Indukční senzory přiblížení. – telegraf

Je čas (a příležitost) začít s vámi sdílet své poznámky One Note. Zde budou mé poznámky, protože. Pro sebe si píšu poznámky výhradně proto, abych si tuto záležitost alespoň někdy osvěžil v paměti. Pro podrobnější seznámení s problematikou (jakým konkrétním hodnotám se rovnají a také možnostem připojení čidel, které zde nejsou vyjádřeny, ale v praxi používány), doporučuji jako vždy obrátit se na literaturu.

Hned upozorňuji, že se samozřejmě pokusím vše vysvětlit srozumitelně, ale přesto článek obsahuje mnoho pojmů, které nemohu objasnit, protože článek naroste do nepředstavitelných rozměrů. Tento článek je spíše pro mé začínající kolegy než pro ty, kteří se rozhodli přijít na vše od nuly. Připomínám však, že na jakékoli dotazy jsou komentáře, a pokud něčemu nerozumíte, klidně se ptejte.

O senzorech

Nejprve by bylo fajn si obecně ujasnit, o jakém typu snímače se dnes bavíme. Senzory přiblížení jsou bezkontaktní (indukční [Induktivní], kapacitní [Kapacitní], ultrazvukové [Ultrazvuková] a optické [Fotoelektrické]) a kontakt (končí [Koncový spínač]. Všechny je analyzujeme samostatně a poté je porovnáme.

Indukční snímač přiblížení

Zařízení a princip činnosti

Dnes si povíme něco o indukčním senzoru přiblížení. Již z názvu můžeme pochopit, proč tento senzor potřebujeme a jak funguje. Přesto si o tom všem povíme znovu.

Snímač obsahuje elektromagnetickou cívku, která se používá k detekci přítomnosti vodivého kovového předmětu. Senzor bude ignorovat přítomnost předmětu, pokud není kovový.

Senzory pracují na principu ECKO (Oscilátor zabitý vířivými proudy) (Oscilátor zabíjení vířivými proudy) a obsahuje následující prvky:

Oscilátor je oscilační obvod, laděný indukčně-kapacitní obvod, který vytváří vysokofrekvenční elektromagnetické pole. Elektromagnetické pole vytvářené oscilátorem je vyzařováno cívkou směrem od přední části snímače.

Kdy kov předmět vstupuje do elektromagnetického pole vytvořeného snímačem a indukují se v něm vířivé proudy. To vyvolává zvýšení zatížení oscilátoru, což snižuje amplitudu oscilace elektromagnetického pole. Jak se cíl přibližuje k senzoru, vířivé proudy se zvyšují, čímž se zvyšuje zatížení oscilátoru a dále se snižuje amplituda pole. Spouštěcí obvod řídí amplitudu oscilátoru a při dané úrovni přepíná stav výstupu snímače z normálního stavu (NC nebo NO). Jak se cíl vzdaluje od senzoru, amplituda oscilátoru se zvyšuje. Na dané úrovni spoušť přepne stav výstupu senzoru zpět do normálního stavu (NC nebo NO).

Spouštěčem rozumíme systém, který může být v jednom z několika zavedených stavů (často dvou).

Připojení

Modely DC snímačů jsou obvykle třívodičové (někdy dvouvodičové) a vyžadují samostatné napájení. Snímač je zapojen mezi kladný a záporný pól napájecího zdroje. Zátěž se připojuje mezi snímač a jednu stranu napájecího zdroje. Konkrétní polarita připojení závisí na modelu snímače. Níže je zátěž připojena mezi zápornou stranu napájecího zdroje a snímač.

Stínění

Senzory přiblížení obsahují cívky namontované na feritových tyčích. Mohou být stíněné nebo nestíněný.

Nestíněné snímače mají obvykle delší dosah než stíněné. Feritová jádra koncentrují pole ve směru použití.

Stíněné senzory mají kolem jádra kovový kroužek, který omezuje záření laterálního pole.

Pokud je naproti senzoru kovový povrch, měl by být umístěn alespoň trojnásobek provozní vzdálenosti senzoru.

Nestíněné snímače by neměly být instalovány v jedné rovině s kovovým povrchem. Kolem nestíněného senzoru musí být zóna, ve které není žádný kov ve vzdálenosti rovnající se třem průměrům samotného senzoru.

Instalace

Vzhledem k tomu, že senzory fungují na principu záznamu změn jimi generovaných elektromagnetických polí, existují pro jejich instalaci důležitá pravidla, která zamezují možnosti vzájemného ovlivňování senzorů.

Tato otázka se samozřejmě týká spíše designérů a my to vědět nepotřebujeme, ale proč ne?

