[Zohreh Gholami]

سنسورهاي القائي, Inductive proximity switch


سويیچ هاي القائي:
سويیچ هاي القائي سنسورهاي بدون تماس هستند كه تنها در مقابل فلزات عكس العمل نشان مي دهند و مي توانند فرمان مستقيم به رله ها، شيرهاي برقي، سيستمهاي اندازه گيري و مدارات كنترل الكترونيكي (مانند PLC) ارسال نمايند.


اساس كار و ساختمان سويیچ هاي القائي:
ساختمان اين سوئيچها از چهار قسمت تشكيل ميشود.
تقويت خروجي                تريگر            دمدولاتور                    اسيلاتور
OSCILLATOR      DEMODULATOR      TRIGGER      OUTPUT  DRIVE
قسمت اساسي اين سويچها از يك اسيلاتور با فركانس بالا تشكيل يافته كه مي تواند توسط قطعات فلزي تحت تاثير قرار گيرد . اين اسيلاتور باعث بوجود آمدن ميدان الكترومغناطيسي در قسمت حساس سنسور مي شود . نزديك شدن يك قطعه فلزي باعث بوجود آمدن جريانهاي گردابي در قطعه گرديده و اين عمل سبب جذب انرژي ميدان مي شود و در نتيجه دامنه اسيلاتور كاهش مي يابد . از آنجا كه طبقه دمدولاتور آشكار ساز دامنه اسيلاتور است در نتيجه ، كاهش دامنه اسيلاتور توسط اين قسمت به طبقه اشميت تريگر منتقل مي شود . كاهش دامنه اسيلاتور باعث فعال شدن خروجي اشميت تريگر گرديده و اين قسمت نيز به نوبه خود باعث تحريك طبقه خروجي مي شود .


قطعه استاندارد:
يك قطعه مربعي شكل از فولاد ST37 است كه از آن به منظور تست فاصله سويچينگ استفاده مي شود. ( استاندارد IEC947-5-2) ضخامت قطعه 1mm و طول ضلع اين مربع در اندازه هاي زير مي تواند انتخاب شود.
•  به اندازه قطر سنسور
•  سه برابر فاصله سويچينگ نامي سنسور 3Sn


ضرايب تصحيح:
فاصله سويچينگ با كوچكتر شدن ابعاد قطعه استاندارد و يا با بكار گيري فلز ديگري غير از فولاد ST37 تغيير خواهد كرد. در جدول زير ضرايب تصحيح براي فلزات مختلف نشان داده شده است.

بعنوان مثال هر گاه يك سنسور در مقابل فولاد از فاصله 10mm عمل سويچينگ را انجام دهد ، همان سنسور در مقابل مس از فاصله 4.5mm عمل خواهد كرد.


فركانس سويچينگ:
حداكثر تعداد قطع و وصل يك سنسور در يك ثانيه مي باشد.
( اين واحد بر حسب هرتز Hz بيان مي شود ).
اي پارامتر طبق استاندارد DIN EN 50010 با شرايط زير اندازه گرفته مي شود.

فاصله سويچينگ S :  Switching Distance 
فاصله بين قطعه استاندارد و سطح حساس سنسور بهنگام عمل سويچينگ مي باشد .        ( استاندارد EN 50010)

فاصله سويچينگ نامي Sn :    Nominal Switching distance 
فاصله اي است كه در حالت متعارف و بدون در نظر گرفتن پارامترهاي متغير از قبيل حرارت ، ولتاژ تغذيه و غيره تعيين شده است .

فاصله سويچينگ موثر Sr : Effective Switching Distance
فاصله سويچينگ تحت شرايط ولتاژ نامي و حرارت 200C مي باشد . در اين حالت تلرانسها و پارامترهاي متغير نيز در نظر گرفته شده اند .
0.9 Sn < Sr  <  1.1 Sn

فاصله سويچينگ مفيد Su : Useful Switching Distance 
فاصله اي است كه در رنج حرارت و ولتاژ مجاز ، عمل سويچينگ انجام مي شود .
0.18 Sn < Su  <  1.21 Sn

فاصله سويچينگ عملياتي Sa : Operating Switching Distance
فاصله اي است كه تحت شرايط مجاز ، عملكرد سنسور گارانتي شده است .
0 < Sa  <  0.81 Sn

