سنسور مجاورتی القایی چیست و چگونه کار می کند؟

سنسور های مجاورت القایی یکی از کلیدی‌ترین اجزای سیستم‌های خودکار و صنعتی امروزی هستند. این سنسورها با قابلیت تشخیص بدون تماس اجسام فلزی، نقش مهمی در بهبود دقت، سرعت و قابلیت اطمینان فرایندهای صنعتی ایفا می‌کنند.

در این مقاله، قصد داریم به بررسی جامع سنسور های مجاورت القایی بپردازیم. از اصول اولیه عملکرد تا انواع مختلف، مزایا و معایب، کاربردهای گسترده و تکنولوژی‌های نوین، همه و همه در این مقاله مورد بحث قرار خواهند گرفت. همچنین، مقایسه این سنسورها با سایر انواع سنسورها و چالش‌های پیش روی آن‌ها نیز مورد توجه قرار خواهد گرفت.

 سنسور مجاورت القایی چیست؟

سنسور مجاورت القایی نوعی سنسور بدون تماس است که برای تشخیص وجود یا عدم وجود اشیاء فلزی در مجاورت خود به کار می‌رود. این سنسورها بر اساس اصل القای الکترومغناطیسی کار می‌کنند و در طیف گسترده‌ای از صنایع و کاربردها مورد استفاده قرار می‌گیرند.

سنسورهای مجاورت القایی از یک سیم‌پیچ تشکیل شده‌اند که یک میدان مغناطیسی متناوب ایجاد می‌کند. هنگامی که یک جسم فلزی وارد این میدان می‌شود، جریان‌های گردابی در آن ایجاد شده و باعث تغییر در امپدانس سیم‌پیچ می‌شوند.

این تغییر امپدانس توسط مدار الکترونیکی داخلی سنسور تشخیص داده شده و یک سیگنال خروجی تولید می‌کند. این سیگنال خروجی می‌تواند به صورت دیجیتال یا آنالوگ باشد و برای کنترل سایر دستگاه‌ها یا سیستم‌ها به کار رود.

سنسورهای مجاورت القایی به عنوان یکی از ابزارهای اساسی در اتوماسیون صنعتی، از چندین جزء اصلی تشکیل شده‌اند که هر کدام نقش مهمی در عملکرد کلی سنسور ایفا می‌کنند.

اجزا اصلی سنسور مجاورت القایی

1. هسته آهنی همراه با سیم‌پیچ‌ها:

ایجاد میدان مغناطیسی متناوب. سیم‌پیچ با عبور جریان متناوب، میدان مغناطیسی را در اطراف خود ایجاد می‌کند. هسته آهنی نیز به تقویت این میدان کمک کرده و تمرکز آن را در یک ناحیه خاص هدایت می‌کند.

2. نوسان‌ساز (Oscillator):

تولید جریان متناوب برای تغذیه سیم‌پیچ. این مدار الکترونیکی، سیگنال AC با فرکانس مشخص را تولید می‌کند که باعث ایجاد نوسانات در میدان مغناطیسی می‌شود. فرکانس نوسان، یکی از پارامترهای مهم در تعیین فاصله تشخیص سنسور است.

3. مدار اشمیت تریگر (Schmitt Trigger):

تبدیل سیگنال آنالوگ به دیجیتال. این مدار، تغییرات کوچک در امپدانس سیم‌پیچ (که ناشی از ورود جسم فلزی به میدان مغناطیسی است) را تشخیص داده و آن را به یک سیگنال دیجیتال روشن/خاموش تبدیل می‌کند.این مدار، نقطه تصمیم‌گیری سنسور است و مشخص می‌کند که آیا جسم فلزی در محدوده تشخیص قرار دارد یا خیر.

4. تقویت‌کننده خروجی:

تقویت سیگنال خروجی. سیگنال خروجی مدار اشمیت تریگر ممکن است ضعیف باشد، بنابراین تقویت‌کننده آن را تقویت می‌کند تا بتوان از آن برای کنترل سایر دستگاه‌ها استفاده کرد. تقویت‌کننده اطمینان حاصل می‌کند که سیگنال خروجی به اندازه کافی قوی است تا به درستی توسط سایر مدارها تشخیص داده شود.

انواع سنسورهای مجاورت القایی

سنسورهای مجاورت القایی، همانطور که از نامشان پیداست، برای تشخیص وجود اجسام فلزی در مجاورت خود بدون تماس فیزیکی استفاده می‌شوند. این سنسورها بر اساس اصل القای الکترومغناطیسی کار می‌کنند.

انواع سنسورهای مجاورت القایی را می‌توان بر اساس ویژگی‌های مختلفی طبقه‌بندی کرد:

بر اساس شکل ظاهری و نوع نصب:

• سنسورهای استوانه‌ای: این نوع سنسورها دارای بدنه‌ای استوانه‌ای هستند و برای تشخیص اجسام فلزی در یک جهت خاص استفاده می‌شوند.
• سنسورهای تخت: این سنسورها دارای سطح حسگری تخت هستند و برای تشخیص اجسام فلزی در یک سطح استفاده می‌شوند.
• سنسورهای سیلندری: این سنسورها دارای بدنه سیلندری هستند و برای تشخیص اجسام فلزی در یک زاویه مشخص استفاده می‌شوند.

