Mekanizmaların konumu için temassız sensörler

Bu yazıda mekanizmaların konum sensörlerinden bahsedeceğiz. Temel olarak, herhangi bir sensörün ana işlevi, belirli bir olay meydana geldiğinde bir sinyal vermektir. Yani, bir tetikleyici olay meydana geldiğinde, sensör aktif hale gelir ve analog veya ayrık, dijital olabilen bir sinyal üretir.

Limit sensörleri, onlarca yıldır konum sensörleri olarak kullanılmaktadır. anahtarlar. Bazı değişkenler (konumlar) belirli bir değere ulaştığında mekanik olarak açılıp kapanan elektrik kontaklarından oluşurlar. Çeşitli tiplerdeki limit anahtarları, güvenilirliği kendilerine bağlı olan birçok kontrol sisteminin önemli bir parçasıdır. bu tür sensörler, kaynakları sınırlı olan hareketli mekanik elemanlar içerir.

Limit anahtarları şu anda aktif olarak çeşitli yakınlık sensörleri ile değiştirilmektedir. Çoğu zaman aşağıdaki türlerdeki yakınlık sensörleri: endüktif, jeneratör, manyetoherkon ve fotoelektronik. Bu sensörlerin, konumu izlenen hareketli nesne ile hiçbir mekanik teması yoktur.

Temassız konum sensörleri, mekanizmanın çalıştırılmasında yüksek hız ve yüksek frekans sağlar. Bu sensörlerin belirli bir dezavantajı, besleme voltajı ve sıcaklıktaki değişikliklere bağımlılıkları ve doğruluklarıdır. İhtiyaca göre bu cihazların çıkış cihazları aşağıdaki gibi olabilir. temassız mantık elemanıVe elektrik rölesi.

Elektrikli tahriklerin hassas frenleme düzenlerinde, yakınlık sensörleri hem vites küçültme hem de son durma komutu vermek için kullanılabilir.

Bugün piyasada birçok sensör türü vardır, ancak bu makale çerçevesinde doğrudan endüktif konum sensörleri konusunu vurgulayacağız, çünkü vakaların% 80'inden fazlasında mekanizmaların konumu için sensör görevi gören endüktif sensörlerdir.

Endüktif sensör, metal tetikleme bölgesine yaklaştığında tetiklenir. Bu nedenle endüktif konum sensörlerine aynı zamanda varlık sensörleri, yakınlık sensörleri veya kısaca endüktif anahtarlar da denir.

Şimdi bir endüktif sensörün çalışma prensibini ele alalım. Yukarıda bahsedildiği gibi, metal tetikleme bölgesine yeterince yakın olduğunda sensör etkinleştirilir. Bu fenomen, ilgili tarafların etkileşiminden oluşur. indüktörler bobinin manyetik alanının büyüklüğünü keskin bir şekilde değiştiren, sensörün aktivasyonuna yol açan metal ona yaklaşırken tetiklenir, çıkışında karşılık gelen sinyal görünür.

Cihazın elektronik kısmı, sırayla bir röle veya transistör anahtarını kontrol eden bir kontrol devresi içerir. Aşağıdaki parçalardan oluşur:

• Bir nesneyle etkileşime geçmek için gerekli olan bir elektromanyetik alan oluşturan bir jeneratör.

• Anahtarlama histerezisi sağlayan Schmitt tetikleyici.

• Gerekli çalıştırma değerine ulaşması için sinyalin genliğini artıran bir amplifikatör.

• Anahtarın durumu hakkında bilgi veren LED gösterge. Ayrıca performans izleme ve yapılandırma sağlar.

• Katı partiküllerin ve suyun nüfuz etmesine karşı koruma sağlayan bileşik.

• Sensörü monte etmek ve çeşitli mekanik etkilerden korumak için muhafaza Pirinç veya poliamidden yapılmıştır ve bağlantı elemanları ile kaplanmıştır.

Endüktif konum sensörleri, mekanizmanın herhangi bir parçasının konumunun periyodik veya sürekli olarak belirlenmesinin gerekli olduğu endüstriyel otomasyon sistemlerinde yaygın olarak kullanılmaktadır. Sensör, sürücüye gönderilen bir sinyal üretir. Bir başlatıcı, denetleyici, röle, frekans dönüştürücü vb. bir yürütme mekanizması görevi görebilir. Önemli olan, sensör parametrelerinin voltaj ve akım açısından sürücünün parametrelerine karşılık gelmesidir.