هيسترزيس H :    Hystersis
فاصله بين نقطه وصل شدن ( هنگام نزديك شدن قطعه به سنسور و نقطه قطع ( هنگام دور شدن قطعه از سنسور ) مي باشد .
حداكثر اين مقدار %20 فاصله نامي مي باشد .
(استاندارد EN 60947-5-2)

قابليت تكرار R:
قابليت تكرار فاصله سويچينگ مفيد تحت ولتاژ تغذيه V و در شرايط زير اندازه گيري مي شود.
•  حرارت محيط :  23+درجه سانتيگراد
•  رطوبت محيط :  50 الي 70 درصد
•  زمان تست :    8 ساعت
•  ( مقدار براي اين پارامتر طبق استاندارد  EN60947-5-2 حداكثر 0.1 Sr مي باشد ).

پايداري حرارتي: Temperature drift
تغييرات فاصله موثر سويچينگ در اثر تغييرات حرارت طبق استاندارد EN60947-5-2 و در محدوده حرارتي 25-درجه سانتيگراد تا 70+ درجه سانتيگراد حداكثر 10% است.


حرارت محيط: Ambient Temperature Ta
رنج حرارتي است كه در ‌آن محدوده ، عملكرد سنسور تضمين شده است.

كلاس حفاظتي:
سنسورهاي القائي ساخت اين شركت تحت كلاس حفاظتي IP67 (DIN 40050) توليد مي شوند.

نحوه نصب سنسورهاي القائي:
هر گاه دو يا چند سنسور القائي در مجاورت هم و يا در مقابل هم نصب شوند ، شرايط زير بايد رعايت شود.

الف) – نحوه نصب سنسورهاي القائي Shielded:
سنسورهاي Shielded ( يا Flush-Mount) سنسورهايي هستند كه قسمت حساس سنسور توسط پوسته فلزي محصور شده است . هر گاه دو يا چند عدد از اين سنسورها هم سطح روي بدنه فلزي دستگاه نصب شوند رعايت فواصل نصب مطابق شكل زير الزامي ميباشد .

ب) – نحوه نصب سنسورهاي القائي  Unshielded:
در سنسورهاي Unshielded (Non-flush mount) ، قسمت حساس سنسور خارج از پوسته فلزي ‌آن مي باشد . فاصل سويچينگ اين نوع سنسورها بيشتر از سنسورهاي shielded ميباشد . اما فركانس سويچينگ در مقايسه كمتر است . رعايت فواصل نصب مطابق شكل زير الزامي ميباشد .

ج) – نحوه نصب سنسورهاي القائي در مقابل هم:
هر گاه دو سنسور القائي در مقابل هم نصب شوند رعايت فاصله حداقل 6Sn الزامي ميباشد.


ولتاژ تغذيه:
حداكثر و حداقل ولتاژي است كه در آن محدوده سنسور عملكرد مطمئني ارائه خواهد داد. (V supply )

ريپل :
عبارت است از مقدار ولتاژ AC كه بر ولتاژ DC سوار شده است . حداكثر مقدار مجاز آن %10 ولتاژ DC ميباشد.


يادآوري:
در مواردي كه احتمال تداخل پارازيت وجود دارد ميتوان از يكسو كننده هايي كه داراي رگلاتور تثبيت ولتاژ و فيلتر ميباشند استفاده نمود .

جريان نشتي:
جرياني است كه از سنسورهاي دو سيمه در حالت قطع عبور مي كند. (I leakage)

جريان بي باري:
جرياني است كه در سنسورهاي سه سيمه و چهار سيمه و در حالتي كه خروجيها به بار متصل نشده اند از منبع تغذيه كشيده مي شود. (I no-load)

جريان بارماگزيمم:
حداكثر جريان پيوسته ميباشد كه از خروجي سنسور عبور مي كند. (Imax)

افت ولتاژ:
حداكثر ولتاژ طبقه خروجي سنسور كه در حالت سويچ مي باشد و جريان مجاز از ‌آن عبور مي كند. (V drop )

نشان دهنده خروجي:
عملكرد خروجي برخي از سنسورها توسط ديود نوراني LED نشان داده مي شود.


توابع خروجي سنسورها:
سنسورها از لحاظ مشخصات خروجي ب چند نوع دسته بندي مي شوند.
نرمال باز: N.O.(Normally Open)
در حالت عادي ، خروجي سنسور قطع مي باشد و زماني كه عمل سويچينگ انجام مي گيرد ، خروجي سنسور از حالت قطع به وصل تبديل مي شود .

