سنسور القایی

سنسور القایی و یا به عبارت دیگر (Inductive Sensor) یکی از انواع سنسورهای مجاورتی است که توانایی تشخیص فلزات بدون تماس مستقیم را دارد. در شکلها و سایزهای مختلف و با مشخصات الکتریکی متفاوتی ساخته می شوند.

این مقاله به منظور آشنایی بیشتر با اینداکتیو سنسور می باشد. برای مشاهده و خرید انواع محصولات اینداکتیو سنسور با مراجعه به فروشگاه الکتروملل می توانید با استفاده از فیلتر ها محصول مد نظر خود را انتخاب کنید و یا در صورت نیاز از مشاوران تخصصی راهنمایی دریافت کنید.

برای ورود به فروشگاه الکتروملل کلیک کنید

روش کار اینداکتیو سنسور به این صورت است که یک میدان الکترو مغناطیسی AC توسط بوبین سنسور ایجاد می شود زمانی که فلز در این میدان  قرار گیرد در سطح فلز جریانهای گردابی القا می شود. این جریانهای گردابی منجر به ایجاد میدان مغناطیسی می شوند که جهت آن عکس میدان مغناطیسی ایجاد شده توسط سنسور است.بنابراین موجب ایجاد تلفات در مدار استیلاتور سنسور می شوند که در نتیجه دامنه نوساناتاسیلاتور کاهش می یابد. به عبارت دیگر هر چه فلز به سنسور نزدیک تر شود و بیشتر در میدان مغناطیسی آن قرار گیرد انرژی بیشتری از اسیلاتور میگیرد تا حدی که این کاهش دامنه نوسانات اسیلاتور موجب تغییر وضعیت خروجی سنسور میشود و بدین ترتیب سنسور وجود فلز را تشخیص می دهد. این اصل به نام ECKO principle (Eddy Current Killed Oscillator) معروف است.

برخی سنسورهای القایی به جای اینکه خروجی دیجیتال داشته باشند خروجی آنالوگ دارند که فاصله قطعه نسبت به سنسور را به صورت سیگنال آنالوگ اعلام می کنند. هر چه سنسور ابعاد بزرگتری داشته باشد فاصله دید آن نیز بیشتر است.

در اغلب سنسورهای القایی در سمتی که سنسور از آن سمت جسم را می بیند طرحی دایره شکل قرار دارد یا رنگ آن قسمت متفاوت است تا کاربر متوجه جهت استفاده سنسور گردد و به درستی آن را نصب کند.

مادامی که فلز در فاصله دید سنسور باشد خروجی سنسور فعال است و به محض دور شدن فلز از فاصله دید، سنسور غیر فعال می شود.

سنسورهای القایی چگونه کار می کند؟

اینداکتیو سنسور از سطح سنسور میدان الکترومغناطیسی ایجاد کرده و آنرا ساطع می کند. قرار گرفتن یک هدف فلزی در نزدیکی سطح سنسور، میدان الکترومغناطیسی را مختل می کند و باعث روشن شدن خروجی و چراغ نشانگر سنسور مجاورتی القایی می شود.

بیایید بررسی کنیم که چگونه اهداف با جنس های مختلف می توانند بر عملکرد سنسور مجاورتی القایی تأثیر بگذارند.

به طور کلی بهترین هدف برای اینداکتیو سنسور، یک قطعه صاف از فلز آهنی است. طبق استاندارد IEC، "هدف آزمایشی" برای اینداکتیو سنسور، یک قطعه فلز از جنس فولاد آهنی (Fe360) است که ضخامت آن 1 میلی متر است. اندازه هدف مربع و برای تست برد استاندارد سنسور معمولاً برابر با اندازه سطح فعال سنسورالقایی است.

در کاربردهای واقعی، هدف مورد شناسایی می تواند از جنس انواع فلزات متفاوت باشد. همانطور که در بالا اشاره شد، ماده مورد نظر که منجر به بهترین محدوده سنجش می شود، آهن F3360 است. سایر فلزات هدف غیرآهنی را هم می توان توسط یک سنسور مجاورتی القایی شناسایی کرد، به این صورت که سطح سنسور فاصله کمتری از سطح هدف داشته باشد.

برای اینکه تصور  بهتری از نحوه شناسایی اجسام توسط سنسورالقایی داشته باشید، در ادامه با فیلم زیر با ما همراه باشید:

سنسور مجاورتی القایی و تشخیص انواع فلزات

اینداکتیو سنسور با توجه به اصل عملکردی خود، می تواند نه تنها مواد آهنی، بلکه رسانای الکتریکی، آلومینیوم، برنج، مس و فولاد ضد زنگ را نیز شناسایی کند. بهترین نتایج و یا به عبارت دیگر بالاترین فاصله سنجش با فلز آهن (ferrous) انجام می شود. سایر فلزات فاصله سنجش کمتری دارند که با استفاده از ضرایب کاهشی قابل محاسبه است. علاوه بر جنس هدف دیده شوده پارامترهای دیگری مانند دما، سایز، میزان ولتاژ اعمال شده به سنسور در فاصله دید سنسور مجاورتی القایی موثر هستند.

در قسمت سر سنسور از یک مدار رزونانس LC با یک هسته مغناطیسی تشکیل شده است که یک میدان الکترومغناطیسی ایجاد می کند. اگر یک جسم آهنی وارد این میدان مغناطیسی شود، جریان های گردابی به این جسم القا می شود که از مدار نوسانی انرژی می گیرد. این منجر می شود که با کمک یک مبدل سیگنال، به سیگنال الکتریکی تبدیل می شود.

