سنسور
سنسور المان حس کننده ای است که کميتهای فيزيکی مانند فشار، حرارت، رطوبت، دما، و ... را به کميتهای الکتريکی پيوسته (آنالوگ) يا غيرپيوسته (ديجيتال) تبديل می کند. اين سنسورها در انواع دستگاههای اندازه گيری، سيستمهای کنترل آنالوگ و ديجيتال مانند PLC مورد استفاده قرار می گيرند. عملکرد سنسورها و قابليت اتصال آنها به دستگاههای مختلف از جمله PLC باعث شده است که سنسور بخشی از اجزای جدا نشدنی دستگاه کنترل اتوماتيک باشد. سنسورها اطلاعات مختلف از وضعيت اجزای متحرک سيستم را به واحد کنترل ارسال نموده و باعث تغيير وضعيت عملکرد دستگاهها می شوند.
سنسورهای بدون تماس
سنسورهای بدون تماس سنسورهائی هستند که با نزديک شدن يک قطعه وجود آنرا حس کرده و فعال می شوند. اين عمل به نحوی که در شکل زير نشان داده شده است می تواند باعث جذب يک رله، کنتاکتور و يا ارسال سيگنال الکتريکی به طبقه ورودی يک سيستم گردد.
کاربرد سنسورها
1-شمارش توليد: سنسورهای القائی، خازنی و نوری
2-کنترل حرکت پارچه و ...: سنسور نوری و خازنی
3-کنترل سطح مخازن: سنسور نوری و خازنی و خازنی کنترل سطح
4-تشخيص پارگی ورق: سنسور نوری
5-کنترل انحراف پارچه : سنسور نوری و خازنی
6-کنترل تردد: سنسور نوری
7-اندازه گيری سرعت: سنسور القائی و خازنی
8-اندازه گيری فاصله قطعه: سنسور القائی آنالوگ
مزايای سنسورهای بدون تماس
سرعت سوئيچينگ زياد: سنسورها در مقايسه با کليدهای مکانيکی از سرعت سوئيچينگ بالائی برخوردارند، بطوريکه برخی از آنها (سنسور القائی سرعت) با سرعت سوئيچينگ تا 25KHz کار می کنند.
طول عمر زياد: بدليل نداشتن کنتاکت مکانيکی و عدم نفوذ آب، روغن، گرد و غبار و ... دارای طول عمر زيادی هستند.
عدم نياز به نيرو و فشار: با توجه به عملکرد سنسور هنگام نزديک شدن قطعه، به نيرو و فشار نيازی نيست.
قابل استفاده در محيطهای مختلف با شرايط سخت کاری: سنسورها در محيطهای با فشار زياد، دمای بالا، اسيدی، روغنی، آب و ... قابل استفاده می باشند.
عدم ايجاد نويز در هنگام سوئيچينگ: به دليل استفاده از نيمه هادی ها در طبقه خروجی، نويزهای مزاحم (Bouncing Noise) ايجاد نمی شود.
سنسورهای القائی
سنسورهای القائی سنسورهای بدون تماس هستند که تنها در مقابل فلزات عکس العمل نشان می دهند و می توانند فرمان مستقيم به رله ها، شيرهای برقی، سيستمهای اندازه گيری و مدارات کنترل الکتريکی (مانند PLC) ارسال نمايند.
اساس کار و ساختمان سنسورهای القائی
ساختمان اين سنسورها از چهار طبقه تشکيل می شود: اسيلاتور، دمدولاتور، اشميت تريگر، تقويت خروجی. قسمت اساسی اين سنسورها از يک اسيلاتور با فرکانس بالا تشکيل يافته که می تواند توسط قطعات فلزی تحت تاثير قرار گيرد. اين اسيلاتور باعث بوجود آمدن ميدان الکترومغناطيسی در قسمت حساس سنسور می شود. نزديک شدن يک قطعه فلزی باعث بوجود آمدن جريانهای گردابی در قطعه گرديده و اين عمل سبب جذب انرژی ميدان می شود و در نتيجه دامنه اسيلاتور کاهش می يابد. از آنجا که طبقه دمدلاتور، آشکارساز دامنه اسيلاتور است در نتيجه کاهش دامنه اسيلاتور توسط اين قسمت به طبقه اشميت تريگر منتقل می شود. کاهش دامنه اسيلاتور باعث فعال شدن خروجی اشميت تريگر گرديده و اين قسمت نيز به نوبه خود باعث تحريک طبقه خروجی می شود.
قطعه استاندارد: يک قطعه مربعی شکل از فولاد ST37 است که از آن بمنظور تست فاصله سوئيچينگ استفاده می شود. (استاندارد IEC947-5-2). ضخامت قطعه 1mm و طول ضلع اين مربع در اندازه های زير می تواند انتخاب شود.
