Näherungssensoren von Autonics: induktiv und kapazitiv. Berührungslose Sensoren Anwendung von induktiven Sensoren

- Dabei handelt es sich um Sensoren, die ohne physischen und mechanischen Kontakt funktionieren. Sie arbeiten mit elektrischen und magnetischen Feldern, auch optische Sensoren sind weit verbreitet. In diesem Artikel werden wir alle drei Arten von Sensoren analysieren: optisch, kapazitiv und induktiv, und am Ende werden wir ein Experiment mit einem induktiven Sensor durchführen. Man spricht übrigens auch von kontaktlosen Sensoren Näherungsschalter, also haben Sie keine Angst, wenn Sie einen solchen Namen sehen ;-).

Optischer Sensor

Also ein paar Worte zu optischen Sensoren... Das Funktionsprinzip optischer Sensoren ist in der folgenden Abbildung dargestellt

Barriere

Erinnern Sie sich an die Szenen aus Filmen, in denen die Hauptfiguren durch optische Strahlen gehen mussten, ohne einen von ihnen zu treffen? Wenn der Strahl irgendein Körperteil berührte, wurde ein Alarm ausgelöst.

Der Strahl wird durch eine Quelle emittiert. Es gibt auch einen „Strahlempfänger“, also das kleine Ding, das den Strahl empfängt. Sobald sich der Strahl nicht auf dem Strahlempfänger befindet, wird ein Kontakt darin sofort ein- oder ausgeschaltet, wodurch der Alarm oder etwas anderes nach Ihrem Ermessen direkt gesteuert wird. Grundsätzlich sind die Strahlquelle und der Strahlempfänger, korrekterweise Strahlempfänger „Fotodetektor“ genannt, paarweise vorhanden.

Optische Wegsensoren von SKB IS erfreuen sich in Russland großer Beliebtheit.

Diese Arten von Sensoren verfügen sowohl über eine Lichtquelle als auch über einen Fotodetektor. Sie befinden sich direkt im Gehäuse dieser Sensoren. Bei jedem Sensortyp handelt es sich um ein komplettes Design, das in einer Reihe von Maschinen eingesetzt wird, bei denen eine erhöhte Verarbeitungsgenauigkeit bis hinunter zu 1 Mikrometer erforderlich ist. Dabei handelt es sich überwiegend um Maschinen mit System H und verbal P programmatisch U Planke ( CNC), die programmgesteuert funktionieren und nur minimale menschliche Eingriffe erfordern. Diese berührungslosen Sensoren basieren auf diesem Prinzip

Diese Arten von Sensoren werden mit dem Buchstaben „T“ gekennzeichnet und als Barriere bezeichnet. Sobald der optische Strahl unterbrochen wurde, wurde der Sensor aktiviert.

Vorteile:

• Die Reichweite kann bis zu 150 Meter betragen
• hohe Zuverlässigkeit und Störfestigkeit

Nachteile:

• Bei großen Erfassungsabständen ist eine genaue Anpassung des Fotodetektors an den optischen Strahl erforderlich.

Reflex

Der Reflexsensortyp wird mit dem Buchstaben R bezeichnet. Bei solchen Sensoren befinden sich Sender und Empfänger im selben Gehäuse.

Das Funktionsprinzip ist in der Abbildung unten zu sehen

Licht vom Sender wird von einem Lichtreflektor (Reflektor) reflektiert und gelangt in den Empfänger. Sobald der Strahl durch ein Objekt unterbrochen wird, wird der Sensor ausgelöst. Dieser Sensor ist auf Förderbändern beim Zählen von Produkten sehr praktisch.

Diffusion

UND letzter Typ optische Sensoren – Diffusion – gekennzeichnet durch den Buchstaben D. Sie können anders aussehen:

Das Funktionsprinzip ist das gleiche wie bei einem Reflektor, allerdings wird hier das Licht bereits von Objekten reflektiert. Solche Sensoren sind für eine kurze Ansprechdistanz ausgelegt und unprätentiös in der Bedienung.

Kapazitive und induktive Sensoren

Optik ist Optik, aber induktive und kapazitive Sensoren gelten in ihrer Funktionsweise als die unprätentiösesten und sehr zuverlässig. So ungefähr sehen sie aus

Sie sind einander sehr ähnlich. Das Funktionsprinzip ist mit Änderungen der magnetischen und magnetischen Eigenschaften verbunden elektrisches Feld. Induktive Sensoren werden ausgelöst, wenn Metall in ihre Nähe gebracht wird. Sie beißen nicht auf anderen Materialien. Kapazitive reagieren auf fast jede Substanz.

Wie funktioniert ein induktiver Sensor?

Wie man so schön sagt, ist es besser, einmal zu sehen, als hundertmal zu hören, also lasst uns ein kleines Experiment damit machen induktiv Sensor.

Unser Gast ist also ein induktiver Sensor Russische Produktion

Wir lesen, was darauf steht

Marke des VBI-Sensors bla bla bla bla, S – Schaltabstand, hier ist es 2 mm, U1 – Version für gemäßigtes Klima, IP – 67 – Schutzart(Kurz gesagt, das Schutzniveau ist hier sehr hoch), U b – Spannung, bei der der Sensor arbeitet, hier kann die Spannung im Bereich von 10 bis 30 Volt liegen, Ich lade – Ladestrom, dieser Sensor kann einen Strom von bis zu 200 Milliampere an die Last liefern, das finde ich in Ordnung.

Auf der Rückseite des Schildes befindet sich ein Anschlussplan für diesen Sensor.

Schauen wir uns mal die Leistung des Sensors an? Dazu befestigen wir die Ladung. Unsere Last wird eine LED sein, die mit einem Widerstand mit einem Nennwert von 1 kOhm in Reihe geschaltet ist. Warum brauchen wir einen Widerstand? Sobald die LED eingeschaltet wird, beginnt sie, hektisch Strom zu verbrauchen und durchzubrennen. Um dies zu verhindern, wird ein Widerstand in Reihe mit der LED geschaltet.

Wir versorgen das braune Kabel des Sensors mit Plus vom Netzteil und das blaue Kabel mit Minus. Ich habe die Spannung auf 15 Volt eingestellt.

