Pomozte vývoji webu a sdílení článku s přáteli!

V moderních strojích a vysoce přesných zařízeních, kde je důležité řídit polohu konstrukčních prvků, je instalován indukční snímač. K čemu se toto zařízení používá, jaké typy a způsoby připojení existují, jak to funguje, budeme zvažovat v tomto článku.

Destinace

Indukční snímač je určen k ovládání pohybu pracovního těla bez přímého kontaktu s ním. Hlavní působností jsou obráběcí stroje, přesné lékařské přístroje, automatizační systémy pro technologické procesy, měření a kontrola tvaru výrobku.V souladu s ustanovením článku 2.1.1.1 GOST R 50030.5.2-99 se jedná o snímač, který vytváří elektromagnetické pole v oblasti citlivosti a má polovodičový spínač.

Pole použití indukčních snímačů je do značné míry dáno jejich vysokou spolehlivostí a odolností vůči vnějším faktorům. Mnoho faktorů prostředí neovlivňuje jejich hodnoty a provoz: vlhkost, kondenzace, hromadění prachu a nečistot, vnikání pevných částic. Tyto funkce jsou poskytovány jejich zařízením a daty návrhu.

Zařízení

Vývoj segmentu radioelektroniky vedl nejen ke zdokonalování původních mechanismů, ale také ke vzniku zásadně nových indukčních snímačů. Jako příklad zvažte jednu z nejjednodušších možností (obrázek 1):

Rýže. 1. Zařízení indukčního snímače

Jak můžete vidět na obrázku, obsahuje:

  • magnetický obvod nebo třmen (1) - určený k přenosu elektromagnetického pole z generátoru do zóny citlivosti;
  • induktor (2) - vytváří střídavé elektromagnetické pole, když cívkami protéká elektrický proud;
  • předmět měření (3) - kovová kotva vložená nebo posunutá v oblasti citlivosti, nekovové předměty, které nemohou ovlivnit stav elektromagnetického pole, proto se nepoužívají jako detektor;
  • mezera mezi měřeným objektem a hlavním magnetickým obvodem (4) - poskytuje míru interakce jako magnetické dielektrikum, v závislosti na modelu snímače a způsobu pohybu může zůstat nezměněna nebo kolísat v daném rozsahu ;
  • generátor (5) - určený ke generování elektrického napětí o dané frekvenci, které v dané oblasti vytvoří střídavé magnetické pole.

Jak to funguje

Principem činnosti indukčního snímače je schopnost elektromagnetického pole měnit své parametry v závislosti na hodnotě magnetické vodivosti podél dráhy toku. Jeho práce je založena na klasické verzi cívky navinuté na jádru.

Rýže. 2. Magnetické pole v klidu

Když závity této cívky protéká elektrický proud I, vzniká magnetické pole (viz obrázek 2), jehož výsledný vektor magnetické indukce B je určen Pravidlem pravé ruky. Když se magnetické pole pohybuje jádrem, feromagnetický materiál poskytuje maximální propustnost. Jakmile se ale čáry magnetické indukce dostanou do vzdušného prostoru, magnetická vodivost se výrazně zhorší a část pole se rozptýlí.

Rýže. 3. Magnetické pole při zavedení spouštěcího objektu

Když se spoušťový předmět (obrázek 3) vyrobený z kovu zavede do pole působení indukčního senzorového pole, intenzita indukčních čar se dramaticky změní. V důsledku toho se zvyšuje tok a mění se jeho hodnota a to zase vede ke změně elektrické veličiny v obvodu cívky v důsledku jevu vzájemné indukce. V praxi je tento signál příliš malý, proto je v jejich obvodu zahrnut zesilovač pro rozšíření limitu měření indukčního snímače.

Vzdálenost spouště a cíl

V závislosti na konstrukci a principu činnosti indukčního snímače může mít předmět vlivu vertikální nebo horizontální pohyb vzhledem k samotnému měřidlu. Reakce senzoru na začátek pohybu ovládaného objektu však nemusí začít okamžitě, což je dáno jmenovitou vzdáleností, ve které je zóna citlivosti senzoru zajištěna, a technickými parametry objektu.

Rýže. 4. Oblast a předmět provozu

Jak můžete vidět na obrázku 4, na první pozici je ovládaný objekt v takové vzdálenosti, kdy elektromagnetické čáry nedosahují jeho povrchu. V tomto případě nebude signál odebírán z indukčního snímače, protože nezaznamenává pohyby v zóně citlivosti. Ve druhé poloze již ovládaný objekt překonal snímací vzdálenost a vstoupil do citlivé zóny. V důsledku interakce s objektem se na výstupu senzoru objeví odpovídající signál.

Snímací vzdálenost bude také záviset na geometrických rozměrech, tvaru a materiálu. Je třeba poznamenat, že jako předmět pro spouštění indukčního senzoru se používají pouze kovové předměty, ale od konkrétního typu se bude lišit i okamžik přechodu senzoru do opačného stavu, který je znázorněn na schématu:

Rýže. 5. Závislost snímací vzdálenosti na materiálu

Zobrazení

Indukčních snímačů je v praxi obrovská škála, všechny lze rozdělit do dvou velkých kategorií podle typu napájecího proudu - AC a DC. V závislosti na stavu kontaktů, v souladu s tabulkou 1, str. 3 GOST R 50030.5.2-99, jsou indukční snímače:

  • zavírání - při pohybu ovládaného objektu se přepne do polohy zapnuto;
  • otevření - v případě nárazu indukční snímač přepne kontakty do vypnuté polohy;
  • switching - současně kombinuje obě předchozí možnosti, jedním sepnutím sepne jeden výstup na zapnuto, druhý na vypnuto.