سنسور مجاورتی القایی و ویژگی های آن

1. اینداکتیو سنسور یک شی را بدون تماس فیزیکی با آن تشخیص می دهد، بنابراین باعث ساییدگی یا آسیب به جسم نمی شوند. سنسور مجاورتی القایی می‌تواند وجود جسم را به صورت الکتریکی بدون نیاز به لمس آن تشخیص دهد.

2. هیچ کنتاکتی برای خروجی استفاده نمی شود، بنابراین سنسور عمر طولانی تری دارند.

اینداکتیو سنسور از خروجی های نیمه هادی استفاده می کنند، بنابراین هیچ تماسی وجود ندارد که بر عمر سنسور تأثیر بگذارد.

3. بر خلاف روش های تشخیص نوری، سنسور مجاورتی القایی برای استفاده در مکان هایی که آب یا روغن استفاده می شود مناسب هستند.

تشخیص تقریباً بدون هیچ تأثیری از خاک، روغن یا آب بر روی جسم مورد شناسایی انجام می شود. مدل‌های دارای کیس فلوررزین نیز برای مقاومت شیمیایی عالی در دسترس هستند.

4. اینداکتیو سنسور در مقایسه با سوئیچ هایی که نیاز به تماس فیزیکی دارند (میکرو سوییچ ها)، سرعت عملکرد بالاتری را ارائه می دهند.

5. اینداکتیو سنسور را می توان در محدوده دمایی وسیعی استفاده کرد. سنسور مجاورتی القایی را می توان در دماهای 40- تا 200 درجه سانتی گراد استفاده کرد.

6. اینداکتیو سنسور تحت تأثیر رنگ ها قرار نمی گیرند. این سنسورها تغییرات فیزیکی یک جسم را تشخیص می دهند، بنابراین رنگ سطح شی تقریباً به طور کامل تحت تأثیر قرار نمی گیرند.

7. برخلاف میکرو سوئیچ ها که بر تماس فیزیکی متکی هستند، سنسور مجاورتی القایی تحت تأثیر دمای محیط، اجسام اطراف و سایر سنسورها قرار می گیرند. اینداکتیو سنسور تحت تأثیر تعامل با سایر سنسورها قرار می گیرد. به همین دلیل، هنگام نصب آنها باید مراقب بود تا از تداخل متقابل جلوگیری شود. همچنین باید مراقب بود که از تأثیر اجسام فلزی اطراف بر روی اینداکتیو سنسور جلوگیری شود.

سنسورهای القایی و انواع آن از نظر نوع نصب

سنسورهای القایی در دو نوع شیلد (Flush، سرتخت) و غیر شیلد (non flush، سربلند) نامگذاری می شوند.

در دسته غیر شیلد(غیر فلاش)، هسته فریت با سیم پیچ توسط یک محفظه فلزی محصور نشده است. این بدان معنی است که میدان مغناطیسی تولید شده توسط محفظه مسدود نمی شود و در نتیجه میدان بزرگتری ایجاد می شود و بنابراین فاصله سنجش بیشتری خواهد داشت. سنسورهای غیر فلاش را فقط می توان در مواد غیر رسانا نصب کرد.

سنسورهای فلاش دارای یک حلقه فلزی در اطراف سر سنسور هستند که از سنسور در برابر تأثیرات مواد اطراف محافظت می کند. به دلیل این محافظ، میدان الکترومغناطیسی کمی کوچکتر است و بنابراین فاصله سنجش کوتاهتر می باشد.

به طور کلی سنسورهای القایی بر یکدیگر تأثیر می گذارند. برای جلوگیری از این امر باید فواصل خاصی را رعایت کرد. از آنجایی که میدان الکترومغناطیسی تولید شده توسط سنسورهای غیر فلاش بیشتر از سنسورهای فلاش است، سنسورهای غیر فلاش به فاصله بیشتری از یکدیگر نیاز دارند. فاصله بین سنسورهای فلاش باید حداقل یک برابر قطر آنها و فاصله بین سنسورهای غیر فلاش دو برابر قطر آنها باشد. اگر سنسورها فرکانس‌های ارتعاش متفاوتی داشته باشند، می‌توان آن‌ها را نزدیک‌تر به هم نصب کرد.

اینداکتیو سنسور و کاربرد های آن

توربین های بادی

توربین های بادی به انواع اطلاعات کنترل و نظارت نیاز دارند. سنسورهای القایی در اندازه‌ها و نسخه‌های زیادی برای تشخیص حرکت حلقه چرخشی، چرخ دنده‌های محرک استفاده می‌شوند.

انبارداری و حمل و نقل مواد

سنسورهای القایی در زمینه انبارداری و جابجایی مواد برای بررسی بازخورد موقعیت نهایی بازوهای بالابر استفاده می شوند. به همین ترتیب، آنها را می توان برای تشخیص موقعیت نهایی در سیستم های حمل و نقل خودکار و برای نظارت موقعیت در تجهیزات جابجایی مواد استفاده کرد.

صنعت بسته بندی

علاوه بر صنعت بسته بندی، طیف وسیعی از نیازها در صنایع دارویی، آرایشی، مواد غذایی و کالاهای مصرفی وجود دارد. سنسورهای القایی برای کنترل دستگاه ها در این صنایع مناسب می باشد.

صنعت چاپ

سنسورهای القایی در صنعت چاپ برای کارهایی مانند تشخیص موقعیت در چاپ، برای تشخیص توقف انتهایی در چاپ و غیره استفاده می شود.