• Protilehlé stíněné snímače musí být odděleny nejméně čtyřnásobkem jmenovitého rozsahu snímání

• Protilehlé nestíněné snímače musí být odděleny minimálně šestinásobkem jmenovitého rozsahu snímání

• Sousední stíněné senzory musí být odděleny minimálně dvojnásobkem průměru povrchu senzoru

• Sousední nestíněné senzory musí být odděleny minimálně trojnásobkem průměru povrchu senzoru

Možnosti cíle

Standardní terč je definován jako plochý, hladký, 1 mm (0,04 palce) silný povrch z měkké oceli. Měkká ocel obsahuje vysoký obsah železa a uhlíku.

Standardní terč používaný se stíněnými senzory má strany rovné průměru dotykové plochy.

Standardní terč používaný s nestíněnými snímači má strany rovné průměru dotykové plochy nebo trojnásobku jmenovitého provozního rozsahu.

Pokud je cíl menší nebo nepravidelného tvaru, snímací vzdálenost (Sn) se zmenší. Čím menší je cílová oblast, tím blíže by měla být ke snímací hraně, která má být detekována.

Korekční faktor

Korekční faktor lze použít, když je cíl menší než standardní. Chcete-li určit snímací vzdálenost pro cíl, který je menší než standardní cíl (Snew), vynásobte jmenovitou snímací vzdálenost (Srated) korekčním faktorem (T). Pokud má například stíněný senzor nominální snímací vzdálenost 1 mm a cíl je poloviční než standardní cíl, je nová snímací vzdálenost 0,83 mm (1 mm x 0,83).

Snew = Jmenovaná x T; Nový = 1 mm x 0,83; Nový = 0,83 mm

Je také nutné vzít v úvahu tloušťku cílového kovu. U normálních kovových cílů zůstává snímací vzdálenost nominální, zatímco u neželezných cílů, jako je mosaz, hliník a měď, dochází k jevu známému jako „povrchový efekt, proudový efekt“. Snímací vzdálenost se snižuje s rostoucí tloušťkou cíle. Pokud se cíl liší od standardního cíle, musí být pro tloušťku cíle použit korekční faktor.

Efektivní provozní vzdálenost (Sr) se měří při jmenovitém napájecím napětí při okolní teplotě 23°C ± 0,5°. Bere v úvahu výrobní tolerance. Efektivní pracovní vzdálenost je ±10 % jmenovité pracovní vzdálenosti. To znamená, že cíl bude snímán od 0 do 90 % jmenovité snímací vzdálenosti. V závislosti na zařízení však může být efektivní snímací vzdálenost až 110 % jmenovité snímací vzdálenosti.

Užitečná spínací vzdálenost (Su) je spínací vzdálenost měřená za specifikovaných teplotních a napěťových podmínek. Efektivní spínací vzdálenost je ±10 % efektivní pracovní vzdálenosti.

Garantovaná provozní vzdálenost (Sa) je jakákoli spínací vzdálenost, pro kterou je zaručeno, že bezdotykový spínač bude fungovat za specifikovaných přijatelných provozních podmínek. Garantovaná pracovní vzdálenost je od 0 do 81 % jmenovité pracovní vzdálenosti.

Senzory přiblížení reagují na objekt pouze tehdy, když se nachází v určité oblasti před dotykovou plochou senzoru. Bod, ve kterém senzor přiblížení rozpozná přicházející cíl, je provozní bod. Bod, ve kterém odchozí cíl způsobí návrat zařízení do normálního stavu, se nazývá bod uvolnění. Oblast mezi těmito dvěma body se nazývá hysterezní zóna.

Práce ve výrobních závodech vyžaduje částečnou nebo úplnou automatizaci systému. K tomu se používají různá zařízení, která zajišťují nepřetržitý provoz. Kovová zařízení jsou často monitorována indukčními senzory přiblížení, které mají své výhody i nevýhody. Jsou malých rozměrů a při správném zapojení plní svou funkci dobře.

Přehled

Indukční snímač je speciální bezkontaktní zařízení. To znamená, že k určení polohy objektu v prostoru nevyžaduje přímý kontakt s ním. Díky této technologii je možná automatizace výrobního procesu.

Zařízení se zpravidla používá v různých linkách a systémech ve velkých závodech a továrnách. Může být také použit jako koncový spínač. Zařízení je vysoce kvalitní a spolehlivé, funguje i ve ztížených podmínkách. Ovlivňuje pouze kovové předměty, protože jiné materiály na něj nejsou citlivé.

Zařízení je poměrně odolné vůči agresivním chemikáliím a je široce používáno ve strojírenství, potravinářském a textilním průmyslu. Letecký, vojenský a železniční průmysl také potřebují tyto senzory.

Díky důležitosti zařízení je žádané, takže mnoho společností po celém světě vyrábí různé modely se standardní a pokročilou sadou funkcí v různých cenových kategoriích.

