Un sensor de inductància sense contacte es col·loca com un sensor capaç de respondre a objectes metàl·lics atrapats en el seu camp electromagnètic. A causa d'aquesta propietat de sensors de proximitat inductius, és possible rastrejar el moviment de les parts mòbils de l'equip i, si cal, apagar el motor del mecanisme d'accionament. Per al reconeixement i l’anàlisi dels canvis en el camp magnètic, s’introdueix en la seva composició una unitat electrònica especial anomenada controlador (comparador).
El dispositiu i principi de funcionament
Els sensors de posició d’inducció, a més del comparador electrònic, contenen els components necessaris següents:
- caixa d’acer amb connector per a un cable de connexió;
- l’element sensible incorporat que detecta canvis en el camp magnètic es fa en forma d’un nucli d’acer amb una bobina;
- mòdul de relé executiu;
- indicador d’activació del LED.
Els dissenys de diversos models de sensors metàl·lics poden tenir algunes diferències. No afecten el sensor d’inducció en si mateix, el principi del seu funcionament no canvia a partir d’aquest.
D'acord amb el dispositiu del dispositiu, l'essència del seu funcionament es descriu de la manera següent:
- el moviment de la part metàl·lica de l’objecte controlat comporta un canvi en la inductància de l’element sensor;
- la desviació s’explica per la distorsió del seu camp magnètic, la conseqüència del qual és un canvi en els paràmetres del circuit elèctric i la seva activació (el LED s’encén);
- després d’això, el mòdul electrònic s’activa i envia un senyal a l’actuador;
- en rebre un impuls sobre el moviment que supera el límit admès, el node de sortida (relé) desconnecta l’equip controlat de la xarxa.
Cada model té el seu propi indicador de sensibilitat al desplaçament: el buit de desplaçament. Per a diverses mostres, aquest paràmetre varia d’1 micró a 20 mil·límetres.
Paràmetres del sensor inductiu
A més del rang de resposta o la sensibilitat, el sensor inductiu es caracteritza pels següents indicadors de rendiment:
- La mida (diàmetre) del fil de muntatge, per a diverses mostres, pren valors de 8 a 30 mm.
- Tensió d'alimentació nominal a una temperatura de més de 20 graus, fins a 90 volts CC i fins a 230 volts - corrents alterns.
- La longitud total de la carcassa: el seu valor depèn de la tensió de funcionament.
L'últim indicador de diverses mostres pot variar significativament.
Per a la zona sensible o activa del dispositiu, s’introdueix un altre paràmetre, anomenat límit de resposta garantit. El seu límit inferior és zero, i el superior és el 80 per cent del valor nominal. Aquest indicador de vegades s'anomena factor de correcció de la bretxa de treball.
Un indicador igualment important de la funcionalitat d’un dispositiu sensible és el nombre de cables de connexió al connector. Normalment n’hi ha dues o tres: dues fonts d’alimentació i una per activar el circuit. No obstant això, són possibles opcions de connexió, en la disposició de les quals s'utilitzen quatre o cinc punts de contacte. Aquestes mostres, excepte dos conductors de subministrament, contenen dues sortides a la càrrega. En aquest cas, el cinquè conductor s’utilitza per seleccionar el mode de funcionament del propi dispositiu.
Tipus de sortides i mètodes de connexió
Per avaluar l’acció d’un dispositiu sensible, s’introdueix una característica especial, estimada per l’estat de polaritat dels seus paràmetres de sortida. D'acord amb la designació generalment acceptada d'elements de semiconductor (transistors) inclosos en el circuit electrònic del sensor, aquestes sortides s'anomenen "PNP" i "NPN".
La diferència entre aquests ítems és que denoten diferents polaritats (pols) de l’alimentació d’aparells sensibles. Els transistors PNP canvien la seva sortida positiva i NPN - negativa. La càrrega dels circuits de sortida sol ser el microprocessador de control.
Depenent del circuit de control del controlador, els sensors inductius es designen com a HO (normalment oberts) o HZ - amb una entrada normalment tancada.
