سنسور القایی
سنسور القایی چیست؟
سنسور القایی یکی از انواع حسگرهای مجاورتی است که امروزه برای کاربردهای صنعتی ضروری محسوب می شود. این نوع سنسور بر اساس اصل القای الکترومغناطیسی کار می کند. این حسگرها یک میدان الکترومغناطیسی با فرکانس بالا ایجاد می‌کنند و تغییرات میدان ناشی از وجود یک جسم فلزی یا رسانا را تشخیص می‌دهند. در این مقاله ی پارس سنسور حسگرهای القایی را به طور کامل مورد بررسی قرار می دهیم. اگر در زمینه اتوماسیون صنعتی فعالیت دارید، حتما تا پایان این مقاله با ما همراه باشید.
تاریخچه سنسورهای مجاورت القایی
در سال 1958 والتر پپرل و ویلفرد گهل اولین سنسور مجاورتی القایی درجه صنعتی را توسعه داده و به بازار عرضه کرد. در آن زمان، توسعه توسط BASF انجام شد. BASF می‌خواست کنتاکت‌های سوئیچینگ مکانیکی را که در آن زمان برای تشخیص کالاها استفاده می‌شد، با سنسورهای سوئیچینگ غیرتماسی جایگزین کند. چراکه سنسورهای سوئیچینگ غیرتماسی باعث ایجاد جرقه‌های شکستگی نمی‌شدند. هدف کاهش چشمگیر خطرات انفجار بود. حتی اولین حسگر مجاورتی القایی مطابق با NAMUR طراحی شده است که ذاتاً ایمن باشد.
عملکرد سنسور مجاورت القایی
حسگرهای القایی با تشخیص جریان های گردابی که باعث تلفات مغناطیسی می شوند، کار می کنند. این جریان های گردابی توسط میدان های مغناطیسی خارجی روی یک سطح رسانا ایجاد می شوند.
سیم پیچ جزء اصلی یک حسگر القایی محسوب می شود؛ که معمولاً از سیم مسی ساخته شده است و با جریان متناوب انرژی می گیرد. با ورود یک جسم به محدوده تشخیص سنسور، میدان تغییر می کند. تغییر ولتاژی که در سیم پیچ ایجاد می شود توسط سنسور شناسایی و پردازش شده و به نوبه خود منجر به خروجی سوئیچینگ، آنالوگ یا IO-Link می گردد.
طراحی و ساختار سنسور القایی
همانطور که گفته شد، سنسورهای القایی غیر تماسی هستند. این حسگرها اجسام فلزی را که در میدان اندازه‌گیری آنها قرار دارند، تشخیص می‌دهند. آنها از برهمکنش جسم فلزی به عنوان رسانای الکتریکی با میدان متناوب مغناطیسی گسیل شده حسگر برای انجام این کار استفاده می کنند. در هادی الکتریکی، جریان‌های گردابی القا می‌شوند که انرژی را از میدان استخراج می‌کنند و در نتیجه بر سطح دامنه نوسان تأثیر می‌گذارند.
هسته سنسور القایی یک سیم پیچ است که معمولاً دارای یک هسته فریت است که به میدان مغناطیسی اجازه می دهد در یک جهت خاص فرار کند. نوسانگر واقع در پشت آن در سنسور از یک مدار رزونانس LC برای تولید یک میدان متناوب مغناطیسی استفاده می کند که از سطح حسگر سنسور خارج می شود. در شی فلزی قرار گرفته در میدان، جریان های گردابی القا می گردند. اینها انرژی را از نوسانگر استخراج می کنند. سطح سیگنال در نوسانگر تغییر می کند. تغییر در سطح سیگنال نوسانگر، توسط یک ماشه اشمیت در حسگرهای باینری تغییر ایجاد می کند. در سنسورهای اندازه گیری، این تغییر در سطح سیگنال بسته به فاصله جسم بر سیگنال خروجی آنالوگ تأثیر می گذارد.
ویژگی ها و مزایای سنسورهای القایی
سنسورهای مجاورتی القایی، ویژگی های مختلفی دارند و مزایای متعددی را در تنظیمات صنعتی و اتوماسیون ارائه می دهند. در ادامه ی این مقاله ی پارس سنسور ویژگی ها و مزایای اصلی این نوع سنسورها را مورد بررسی قرارداده ایم.
- یکی از مزایای کلیدی سنسورهای القایی تشخیص بدون تماس است، به این معنی که هیچ تماس فیزیکی بین سنسور و جسم مورد نظر وجود ندارد. این ویژگی نیاز به قطعات مکانیکی یا سایش فیزیکی را از بین می برد و در نتیجه باعث افزایش قابلیت اطمینان و دوام می شود. حسگرهای مجاورتی القایی می توانند اجسام فلزی را بدون نیاز به دید مستقیم تشخیص دهند. در واقع آنها توسط مواد غیرفلزی مثلا شیشه یا پلاستیک، اجسام فلزی را مورد شناسایی قرار می دهند. این خصوصیت سنسورهای القایی را برای مواردی که جسم مورد نظر قابل دسترس نیست، ایده آل کرده است.