Sensörlerin çoğu güç cihazları değildir, öncelikle sinyal cihazlarıdır, bu nedenle sensörün kendisi, kural olarak, güçlü hiçbir şeyi değiştirmez, ancak yalnızca kontrol eder, bir kontrol sinyali verir, halihazırda bağlanabilen bir eylem başlatma cihazı görevi görür. güç anahtarlamasına.

Modern endüktif konum sensörleri çoğunlukla plastik veya metal muhafazaların iki versiyonunda bulunur: dikdörtgen veya silindirik. Dairesel kesitli sensörün çapı 4 ila 30 mm arasında olabilir ancak en sık kullanılan çaplar 18 ve 12 mm'dir.

Sensör ekipman üzerine monte edildiğinde, metal plaka ile sensörün çalıştırma bölgesi arasında bir boşluk ayarlanır, genellikle bu mesafe sensörün çapını aşmaz ve kural olarak, 2-3 kat daha küçük olduğu ortaya çıkar. çapı.

Endüktif konum sensörleri bağlantı yöntemine göre iki telli, üç telli, dört telli ve beş telli olabilir.

İki telli doğrudan yükü değiştirin, örneğin marş bobiniyani geleneksel bir anahtar gibi çalışırlar. İki telli sensörler yük direnci gerektirir, bu nedenle her zaman güvenilir bir araç olarak uygun değildirler, ancak ilgilerini kaybetmezler.

Yük, sensöre basitçe seri bağlanır, eğer sabit voltaj kullanılıyorsa, o zaman polariteye dikkat etmek önemlidir, eğer alternatif polarite önemli değilse, ana şey anahtarlanan güç ve akımdır.

Üç telli sensörler, sensöre güç sağlamak için üçüncü bir kabloya sahiptir ve bu en popüler çözümdür. Dört telli ve beş telli sensörler, yükü bağlamak için transistör veya röle çıkışlarına sahiptir ve beşinci tel, sensörün çalışma modunu, çıkışların ilk durumunu seçmenize izin verir.

Çıkışlar hem röle hem de transistör olabileceğinden, sensörler buna göre çıkışların cihazına göre üç türe ayrılır: röle, npn ve pnp.

Röle çıkışlı sensörler

Röle çıkışlı bir sensör, besleme devresinin dahil edilen devreden galvanik izolasyonuna sahiptir. Bir kabloyu değiştirir ve anahtarlanan devredeki voltaj özellikle kritik değildir. Sensörün güç kaynağı devresi galvanik olarak izole edildiğinden, bu durum röle sensörünün bir avantajı olarak değerlendirilebilir. Bu tip sensörler genellikle büyüktür.

pnp transistör çıkışlı sensörler

Sensörün çıkışında pozitif kabloyu yükle değiştiren bir pnp transistörü vardır. Çıkış pnp transistörünün kollektör devresine, ikinci ucu üzerinden kalıcı olarak negatife bağlı bir yük bağlanır.

npn transistör çıkışlı sensörler

Sensörün çıkışında, negatif kabloyu yük ile değiştiren bir NPN transistörü vardır. Çıkış npn transistörünün kollektör devresine, ikinci ucuyla pozitif uca kalıcı olarak bağlı olan bir yük bağlanır.

Çıkışların başlangıç ​​durumuna göre endüktif konum sensörleri normalde kapalı veya normalde açık kontak olabilir. İlk durum, bu durumun sensörün henüz tetiklenmediği, yani etkinleştirilmediği anda olduğu anlamına gelir.

Çıkış kontakları normalde kapalı ise yük rölantide bağlanır, normalde açıksa sensör tetiklenene kadar yük kesilir ve sürücüye güç verilmez (örneğin kontaktör). Normalde kapalı kontaklar İngilizce formatta belirtilmiştir — N.C. (Normalde Kapalı), Normalde Açık — N.A. (Normalde açık).

