Un sensore di induttanza senza contatto è posizionato come sensore in grado di rispondere a oggetti metallici catturati nel suo campo elettromagnetico. Grazie a questa proprietà dei sensori di prossimità induttivi, è possibile tenere traccia del movimento delle parti mobili dell'apparecchiatura e, se necessario, spegnere il motore del meccanismo di azionamento. Per il riconoscimento e l'analisi dei cambiamenti nel campo magnetico, viene introdotta una speciale unità elettronica chiamata controller (comparatore) nella loro composizione.
Il dispositivo e il principio di funzionamento
I sensori di posizione di induzione, oltre al comparatore elettronico, contengono i seguenti componenti richiesti:
- cassa in acciaio con connettore per cavo di collegamento;
- l'elemento sensibile incorporato che rileva i cambiamenti nel campo magnetico è realizzato sotto forma di un nucleo d'acciaio con una bobina;
- modulo relè esecutivo;
- indicatore di attivazione sul LED.
I progetti di vari modelli di sensori metallici possono presentare alcune differenze. Non influenzano il sensore di induzione stesso, il principio del suo funzionamento non cambia da questo.
In conformità con il dispositivo, l'essenza del suo funzionamento è descritta come segue:
- il movimento della parte metallica dell'oggetto controllato porta a una variazione dell'induttanza dell'elemento sensore;
- la deviazione è spiegata dalla distorsione del suo campo magnetico, la cui conseguenza è un cambiamento nei parametri del circuito elettrico e la sua attivazione (il LED si accende);
- successivamente, il modulo elettronico viene attivato e invia un segnale all'attuatore;
- al ricevimento di un impulso sul movimento che supera il limite consentito, il nodo di uscita (relè) disconnette l'apparecchiatura controllata dalla rete.
Ogni modello ha il proprio indicatore di sensibilità allo spostamento - il gap di spostamento. Per vari campioni, questo parametro varia da 1 micron a 20 millimetri.
Parametri del sensore induttivo
Oltre al campo di risposta o alla sensibilità, il sensore induttivo è caratterizzato dai seguenti indicatori di prestazione:
- La dimensione (diametro) della filettatura di montaggio, per vari campioni, assume valori da 8 a 30 mm.
- Tensione di alimentazione nominale a una temperatura di oltre 20 gradi, fino a 90 volt DC e fino a 230 volt - correnti alternate.
- La lunghezza totale dell'alloggiamento - il suo valore dipende dalla tensione di esercizio.
Quest'ultimo indicatore per vari campioni può variare in modo significativo.
Per la zona sensibile o attiva del dispositivo, viene introdotto un altro parametro, chiamato limite di risposta garantito. Il limite inferiore è zero e quello superiore è l'80 percento del valore nominale. Questo indicatore è talvolta chiamato il fattore di correzione del divario di lavoro.
Un indicatore altrettanto importante della funzionalità di un dispositivo sensibile è il numero di fili di collegamento nel connettore. Di solito ce ne sono due o tre: due alimentatori e uno per attivare il circuito. Tuttavia, sono possibili opzioni di connessione, nella disposizione di cui vengono utilizzati quattro o cinque punti di contatto. Tali campioni, tranne due conduttori di alimentazione, contengono due uscite al carico. In questo caso, il quinto conduttore viene utilizzato per selezionare la modalità operativa del dispositivo stesso.
Tipi di uscite e metodi di connessione
Per valutare l'azione di un dispositivo sensibile, viene introdotta una caratteristica speciale, stimata dallo stato di polarità dei suoi parametri di uscita. In conformità con la designazione generalmente accettata degli elementi a semiconduttore (transistor) inclusi nei circuiti elettronici del sensore, queste uscite sono chiamate "PNP" e "NPN".
La differenza tra questi elementi è che indicano differenti polarità (poli) dell'alimentazione dei dispositivi sensibili. I transistor PNP commutano la sua uscita positiva e NPN - negativo. Il carico dei circuiti di uscita è spesso il microprocessore di controllo.
A seconda del circuito di controllo del controller, i sensori induttivi sono designati come HO (normalmente aperto) o HZ - con un ingresso normalmente chiuso.