- تحمل اندازه گیری پایین، تشخیص قابل اعتماد را تضمین می کند و تکرارپذیری بالا را امکان پذیر می کند. فاصله سوئیچینگ بسته به طراحی متفاوت است. طرح های بزرگ به فاصله سوئیچینگ تا 120 میلی متر می رسند. سنسورهای القایی برای انواع مختلفی از نصب در دسترس هستند: سنسورهای فلاش با یک سطح همسطح هستند و سنسورهای غیر فلاش چند میلی متر بیرون زده اند تا به فاصله سوئیچینگ بالاتری دست یابند.
- فاصله سوئیچ سنسورهای القایی، در معرض یک ضریب تصحیح است که برای فلزات غیر از فولاد کاهش می یابد. ifm همچنین سنسورهای ویژه ای با ضریب تصحیح 1 ارائه می دهد که فاصله سوئیچینگ روی تمام فلزات یکسان است.
- محدوده دمای عملیاتی زیاد و درجات بالای حفاظت، حسگرهای القایی، از جمله سنسورهای مجاورت القایی را برای شرایط محیط‌های سخت صنعتی ایده‌آل می‌سازد. سنسورهای القایی با نفوذپذیری کم خود حتی در کاربردهای شدید با محدوده کلاس حفاظت IP67/68 برای غوطه ور شدن در مایعات تا IP69K برای شستشو با فشار بالا، به عنوان مثال در صنایع غذایی به کار می روند. طیف وسیعی از سنسورهای القایی با دمای 40- درجه سانتی گراد و تا 180 درجه سانتی گراد وجود دارد. همچنین این نوع سنسورها در برابر شوک های دمایی مقاومت بالایی دارند. از طرف دیگر سنسورهای القایی برای ولتاژ AC و DC نیز قابل طراحی هستند و محدوده ای که مورد سنجش قرار می دهند را نیز می توان متناسب با کاربرد و هدف مورد نظر تنظیم کرد.
کاربردها و زمینه های مورد استفاده ی سنسور القایی
سنسورهای القایی در زمینه ها و صنایع مختلف مورد استفاده قرار می گیرند. به طور کلی سنسورهای القایی، به ویژه سنسورهای مجاورت القایی معمولاً در کاربردهایی مانند تشخیص حضور، شمارش اشیا، کنترل موقعیت و نظارت بر سرعت استفاده می‌شوند. آنها کاربرد گسترده ای در اتوماسیون صنعتی، رباتیک، خطوط مونتاژ، سیستم های نوار نقاله و ماشین آلات بسته بندی پیدا می کنند.
در زیر می توانید اطلاعاتی در مورد حوزه های کاربردی و صنایع احتمالی پیدا کنید.
صنعت فرآیند
سنسورهای القایی در صنعت فرآیند استفاده می شوند، به عنوان مثال، به عنوان اجزای دریچه های خطی و به عنوان سنسورهای مجاورت سنتی.
تجهیزات متحرک
سنسورهای القایی اغلب در وسایل نقلیه، به عنوان مثال، در تجهیزات متحرک، برای کارهایی مانند نظارت بر موقعیت یا نظارت بر موقعیت انتهایی بازوهای چرخان، بازوهای گرفتن و بدنه های تخلیه استفاده می شوند.
توربین های بادی
استفده از توربین های بادی نیازمند گروهی از اطلاعات و داده های مربوط به کنترل و نظارت است. سنسورهای القایی در اندازه‌ها و انواع مختلفی جهت شناسایی حرکت حلقه چرخشی، وینچ سرویس و چرخ دنده‌های محرک مورد استفاده قرار می گیرند.
انبارداری و حمل و نقل مواد
از دیگر کاربردهای سنسورهای القایی، استفاده در بررسی بازخورد موقعیت نهایی بازوهای بالابر در زمینه انبارداری و جابجایی مواد است. به همین ترتیب، آنها را می توان برای تشخیص موقعیت نهایی در سیستم های حمل و نقل خودکار و برای نظارت بر گسترش چنگال (نظارت موقعیت) در تجهیزات جابجایی مواد استفاده کرد.
صنعت بسته بندی
در صنعت بسته بندی، طیف وسیعی از نیازها در صنایع دارویی، آرایشی، مواد غذایی و کالاهای مصرفی وجود دارد. سنسورهای القایی مناسب برای کنترل ماشین آلات مورد استفاده در این صنایع موجود است.
صنعت چاپ
سنسورهای القایی در صنعت چاپ برای کارهایی مانند تشخیص موقعیت در چاپ تحت وب، برای تشخیص توقف انتهایی در پانچ و غیره استفاده می شود.
اگر در هر یک از زمینه های قید شده فعالیت دارید، حتما از مشاوره رایگان متخصصین پارس سنسور استفاده کنید. با داشتن اطلاعات و مشورت با مهندسین شما می توانید بهترین سنسور القایی را متناسب با زمینه فعالیت خود انتخاب کنید.
