ویژگی‌های حسگر القایی
سنسورهای القایی در تشخیص اشیاء فلزی بدون تماس فیزیکی، با استفاده از میدان الکترومغناطیسی تولید شده توسط یک سیم پیچ داخلی، عملکرد بسیار خوبی دارند. این دستگاه‌ها می‌توانند فلزات آهنی را در فواصل تا 80 میلی‌متر تشخیص دهند، و برد آنها برای مواد غیرآهنی مانند برنج و آلومینیوم کمتر است.
اجزای کلیدی شامل موارد زیر است:
- سطح حسگر، بدنه، چراغ نشانگر و سیم‌های اتصال
- مدار داخلی شامل سیم‌پیچ، نوسان‌ساز، مدار تریگر و مدار خروجی
عملکرد این سنسور بر اساس اصل القای الکترومغناطیسی است، که در آن یک جسم فلزی که وارد میدان سنسور می‌شود، باعث ایجاد جریان‌های گردابی می‌شود و حالت نوسان را تغییر می‌دهد. سپس این تغییر شناسایی و به یک سیگنال خروجی تبدیل می‌شود.
نکته قابل توجه این است که سنسورهای القایی بسیار مقاوم هستند، در برابر شوک، لرزش و گرد و غبار مقاوم هستند و همین امر آنها را برای محیط‌های صنعتی خشن مناسب می‌کند. فرکانس سوئیچینگ بالای آنها امکان تشخیص سریع قطعات متحرک را حتی در سرعت‌های چرخشی بالا فراهم می‌کند.
مشخصات حسگر خازنی
سنسورهای خازنی بر اساس اصل تشخیص تغییرات در میدان‌های الکترواستاتیک عمل می‌کنند و به آنها امکان می‌دهند طیف متنوعی از مواد از جمله فلزات، پلاستیک‌ها، مایعات، شیشه و چوب را حس کنند. این دستگاه‌های همه‌کاره از صفحات دی‌الکتریک تشکیل شده‌اند که یک میدان الکترواستاتیک منتشر می‌کنند، همراه با یک نوسان‌ساز، مدار تریگر و مدار خروجی.
اجزای حسگر خازنی
مدار داخلی سنسور خازنی
وقتی جسمی وارد منطقه تشخیص سنسور می‌شود، ظرفیت خازنی را تغییر می‌دهد و باعث می‌شود نوسان‌ساز با حداکثر فرکانس و دامنه فعال شود. فاصله تشخیص را می‌توان با استفاده از یک پیچ تنظیم، به دقت تنظیم کرد و حسگرهای خازنی را برای کاربردهای مختلف مانند تشخیص سطح مایع از طریق ظروف غیرفلزی سازگار کرد.
ویژگی‌های کلیدی: قابلیت تشخیص اشیاء از پشت دیوارهای غیرفلزی
محدودیت‌ها: مستعد تداخل ناشی از رطوبت و بخارات غلیظ
کاربردها: کاربرد گسترده در سنجش سطح و تشخیص برد کوتاه مواد شفاف
دوام: طول عمر بالا به دلیل عدم سایش مکانیکی
پیکربندی‌ها و کاربردهای حسگر
هر دو نوع حسگر القایی و خازنی، پیکربندی‌های متنوعی را برای تطبیق با کاربردهای صنعتی مختلف ارائه می‌دهند. این حسگرها می‌توانند محافظ‌دار یا بدون محافظ باشند، حسگرهای محافظ‌دار امکان نصب توکار را فراهم می‌کنند و حسگرهای بدون محافظ، ناحیه حسگر بزرگ‌تری را فراهم می‌کنند. آنها در پیکربندی‌های معمولاً باز یا معمولاً بسته، و همچنین انواع خروجی NPN یا PNP برای سازگاری با سیستم‌های کنترل مختلف در دسترس هستند.
سنسورهای القایی به ویژه در کاربردهای تشخیص فلز، مانند تشخیص درب ظروف در خطوط تولید، مفید هستند، در حالی که سنسورهای خازنی در وظایف سنجش سطح، مانند نظارت بر سطح مایع از طریق بطری‌های پلاستیکی، عالی عمل می‌کنند. انتخاب بین این نوع سنسورها به ماده خاصی که باید تشخیص داده شود، شرایط محیطی و محدوده تشخیص مورد نیاز برای کاربرد بستگی دارد.
https://viox.com/4-wire-proximity-sensor-wiring-diagram/
https://viox.com/npn-vs-pnp-proximity-sensors/
مقایسه القایی در مقابل خازنی
| ویژگی | سنسورهای القایی | سنسورهای خازنی |
|---|---|---|
| محدوده تشخیص | نسبتاً کم، تا ۸۰ میلی‌متر | متغیر، می‌تواند از میان دیوارهای غیرفلزی تشخیص دهد |
| مواد قابل تشخیص | اشیاء عمدتاً فلزی | طیف وسیعی از جمله فلزات، پلاستیک، مایعات، شیشه، چوب |
| مقاومت در برابر محیط زیست | مقاوم در برابر ضربه، لرزش و گرد و غبار | قابل تغییر در اثر رطوبت و بخارات غلیظ |
| فرکانس سوئیچینگ | بالا، مناسب برای کاربردهای با سرعت بالا | مشخص نشده، اما عموماً پایین‌تر از القایی است |
| ساییدگی و پارگی | بدون قطعات متحرک، مقاوم در برابر سایش | عدم سایش مکانیکی، عمر مفید طولانی |
| کاربردهای خاص | تشخیص فلز، شمارش قطعات با سرعت بالا | حسگر سطح، تشخیص مواد شفاف |
| تشخیص از طریق دیوار | ممکن نیست | می‌تواند اشیاء را از میان موانع غیرفلزی تشخیص دهد |
سنسورهای القایی در سناریوهای تشخیص فلز برتری دارند و دقت و قابلیت اطمینان بالایی را در محیط‌های صنعتی سخت ارائه می‌دهند. توانایی آنها در مقاومت در برابر شوک، لرزش و گرد و غبار، آنها را برای کاربردهایی در خطوط تولید که در آنها اشیاء فلزی باید با سرعت بالا تشخیص داده شوند، ایده‌آل می‌کند.