نرمال بسته: N.C.(Normally Close
در حالت عادي ، خروجي سنسور وصل مي باشد و زماني كه عمل سويچينگ انجام مي گيرد ، خروجي سنسور از حالت وصل به قطع تبديل مي شود .

مكمل:      Complementary
اين نوع سنسورها داراي دو نوع خروجي نرمال باز و نرمال بسته مي باشند .


آنالوگ                Analog  Output
در اين نوع از سنسورها ، خروجي بصورت ولتاژ ئ يا جريان پيوسته بوده و تابع فاصله قطعه از سنسور مي باشد .

نامور:            N.C.(Normally Close)
سنسورهايي دو سيمه هستند كه جريان آن متناسب با فاصله قطعه از سنسور تغيير مي كند. به عبارت ديگر مي توان گفت مقاومت داخلي سنسور تغير مي كند.
اين سنسور مطابق با استاندارد DIN 19234 توليد مي شود.

حفاظت سنسورها:
سنسورهاي تبريزپژوه بصورت خروجي استاندارد توليد مي شوند. اما در بعضي موارد سنسورهايي با خروجي حفاظت شده نيز توليد مي شوند.

الف: خروجي استاندارد
كليه سنسورهاي تبريزپژوه در مقابل اتصال معكوس تغذيه و اضافه ولتاژهاي ناشي از قطع بار سلفي حفاظت شده اند و فقط در صورت اتصال اشتباه بين سيمهاي خروجي و تغذيه، احتمال آسيب ديدن سنسورها وجود دارد.

ب: خروجي حفاظت شده
در اين نوع از سنسورها، اگر خروجي اتصال كوتاه گردد، و يا سيمهاي سنسور جا به جا شوند ، آسيبي به سنسور نمي رسد.
برخي از سنسورها داراي دو عدد نشاندهنده LED  مي باشند.
LED سبز وجود تغذيه را نشان مي دهد، و هنگامي كه در خروجي اتصالي رخ مي دهد اين نشان دهنده به حالت چشمك زن در مي آيد، اين سنسور ها با حروف SP در انتهاي تيپ سنسور مشخص مي شوند.

سنسورهاي دنباله سوكتدا:
برخي از سنسورهاي تبريزپژوه بصورت دنباله سوكت دار نيز قابل ارائه مي باشد به يك نمونه از اين سنسور و سيم بندي آن توجه كنيد.
اين سنسورها با حروف S4 در انتهاي تيپ سنسور مشخص مي شوند.

انواع سنسورهاي القائي:
سنسورهاي القائي از نظر تعداد سيم، ولتاژ تغذيه و نوع خروجي به انواع زير تقسيم مي شوند.

دو سيمه AC        2WIRE AC SWITCH
اتصال باز : سري          نوع بار : كنتاكتور ، رله و ....
كد سنسور نرمال باز      IPS-2...- OA-...
كد سنسور نرمال بسته    IPS-2...-CA-...
برخي از سنسورهاي AC داراي سه سيم مي باشد كه سيم سوم به بدنه سنسور وصل است بايد به زمين سيستم (ارت) متصل گردد.

سه سيمه AC        3WIRE AC SWITCH
نوع بار : كنتاكتور ، رله و ....
كد سنسور نرمال باز      IPS-3...- OA-...
كد سنسور نرمال بسته    IPS-3...-CA-...

دو سيمه DC        2WIRE DC SWITCH
نوع بار: رله، كارت الكترونيك و ...      اتصال بار: سري
كد سنسور نرمال باز      IPS-2...- Od-...
كد سنسور نرمال بسته    IPS-2...-CD-..

دو سيمه نامور  2WIRE (Namur)SWITCH
منبع تغذيه : ولتاژ 8.2VDC
نوع بار : مقاومت 1K ، كارت الكترونيك و ... اتصال بار : سري
كد سنسور IPS-2...-ND-...

سه سيمه NPN  3WIRE DC NPN SWITCH
منبع تغذيه : ولتاژ DC  (10-50V) يا (10-30V)
نوع بار : رله ، كارت الكترونيك ،ورودي PLC و ...
كد سنسور نرمال باز IPS-3...-ON-...
كد سنسور نرمال بسته  IPS-3...-CN-...
 