L’opció amb un transistor NPN és la forma més habitual d’encendre el sensor, perquè segons les solucions de circuit estàndard, el fil negatiu es fa comú a tots els components. En aquest cas, les entrades de microprocessadors i altres dispositius de control s’activen mitjançant tensió positiva.
Marcatge de connexió
En principi, els sensors inductius se solen denominar com a rombo o quadrat amb dues línies verticals al seu interior. Sovint també indiquen el tipus de sortida (normalment obert o tancat) corresponent a una de les varietats de transistors semiconductors. La majoria dels dissenys de circuits indiquen un grup tancat normalment, o tots dos, en el mateix recinte.
Color de pin
A la pràctica, s’utilitza un sistema estàndard per marcar els terminals dels sensors d’inductància, als quals s’adhereixen tots els fabricants de dispositius sensibles sense excepció. Tot i això, abans d’instal·lar-les, es recomana controlar detingudament la polaritat de la connexió i assegurar-se de fer referència a les instruccions subministrades amb els productes.
En els casos de tots els sensors hi ha un dibuix amb marcatge del color dels cables, si les seves dimensions ho permeten.
Designació estàndard:
- El blau sempre significa el ferrocarril negatiu;
- marró (marró) denota un conductor positiu;
- el negre (negre) correspon a la sortida del sensor;
- El blanc és una entrada o entrada addicional.
Per aclarir l’últim marcatge, s’ha de comprovar amb les dades de les instruccions adjuntes al dispositiu específic.
Errors del sensor
L’error en fer lectures del sistema de control afecta significativament el funcionament del sensor de proximitat. El seu valor total es recull a partir d’errors de mesurament individuals de diversos indicadors: electromagnètics, de temperatura, de maquinari, d’elasticitat magnètica i molts d’altres.
L’error electromagnètic es defineix com una quantitat d’atzar. Apareix a causa d'un EMF espuriós induït a la bobina per camps magnètics externs. En condicions de producció, aquest component està creat per equips de potència amb una freqüència de funcionament de 50 Hz. L’error de temperatura és un dels indicadors més importants, ja que la majoria de sensors només poden funcionar en un determinat interval de temperatura. S'ha de tenir en compte a l'hora de dissenyar dispositius d'aquesta classe.
L’error d’elasticitat magnètica s’introdueix com a indicador de la inestabilitat de les deformacions del nucli que es produeixen durant el muntatge del dispositiu, així com del mateix factor, però que es manifesta durant el seu funcionament. La inestabilitat de les tensions internes en el circuit magnètic condueix a errors en el processament del senyal de sortida. L’error sorgit en el dispositiu més sensible es manifesta per la influència de l’estructura de camp sobre el coeficient de tensió dels elements metàl·lics del sensor. A més, el seu valor total es veu afectat de manera significativa pels retrocediments i les llacunes de les parts mòbils de l'estructura.
L'error del cable de connexió es selecciona entre les desviacions del valor de resistència dels seus conductors de fil, depenent del factor de temperatura, així com de la interferència de camps electromagnètics externs i EMF. L’error tensomètric com a variable aleatòria depèn de la qualitat de fabricació dels elements de bobinatge del sensor (en particular la seva bobina). En diverses condicions de funcionament, és possible canviar la resistència del bobinat per corrent directe, donant lloc a la "natació" del senyal de sortida. L’error d’envelliment es manifesta a causa del desgast dels elements mòbils del sensor, així com a canvis en les propietats electromagnètiques del circuit magnètic.
És possible verificar el valor real d'aquest paràmetre només amb l'ajuda d'instruments de mesura ultra-precisos. En aquest cas, cal tenir en compte les característiques cinemàtiques del propi sensor. A l’hora de dissenyar i fabricar elements sensibles, es té en compte aquesta possibilitat en el seu disseny amb antelació.
Els sensors inductius i capacitius es caracteritzen per modes de funcionament amb molts factors d’influència determinats per condicions específiques de funcionament. És per això que l’elecció de la sensibilitat i el conjunt de paràmetres de sortida adequats per a una marca determinada del dispositiu és decisiva quan s’utilitza com a interruptor de límit.