دسته بندی بر اساس تعداد سیم‌ها و نوع خروجی

• سنسورهای دو سیمه: این سنسورها دارای دو سیم هستند و برای عملکرد به یک منبع تغذیه نیاز دارند.
• سنسورهای سه سیمه: این سنسورها دارای سه سیم هستند و علاوه بر تغذیه، یک سیم خروجی نیز دارند. خروجی می‌تواند از نوع PNP یا NPN باشد.
• سنسورهای چهار سیمه: این سنسورها دارای چهار سیم هستند و معمولاً برای کاربردهای خاص و پیچیده‌تر استفاده می‌شوند.

بر اساس فرکانس کاری:

• سنسورهای فرکانس پایین: برای تشخیص اجسام بزرگ‌تر و با هدایت الکتریکی کمتر مناسب هستند.
• سنسورهای فرکانس بالا: برای تشخیص اجسام کوچک‌تر و با هدایت الکتریکی بالاتر مناسب هستند.

 نوع خروجی:

• خروجی دیجیتال: سیگنال خروجی به صورت روشن یا خاموش است و برای تشخیص ساده وجود یا عدم وجود جسم استفاده می‌شود.
• خروجی آنالوگ: سیگنال خروجی متناسب با فاصله جسم تا سنسور تغییر می‌کند و برای کاربردهایی که نیاز به اندازه‌گیری دقیق فاصله دارند مناسب است.

محیط کاری:

• سنسورهای صنعتی: برای استفاده در محیط‌های صنعتی با شرایط سخت مانند دماهای بالا، رطوبت و گرد و غبار طراحی شده‌اند.
• سنسورهای غذایی: برای استفاده در صنایع غذایی و دارویی طراحی شده‌اند و با مواد ضد زنگ و بهداشتی ساخته می‌شوند.

سنسور القایی سرعت: اندازه‌گیری دقیق حرکت دورانی

سنسور القایی سرعت یا سنسور سرعت القایی نوعی سنسور است که برای اندازه‌گیری سرعت چرخش یک شفت یا محور استفاده می‌شود. این سنسورها بر اساس اصل القای الکترومغناطیسی کار می‌کنند و به طور گسترده‌ای در صنایع مختلف برای کنترل سرعت موتورها، پمپ‌ها، فن‌ها و بسیاری از تجهیزات دوار دیگر به کار می‌روند.

سی ان سی رومیزی

نحوه عملکرد

سنسورهای سرعت القایی به طور کلی از یک سیم‌پیچ و یک هسته آهنی تشکیل شده‌اند. هنگامی که یک شیء فلزی مانند یک چرخ دنده یا یک دیسک با دندانه‌های فلزی در مقابل سنسور حرکت می‌کند، میدان مغناطیسی ایجاد شده توسط سیم‌پیچ قطع و وصل می‌شود. این تغییرات در میدان مغناطیسی باعث ایجاد پالس‌های ولتاژی در سیم‌پیچ می‌شود. تعداد این پالس‌ها در واحد زمان، متناسب با سرعت چرخش شیء فلزی است. تعداد این پالس‌ها در واحد زمان، متناسب با سرعت چرخش شیء فلزی است.

مقایسه سنسورهای PNP و NPN

نتیجه گیری

سنسورهای مجاورت به عنوان چشم‌های الکترونیکی صنایع، در تشخیص بدون تماس اشیاء فلزی نقش محوری ایفا می‌کنند. این سنسورها با تکیه بر اصل القای الکترومغناطیسی، تغییرات ایجاد شده در میدان مغناطیسی ناشی از نزدیک شدن اجسام فلزی را تشخیص داده و سیگنالی را تولید می‌کنند.

انواع مختلفی از این سنسورها با خروجی‌های متفاوت (PNP، NPN، OC، NO، NC) وجود دارد که هر یک برای کاربرد خاصی مناسب است. مزایای این سنسورها شامل دقت بالا، سرعت پاسخ‌دهی سریع، عدم نیاز به تماس فیزیکی، قابلیت اطمینان و عمر طولانی است.

کاربردهای گسترده این سنسورها در صنایع مختلف از جمله خودروسازی، بسته‌بندی و الکترونیک، نشان از اهمیت آن‌ها در اتوماسیون صنعتی دارد. با این حال، محدودیت‌هایی مانند عدم توانایی در تشخیص اجسام غیرفلزی و تأثیرپذیری از عوامل محیطی نیز باید مد نظر قرار گیرد. با پیشرفت تکنولوژی، انتظار می‌رود سنسورهای مجاورت با قابلیت‌های بیشتر و کاربردهای متنوع‌تری در آینده توسعه یابند.

امیدواریم این اطلاعات برای شما مفید باشد. ما به نظرات شما برای بهبود محتوایمان اهمیت می‌دهیم. لطفا در بخش نظرات نظر خود را بنویسید.همچنین می توانید در شبکه های اجتماعی نیز با ما در ارتباط باشید

ترجمه و جمع آوری : واحد خدمات ، تحقیق و توسعه رباتیک صنعت