سه سيمهPNP    3WIRE DC PNP SWITCH
منبع تغذيه : ولتاژ DC  (10-50V) يا (10-30V)
نوع بار : رله ، كارت الكترونيك ،ورودي PLC و ...
كد سنسور نرمال باز IPS-3...-OP-...
كد سنسور نرمال بسته  IPS-3...-CP-...

چهار سيمه NPN    4WIRE DC NPN SWITCH
منبع تغذيه : ولتاژ DC  (10-50V) يا (10-30V)
نوع بار : رله ، كارت الكترونيك ،ورودي PLC و ...
كد سنسور IPS-4...-N-...


چهار سيمهP PN    4WIRE DC PNP SWITCH
منبع تغذيه : ولتاژ DC  (10-50V) يا (10-30V)
نوع بار : رله ، كارت الكترونيك ،ورودي PLC و ...
كد سنسور IPS-4...-P-...


اتصال سري سنسورهاي القائي:    اتصال موازي سنسورهاي القائي:
موارد احتياطي:
•  از اتصال سنسورهاي دو سيمه AC بدون بار به برق شهر (بعنوان تغذيه ) خودداري نمائيد . اين كار موجب خرابي سنسورخواهد شد .
•  ار اتصال سنسورهاي دو سيمه DC بدون بار به باطري و يا منبع تغذيه خودداري نمائيد . اين كار موجب خرابي سنسور خواهد شد .
•  ار اتصال لامپ بعنوان بار به سنسورهاي AC خودداري نمائيد . امپدانس اهمي لامپ هنگام خاموش بودن كم است (لامپ سرد است ) ، در نتيجه هنگام سويچينگ سنسور ، جريان زيادي از أن عبور خواهد كرد كه در مواردي موجب خرابي سنسور مي شود .
•  هر گاه مجبور به استفاده از لامپ بعنوان بار هستيد ، بهتر است از يك مقاومت پيش گرم كننده مطابق شكل زير استفاده شود . اين مقاومت باعث مي شود كه جريان اندكي ئر حالت قطع سنسور از لامپ عبور كند ، اين عمل مقاومت اهمي لامپ را افزايش مي دهد . مقدار اين مقاومت تابع ولتاژ تغذيه و توان لامپ مي باشد .
•  در مواقعي كه از منابع تغذيه DC در تركيب مدارات سنسورها استفدهمي گردد ، بايد از خازن به منظور كاهش ريپل تغذيه استفاده شود .
•  هنگام محكم كردن سنسورها در محل نصب ، رعايت حداكثر گشتاور اعمالي الزامي است . در جداول زير ، اين مقدار براي سنسورهاي مختلف مشخص شده است .
•  هنگام نصب سنسور ، حتما به محدوده ولتاژ كار أن توجه شود .
اين محدوده بر روي بر چسب سنسور درج شده است.
•  هنگام استفاده از سنسور، حتما به جريان مجاز أن توجه شود.

ماكزيمم جريان مجاز بر روي بر چسب سنسور درج شده است.


راهنماي مدل سنسورهاي القائي
سنسورهاي القائي دو سيمه AC
سنسورهاي القائي دو سيمه AC
سنسورهاي القائي دو سيمه DC
سنسورهاي القائي دو سيمه DC
سنسورهاي القائي سه سيمه DC
سنسورهاي القائي سه سيمه DC
سنسورهاي القائي چهار سيمه DC
سنسورهاي القائي چهار سيمه DC
سنسورهاي القائي چهار سيمه DC
سنسورهاي القائي سوكتدار
سنسورهاي القائي با رنج ولتاژ وسيع و خروجي حفاظت شده
سنسورهاي القائي سه سيمه مكعبي DC

Inductive proximity switch    سنسورهاي القائي خاص
(special version )
Inductive proximity switch    1-3  سنسور القائي نامور(NAMUR)
(Namur )
Analog  Inductive                    2-3  سنسور القائي آنالوگ
Inductive speed sensor      3-3 سنسور القائي سرعت
          Inductive proximity 4-3 سنسور القائي براي محيط هاي با فشار زياد
High -pressure areas switch for 
Inductive proximity                5-3 سنسور القائي براي محيط هاي با حرارت زياد
Switch for High -temperature areas 