Der Moment der Wahrheit naht ... Wir bringen ihn dazu Arbeitsbereich Der Sensor ist ein Metallgegenstand und unser Sensor löst sofort aus, wie die im Sensor eingebaute LED sowie unsere experimentelle LED zeigen.

Der Sensor reagiert nicht auf andere Materialien als Metalle. Ein Glas Kolophonium bedeutet ihm nichts :-).

Anstelle einer LED kann auch ein Logikschaltungseingang verwendet werden, d. h. wenn der Sensor ausgelöst wird, erzeugt er ein logisches Eins-Signal, das in digitalen Geräten verwendet werden kann.

Abschluss

In der Welt der Elektronik werden diese drei Arten von Sensoren zunehmend eingesetzt. Jedes Jahr wächst und wächst die Produktion dieser Sensoren. Sie werden absolut verwendet verschiedene Bereiche Industrie. Ohne diese Sensoren wären Automatisierung und Robotisierung nicht möglich. In diesem Artikel habe ich nur die einfachsten Sensoren analysiert, die uns nur ein „Ein-Aus“-Signal oder, um es in der Fachsprache auszudrücken, eine kleine Information liefern. Anspruchsvollere Sensortypen können unterschiedliche Parameter liefern und sogar eine direkte Verbindung zu Computern und anderen Geräten herstellen.

Kaufen Sie einen induktiven Sensor

In unserem Funkgeschäft kosten induktive Sensoren das Fünffache, als wenn sie aus China bei Aliexpress bestellt würden.

Hier Sie können sich die Vielfalt der induktiven Sensoren ansehen.

Heute habe ich ihn kontaktiert.

1500 wird nicht verschwinden, aber es wird auch nicht dazu führen, dass der CHECK aufleuchtet. Es hängt irgendwo im Inneren und stört nicht.

0110 wird entfernt, sobald der Sensor angeschlossen ist.

Was den Funken betrifft, meine beschädigten (aber anscheinend intakten) Sprengdrähte haben die Spule zerstört. Auch ein durch Wasser noch aufgequollenes Motorschild kann Probleme bereiten.

Vielleicht ist es wirklich besser, Vladimir (Shish) zu kontaktieren?

Vladimir hat bis heute noch nicht auf seinen Brief geantwortet.

Ich begründe:

Um den Funken zu verbessern, wurden der Verteilerdeckel und der Schieber gereinigt und eingebaut. Um beispielsweise ein Auto zu starten, nehmen Sie die Kabel und schließen Sie sie an ein anderes fahrendes Auto an. Und versuchen Sie es zu starten.

Aus der Geschichte des Werks dieses Autos:

Nach zwei Regentagen sprang es nicht an, ich überprüfte die Zapfsäule, sie funktioniert, ich kaufte neue Zündkerzen und überprüfte den Funken, und ich bekam einen elektrischen Schlag an den Händen, als ich die Drähte mit meinen Händen festhielt. Ich habe versucht, den Anlasser zu starten, aber er sprang nicht an. Ich näherte mich meinem Nachbarn in einem Jeep und er nahm mich sanft an einem Seil mit. Ich schaltete die Zündung ein, drückte die Kupplung in den 3. Gang, ließ die Kupplung los und fuhr einfach ohne jegliche Reaktion. Wir hielten an und boten an, es für mich zu starten. Mein Anlasser dreht sich und das war's. Mein Nachbar schlug vor, dass ich die Zündkerzen herausdrehe und trockne (vielleicht sind sie überflutet).

Im Forum wurde mir empfohlen, die Spule zu wechseln – das habe ich auch getan. Ich habe die Drähte überprüft, ich habe 2 Sätze. Ich habe die Zündkerzen herausgeschraubt und getrocknet. Ich überprüfte, ob bei allen ein Funke vorhanden war, und dieser war stark (nach meinem Verständnis). Während ich das tat, traf ich meinen Nachbarn in einem Jeep wieder – er zeigte, dass er die Spule gewechselt hatte, die Drähte waren anders, aber es sprang nicht an (der Anlasser dreht sich und das war's). Er bot mir an, mich noch einmal am Seil mitzunehmen, aber er sagt das wenig hilfreich. Im Verteiler befindet sich ein Sensor, der für die rechtzeitige Kraftstoffzufuhr für den Zündfunken zuständig ist – wenn er nicht funktioniert, ist es sinnvoll, ihn an einem Kabel zu tragen und ebenfalls zu starten (ich bitte um Entschuldigung, wenn ich es nicht genau so beschrieben habe Ich erinnerte mich. Ich schlug vor, die Kontakte in der Verteilerspule und dem Schieber zu reinigen und den Sensor zu überprüfen. Bei diesem Motor befindet es sich im Verteiler. Es gibt andere Motoren, die es separat haben (Kurbelwellensensor).

Ich habe die Verteilerabdeckung und den Schieber entfernt (ein Foto gibt es weiter oben in der Korrespondenz), ich habe sie gereinigt und wieder eingesetzt. Mir ist aufgefallen, dass der Schieber seine Position ändert, wenn das Auto eingeschaltet und gestartet wird.

Niemand hat gefragt, wie man den Sensor überprüft – die Antwort war, einen neuen Verteiler zu installieren oder seine Geschichte zu beschreiben – es heißt, es sei kein optischer Sensor.

Gleichzeitig sind mir zwei Fehler aufgefallen:

0110 Ansauglufttemperatursensor (MAT) Fehler im Ansauglufttemperatursensor – Ich habe das Luftfiltergehäuse entfernt und den Sensor abgeklemmt

1500 Fehlfunktion des A/C-Verdampfer-Thermistors. Fehler des Klimaanlagen-Verdampfertemperatursensors – Maschine ohne Klimaanlage.

Während der Installation kann sich einer davon lösen. Luftfilter und Anschließen des Sensors - vorher müssen Sie die Batterie abklemmen (soweit ich weiß).

Zweitens ist nicht klar, wie man es reinigt.

Ich habe alles überprüft, was für die Anlage möglich war – nur der optische Sensor muss noch überprüft werden. Es besteht die Möglichkeit, es zu überprüfen und um welche Art es sich handelt (natürlich ist er es. Beispiel: Ich habe die Kraftstoffpumpe zerlegt und den Motor überprüft und dann den Motor durch einen neuen ersetzt).