Podle počtu měřicích obvodů se indukční snímače dělí na jednoduché a diferenciální. První z nich má jednu cívku a jeden měřicí obvod. Druhý typ předpokládá přítomnost dvou snímačů, jejichž měřicí obvody jsou zařazeny v protifázi pro porovnávání naměřených hodnot.

Rýže. 6. Jednoduchý a diferenciální snímač

Podle způsobu přenosu dat se indukční snímače dělí na analogové, elektronické a digitální. V prvním případě jsou použity stejné cívky a feromagnetická jádra. Elektronické používají místo feromagnetů Schmidtovu spoušť k získání hysterezní složky. Digitální jsou vyrobeny ve formátu desek plošných spojů na mikroobvodech. Kromě toho jsou typy rozděleny podle počtu vodičů snímače: dva, tři, čtyři nebo pět.

Charakteristiky (parametry)

Při výběru indukčního snímače pro řešení konkrétního problému se řídí parametry obvodu, ve kterém bude fungovat, a hlavní logikou obvodu. Proto je nezbytně nutné kontrolovat shodu jejich parametrů:

  • napájecí napětí - určuje přípustný minimální a maximální rozdíl potenciálu, při kterém indukční snímač normálně pracuje;
  • minimální vypínací proud - nejmenší hodnota zátěže, při které dojde ke spínání;
  • aktivační vzdálenost - přípustný interval odstranění, při kterém dojde k přepnutí;
  • indukční a magnetický odpor - určuje vodivost elektrického proudu a magnetických indukčních čar pro konkrétní model;
  • korekční faktor – používá se k provedení opravy v závislosti na dalších faktorech;
  • frekvence spínání - maximální možný počet spínacích časů za sekundu;
  • rozměry a způsob instalace.

Příklady zapojení na schématech

Konstrukční vlastnosti indukčních snímačů určují počet jejich výstupů a způsob dalšího připojení. Vzhledem k tomu, že existují čtyři nejběžnější typy, zvažte příklady jejich schémat připojení.

Dvouvodičové indukční senzory

Rýže. 7. Schéma zapojení dvouvodičového snímače

Jak můžete vidět na výše uvedeném schématu, dvouvodičové indukční snímače se používají výhradně pro přímé spínání zátěží: stykače, spouštěče, cívky relé jako elektronický spínač. Toto je nejjednodušší schéma a model, ale provoz konkrétního modelu je velmi závislý na parametrech připojené zátěže.

Třívodičové indukční snímače

Rýže. 8. Schéma zapojení třívodičového indukčního snímače

V třívodičovém zapojení jsou dva výstupy pro napájení samotného indukčního snímače a třetí je určen pro připojení zátěže k němu. Podle způsobu spínání se dělí na PNP a NPN, první typ spíná kladný výstup, odtud název, druhý typ spíná záporný výstup.

Čtyřvodičové indukční senzory

Rýže. 9. Schéma zapojení čtyřvodičového indukčního snímače

Obdobně jako u předchozího snímače využívá čtyřvodič také dva piny 1 a 3 pro napájení. Ale piny 2 a 4 slouží k připojení zátěže s tím rozdílem, že spínání pro obě zátěže bude opačné.

Pětivodičové indukční senzory

Rýže. 10. Schéma zapojení pětivodičového indukčního snímače

U pětivodičového indukčního snímače se dva výstupy používají k napájení citlivého prvku snímače, v tomto příkladu jsou to 1 a 3. Dva výstupy 2 a 4 napájí různé zátěže a řídicí výstup 5 umožňuje volbu různých provozních režimů a změnu logiky spínání.

Výhody a nevýhody

Ve srovnání s jinými typy senzorových zařízení zaujímají indukční senzory nadále významnou mezeru a zvyšují tempo implementace v různých průmyslových odvětvích a sektorech národního hospodářství. Takové časté používání je vysvětleno řadou významných výhod:

  • vysoká spolehlivost díky jednoduché konstrukci a žádným pohyblivým kontaktům;
  • může fungovat jak z domácí sítě, tak ze speciálních generátorů, měničů a jiných zdrojů energie;
  • schopný poskytovat významný výstupní výkon - řádově několik desítek wattů;
  • vyznačují se vysokou citlivostí v oblasti měření.

Zároveň však existují nevýhody indukčních snímačů, které neumožňují jejich použití všude. Mezi nejvýznamnější nevýhody patří objemné rozměry, které neumožňují jejich montáž do jakýchkoli zařízení. Mezi nevýhody dále patří závislost provozních parametrů na teplotě a dalších faktorech korigujících přesnost.

Použitá literatura

  • Aleinikov A.F., Gridchin V.A., Tsapenko M.P. "Sensors" 2001
  • Kelim Yu.M. "Typické prvky automatických řídicích systémů" 2002.
  • V.V. Litviněnko, A.P. Maistruk. «Automobilové senzory, relé a spínače» 2004
  • Sosnin D. A. „Autotronika. Elektrická zařízení a systémy palubní automatiky moderních osobních automobilů» 2001

Pomozte vývoji webu a sdílení článku s přáteli!

Kategorie:

Elektrikář