سلکتورهای دو حالته و چند حالته چه مزایا و معایتی دارند؟
انواع مختلف سنسورها
همانطور که گفته شد، سلکتور فرمان به طور کلی در دستهبندیهای مختلفی قرار می‌گیرند. از جمله این دسته‌بندی‌ها عبارتند از:
- از لحاظ تماس یا عدم تماس: سنسورها از نظر میزان فاصله‌ای که با هدف مورد نظر دارند . به دو دسته سنسورهای تماسی و سنسورهای مجاورتی تقسیم می‌شوند. عملکرد حسگرهای تماسی، از طریق تماس مکانیکی صورت می‌گیرد. سنسورهای تماسی خود شامل دو گروه نیرو – فشار و تشخیص تماس هستند.
سلکتور قدرت نسبت به سنسورهای تماسی، پیچیده‌تر هستند و دقت سرعت بالایی دارند. این سنسورها خود دارای دسته‌بندی مختلفی از جمله سنسورهای خازنی، التراسونیک، القایی و… هستند. هدف ما از ارائه این مطالب، آشنایی با نوعی از سنسور مجاورتی تحت عنوان سنسور القایی می‌باشد.
- از لحاظ نوع خروجی سنسور: از نظر نوع خروجی، سنسورها به دو دسته سیگنال پیوسته یا همان آنالوگ و سیگنال گسسته یا همان دیجیتال، تقسیم می‌شوند. سیگنال‌های آنالوگ نیز خود شامل سیگنال جریانی و سیگنال ولتاژی هستند. سنسور القایی، در گروه سیگنال‌های دیجیتال قرار دارند.
- از لحاظ منبع توان: سنسورها از لحاظ منبع، توان به دو نوع اکتیو و پسیو دسته‌بندی می‌شوند.
- از لحاظ پارامترهای اندازه‌گیری: سنسورها از این نظر، به انواع مختلف سنسور موقعیت، دما، فشار، رطوبت، نور، جریان، شتاب، مغناطیس، ،رنگ تقسیم می‌شوند.
- از لحاظ نوع ساختار و ساختمان: سنسورها از این لحاظ به دسته‌بندی، محافظ و بدون محافظ تقسیم می‌شوند. در سنسورهای محافظت شده، قسمت حساس آن به کمک یک پوسته فلزی پوشانده و محافظت می‌شود. در نوع محافظت نشده، ناحیه حساس سنسور، از پوسته فلزی آن خارج می‌باشد.
- از لحاظ عملکرد: سنسورها بر اساس عملکردی که دارند، دارای انواع مختلف شیمیایی، ولتاژی، حرارتی، جریانی، مقاومتی، خازنی و سنسور القایی هستند.
سنسور القایی و ساختار و عملکرد آن
(القایی) از جمله سنسورهای پرکاربرد در صنعت می‌باشد. این سنسور تشخیص دهنده حضور اجسام، حرکت آنها یا موقعیت آنها است. برای این تشخیص، نیازی به تماس فیزیکی بین سنسور و آن جسم نمی‌باشد. در واقع سنسور بدون هیچگونه تماس فیزیکی حضور اجسام را تشخیص می‌دهد. نکته لازم به ذکر این است که این سنسورها صرفا در برابر فلزات واکنش نشان می‌دهند. این سنسور می توانند به شیرهای برقی، مدارهای کنترل الکتریکی و رله‌ها، به طور مستقیم فرمان‌هایی را ارسال کند. به این سنسور، سنسور الکترومغناطیسی نیز گفته می‌شود. این سنسور می‌تواند فلزهایی همچون فولاد، آلومینیوم، برنج، چدن، مس و نیکل را تشخیص دهد.
ساختار سنسور القایی شامل سه طبقه اسیلاتور، اشمیت تریگر و تقویت خروجی می‌باشد. در بخش اساسی و مهم این سنسور، از اسیلاتور با فرکانسی بالا استفاده می‌شود. این اسیلاتور باعث می‌شود در نواحی حساس سنسور، میدان الکترومغناطیسی ایجاد شود. زمانی که سنسور به قطعه فلزی نزدیک شود، در آن قطعه جریان‌های گردابی به وجود می‌آید و باعث می‌شود، انرژی میدان جذب شده و این فرایند منجر به کاهش دامنه اسیلاتور شود. این کاهش دامنه به اشمیت تریگر انتقال پیدا می‌کند و خروجی این طبقه فعال شده و در نتیجه طبقه خروجی تحریک می‌گردد. سنسور القایی، به طور کلی بر اساس موارد مختلفی، دارای انواع گوناگونی می‌باشد. در ادامه به بررسی انواع این سنسور می‌پردازیم.