Er hat mir bereits über die Matiz-Fabrik am Kabel geschrieben und erklärt, welche Konsequenzen das haben würde (ohne Fabrik am Kabel).

Induktiver Näherungssensor. Aussehen

IN Industrieelektronik Induktive und andere Sensoren werden sehr häufig eingesetzt.

Der Artikel wird eine Rezension sein (wenn Sie möchten, populärwissenschaftlich). Es werden reale Anleitungen für die Sensoren und Links zu Beispielen bereitgestellt.

Arten von Sensoren

Was genau ist ein Sensor? Ein Sensor ist ein Gerät, das ein bestimmtes Signal erzeugt, wenn ein bestimmtes Ereignis eintritt. Mit anderen Worten: Der Sensor wird unter einer bestimmten Bedingung aktiviert und an seinem Ausgang erscheint ein analoges (proportional zur Eingangswirkung) oder diskretes (binär, digital, also zwei mögliche Pegel) Signal.

Genauer gesagt können wir uns Wikipedia ansehen: Sensor (Sensor, vom englischen Sensor) ist ein Konzept in Steuerungssystemen, ein primärer Wandler, ein Element eines Mess-, Signal-, Regel- oder Steuergeräts eines Systems, das eine gesteuerte Größe in ein für die Verwendung geeignetes Signal umwandelt.

Es gibt auch viele andere Informationen, aber ich habe meine eigene, auf die Technik-Elektronik angewandte Vision des Themas.

Es gibt eine große Vielfalt an Sensoren. Ich werde nur die Arten von Sensoren auflisten, mit denen Elektriker und Elektroniker zu tun haben.

Induktiv. Aktiviert durch das Vorhandensein von Metall in der Auslösezone. Andere Bezeichnungen sind Näherungssensor, Positionssensor, induktiv, Präsenzsensor, Induktivschalter, Näherungssensor oder Schalter. Die Bedeutung ist dieselbe und es besteht kein Grund, sie zu verwechseln. Auf Englisch schreiben sie „Proximity Sensor“. Tatsächlich handelt es sich hierbei um einen Metallsensor.

Optisch. Andere Namen sind Fotosensor, fotoelektrischer Sensor, optischer Schalter. Diese kommen auch im Alltag zum Einsatz, man nennt sie „Lichtsensoren“

Kapazitiv. Löst die Anwesenheit fast aller Gegenstände oder Substanzen im Tätigkeitsbereich aus.

Druck. Es gibt keinen Luft- oder Öldruck – das Signal geht an die Steuerung oder erbricht. Dies ist diskret. Es kann ein Sensor mit Stromausgang vorhanden sein, dessen Strom proportional zum Absolut- oder Differenzdruck ist.

Endschalter(elektrischer Sensor). Hierbei handelt es sich um einen einfachen passiven Schalter, der auslöst, wenn ein Objekt darüber läuft oder dagegen drückt.

Es können auch Sensoren genannt werden Sensoren oder Initiatoren.

Das reicht jetzt, kommen wir zum Thema des Artikels.

Der induktive Sensor ist diskret. Das Signal an seinem Ausgang erscheint, wenn in einer bestimmten Zone Metall vorhanden ist.

Der Näherungssensor basiert auf einem Generator mit Induktor. Daher der Name. Wenn Metall im elektromagnetischen Feld der Spule erscheint, ändert sich dieses Feld dramatisch, was sich auf die Funktion des Stromkreises auswirkt.

Feld Induktionssensor. Metallplattenwechsel Resonanzfrequenz Schwingkreis

Induktiver NPN-Sensorkreis. Dargestellt ist ein Funktionsplan, der zeigt: einen Generator mit Schwingkreis, ein Schwellwertgerät (Komparator), einen NPN-Ausgangstransistor, Schutz-Zenerdioden und Dioden

Die meisten Bilder im Artikel stammen nicht von mir; am Ende können Sie die Quellen herunterladen.

Anwendung eines induktiven Sensors

Induktive Näherungssensoren werden in der industriellen Automatisierung häufig verwendet, um die Position eines bestimmten Teils des Mechanismus zu bestimmen. Das Signal vom Sensorausgang kann in eine Steuerung, einen Frequenzumrichter, ein Relais, einen Starter usw. eingegeben werden. Die einzige Bedingung– Strom- und Spannungsanpassung.

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Funktionsweise eines induktiven Sensors. Die Flagge bewegt sich nach rechts und wenn sie den Empfindlichkeitsbereich des Sensors erreicht, wird der Sensor ausgelöst.

Sensorhersteller warnen übrigens davor, eine Glühbirne direkt an den Sensorausgang anzuschließen. Über die Gründe habe ich bereits geschrieben - .

Eigenschaften induktiver Sensoren

Wie unterscheiden sich die Sensoren?

Fast alles, was im Folgenden gesagt wird, gilt nicht nur für die Induktion, sondern auch für optische und kapazitive Sensoren.

Design, Gehäuseart

Es gibt zwei Hauptoptionen: zylindrisch und rechteckig. Andere Gehäuse werden äußerst selten verwendet. Gehäusematerial – Metall (verschiedene Legierungen) oder Kunststoff.

Zylindrischer Sensordurchmesser

Hauptabmessungen – 12 und 18 mm. Andere Durchmesser (4, 8, 22, 30 mm) werden selten verwendet.

Um einen 18-mm-Sensor zu sichern, benötigen Sie 2 Schlüssel mit 22 oder 24 mm.

Schaltabstand (Arbeitsspalt)

Dies ist die Entfernung zu Metallplatte, was einen zuverlässigen Betrieb des Sensors gewährleistet. Bei Miniatursensoren beträgt dieser Abstand 0 bis 2 mm, bei Sensoren mit einem Durchmesser von 12 und 18 mm bis zu 4 und 8 mm, bei großen Sensoren bis zu 20...30 mm.

Anzahl der anzuschließenden Drähte

Kommen wir zur Schaltung.

2-Draht. Der Sensor wird direkt an den Lastkreis (z. B. eine Starterspule) angeschlossen. So wie wir zu Hause das Licht anmachen. Praktisch für die Installation, aber launisch in Bezug auf die Belastung. Sie funktionieren sowohl bei hohem als auch bei niedrigem Lastwiderstand schlecht.