L'opzione con un transistor NPN è il modo più comune per accendere il sensore, perché secondo le soluzioni di circuito standard, il filo negativo è reso comune a tutti i componenti. In questo caso, gli ingressi di microprocessori e altri dispositivi di controllo sono attivati da tensione positiva.
Marcatura di connessione
In linea di principio, i sensori induttivi sono generalmente indicati come rombo o quadrato con due linee verticali all'interno. Spesso indicano anche il tipo di uscita (normalmente aperta o chiusa) corrispondente a una delle varietà di transistor a semiconduttore. La maggior parte dei progetti di circuito indica un gruppo normalmente chiuso, o entrambi, nello stesso contenitore.
Colore pin
In pratica, viene utilizzato un sistema standard per contrassegnare i terminali dei sensori di induttanza, a cui tutti i produttori di dispositivi sensibili aderiscono senza eccezioni. Tuttavia, prima di installarli, si consiglia di monitorare attentamente la polarità della connessione e assicurarsi di fare riferimento alle istruzioni fornite con i prodotti.
Sui casi di tutti i sensori è presente un disegno con marcatura a colori dei fili, se le sue dimensioni lo consentono.
Designazione standard:
- Blu indica sempre la barra di alimentazione negativa;
- marrone (marrone) indica un conduttore positivo;
- il nero (nero) corrisponde all'uscita del sensore;
- Il bianco è un output o input aggiuntivo.
Per chiarire l'ultimo segno, è necessario verificarlo con i dati delle istruzioni allegate al dispositivo specifico.
Errori del sensore
L'errore nel prendere le letture dal sistema di controllo influenza significativamente il funzionamento del sensore di prossimità. Il suo valore totale è raccolto da singoli errori di misurazione per vari indicatori: elettromagnetico, temperatura, hardware, elasticità magnetica e molti altri.
L'errore elettromagnetico è definito come una quantità casuale. Sembra a causa di falsi campi elettromagnetici indotti nella bobina da campi magnetici esterni. In condizioni di produzione, questo componente è creato da apparecchiature di potenza con una frequenza operativa di 50 Hz. L'errore di temperatura è uno degli indicatori più importanti, poiché la maggior parte dei sensori può funzionare solo in un determinato intervallo di temperature. Deve essere preso in considerazione quando si progettano dispositivi di questa classe.
L'errore di elasticità magnetica viene introdotto come indicatore dell'instabilità delle deformazioni del nucleo che si verifica durante l'assemblaggio del dispositivo, così come lo stesso fattore, ma manifestato durante il suo funzionamento. L'instabilità delle sollecitazioni interne nel circuito magnetico porta a errori nell'elaborazione del segnale di uscita. L'errore che si verifica nel dispositivo più sensibile si manifesta a causa dell'influenza della struttura del campo sul coefficiente di deformazione degli elementi metallici del sensore. Inoltre, il suo valore totale è significativamente influenzato da gioco e lacune nelle parti mobili della struttura.
L'errore del cavo di collegamento viene compilato dalle deviazioni del valore di resistenza dei suoi conduttori di filo in base al fattore di temperatura, nonché dall'interferenza di campi elettromagnetici estranei e EMF. L'errore dell'estensimetro come variabile casuale dipende dalla qualità di fabbricazione degli elementi di avvolgimento del sensore (la sua bobina, in particolare). In varie condizioni operative, è possibile modificare la resistenza dell'avvolgimento mediante corrente continua, portando al "nuoto" del segnale di uscita. L'errore di invecchiamento si manifesta a causa dell'usura degli elementi mobili del sensore, nonché dei cambiamenti nelle proprietà elettromagnetiche del circuito magnetico.
È possibile verificare il valore reale di questo parametro solo con l'aiuto di strumenti di misurazione ultraprecisi. In questo caso, le caratteristiche cinematiche del sensore stesso devono essere prese in considerazione. Nella progettazione e produzione di elementi sensibili, questa possibilità viene presa in considerazione nella sua progettazione in anticipo.
I sensori induttivi e capacitivi sono caratterizzati da modalità operative con molti fattori di influenza determinati da condizioni operative specifiche. Questo è il motivo per cui la scelta della sensibilità e l'insieme dei parametri di uscita adatti per una data marca del dispositivo sono decisivi quando viene utilizzato come finecorsa.