Böylece transistör çıkışlı sensörler iletkenliğe göre iki tip (pnp veya npn) ve çıkışların başlangıç ​​durumuna göre iki tip olmak üzere dört tiptir. Açarken veya kapatırken de bir gecikme olabilir.

Sensöre bağlı sürücü tipine ve güç kaynağı yöntemine bağlı olarak sensörün mantığı pozitif veya negatif olabilir. Bu, cihazın girişini etkinleştiren voltaj seviyesinden kaynaklanmaktadır.

Aktüatörün negatif kablosu toprağa, eksiye bağlandığında giriş etkinleştirilirse, mantık negatif olarak adlandırılır, böyle bir bağlantı, npn tipi transistör çıkışlı sensörlerin karakteristiğidir.

Pozitif mantık, etkinleştirildiğinde sürücünün pozitif kablosunun pozitif güç kaynağına bağlanmasına karşılık gelir; bu mantık, pnp transistör çıkışlı sensörler için tipiktir. Çoğu zaman, mekanizmaların konumu için endüktif sensörlerin çalışmasında pozitif bir mantık vardır.

Daha eski en yaygın kullanılan endüktif konum sensörleri türleri

Endüktif konum sensörleri IKV-22

Endüktif sensörler IKV-22. Bu sensörlerin çalışması, manyetik devredeki hava boşluğu değiştiğinde çelik çekirdekli bobinlerin endüktif direncinin değişmesi prensibine dayanmaktadır.

Plastik bir kapakla kapatılmış çelik bir levha üzerine iki bobinli bir manyetik devre monte edilmiştir. Plakaya alt taraftan iki MBGP kapasitörü (biri 15 μF, 200 V, diğeri 10 μF, 400 V kapasiteli) takılır. Kapasitörler bir kapakla kaplıdır. Kablo, conta aracılığıyla bağlanır. Mekanizma üzerine, boyutları en az: kalınlık 2 mm, genişlik 80 mm, uzunluk 140 mm olması gereken bir manyetik şönt yerleştirilmiştir. Manyetik devre ile şönt arasındaki hava boşluğu 6 ± 4 mm'dir.

Çıkış rölesi genellikle manyetik şönt sensörden geçtiği anda, bobinin endüktif direncindeki bir değişiklik nedeniyle akım rezonansı oluştuğunda ve röle bobininden geçen akım düştüğünde açılır ve kapanır. Bu röleler: MKU-48 tipi, 12 V AC, çekme akımı en fazla 0,45 A, düşme akımı en az 0,1 A.Sensör devresinin besleme gerilimi 24 V AC röledir.

Endüktif konum sensörleri ID-5

Metalurji atölyelerinde, + 80 ° C'ye kadar ortam sıcaklıklarında ve% 100'e kadar nemde çalışmak üzere tasarlanmış ID-5 tipi endüktif sensörler kullanılır. İletken toz ve kireç kabul edilebilir. Sensörle birlikte UID-10 tipi yarı iletken çıkış amplifikatörü kullanılır. Amplifikatörün çıkış gücü (25 W), yaygın REV-800 rölelerini, KP21, MK-1 vb. kontaktörleri açmak için yeterlidir.

Sensör ile gözlenen ferromanyetik nesne arasındaki hava boşluğu 30 mm'ye kadar olabilir. ID-5 sensörünün boyutları 187x170x70 mm, besleme gerilimi 220 V ± %15, 50 Hz'dir.

Küçük boyutlu BSP temassız anahtarlar

Metal kesme makinelerinde küçük hareket anahtarları BSP-2 (temassız çıkışlı, mantık elemanına) ve BRP (PE-21, 24 V, 16 Ohm röle çıkışlı) kullanılır.

BSP-2 anahtarı, bir diferansiyel transformatör sensörü ve bir yarı iletken tetikleyiciden oluşur. Birinci sensör bobininin manyetik sistemi çelik bir plaka ile hareket ettirilir ve ikinci bobin düz armatür mekanizmasına bağlı manyetik sistemi üzerinden hareket ederken manipüle edilir. Bobinler ters yönde açılır.

Armatür sensörün üzerinde ise bobinlerin endüktif reaktansları eşittir ve diferansiyel transformatörün sensör çıkışı sıfırdır. Bu durumda tetikleyicinin çıkışında mantık elemanının çalışması için yeterli olan en az 2,5 V'luk bir voltaj belirir.