Zařízení zařízení

Indukční snímač se skládá z několika vzájemně propojených komponent, které zajišťují jeho nepřetržitý provoz. Hlavní detaily zařízení jsou následující:

1. Generátor je považován za hlavní prvek zařízení, protože je zodpovědný za tvorbu elektromagnetického pole nezbytného pro jeho provoz.
2. Schmidtův spouštěč je zodpovědný za zpracování informací přijatých po zapnutí generátoru a jejich přenos do dalších uzlů.
3. Povinnou součástí každého snímače je zesilovač, který je nezbytný pro přenos signálu na velké vzdálenosti.
4. Speciální LED indikátor umožňuje osobě odpovědné za provoz zařízení sledovat jeho provoz a rozpoznat signál při zapnutí i při změně nastavení.
5. Směs je speciální část, která zabraňuje vnikání různých malých částic do zařízení. Hraje důležitou roli, protože jakékoli cizí předměty mohou narušit provoz zařízení.

Všechny prvky jsou umístěny v pouzdře z mosazi nebo polyamidu. Tyto materiály jsou považovány za velmi odolné, aby chránily jádro před negativními vlivy výrobních podmínek. Díky spolehlivosti designu, Snímač vydrží značné zatížení a stále fungují správně.

Princip činnosti

Díky speciálnímu generátoru, který produkuje speciální vibrace, zařízení funguje. Když předmět vyrobený z kovu vstoupí do jeho pole působnosti, je odeslán signál do řídicí jednotky.

Provoz zařízení začíná po zapnutí, což dává impuls k vytvoření magnetického pole. Toto pole zase ovlivňuje vířivé proudy, které mění amplitudu kmitů generátoru, který jako první reaguje na případné změny.

Jakmile signál dorazí, začne se zpracovávat v ostatních uzlech zařízení. Síla tohoto signálu do značné míry závisí na velikosti předmětu, který spadá do pole působnosti zařízení, a také na vzdálenosti, ve které se nachází. Dalším krokem je převod analogového signálu na logický. Jedině tak lze přesně určit jeho význam.

Takové senzory hrají ve výrobě zvláštní roli, kde kovové části musí sledovat linii v určité poloze. Zařízení to dokáže zaznamenat a pokud je zjištěna jakákoli, byť nepatrná odchylka, signalizuje to hlavní ústředně.

Odečítání výsledků provozu zařízení zpravidla provádí specialista, který zároveň plní roli kontrolora sledujícího bezproblémový chod celého systému.

Základní definice

Existuje několik definic pro sledování provozu zařízení a čtení jeho signálů. Za nejdůležitější jsou považovány následující:

1. Jádro je oblast, kde se nejvíce projevuje vliv magnetického pole vyzařovaného generátorem. Je umístěn přímo před citlivou plochou senzoru, kde je zaznamenána nejvyšší a nejintenzivnější úroveň koncentrace. Obvykle není obtížné tuto oblast určit, protože její průměr se téměř shoduje s průměrem zařízení.
2. Jmenovitá spínací vzdálenost je považována za teoretický parametr, protože nebere v úvahu některé výrobní charakteristiky každého konkrétního závodu. Jeho hodnota je přibližná, protože teplota, tlak a napětí v určité zóně se neberou v úvahu.
3. Pracovní mezera je jedním z nejdůležitějších parametrů, které určují nastavení zařízení, při kterém bude dávat nejsprávnější signály bez jakýchkoli poruch. Pro stanovení těchto hodnot se zařízení obvykle testuje za různých podmínek a stanoví se průměr.
4. Měl by se také vzít v úvahu korekční faktor, protože z něj odborník začíná při výběru nastavení zařízení. Odečet se liší v závislosti na nečistotách, které jsou přítomny v kovovém předmětu. Obvykle je odchylka pozorována při použití různých kovových slitin.

Díky těmto definicím je možné konfigurovat zařízení tak, aby získalo co nejpřesnější data, což hraje důležitou roli ve výrobním procesu.

Výhody a nevýhody

Indukční snímače mají své výhody i nevýhody, jako každé jiné zařízení. Hlavní výhodou je jednoduchost konstrukce, která nevyžaduje složité nastavení a nevyžaduje speciální podmínky pro instalaci. Zařízení nemá žádné posuvné kontakty, je vyrobeno z odolného materiálu a může pracovat po dlouhou dobu bez přerušení.

Za zmínku také stojí, že zařízení velmi zřídka selže a jeho oprava není obtížná. Proto je často instalován v podnicích, kde je nutné téměř nepřetržité sledování výrobního procesu. Bezkontaktní připojení umožňuje bezproblémové připojení k průmyslovému napěťovému systému.

Za důležitou výhodu je považována vysoká citlivost, která umožňuje senzory instalovat ve výrobě, kde pracují s kovovými předměty z různých slitin.