-به اندازه قطر سنسور
-سه برابر فاصله سوئيچينگ نامی سنسور 3*Sn
ضرايب تصحيح: فاصله سوئيچينگ با کوچکتر شدن ابعاد قطعه استاندارد و يا با بکارگيری فلز ديگری غير از فولاد ST37 تغيير خواهد کرد. در جدول زير ضرايب تصحيح برای فلزات مختلف نشان داده شده است.
ضريب تصحيح (KM) برای فولاد ST37 برابر 1.0
ضريب تصحيح (KM) برای نيکل برابر 0.9
ضريب تصحيح (KM) برای برنج برابر 0.5
ضريب تصحيح (KM) برای مس برابر 0.45
ضريب تصحيح (KM) برای آلومينيوم برابر 0.4
بعنوان مثال هرگاه يک سنسور در مقابل فولاد از فاصله 10mm عمل سوئيچينگ را انجام دهد، همان سنسور در مقابل مس از فاصله 4.5mm عمل خواهد کرد.
فرکانس سوئيچينگ: حداکثر تعداد قطع و وصل يک سنسور در يک ثانيه می باشد. (بر حسب Hz). اين پارامتر طبق استاندارد DIN EN 50010 با شرايط زير اندازه گرفته می شود.
فاصله سوئيچينگ (Switching Distance) S: فاصله بين قطعه استاندارد و سطح حساس سنسور به هنگام عمل سوئيچينگ می باشد. (استاندارد EN 50010)
فاصله سوئيچينگ نامی (Nominal Switching Distance) Sn: فاصله ای است که در حالت متعارف و بدون در نظر گرفتن پارامترهای متغير از قبيل حرارت، ولتاژ تغذيه و غيره تعريف شده است.
فاصله سوئيچينگ موثر (Effective Switching Distance) Sr: فاصله سوئيچينگ تحت شرايط ولتاژ نامی و حرارت 20 درجه سلسيوس می باشد. در اين حالت تلرانسها و پارامترهای متغير نيز در نظر گرفته شده اند. 0.9Sn
فاصله سوئيچينگ مفيد (Useful Switching Distance) Su: فاصله ای است که در محدوده حرارت و ولتاژ مجاز، عمل سوئيچينگ انجام می شود. 0.81Sn
فاصله سوئيچينگ عملياتی (Operating Switching Distance) Sa: فاصله ای است که تحت شرايط مجاز، عملکرد سنسور تضمين شده است. 0
هيسترزيس H: فاصله بين نقطه وصل شدن (هنگام نزديک شدن قطعه به سنسور) و نقطه قطع شدن (هنگام دورشدن قطعه از سنسور) می باشد. حداکثر اين مقدار 10% مقدار نامی می باشد. (استاندارد EN 60947-5-2)
قابليت تکرار (Repeatability) R: قابليت تکرار فاصله سوئيچينگ مفيد تحت ولتاژ تغذيه V و در شرايط زير اندازه گيری می شود: حرارت محيط: 23 درجه سلسيوس؛ رطوبت محيط: 50 الی 70 درصد؛ زمان تست: 8 ساعت. (مقدار تلرانس برای اين پارامتر طبق استاندارد EN 60947-5-2 حداکثر +-0.1Sr می باشد.
پايداری حرارتی (Temperature Drift): تغييرات فاصله موثر سوئيچينگ در اثر تغييرات دما طبق استاندارد EN 60947-5-2 و در محدوده دمای 20 درجه سلسيوس زير صفر تا 60 درجه سلسيوس بالای صفر حداکثر 10% است.
حرارت محيط (Ambient Temperature) Ta:
محدوده حرارتی است که در آن محدوده، عملکرد سنسور تضمين شده است.
کلاس حفاظتی: IP67 (DIN 40050).
نحوه نصب سنسورهای القائی: هرگاه دو يا چند سنسور القائی در مجاورت هم و يا در مقابل هم نصب شوند، شرايط زير بايد رعايت شود:
الف) نحوه نصب سنسورهای القائی Flush: سنسورهای Flush (Shielded) سنسورهائی هستند که قسمت حساس سنسور توسط پوسته فلزی محصور شده است. هرگاه دو يا چند عدد از اين سنسورها هم سطح روی بدنه فلزی دستگاه نصب شوند رعايت فواصل نصب مطابق شکل زير الزامی می باشد.
ب) نحوه نصب سنسورهای القائی Non-Flush: در سنسورهای Non-Flush (UnShielded) قسمت حساس سنسور خارج از پوسته فلزی آن می باشد. فاصله سوئيچينگ اين نوع سنسورها بيشتر از سنسورهای Flush می باشد. اما فرکانس سوئيچينگ آن در مقايسه کمتر است.
ج) نحوه نصب سنسورهای القائی در مقابل هم: هر گاه دو سنسور القائی در مقابل هم نصب شوند رعايت فاصله حداقل 6Sn الزامی می باشد