سنسورهای مجاورتی القایی چیست؟
سنسورهای مجاورتی القایی، بدون تماس مکانیکی و بر اساس القای الکترومغناطیسی وجود شی را کشف می‌کند. یکی از مشکلاتی که لیمیت سوییچ‌ها دارند این است که حتما باید با جسم ارتباط فیزیکی برقرار بکنند که وجود اون رو بتونن کشف کنن. ولی مزیتی که این سنسورها دارند این است که بدون تماس با جسم وجود شی را کشف می‌کنند. در زیر چند نمونه از این سنسورها را مشاهده می‌فرمایید.
از آنجایی که اساس کار سنسورهای مجاورت القایی بر اساس پدیده القای الکترومغناطیس می‌باشد و القای الکترو مغناطیس فقط در فلزات ایجاد می‌شوند پس این سنسورها فقط می‌توانند وجود شی فلزی را کشف کنند و نمی‌توان از آن برای کشف پلاستیک، شیشه و … استفاده کرد.
این سنسورها به این صورت عمل می‌کنند که وقتی یک جسم فلزی مقابل آن‌ها قرار می‌گیرد، این جسم فلزی باعث می‌شود که در سیم‌پیچ‌هایی که درون سنسور قرار دارد، یک سری اتفاقات رخ دهد که با آنالیز آن اتفاقات، وجود یا عدم وجود یک جسم تشخیص داده می‌شود.
بخش‌های مختلف سنسورهای مجاورتی القایی
در زیر ساختار یک سنسور مجاورتی القایی را مشاهده می‌فرمایید:
سیم‌پیچ
اسیلاتور: وظیفه تولید یک سیگنال سینوسی با فرکانس مشخص در سیم‌پیچ را دارد. میدان مغناطیسی تولید شده، در جلو سنسور به سمت بیرون پخش می‌شود.
مدار تریگر: وظیفه مانیتور کردن دامنه میدان مغناطیسی را دارد. وقتی یک جسم فلزی در جلوی دستگاه قرار می‌گیرد، میدان مغناطیسی تولید شده توسط اسیلاتور، دچار تغییر می‌شود. مدار تریگر، این تغییرات را مانیتور می‌کند.
خروجی: وقتی دامنه میدان مغناطیسی به اندازه کافی تضعیف شد، حالت‌های خروجی تغییر می‌کند. خروجی مدار تریگر یک ۰ یا ۱ منطقی هستش که این سیگنال به یک مدار خروجی ارسال می‌شود.
در ویدیوی زیر می‌توانید نحوه عملکرد سنسورهای مجاورتی القایی را مشاهده می‌فرمایید:
سنسورهای القایی مجاورتی می‌توانند با هم سری یا موازی شوند.
Shielding در سنسورهای مجاورتی القایی معمولا به ۲ صورت می‌باشد. در بعضی از مدل‌ها تنها جلوی سنسور آزاد است و در بعضی دیگر مقداری از بدنه سنسور نیز آزاد می‌باشد. در نوع دوم دامنه کار حسگر بیشتر می‌باشد.
در نوع اول، الگوی میدان مغناطیسی به صورت مستقیم می‌باشد و تنها اجسام در جلوی آن قابل تشخیص است. به همین دلیل برای استفاده از سنسورهای القایی مجاورتی شیلد نشده باید یک سری موضوعات را رعایت کرد.
به طور مثال تصویر زیر را مشاهده فرمایید. قطر این سنسور d1 هست. پس برای نصب این سنسور در فرآیند صنعتی، باید از هر طرف فاصله d1 را رعایت کرد:
برای کالیبراسیون سنسورهای مجاورتی القایی یک شی استاندارد تعریف می‌شود. بر اساس استاندارد شرکت Siemens، از نوعی فولاد نرم با سطح صاف و مسطح و ضخامت ۱ میلی‌متر استفاده می‌گردد. مشخصات فیزیکی شی می‌تواند بر روی فاصله کاری سنسور تاثیر داشته باشد.
در سنسورهای مجاورتی القایی تنها زمانی که هدف در یک محدوده مشخص در مقابل سنسور قرار گرفته باشد عمل می‌کنند. (Response Characteristic). در این زمینه، همواره سه اصطلاح زیر مطرح است:
نقطه کاری: نقطه‌ای که شی وارد شونده به محدوده سنسور، باعث سوییچینگ سنسور می‌شود.
نقطه آزاد: نقطه‌ای که شی خارج شونده به محدوده سنسور، باعث سوییچینگ سنسور به حالت عادی می‌شود.
ناحیه هیسترزیس: فاصله بین دو نقطه بالا
در تصویر زیر برخی از سنسورهای مجاورتی القایی را مشاهده می‌فرمایید:
بر اساس محیط و نیاز ما به این سنسورها نیازمند، شرکت زیمنس ۱۰ دسته بندی را ارائه کرده است:
به طور مثال در Extra Duty رنج ولتاژ، جریان کاری و سرعت سوییچینگ این سنسورها بسیار بالا می‌باشد و یا Analog Output ها، فاصله بین جسم و سنسور هم اندازه بگیریم، از این سنسورها استفاده می‌کنیم.
برخی از کاربردهای مجاورتی القایی در فرآیندهای صنعتی
- تشخیص سرعت دوران محور
- تشخیص شکستگی در فلزات (مانند مته)
- باز یا بسته بودن یک شیر مکانیکی
- وجود یا عدم وجود قوطی‌های فلزی یا درپوش‌های فلزی بر روی یک ریل