2-Draht-Sensor. Schaltplan

Die Last kann an jedes beliebige Kabel angeschlossen werden; für eine konstante Spannung ist es wichtig, die Polarität einzuhalten. Bei Sensoren, die für den Betrieb mit Wechselspannung ausgelegt sind, kommt es weder auf den Lastanschluss noch auf die Polarität an. Sie müssen überhaupt nicht darüber nachdenken, wie Sie sie verbinden. Die Hauptsache ist, Strom bereitzustellen.

3-Draht. Das Üblichste. Es gibt zwei Drähte für die Stromversorgung und einen für die Last. Mehr erzähle ich euch gesondert.

4- und 5-Leiter. Dies ist möglich, wenn zwei Lastausgänge verwendet werden (z. B. PNP und NPN (Transistor) oder schaltend (Relais). Die fünfte Ader dient der Wahl des Betriebsmodus oder des Ausgangszustands.

Arten von Sensorausgängen nach Polarität

Alle diskreten Sensoren können je nach Schlüsselelement (Ausgangselement) nur drei Arten von Ausgängen haben:

Relais. Hier ist alles klar. Das Relais schaltet die erforderliche Spannung oder eine der Stromleitungen. Dadurch wird eine vollständige galvanische Trennung vom Stromkreis des Sensors gewährleistet, was den Hauptvorteil eines solchen Stromkreises darstellt. Das heißt, unabhängig von der Sensorversorgungsspannung können Sie die Last mit jeder Spannung ein- und ausschalten. Wird hauptsächlich in großen Sensoren verwendet.

PNP-Transistor. Dies ist ein PNP-Sensor. Der Ausgang ist ein PNP-Transistor, d. h. die „Plus“-Leitung ist geschaltet. Die Last liegt ständig an „Minus“.

NPN-Transistor.Am Ausgang befindet sich ein NPN-Transistor, d.h. der „negative“ wird geschaltet, bzw Neutralleiter. Die Last ist ständig mit dem „Plus“ verbunden.

Sie können den Unterschied deutlich verstehen, wenn Sie das Funktionsprinzip und die Schaltkreise von Transistoren verstehen. Die folgende Regel hilft: Wo der Emitter angeschlossen ist, ist dieser Draht geschaltet. Der andere Draht ist dauerhaft mit der Last verbunden.

Nachfolgend wird angegeben Sensoranschlusspläne, was diese Unterschiede deutlich zeigen wird.

Sensortypen nach Ausgangsstatus (NC und NO)

Unabhängig vom Sensor ist einer seiner Hauptparameter der elektrische Zustand des Ausgangs in dem Moment, in dem der Sensor nicht aktiviert ist (keine Auswirkung auf ihn ausgeübt wird).

Der Ausgang kann in diesem Moment eingeschaltet (die Last wird mit Strom versorgt) oder ausgeschaltet werden. Dementsprechend heißt es – ein normalerweise geschlossener (normalerweise geschlossener, NC) Kontakt oder ein normalerweise offener (NO) Kontakt. In ausländischer Ausrüstung jeweils – NC und NO.

Das heißt, das Wichtigste, was Sie über Transistorausgänge von Sensoren wissen müssen, ist, dass es je nach Polarität des Ausgangstransistors und dem Ausgangszustand des Ausgangs vier Arten davon geben kann:

• PNP-NR
• PNP NC
• NPN-NR
• NPN NC

Positive und negative Arbeitslogik

Unter diesem Begriff versteht man eher Aktoren, die mit Sensoren (Reglern, Relais) verbunden sind.

NEGATIVE oder POSITIVE Logik bezieht sich auf den Spannungspegel, der den Eingang aktiviert.

NEGATIVE Logik: Der Reglereingang ist aktiviert (logisch „1“), wenn er mit Masse verbunden ist. Controller-S/S-Terminal ( gemeinsamer Draht für digitale Eingänge) müssen an +24 VDC angeschlossen werden. Negative Logik Wird für NPN-Sensoren verwendet.

POSITIVE Logik: Der Eingang wird aktiviert, wenn er an +24 VDC angeschlossen ist. Der S/S-Controller-Anschluss muss mit Masse verbunden sein. Verwenden Sie positive Logik für PNP-Sensoren. Am häufigsten wird positive Logik verwendet.

Es gibt Optionen für verschiedene Geräte und den Anschluss von Sensoren. Fragen Sie in den Kommentaren und wir werden gemeinsam darüber nachdenken.

Fortsetzung des Artikels -. Im zweiten Teil werden reale Diagramme vorgestellt und diskutiert praktischer Nutzen verschiedene Arten Sensoren mit Transistorausgang.

In der industriellen Automatisierung sind Positionssensoren die Hauptinformationsquelle zur Bestimmung der physikalischen Position mechanischer Komponenten von Geräten.

Früher wurden als solche Sensoren Endschalter eingesetzt. Ihre Nachteile liegen auf der Hand:

• keine hohe Zuverlässigkeit;
• begrenzte Arbeitsressourcen;
• geringe Genauigkeit;
• schlechte Leistung;
• mechanisches Rasseln.

All diese Nachteile werden durch die Tatsache verschärft, dass Positionssensoren normalerweise physisch in rauen Umgebungen angebracht sind. Das:

• Vibrationen;
• Staub;
• hohe Luftfeuchtigkeit;
• Großer Betriebstemperaturbereich.

Endschalter wurden durch berührungslose optische Positionssensoren ersetzt. Sie bestehen aus einem optischen Sender und einem Fotodetektor. Der Lichtstrom vom Emitter trifft auf den Fotodetektor, was einen bestimmten Zustand des Sensors hervorruft. Die Anwesenheit eines undurchsichtigen Gegenstandes im Weg des Lichtstrahls führt zu einer Veränderung Lichtstrom auf dem Fotodetektor und daher auf einen anderen Zustand des Sensors.

Einer der gebräuchlichsten optischen Positionssensoren ist der KTIR0411S von Kingbright. Bei ihm:

• niedriger Preis;
• hoch technische Eigenschaften;
• gutes Design.

In meinen Entwicklungen verwende ich bevorzugt diese Sensoren.