Přes všechny výhody zařízení existují také některé nevýhody. Nejdůležitější jsou chyby, které zařízení v provozu produkuje. Nelineární typ chyby se projevuje tím, že zařízení má svůj vlastní indikátor indukční veličiny, který se může lišit od hodnoty objektů, na které reaguje. To je důvod, proč senzor nemusí správně reagovat na kov a vydávat nesprávné signály.

Často dochází k teplotní chybě spojené s výrazným poklesem nebo zvýšením teploty ve výrobní místnosti. Pokyny pro zařízení předpokládají jeho správnou funkci při +25 stupních. Pokud se hodnota odchyluje jedním nebo druhým směrem, je provoz zařízení narušen.

Za jednu z náhodných chyb je považována změna naměřených hodnot senzoru vlivem vlivu elektromagnetického pole jiných zařízení na něj. Aby se takovým situacím předešlo, byl ve všech průmyslových odvětvích zaveden frekvenční standard pro elektrické instalace 50 Hz. V tomto případě je riziko chyb v důsledku cizího elektromagnetického záření sníženo na minimum. Jakékoli poruchy v provozu zařízení lze eliminovat předběžnou prací na dílech.

Způsoby připojení

V závislosti na typu zařízení se způsoby jeho připojení liší, protože některé druhy mají různý počet vodičů. Dvouvodičové jsou považovány za nejjednodušší, ale také nejproblematičtější možnost. Připojeno přímo k obvodu proudové zátěže. Pro správnou manipulaci je nutný jmenovitý zátěžový odpor. Pokud se sníží nebo zvýší, zařízení začne fungovat nesprávně. Důležitým bodem bude připojení k síti, u kterého je nutné dodržet polaritu.

Třívodičové jsou považovány za nejoblíbenější a nejjednodušší k připojení. Některé vodiče jsou připojeny k zátěži a další dva ke zdroji napětí. Tím se eliminuje možnost reakce zařízení na jmenovitý odpor v podobě nesprávné činnosti.

Existují také snímače se čtyřmi a pěti vodiči. Při jejich instalaci jsou dva vodiče připojeny ke zdroji napětí, dva k zátěži. Pokud existuje pátá šňůra, pak je možné zvolit vhodný provozní režim.

Obvykle jsou vodiče označeny různými barvami, aby se usnadnila instalace a následná údržba snímače. Mínus a plus jsou označeny modře a červeně. Výstup je vždy označen černě. Existují zařízení, která mají dva výstupy. Druhá bývá bílá a může sloužit i jako vchod. Tyto nuance jsou uvedeny v návodu k obsluze indukčního snímače.

Tělo zařízení může být vyrobeno z různých materiálů a může mít válcový, čtvercový nebo obdélníkový tvar. První možnost je považována za nejběžnější.

Pravidla výběru

Indukční snímač je v mnoha podnicích považován za důležitý prvek, takže k jeho výběru by se mělo přistupovat velmi zodpovědně. Doporučuje se dodržovat následující pravidla:

• přesné určení podmínek, za kterých bude zařízení používáno: pokojová teplota, vlhkost, přítomnost přímého slunečního záření a elektromagnetického záření z jiných zařízení;
• rychlost výrobního procesu, která ovlivní správnou činnost snímače;
• přesnost samotného zařízení, jak slibuje výrobce, a také linearita;
• spolehlivost provedení a kvalita materiálů, předpokládaná životnost a záruka od firmy;
• třída ochrany používaná ve výrobním procesu, která pomůže předcházet poruchám, ke kterým často dochází za nepříznivých výrobních podmínek;
• Svou roli hraje také velikost zařízení, protože miniaturní senzory jsou méně náchylné na zasažení úlomky a jinými částicemi.

Důležitým parametrem je cena zařízení. Nejčastěji záleží na výrobci a některých doplňkových funkcích, které jsou ve snímači zabudovány. Mezi zařízeními z různých cenových kategorií však není výrazný rozdíl ve výkonu.

Oblíbené modely

V současnosti je na trhu mnoho modelů indukčních snímačů. Nejoblíbenější jsou různá zařízení od ruské společnosti TEKO. Vyznačují se dobrou kvalitou, vynikajícími technickými vlastnostmi, snadnou instalací a provozem. Hlavní výhodou zařízení společnosti je jejich přijatelná cena.

Náklady na jednoduché modely začínají na 850 rublech a za tyto peníze zařízení funguje bezchybně. Dražší senzory se také vyrábějí s cenami od 2 do 5 tisíc rublů. Obvykle se instalují ve velkých průmyslových odvětvích, kde je vyžadována vysoká přesnost a nepřerušovaný provoz.

Indukční snímač je považován za jedno z nejlepších bezkontaktních zařízení používaných v různých závodech, továrnách a dalších podnicích. Díky vysoké kvalitě a přesnosti je zařízení žádané a potřebné.