انواع سنسور بر اساس شکل ظاهری
- از جمله این موارد شکل سنسور است که با توجه به آن، به نوع استوانه‌ای یا مکعبی تقسیم می‌شوند.
- نوع نصب سنسورهای مجاورتی یا القایی نیز، ممکن است به صورت شیلد یا غیر شیلد باشد. در سنسورهای سر تخت یا همان شیلد، صرفا اجسام فلزی که مقابل سنسور قرار داشته باشند، تشخیص داده می‌شوند. فاصله حساسیت سنسور شیلد، کمتر از فاصله حساسیت سنسور غیر شیلد است. این فاصله حساسیت، به نوع فلزی که قرار است تشخیص داده شود نیز بستگی دارد. در واقع محدوده سنجش فلزات آهنی مانند فولاد، بیشتر از محدوده سنجش فلزات غیر آهنی مانند مس می‌باشد.
- از لحاظ جنس تشکیل دهنده بدنه نیز، سنسورها ممکن است پلاستیکی، فلزی و… باشند.
- بر اساس طول سیم و همینطور جنس روکش نیز سنسورها، تقسیم‌بندی می‌شوند.
انواع سنسور از لحاظ ویژگی‌های فنی
- فرکانس کاری یا سرعت سنسور
- تعداد سیم‌های آن، بر اساس تعداد این سیم‌ها، سنسورها در دسته‌بندی دو سیم، سه سیم و چهار سیم قرار می‌گیرند. سنسورهای دو سیم، دارای خروجی فرمان مستقل نیستند. این سنسورهای دو سیم بصورت سری در مدار جای داده می‌شوند و عملکردشان متناسب با کنترل جریان می‌باشد. در نوع سه سیم، خروجی فرمان و ولتاژ تغذیه به صورت تفکیک شده از هم می‌باشند.
- فاصله دید سنسور
- محدوده دما
- نوع ورودی یا نوع خروجی سنسور
- خروجی‌های آن به منظور متصل شدن به شبکه
- برخی از انواع سنسور های مجاورتی
سنسور القایی سرعت: این نوع از سنسورها، به منظور اندازه‌گیری سرعت موتور الکتریکی یا حرارتی مورد استفاده قرار می‌گیرند. میدان مغناطیسی در نواحی حساس این سنسورها قرار دارد. تحت تاثیر حرکت چرخ دنده‌ها، میدان مغناطیسی تغییر می‌کند. این تغییرات به صورت پالس‌هایی در خروجی این سنسورها نمایان می‌گردند. کاربرد این نوع از سنسور، مربوط به سنجش سرعت موتور چرخ دنده، توربین، پمپ، لوکوموتیو و… می‌باشد. سنسور سرعت القایی به شکل تک قطبی یا دو قطبی می‌باشد.
برحسب ولتاژ تغذیه، تعداد سیم و نوع خروجی به انواع دو سیم AC، سه سیم AC، دو سیم DC، دو سیم نامور، سه سیم NPN، سه سیم PNP، چهار سیم NPN، چهار سیم PNP تقسیم می‌شوند.
برخی نکات مهم در اتصال این سنسورها :
- خودداری از متصل کردن سنسور دو سیم AC بدون بار به برق شهری
- زمانی که در ترکیب مدارهای سنسورها از منابع تغذیه DC، استفاده می‌شود باید به منظور کاهش تغذیه از خازن استفاده کرد.
- رعایت حداقل فاصله نصب دو سنسور القایی در برابر هم به میزان ۶Sn
- خودداری از متصل کردن لامپ به عنوان بار، به سنسورهای نوع AC
- در صورت الزام به استفاده از لامپ به عنوان بار، باید از یک مقاومت نیز استفاده شود.
سنسور القایی نامور: این نوع از سنسورهای القایی، در فضاهایی که خطر اشتعال و انفجار زیاد در آنها وجود دارد، مورد استفاده قرار می‌گیرند. علت انتخاب این سنسور، در این محیط‌ها این است که در سنسور نامور، محدودیتی در جریان و ولتاژ آن وجود دارد. لازم به ذکر است که از سنسور نامور، تحت عنوان سنسور ضد انفجار نیز نام برده می‌شود. محدوده عملکرد سنسور نامور، صرفا به فضاهای قابل انفجار محدود نمی‌گردد. بلکه از این سنسورها به دلیل سادگی و قیمت مناسب آن، در مکان‌های کنترل از راه دور و مدارهای ساده شمارنده نیز استفاده می‌شود.