Aufbau und Funktionsprinzip des KTIR0411S-Sensors.

Der Sensor KTIR0411S besteht aus Kunststoff Gussgehäuse, was beinhaltet:

• optischer Emitter – Galliumarsenid-LED;
• optischer Empfänger – Silizium-Fototransistor.

Im Sensorgehäuse befindet sich zwischen Sender und Empfänger ein ca. 3 mm breiter Spalt. Das Vorhandensein oder Fehlen eines lichtundurchlässigen Objekts in diesem Spalt wird durch den Sensor angezeigt.

Daher haben Sensoren dieser Art auch andere Namen:

• Schlitz-Optokoppler;
• Schlitz optischer Sensor;
• Fotounterbrecher;
• Fotounterbrecher;
• Fotounterbrecher.

Abmessungen und Pinbelegung des KTIR0411S-Sensors.

Diese Informationen und nachfolgenden technischen Spezifikationen stammen von der Website des Herstellers.

Anschlussplan für den Schlitz-Optokoppler KTIR0411S.

Damit der Fotounterbrecher funktioniert, muss ein Strom von 20–30 mA über die LED (Pins + und E) zugeführt werden und der Zustand des Fototransistorausgangs (Pins + und D) muss überwacht werden. Der geschlossene Zustand des Fotodetektortransistors bedeutet, dass der Lichtfluss nicht unterbrochen wird. Das Anschlussdiagramm für den KTIR0411S-Sensor könnte wie folgt aussehen.

Widerstand R1 begrenzt den LED-Strom auf 25 mA und Widerstand R2 begrenzt den Kollektorstrom des Ausgangstransistors auf 5 mA. Eine Spannung von +5 V am Ausgang der Schaltung bedeutet, dass sich ein lichtundurchlässiges Objekt im Lichtschrankenschlitz befindet.

Hier ist ein Beispiel mechanische Konstruktion Positionierungseinheit für die Aufwickeltrommel.

Auf der Trommelwelle ist eine Modellscheibe mit ausgeschnittenen Fenstern befestigt. Oder besser gesagt, sie ist auf der einen Seite an der Welle befestigt und die Trommel selbst ist auf der anderen Seite an der Motorwelle befestigt. Diese. Schrittmotor, Trommel und Scheibe haben eine gemeinsame Welle.

Die Probenscheibe wird mit hoher Präzision mithilfe einer Laserschneidmaschine hergestellt. Der Positionssensor wird so platziert, dass die Kante der Scheibe in den Lichtschrankenschlitz passt. Beim Drehen der Trommel unterbricht die Scheibe den Lichtstrahlfluss an der Stelle, an der die Fenster enden. Diese. Die Maschinensteuerung ermittelt die Position der Trommel und stoppt sie an den Stellen, an denen die Fenster beginnen. Sehr einfaches und zuverlässiges Design.

Äußerst gültige Parameter Schlitz optischer Sensor KTIR0411S.

• Die LED kann nicht mit einem Strom größer als 50 mA versorgt werden;
• zum Ausgangstransistor - Spannung über 35 V und Strom über 20 mA.

Betriebsparameter des optischen Positionssensors KTIR0411S.

Der wichtigste dieser Parameter.

Gleichspannung an der LED – wird bei der Berechnung des Begrenzungswiderstands berücksichtigt. Der Strom durch die Sensor-LED wird nach der Formel berechnet

I = (U – V F) / R1

Im vorherigen Schema ist I = (12 – 1,2) / 430 = 0,025 A.

Der Parameter CTR (Current Transfer Ratio) beeinflusst die Auswahl des Stroms durch die Sensor-LED.

Maximaler Ausgangsstrom des Sensors Iout max = I LED * CTR / 100.

Für die obige Schaltung beträgt der maximale Ausgangsstrom 0,025 * 0,38 = 9,5 mA. Diese. Der Widerstand R2 sollte den Strom des Ausgangstransistors auf nicht mehr als 9,5 mA begrenzen. Andernfalls wird der Strom durch den Sensor selbst begrenzt, die Spannung an seinem Ausgang jedoch erhöht.

Schlitz-Optokoppler KTIR0411S werden in fast allen ROST-Produkten aus der Rubrik verwendet. Ein weiteres Designbeispiel.

Die Sensoren zeigten ihre beste Leistung die beste Seite. Hier ist ein Film der Maschine in Aktion. Alle Mechanismen werden mithilfe geschlitzter optischer Positionssensoren KTIR0411S positioniert.

Berührungslose Sensoren Annäherungen finden sich in medizinischen Geräten, als Teil automatisierter Industrielinien, in Haushaltsgeräte. Einer der weltweit führenden Hersteller von Automatisierungsprodukten, Autonics, bietet berührungslose Näherungssensoren in den Serien (induktiv) und (kapazitiv) an.

Was haben das Induktosyn einer Fräsmaschine, eines Smartphone-Touchscreens, eines Autotürsensors und eines automatischen Lichts gemeinsam? Die Antwort ist, dass alle oben genannten Anwendungen Näherungssensoren verwenden.

Näherungssensoren sind Elemente, mit denen Sie die Anwesenheit, Annäherung oder Entfernung verschiedener Objekte erkennen können. Dies ist eine ziemlich breite Geräteklasse (Abbildung 1).

Basierend auf der Art der Interaktion mit einem Objekt werden Näherungssensoren in kontaktbehaftete und berührungslose Sensoren unterteilt.

Anschauliche Beispiele Kontaktsensoren sind Endschalter (zum Beispiel Türschließsensoren in Autos).

Kontaktsensoren können nicht nur die Funktion des Ein- und Ausschaltens übernehmen, sondern auch die Position eines Objekts bestimmen, beispielsweise resistive Kraftstoffstandsensoren. Für sie ist der Ausgang ein analoges Signal – ein Widerstandswert proportional zum Flüssigkeitsstand.

Die Vorteile von Kontaktsensoren liegen in ihrer einfachen Konstruktion und Verwendung. Zu ihren Nachteilen zählen das Vorhandensein mechanischer beweglicher Teile und die Unfähigkeit, diese in den meisten Fällen zu erzeugen hohes Niveau Staub- und Feuchtigkeitsbeständigkeit, was zu einer Verkürzung der Lebensdauer führt. Viel längere Lebensdauer und maximaler Schutz vor negative Auswirkung Außenumgebung verfügen über berührungslose Sensoren.

