно и променливо напрежение. Товарът може да бъде свързан както преди, така и след сензора. В този случай е важно стойността на съпротивлението на натоварване да осигурява протичането на захранващия ток на сензора. Ако съпротивлението на натоварване е твърде високо, е необходимо да го заобиколите с допълнителен резистор.

Трипроводните сензори Autonics са проектирани да работят в DC вериги и имат две версии с NPN и PNP изходен транзистор (Фигура 7). Ако е необходим постоянен контакт на товара с общата шина, трябва да се използва сензор с PNP изход. Ако товарът изисква свързване към захранващата шина, се използва сензор с NPN изход.

Изходен ток, mA – ток, който може да осигури изходното стъпало на датчика. Важен параметър, ако сензорът директно управлява мощен консуматор. Ако мощността му не е достатъчна, трябва да използвате по-мощен допълнителен външен ключ.

Собственият спад на напрежението, V, характеризира спада на сензора в затворено състояние.

Вътрешната консумация на ток, mA, се измерва в случай на отворени изходни контакти, т.е. когато през товара не протича ток.

Експлоатационни характеристики. При използване на сензори в тежка среда промишлено производствоТрябва да запомните такива параметри като изолационно съпротивление, електрическа якост, устойчивост на вибрации и ударни натоварвания, степен на устойчивост на прах и влага, температурен диапазон на работна влажност.

Autonics произвежда огромен брой безконтактни превключватели. Нека да разгледаме две популярни семейства: индуктивни PRDCM сензори и капацитивни CR сензори.

Преглед на PRDCM индуктивни сензори

PRDCM е серия от индуктивни цилиндрични ключове с повишена зона на чувствителност и светодиод за състоянието (Фигура 8).

Сензорите се предлагат в двупроводно (Таблица 6) и трипроводно (Таблица 5) изпълнение. Ядрочленове на семейството достига 25 мм, а работната междина е 17,5 мм. Честотният диапазон на отговор е до 600 Hz.

Таблица 5. Основни характеристики на трипроводни сензори от семейството PRDCM

Таблица 6. Основни характеристики на двупроводни сензори от семейството PRDCM

* – Честотата на задействане е средна стойност: стандартен обект с два пъти по-голяма ширина на 1/2 от номиналното разстояние
** – Теглото на актуализираната единица се отнася само за PRDCMT

Характеристиките на тази серия са разстоянието на реакция, увеличено до 2,5 пъти в сравнение с предишното поколение, и наличието на конектор на тялото, който е удобен за използване и намалява разходите за време и материали за монтаж.

Изходното стъпало има шест версии: двупроводно нормално затворено и нормално отворено, трипроводно NPN нормално затворено и нормално отворено, трипроводно PNP нормално затворено и нормално отворено. Диапазон на захранващото напрежение за всички сензори: 10…30 V.

Характеристиките на натоварване на трипроводните представители са малко по-високи: ток - до 200 mA, собствено напрежение - до 1,5 V. За двупроводните - съответно 100 mA и 3,5 V. Трипроводните обаче имат и по-висока собствена консумация - до 10 mA (срещу само 0,6 mA при двупроводните).

Всички сензори от серията имат отлични изолационни свойства (до 1500 V) и високо изолационно съпротивление от 50 MOhm.

Състоянието на сензора може да се определи от светодиода: ако свети, токът тече към товара.

Сензорите са устойчиви на високи вибрации и ударни натоварвания. Степента на защита (IP) е 67. Всичко това ги прави отличен изборза домашни и индустриални приложения като:

• крайни сензори на координатни маси в металорежещи машини;
• Детектори за положение на въртележка на инструменти за CNC фрезови машини;
• сензори за отваряне на врати;
• сензори за близост в автоматични роботизирани заваръчни инсталации;
• сензори за близост в системи за автоматично сглобяване;
• детектори за дефекти (например в линии за производство на консерви);
• позиционни детектори за въртележки за автоматично пълнене на млечни продукти и др.

Код на поръчката PRDCM сензорие обозначение с осем позиции (Таблица 7).

Таблица 7. Наименуване на сензори от семейството PRDCM

Преглед на капацитивните CR сензори

CR е серия от капацитивни цилиндрични сензори от Autonics (Фигура 9).

Сензорите се предлагат в два размера - със зони на чувствителност съответно 8 и 15 мм.

Двупроводните нормално отворени версии CRxx-xAO и двупроводните нормално затворени версии CRxx-xAC работят с променливо изходно напрежение 110...240 V и ток 5...200 mA. Работна честота – 20 Hz.

Трипроводните версии са предназначени за работа във вериги с постоянно напрежение 10...30 V с изходни токове до 200 mA. Честотата им на реакция достига 50 Hz (Таблица 8).

Таблица 8. Основни характеристики на трипроводни сензори от семейството CR

* – Честотата на задействане е средна стойност: стандартен обект с два пъти по-голяма ширина на 1/2 от номиналното разстояние.

Състоянието на сензора може да се определи от светодиода. Ако свети, токът тече към товара.

Кодът за поръчка на сензори от серията CR включва 5 позиции: тип на сензора, форма, диаметър на главата, код на зоната на чувствителност, код на типа на изходното стъпало (Таблица 9).

Таблица 9. Наименуване на сензори от семейството CR

Заслужава да се отбележи високата степен на защита: IP66 за CR18, IP66 за CR30. Изолационните свойства също са отлични. Тъй като капацитивните сензори са способни да откриват повече от метални обекти, серията CR има още по-широка гама от приложения от индуктивните сензори. Обхват на тяхното приложение:

• крайни изключватели на машинни инструменти;
• детектори за автоматични линии за бутилиране на мляко, бира и др.;
• сензори за ниво на течности;
• детектори за откриване на дефекти в текстилното производство.

Заключение

Серията индуктивни сензори Autonics PRDCM са проектирани да откриват метални предмети на разстояния до 25 mm. Има шест възможни конфигурации на изходния етап за тази серия сензори: двупроводен нормално затворен и нормално отворен, трипроводен NPN нормално затворен и нормално отворен и трипроводен PNP нормално затворен и нормално отворен.

Капацитивните сензори Autonics CR са проектирани да откриват различни обекти (включително дърво, метал и пластмаса) на разстояния до 15 mm. Сензорите се предлагат с нормално затворени и нормално отворени контакти за работа във вериги AC напрежение 110…240 V (наставки AO и AC) и постоянно напрежение 10…30 V (наставки DN и DP).