Sensörün üzerinde bir armatür bulunmadığında, tetiğe onu orijinal durumuna döndüren bir voltaj uygulanır. Ardından anahtarın çıkış sinyali sıfırdır.

BRP anahtarının çalışma prensibi birçok yönden BSP-2'ninkine benzer, kutunun içine bir endüktif sensör (diferansiyel transformatörün devresine göre), bir tetikleyici ve bir amplifikatör yerleştirilmiştir. Farklı dönüş sayısına sahip ikincil bobinler ters yönde açılır. Armatür, sensörün manyetik sistemi ile örtüştüğü için sinyal azalır ve faz değiştirdikten sonra tetik anahtarlanır ve harici bir çıkış rölesi (PE-21, 24 V, 16 Ohm) devreye girer.

Mekanizmaya sabitlenen ankraj 80x15x3 mm boyutlarındadır. Ankraj ve sensör arasındaki boşluk 4 mm'dir. Anahtarların nominal modda doğruluğu ± 0,5 mm'dir, çalıştırma farkı 5 mm'den fazla değildir. at. besleme voltajı ve sıcaklığındaki dalgalanmalar, BSP-2 ve BRP anahtarlarının hatası ± (2,5-f-3,0) mm'ye ulaşabilir.

Yüksek frekanslı endüktif sensörler VKB

Metal kesme makinelerinin otomasyonu için U-şekilli veya düz armatürlü VKB tipi yüksek hassasiyetli endüktif sensörler de kullanılır. Yerleşik transformatörün kutupları açık bir elektromanyetik sistem oluşturur. Çalışma havası aralığı 0,1-0,15 mm'dir.

Transformatörün sekonder sargısından gelen çıkış voltajı, bir diferansiyel ölçüm devresine ve ardından bir transistör amplifikatörüne beslenir. 5 ila 40 ° C sıcaklık dalgalanmaları ve nominal değerin% 85 ila 110'u arasındaki voltaj ile sensörün toplam hatası ± (0,064-0,15) mm'dir, yanıttaki fark 0,4 mm'yi geçmez. Mekanizmanın maksimum hareket hızı 10 m/mm'dir. Sensör boyutları 62x34x24 mm. Besleme voltajı 12 V.

Diferansiyel devreli metal kesme makineleri için özel hassas endüktif sensör türlerinin hatası ± 0,01 mm'den azdır.Bu tür sensörler, bir elektronik ünite üzerinde bir sensör ünitesinden oluşan VPB12 tipi temassız bir hareket anahtarını içerir. Sensör ünitesi bir endüktif iş sensörü, bir endüktif kompanzasyon sensörü ve baskılı devre kartları içerir. Mekanizma monte edilmiştir: kontrol ferrit elemanı. Besleme gerilimi 12 V DC. Maksimum maruz kalma mesafesi 0,12 mm'den fazla değildir. Sensör çıkışına RPU-0 tipi bir röle bağlanabilir. Çıkış cihazının maksimum yük akımı 0,16 A'dır.

Jeneratör konum sensörleri

Bu tip sensörler kompakt ve çok hassastır. KVD-6M ve KVD-25 serisi (yuvalı), KVP-8 ve KVP-16 (uçak) sensör üreteçleri kendilerini kanıtlamıştır. Yüksek nem ve toz konsantrasyonlarında kullanıma uygundurlar. Sensörün transistör devresinin elemanları (jeneratör ve tetik), darbeye dayanıklı polistirenden yapılmış bir mahfazaya yerleştirilmiştir. Sızdırmazlık, soğukta sertleşen bir bileşik ile yapılır. Çalışma sıcaklığı aralığı - 30 ila +50 ° C'dir.

HPC sensörü, metal bir plaka ("bayrak") yuvadan geçtiğinde ayrı bir sinyal oluşturarak tetikleyicinin oluşturulmasında ve anahtarlanmasında bir arızaya neden olur. Yuvanın genişliği KVD-6M sensörü için 6 mm ve KVD-25 sensörü için 25 mm'dir.

KVP-8 ve KVP-16 sensörleri, sırasıyla maksimum 8 ve 16 mm mesafeden bir metal plaka geçtiğinde etkinleştirilir.