Näherungssensoren werden in zwei Gruppen unterteilt: Positionssensoren und Schalter. Die Hauptfunktion von Näherungsschaltern besteht darin, den Ausgangszustand per Relais umzuschalten, wenn ein Objekt erkannt wird. Bei Positionssensoren wird das Ausgangssignal abhängig von der Entfernung zum Objekt generiert.

Jede Gruppe enthält Sensoren mit verschiedene Technologien Erkennung: induktiv, kapazitiv und fotoelektrisch.

Betrachten wir kontaktlose induktive und kapazitive Schalter von Autonics.

Aufbau und Funktionsweise induktiver und kapazitiver Näherungssensoren

Kapazitive und induktive Sensoren sind in der Lage, die Anwesenheit eines Objekts ohne direkten Kontakt mit diesem zu erkennen. In diesem Fall reagieren induktive Schalter nur auf Metallgegenstände und kapazitive sind in der Lage, alle Objekte zu erkennen, deren Dielektrizitätskonstante sich von der von Luft unterscheidet (z. B. Wasser, Holz, Metall, Kunststoff usw.). Betrachten wir das Funktionsprinzip jedes Sensors separat.

Das Hauptelement eines induktiven Sensors ist ein Induktor (Abbildung 2). Es ist an den Generator angeschlossen. Variable elektrische Spannung verursacht an seinen Anschlüssen ein magnetisches Wechselfeld. Die Feldlinien verlaufen senkrecht zur Stromrichtung in den Spulenwindungen.

Wenn sich keine Metallgegenstände in der Nähe der Spule befinden, werden die Leitungen beschädigt Magnetfeld werden durch die Luft geschlossen. Und die Amplitude der elektrischen Schwingungen wird maximal sein.

Wenn man einen Metallgegenstand näher an die Spule bringt, dann alles Großer Teil Kraftlinien werden beginnen, sich durch sie hindurch zu schließen. Die Induktivität der Spule beginnt zuzunehmen. Dieser Vorgang ähnelt dem Einsetzen eines Kerns. In diesem Fall führt eine Erhöhung der Induktivität zu einer Verringerung der Amplitude und/oder Frequenz der Schwingungen.

Wenn ein solches System mit einem Detektor ausgestattet ist, kann man durch Änderung der Signalamplitude das Vorhandensein eines Metallobjekts, seine Annäherung oder Entfernung beurteilen.

Die Funktionsweise eines kapazitiven Sensors basiert, wie der Name schon sagt, auf der Verwendung kapazitiver Kopplungen. Der Sensor selbst ist tatsächlich eine der Platten eines räumlichen Kondensators. Die zweite Hülle ist die Erde. Das Dielektrikum besteht überwiegend aus Luft. Da die Dielektrizitätskonstante von Luft klein ist (ε = 1), ist die Kapazität eines solchen Kondensators klein. Wenn sich ein Objekt mit einem höheren ε-Wert dem Sensor nähert, beginnt die Gesamtkapazität zu steigen (Abbildung 3).

Somit kann man anhand der Größe der Kapazität die Anwesenheit eines Objekts, seine Annäherung oder Entfernung beurteilen. In diesem Fall kann das Material des Objekts fast alles sein, wichtig ist nur seine Bedeutung Dielektrizitätskonstante.

Typischerweise werden Messungen mit Schaltkreisen durchgeführt, die die Kapazität in Frequenz oder Amplitude von Schwingungen umwandeln, die mit einem Detektor gemessen werden. Daher sind wie bei einem induktiven Sensor zwei erforderlich Pflichtelemente: Generator und Detektor (Abbildung 4).

Kapazitive und induktive Schalter verfügen über ein relaisartiges Ausgangssignal – „Ein“ oder „Aus“ (Abbildung 5). Aus diesem Grund verfügt die Sensorschaltung über ein Schaltelement – ​​einen Auslöser, der dies verhindern soll Fehlalarm ausgestattet mit Hysterese.

Hauptmerkmale und Merkmale von Näherungssensoren

Empfindlichkeitsbereich oder aktive Zone (Schaltabstand), mm. Wie oben gezeigt, ist die Reichweite von Näherungssensoren begrenzt. In der Nähe des empfindlichen Elements des Sensors wird eine signifikante Änderung der gemessenen Kapazität und Induktivität beobachtet (Abbildungen 2, 3).

Der Sensor fängt an, ein Objekt erst in relativ geringen Entfernungen zu „fühlen“, die mit der Größe des Sensors selbst vergleichbar sind. Diese Empfindlichkeitszone wird als aktive Zone bezeichnet. Bei induktiven Sensoren bestimmt er die Fläche höchste Dichte magnetische Feldlinien.

Schaltabstand, mm. Nachdem ein Objekt in die aktive Zone gelangt, schaltet der Sensor nicht sofort, sondern erst bei Erreichen eines bestimmten Schwellenwerts, der durch einen internen Trigger mit Hysterese eingestellt wird.

Um Fehlalarme auszuschließen, ist eine Hysterese erforderlich. Dabei wird der Sensor in unterschiedlichen Schwingungsstärken ein- und ausgeschaltet.

Arbeitsabstand (Einstellabstand), mm – der Abstand, bei dem ein bestimmtes Objekt garantiert erkannt wird.

In der letztgenannten Definition wurde der Begriff „spezifiziertes Objekt“ verwendet. Es besteht zusätzlicher Aufklärungsbedarf. Tatsache ist, dass nicht alle aufgeführten Merkmale streng definiert sind. Ihr Wert wird von einer Reihe von Faktoren beeinflusst: Material und Größe des Objekts, Temperaturdrift, technologische Parameter des Sensors selbst. Aus diesem Grund werden alle angegebenen Eigenschaften an einem bestimmten Objekt bei normaler Temperatur (normalerweise 20 oder 25 °C) gemessen.

Der Einfluss von Material und Größe des Detektionsobjekts auf die Parameter induktiver Sensoren. Wie oben gezeigt, fungiert ein sich näherndes Metallobjekt als Kern für die Sensorspule. Offensichtlich haben Material und Form des Kerns einen erheblichen Einfluss auf den Induktivitätswert.