سنسور نامور، به شکل مکعبی و همینطور شکل استوانه‌ای در قطرهای مختلفی ساخته می‌شود. این سنسور متناسب با اندازه میدان مغناطیسی، ولتاژ خروجی را عمود بر سطح سنسور، تنظیم می‌کند. برای تشخیص وجود فلز یا عدم وجود آن، عملکرد این سنسور بدین شکل است که زمانی که حضور فلزی را تشخیص دهد، جریان خروجی آن به کمتر از ۱.۲ آمپر رسیده و در واقع افت می‌کند. در مقابل، زمانی که فلز از سنسور دور شده و تشخیص داده نشود، جریان خروجی سنسور افزایش می‌یابد. لذا حتما متوجه شده‌اید که تغییراتی که در جریان خروجی، اتفاق می‌افتد، نشان دهنده این امر است که فلزی در ناحیه وجود دارد یا خیر. سنسور نامور به دو روش مورد استفاده قرار می‌گیرد. یکی از این روش‌ها، اتصال مستقیم به مدار الکتریکی است. روش دیگر اتصال مستقیم به آمپلی فایر است.
کاربردهای مختلف سنسور مجاورتی (القایی)
- سنسورهای مجاورتی، کاربرد بسیاری در حوزه‌های مختلف دارند.
- شناسایی و تشخیص فلزات: مانند سنسور خازنی، قابلیت شناسایی اجسامی که غیر فلزی هستند را ندارد.
- استفاده جهت تشخیص دادن بسته یا باز بودن درب آسانسور.
- تشخیص غلتک‌های موجود در نوار نقاله در کارواش های اتوماتیک و شناسایی و موقعیت یابی تجهیزات گوناگون.
- در ردیاب‌های فلزی: زمانی که سنسور القایی به جسم فلزی نزدیک می‌شود، در اطراف آن فلز میدانی مغناطیسی ایجاد می‌گردد. این میدان با میدان مغناطیسی اولیه خود سنسور القایی تداخل پیدا می‌کند و منجر به شناسایی فلز می‌شود.
- محاسبه و اندازه‌گیری ضخامت در قطعه‌های فلزی می‌باشد.
- محاسبه و اندازه گیری فاصله‌های بین قطعات.
- در برخی از زمینه‌های پزشکی همچون MRI.
- کنترل ترافیک در جاده‌ها و چراغ‌های راهنمایی و رانندگی.
- در جداسازی قسمت‌های فلزی در قطعات.
- شناسایی تغییراتی که در دندانه‌های برخی از چرخ‌دنده‌ها ایجاد شوند.
- شمارش قطعات موجود در برخی سیستم‌ها نیز از سنسورهای القایی بهره گرفته می‌شود.
- در صنعت خودرو، صنایع دریایی، بسته‌بندی، تشخیص دور موتور، خطوط مونتاژ، خطوط تولید و…
مزایا و معایب سنسورها
تا اینجا اهمیت این سنسورها و کاربرد آنها در صنایع مختلف بیان شد. برخی از مزایای سنسور القایی مشخص شده اند. در ادامه به برخی از این مزایا اشاره می‌کنیم.
- در محیط‌های متفاوتی با وجود شرایط کاری سخت، قابل استفاده هستند. از این سنسورها در محیط‌هایی با دمای بالا، فشار زیاد و… استفاده می‌شود. این مسئله از مزایای این سنسور محسوب می‌شود.
- سنسورهای مجاورتی بدون تماس فیزیکی هستند و در نزدیکی قطعه مورد نظر، نیازی به اعمال نیرو و فشار نیست.
- از دیگر مزایای این سنسورها می‌توان به طول عمر بالای آنها اشاره کرد. علت این طول عمر بالا این است که این سنسور با قطعه مورد نظر تماس مکانیکی ندارد. در نتیجه آب، گرد و خاک، روغن و… در آن نفوذ نمی‌کند.
- در سنسورهای مجاورتی نوع سرعتی، سرعت سوئیچینگ سنسور، بسیار زیاد است.
- یک مزیت دیگر این سنسور این است که در تشخیص آن، رنگ جسم فلزی تاثیری ندارد. همینطور آلودگی‌های محیطی، رطوبت و گرد و غبار نیز در فرایند تشخیص این سنسور، اختلالی ایجاد نمی‌کند.
- قیمت مناسب، دقت و کیفیت بالای نصب آن از دیگر مزایای این سنسور می‌باشد.
- در این سنسور، لغزش بخش‌های متحرک باعث به وجود آمدن نویز نمی‌شود.
- از جمله معایب سنسور القایی این است که در این سنسورها محدوده تشخیص، قابل تنظیم نمی‌باشد. این حسگرها به نوع فلزی که شناسایی کرده‌اند و برخی موارد دیگر وابسته هستند. کاربرد آن محدود به تشخیص قطعات فلزی می‌باشد و در تشخیص قطعات غیر فلزی کارایی ندارد.
منبع : بابا ادیسون