سنسور القائي نامور(NAMUR)
(استاندارد DIN 19234)
سنسورهاي دو سيمه هستند كه مقاومت داخلي آنها بر حسب فاصله قطعه از سنسور تغيير مي كند.
معمولا اتصال اين سنسورها به منبع تغذيه از طريق يك مقاومت  صورت مي يرد.
منحني مشخصه اين سنسورها در شكل زير نشان داده شده است.
با توجه به سيم بندي مدار، جريان اتصال كوتاه در دو سر سنسور محدود مي باشد، لذا بدليل اين محدوديت در محيط هاي قابل انفجار مي توان از اين سنسورها استفاده كرد.
با بكار گيري آمپليفايرهاي مخصوص اين نوع سنسورها، مي توان از اين سنسورها بعنوان سويچ القائي استفاده كرد.


در حالت كلي اين نوع از سنسورها را مي توان به يكي از دو روش زير بكار برد.
•  الف- اتصال مستقيم به مدار الكترونيكي
در اتصال اين نوع سنسورها به مدارات الكترونيكي به منحني مشخصه اين سنسورها توجه شود.
در دستگاههاي الكترونيكي مانند شمارنده ها ، سرعت سنجها، مدارات كنترل و ... اغلب از اين نوع سنسورها در طبق ورودي استفاده شده است.
•  ب- اتصال غير مستقيم به آمپليفاير
آمپليفاير هاي مخصوص جهت اتصال به اين نوع سنسورها ساخته شده اند كه با ولتاژ 220 ولت و يا 24 ولت كار مي كنند.


كد سنسورهاي نامور:
اين سنسورها با كد زير مشخص مي شوند.

سنسور القائي نامور(NAMUR)
سنسور القائي آنالوگ:    Analog Inductive Sensor
سنسورهاي القائي آنالوگ سنسورهايي هستند كه در مقابل فلزات عكس العمل نشان مي دهند. اين عكس العمل بصورت ولتاژ و يا جريان خطي در خروجي ظاهر مي شود. منحني زير نمونه اي از مشخصه اين سنسورها را نشان مي دهد.


با توجه به منحني مشخصه فوق، ملاحظه مي گردد كه ابتدا و انتهاي منحني غير خطي است . اين سنسورها در قطرهاي 30mm,18mm و نيز بصورت مكعبي توليد مي شوند.

كد اين سنسورها بصورت زير مشخص شده است.


مشخصات كلي:
•  منبع تغذيه :              15-30 VDC
•  خروجي:
                     

( در صورت درخواست ، نوع 4-20mA طبق سفارش ساخته مي شود )
•  بدون نياز به تقويت كننده مجزا


كاربرد
اندازه گيري فاصله قطعه از سنسور
جدا سازي قطعات با ابعاد مختلف
اندازه گيري ضخامت قطعات فلزي



سنسور القائي سرعت:
سنسور القائي سنسورهايي هستند كه به منظور اندازه گيري سرعت استفاده مي شوند. (اسپيد سنسور)
در قسمت حساس اين سنسورها، ميدان مغناطيسي وجود دارد و اين ميدان در اثر حركت چرخ دنده ها تغيير مي كند. از آنجا كه خروجي اين سنسورها سلفي مي باشد، لذا اين تغييرات ميدان بصورت پالسهايي در خروجي ظاهر مي شوند. برخي از اين سنسورها نياز به تقويت كننده در خروجي دارند.

كاربرد:
اندازه گيري سرعت موتور، لوكوموتيو، چرخ دنده، پمپ، توربين و ....
اين سنسورها با كد زير مشخص مي شوند.

سنسور القائي سرعت
سنسور القائي براي محيط هاي فشار زياد
سنسور القائي براي محيط هاي حرارت زياد


[color=#black]مقاله های برق و الکترونیک, مقاله های دانشگاهی, مقاله علمی, اساس کار و ساختمان سویچهای القائی, فرکانس سویچینگ, فاصله سویچینگ, فاصله سویچینگ موثر, هیسترزیس, پایداری حرارتی, کلاس حفاظتی, نحوه نصب سنسورهای القائی, جریان بی باری, جریان بارماگزیمم, توابع خروجی سنسورها, حفاظت سنسورها, کد سنسورهای نامور, سنسور القائی آنالوگ, سنسور القائی سرعت, پیشگامان متا, meta4u.com[/color]