Aus diesem Grund beziehen sich alle Bewertungen auf ein bestimmtes Objekt, das immer in der Dokumentation zum Sensor angegeben ist. Normalerweise handelt es sich dabei um eine quadratische Eisenplatte mit vorgegebenen Abmessungen.

Wenn ein anderes Material verwendet werden soll, ist die Verwendung eines Reduktionskorrekturfaktors erforderlich (Tabelle 1).

Tabelle 1. Beispiele für Reduktionskoeffizienten induktiver Sensoren

Der Einfluss von Material und Größe des Detektionsobjekts auf die Parameter kapazitiver Sensoren. Die Kapazität des resultierenden Kondensators hängt auch von der Form und dem Material des Objekts ab. Die maximale Empfindlichkeit des Sensors wird bei Materialien mit hoher Dielektrizitätskonstante beobachtet (Tabelle 2).

Tabelle 2. Dielektrizitätskonstantenwerte für verschiedene Materialien

Es ist wichtig zu verstehen, dass Sie bei der Einrichtung und Installation des Sensors die Möglichkeit berücksichtigen sollten, dass das zu überwachende Objekt nass oder ölig wird. Für Wasser beispielsweise gilt ε = 80, sodass selbst der dünnste Wasserfilm zu einer deutlichen Kapazitätsänderung führt. Jeder Benutzer eines Laptops mit Touchpad kann dies überprüfen. Wenn das Touchpad nass wird, verliert der Laptop die Kontrolle, bis die Sensoroberfläche vollständig trocken ist. Das gleiche Bild zeigt sich bei industriellen kapazitiven Sensoren.

Auch die Größe des Objekts spielt eine Rolle. Je größer das Objekt, desto größer die Kapazität.

Temperaturdrift der Näherungssensorparameter. Diese Abhängigkeit charakterisiert die Änderung der Sensoreigenschaften (Abmessungen der aktiven Zone und des Arbeitsspalts) bei Temperaturänderungen.

Anfangsgenauigkeit, %. In der Dokumentation des Sensors ist neben den Nennwerten immer auch die Anfangsgenauigkeit angegeben – der Wert für eine bestimmte Temperatur und Luftfeuchtigkeit. Diese Ausbreitung ist darauf zurückzuführen technologische Merkmale Sensorproduktion.

Die Reaktionsfrequenz (Hz) charakterisiert die Schaltfrequenz des Sensors.

Mit Konstantspannung betriebene Sensoren haben die höchste Ansprechfrequenz. Dabei besteht eine Abhängigkeit der Frequenz von der Größe der aktiven Fläche des Sensors und der Entfernung zum Objekt (Tabelle 3).

Tabelle 3. Einfluss der Größe der aktiven Fläche und des Abstands zum Objekt auf die Ansprechfrequenz eines 2-Draht-Zylindersensors Gleichstrom 24 V

Mit Wechselstrom betriebene Sensoren haben eine niedrigere Schaltfrequenz. Es besteht jedoch keine Abhängigkeit von der Größe der aktiven Fläche des Sensors und der Entfernung zum Objekt (Tabelle 4).

Tabelle 4. Einfluss der Größe der aktiven Fläche und des Abstands zum Objekt auf die Ansprechfrequenz eines 2-Draht-Zylindersensors Wechselstrom 100…240 V

Ein weiteres zu beachtendes Merkmal bei der Verwendung berührungsloser Sensoren ist die Möglichkeit einer gegenseitigen Beeinflussung benachbarter Sensoren (Abbildung 6). Bei der Installation von Sensoren ist es nicht zulässig, diese in Abständen zu platzieren, die kleiner sind als die in der Dokumentation angegebenen. Dies gilt sowohl für Gegen- als auch für Parallelinstallationen.

Der Typ der Ausgangsstufe ist einer von die wichtigsten Eigenschaften Annäherungssensoren. Sensoren können Zwei- und Dreileiter mit normalerweise geschlossenen und normalerweise offenen Kontakten sein (Abbildung 7).

Zweidrahtig Autonics-Sensoren Verfügbar für den Betrieb mit Gleich- und Wechselspannung. Die Last kann sowohl vor als auch nach dem Sensor angeschlossen werden. In diesem Fall ist es wichtig, dass der Wert des Lastwiderstands den Fluss des Sensorversorgungsstroms gewährleistet. Ist der Lastwiderstand zu hoch, muss dieser durch einen zusätzlichen Widerstand überbrückt werden.

Die Dreileitersensoren von Autonics sind für den Betrieb in Gleichstromkreisen konzipiert und verfügen über zwei Versionen mit NPN- und PNP-Ausgangstransistor (Abbildung 7). Wenn ein ständiger Kontakt der Last mit dem gemeinsamen Bus erforderlich ist, sollte ein Sensor mit PNP-Ausgang verwendet werden. Wenn die Last eine Verbindung zum Energiebus erfordert, wird ein Sensor mit NPN-Ausgang verwendet.

Ausgangsstrom, mA – Strom, den die Ausgangsstufe des Sensors liefern kann. Wichtiger Parameter, wenn der Sensor einen leistungsstarken Verbraucher direkt ansteuert. Wenn seine Leistung nicht ausreicht, sollten Sie einen leistungsfähigeren zusätzlichen Fremdschlüssel verwenden.

Der Eigenspannungsabfall V charakterisiert den Abfall am Sensor im geschlossenen Zustand.

Der interne Stromverbrauch, mA, wird bei offenen Ausgangskontakten gemessen, d. h. wenn kein Strom durch die Last fließt.

Leistungsmerkmale. Beim Einsatz von Sensoren in rauen Umgebungen industrielle Produktion Sie sollten sich Parameter wie Isolationswiderstand, elektrische Festigkeit, Widerstandsfähigkeit gegen Vibrationen und Stoßbelastungen, Staub- und Feuchtigkeitsbeständigkeit sowie den Temperaturbereich der Betriebsfeuchtigkeit merken.

Autonics produziert eine große Anzahl kontaktloser Schalter. Schauen wir uns zwei beliebte Familien an: induktive PRDCM-Sensoren und kapazitive CR-Sensoren.