از سوی دیگر، حسگرهای خازنی تطبیق‌پذیری بیشتری در تشخیص مواد ارائه می‌دهند. توانایی منحصر به فرد آنها در حس کردن سطح از طریق ظروف غیرفلزی، آنها را به ویژه در کاربردهای نظارت بر سطح مایع، مانند تشخیص سطح پر شدن بطری‌های پلاستیکی، مفید می‌کند. با این حال، حساسیت آنها به عوامل محیطی مانند رطوبت و بخارات متراکم نیاز به بررسی دقیق در طول اجرا دارد.
هر دو نوع سنسور را می‌توان به صورت نرمال باز یا نرمال بسته و با خروجی‌های NPN یا PNP پیکربندی کرد که امکان انعطاف‌پذیری در ادغام با سیستم‌های کنترل مختلف را فراهم می‌کند. انتخاب بین سنسورهای القایی و خازنی در نهایت به الزامات خاص کاربرد، از جمله نوع ماده‌ای که باید شناسایی شود، محیط عملیاتی و محدوده تشخیص مورد نظر بستگی دارد.
تأثیر محیطی بر عملکرد حسگر
عوامل محیطی به طور قابل توجهی بر عملکرد حسگر تأثیر می‌گذارند، به ویژه برای حسگرهای القایی و خازنی مورد استفاده در اتوماسیون صنعتی. نوسانات دما، سطح رطوبت و تداخل الکترومغناطیسی همگی می‌توانند بر دقت و قابلیت اطمینان حسگر تأثیر بگذارند. برای عملکرد بهینه، حسگرها باید در محیط‌هایی با سطح نور بین ۱۰۰ تا ۱۰۰۰ لوکس مستقر شوند.
سنسورهای القایی عموماً در برابر عوامل محیطی مقاوم‌تر هستند و دقت خود را در شرایط سخت با گرد و غبار، ارتعاشات و تغییرات دما حفظ می‌کنند. سنسورهای خازنی، اگرچه همه کاره هستند، اما بیشتر در معرض تغییرات محیطی، به ویژه رطوبت و بخارات متراکم هستند که می‌تواند قابلیت‌های تشخیص آنها را تغییر دهد. برای کاهش این اثرات، کالیبراسیون منظم، فیلتر کردن داده‌ها و تکنیک‌های ادغام حسگر برای حفظ دقت در شرایط محیطی مختلف ضروری است. علاوه بر این، انتخاب نوع حسگر مناسب برای شرایط محیطی خاص برای بهینه‌سازی عملکرد و تضمین تشخیص قابل اعتماد در کاربردهای صنعتی بسیار مهم است.
تفاوت‌های بصری حسگرها
سنسورهای القایی و خازنی، اگرچه در قابلیت‌های تشخیص غیرتماسی مشابه هستند، اما ویژگی‌های بصری متمایزی دارند که می‌تواند به شناسایی آنها کمک کند. در اینجا تفاوت‌های بصری کلیدی بین این دو نوع سنسور آورده شده است:
- جنس بدنه: حسگرهای القایی معمولاً دارای بدنه‌های فلزی هستند که اغلب از جنس فولاد ضد زنگ یا برنج با روکش نیکل ساخته می‌شوند تا در برابر محیط‌های صنعتی سخت مقاومت کنند.
- سطح حسگر: حسگرهای خازنی معمولاً سطح حسگر بزرگتر و مسطحی دارند، در حالی که حسگرهای القایی ممکن است ناحیه حسگر کوچکتر و متمرکزتری داشته باشند.
- چراغ‌های نشانگر: هر دو نوع اغلب شامل نشانگرهای LED هستند، اما محل قرارگیری و رنگ آنها ممکن است بسته به سازنده و مدل متفاوت باشد.
- اندازه و شکل: سنسورهای القایی عموماً جمع و جورتر و استوانه‌ای هستند، در حالی که سنسورهای خازنی می‌توانند در اشکال مختلفی از جمله طرح‌های مستطیلی یا مسطح باشند.
- گزینه‌های نصب: سنسورهای القایی اغلب برای نصب همسطح در سطوح فلزی طراحی می‌شوند، در حالی که سنسورهای خازنی به دلیل توانایی حس کردن از طریق مواد غیرفلزی، گزینه‌های نصب انعطاف‌پذیرتری ارائه می‌دهند.
- انواع کانکتور: انواع اتصال الکتریکی ممکن است متفاوت باشد، سنسورهای القایی اغلب دارای کانکتورهای صنعتی استاندارد هستند و سنسورهای خازنی به طور بالقوه طیف وسیع‌تری از گزینه‌های اتصال را ارائه می‌دهند.