Übersicht der induktiven PRDCM-Sensoren

PRDCM ist eine Serie induktiver zylindrischer Schalter mit einer erhöhten Empfindlichkeitszone und einer Status-LED (Abbildung 8).

Die Sensoren sind in Zweileiter- (Tabelle 6) und Dreileiter-Ausführung (Tabelle 5) erhältlich. Kern Familienmitglieder erreicht 25 mm und der Arbeitsspalt beträgt 17,5 mm. Der Ansprechfrequenzbereich beträgt bis zu 600 Hz.

Tabelle 5. Hauptmerkmale der Dreileitersensoren der PRDCM-Familie

Tabelle 6. Hauptmerkmale der Zweidrahtsensoren der PRDCM-Familie

* – Die Triggerfrequenz ist ein Durchschnittswert: Standardobjekt mit doppelter Breite bei halber Nennentfernung
** – Das Gewicht der aktualisierten Einheit gilt nur für PRDCMT

Zu den Merkmalen dieser Serie zählen der im Vergleich zur Vorgängergeneration um das bis zu 2,5-fache erhöhte Ansprechabstand und das Vorhandensein eines Steckers am Gehäuse, der bequem zu verwenden ist und Zeit- und Materialkosten für die Installation reduziert.

Die Ausgangsstufe verfügt über sechs Versionen: Zweileiter, normalerweise geschlossen und normalerweise offen, Dreileiter NPN, normalerweise geschlossen und normalerweise offen, Dreileiter PNP, normalerweise geschlossen und normalerweise offen. Versorgungsspannungsbereich für alle Sensoren: 10…30 V.

Die Belastungseigenschaften von Dreileiter-Vertretern sind etwas höher: Strom - bis zu 200 mA, Eigenspannungsabfall - bis zu 1,5 V. Für Zweileiter-Vertreter - 100 mA bzw. 3,5 V. Dreileiter haben jedoch auch einen höheren Eigenverbrauch – bis zu 10 mA (gegenüber nur 0,6 mA bei Zweileitern).

Alle Sensoren der Serie verfügen über hervorragende Isoliereigenschaften (bis 1500 V) und einen hohen Isolationswiderstand von 50 MOhm.

Anhand der LED lässt sich der Status des Sensors erkennen: Leuchtet sie, fließt Strom zur Last.

Die Sensoren sind resistent gegen hohe Vibrationen und Stoßbelastungen. Der Schutzgrad (IP) beträgt 67. Das alles macht sie aus exzellente Wahl für private und industrielle Anwendungen wie:

• Endsensoren von Koordinatentischen in Werkzeugmaschinen;
• Werkzeugkarussell-Positionsdetektoren für CNC-Fräsmaschinen;
• Türöffnungssensoren;
• Näherungssensoren in automatischen Roboterschweißanlagen;
• Näherungssensoren in automatischen Montagesystemen;
• Defektdetektoren (z. B. in Produktionslinien für Konserven);
• Positionsdetektoren für Karussells zur automatischen Abfüllung von Milchprodukten usw.

Bestellcode PRDCM-Sensoren ist eine achtstellige Bezeichnung (Tabelle 7).

Tabelle 7. Benennung der Sensoren der PRDCM-Familie

Übersicht kapazitiver CR-Sensoren

CR ist eine Serie kapazitiver zylindrischer Sensoren von Autonics (Abbildung 9).

Sensoren sind in zwei Größen erhältlich – mit Empfindlichkeitszonen von 8 bzw. 15 mm.

Die Zweileiter-Schließerversionen CRxx-xAO und die Zweileiter-Öffnerversionen CRxx-xAC arbeiten mit einer Wechselausgangsspannung von 110...240 V und einem Strom von 5...200 mA. Betriebsfrequenz – 20 Hz.

Dreileiterausführungen sind für den Betrieb in Gleichspannungskreisen von 10...30 V mit Ausgangsströmen bis 200 mA ausgelegt. Ihre Reaktionsfrequenz erreicht 50 Hz (Tabelle 8).

Tabelle 8. Hauptmerkmale der Dreileiter-Sensoren der CR-Familie

* – Die Triggerfrequenz ist ein Durchschnittswert: ein Standardobjekt mit der doppelten Breite bei der Hälfte des Nennabstands.

Der Sensorstatus kann über die LED ermittelt werden. Leuchtet sie, fließt Strom zur Last.

Der Bestellcode für Sensoren der CR-Serie umfasst 5 Positionen: Sensortyp, Form, Kopfdurchmesser, Empfindlichkeitszonencode, Ausgangsstufentypcode (Tabelle 9).

Tabelle 9. Benennung der Sensoren der CR-Familie

Hervorzuheben ist der hohe Schutzgrad: IP66 für CR18, IP66 für CR30. Auch die Isolationseigenschaften sind hervorragend. Da kapazitive Sensoren nicht nur Metallobjekte erkennen können, bietet die CR-Serie ein noch größeres Einsatzspektrum als induktive Sensoren. Umfang ihrer Anwendung:

• Endschalter für Werkzeugmaschinen;
• Detektoren für automatische Abfülllinien für Milch, Bier usw.;
• Flüssigkeitsstandsensoren;
• Fehlererkennungsdetektoren in der Textilproduktion.

Abschluss

Die induktiven Sensoren der PRDCM-Serie von Autonics sind für die Erkennung von Metallobjekten in Abständen von bis zu 25 mm konzipiert. Es gibt sechs mögliche Ausgangsstufenkonfigurationen für diese Sensorserie: Zweileiter, normalerweise geschlossen und normalerweise offen, Dreileiter NPN, normalerweise geschlossen und normalerweise offen, und Dreileiter PNP, normalerweise geschlossen und normalerweise offen.

Die kapazitiven Sensoren der Autonics CR-Serie sind für die Erkennung verschiedener Objekte (einschließlich Holz, Metall und Kunststoff) in Abständen von bis zu 15 mm konzipiert. Die Sensoren sind mit Öffner- und Schließerkontakten für den Betrieb in Stromkreisen erhältlich Wechselstrom Spannung 110…240 V (Nachsetzzeichen AO und AC) und Gleichspannung 10…30 V (Nachsetzzeichen DN und DP).