Um sensor de indutância sem contato é posicionado como um sensor capaz de responder a objetos de metal presos em seu campo eletromagnético. Devido a essa propriedade dos sensores de proximidade indutivos, é possível rastrear o movimento de partes móveis do equipamento e, se necessário, desligar o motor do mecanismo de acionamento. Para reconhecimento e análise de mudanças no campo magnético, uma unidade eletrônica especial chamada controlador (comparador) é introduzida em sua composição.
O dispositivo e princípio de operação
Os sensores de posição de indução, além do comparador eletrônico, contêm os seguintes componentes necessários:
- caixa de aço com conector para um cabo de conexão;
- o elemento sensível embutido que detecta alterações no campo magnético é feito na forma de um núcleo de aço com uma bobina;
- módulo de relé executivo;
- indicador de ativação no LED.
Os projetos de vários modelos de sensores de metal podem ter algumas diferenças. Eles não afetam o próprio sensor de indução, o princípio de sua operação não muda com isso.
De acordo com o dispositivo, a essência de sua operação é descrita a seguir:
- o movimento da parte metálica do objeto controlado leva a uma alteração na indutância do elemento sensor;
- o desvio é explicado pela distorção do seu campo magnético, cuja conseqüência é uma alteração nos parâmetros do circuito elétrico e sua ativação (o LED acende);
- depois disso, o módulo eletrônico é ativado e envia um sinal para o atuador;
- após o recebimento de um impulso sobre o movimento que excede o limite permitido, o nó de saída (relé) desconecta o equipamento controlado da rede.
Cada modelo tem seu próprio indicador de sensibilidade ao deslocamento - a diferença de deslocamento. Para várias amostras, esse parâmetro varia de 1 mícron a 20 milímetros.
Parâmetros do sensor indutivo
Além da faixa de resposta ou da sensibilidade, o sensor indutivo é caracterizado pelos seguintes indicadores de desempenho:
- O tamanho (diâmetro) da rosca de montagem, para várias amostras, assume valores de 8 a 30 mm.
- Tensão de alimentação nominal a uma temperatura de mais de 20 graus, até 90 volts DC e até 230 volts - correntes alternadas.
- O comprimento total da caixa - seu valor depende da tensão de operação.
O último indicador para várias amostras pode variar significativamente.
Para a zona sensível ou ativa do dispositivo, outro parâmetro é introduzido, chamado limite de resposta garantido. Seu limite inferior é zero e o superior é 80% do valor nominal. Às vezes, esse indicador é chamado de fator de correção da folga de trabalho.
Um indicador igualmente importante da funcionalidade de um dispositivo sensível é o número de fios de conexão no conector. Geralmente, existem duas ou três: duas fontes de alimentação e uma para ativar o circuito. No entanto, são possíveis opções de conexão, nas quais quatro ou cinco pontos de contato são usados. Tais amostras, exceto dois condutores de alimentação, contêm duas saídas para a carga. Nesse caso, o quinto condutor é usado para selecionar o modo de operação do próprio dispositivo.
Tipos de saídas e métodos de conexão
Para avaliar a ação de um dispositivo sensível, é introduzida uma característica especial, estimada pelo estado de polaridade de seus parâmetros de saída. De acordo com a designação geralmente aceita de elementos semicondutores (transistores) que fazem parte do circuito eletrônico do sensor, essas saídas são chamadas de "PNP" e "NPN".
A diferença entre esses itens é que eles indicam diferentes polaridades (polos) da fonte de alimentação de dispositivos sensíveis. Os transistores PNP trocam sua saída positiva e NPN - negativa. A carga dos circuitos de saída costuma ser o microprocessador de controle.
Dependendo do circuito de controle do controlador, os sensores indutivos são designados como HO (normalmente aberto) ou HZ - com uma entrada normalmente fechada.
A opção com um transistor NPN é a maneira mais comum de ligar o sensor, porque, de acordo com as soluções de circuito padrão, o fio negativo é comum a todos os componentes. Nesse caso, as entradas dos microprocessadores e outros dispositivos de controle são ativadas por tensão positiva.
Marcação de conexão
Em princípio, os sensores indutivos são geralmente designados como losango ou quadrado com duas linhas verticais no interior. Freqüentemente, eles também indicam o tipo de saída (normalmente aberta ou fechada) correspondente a uma das variedades de transistores semicondutores. A maioria dos projetos de circuitos indica um grupo normalmente fechado, ou ambos, no mesmo gabinete.
Cor do alfinete
Na prática, é utilizado um sistema padrão para marcar os terminais dos sensores de indutância, aos quais todos os fabricantes de dispositivos sensíveis aderem sem exceção. No entanto, antes de instalá-los, é recomendável monitorar cuidadosamente a polaridade da conexão e não se esqueça de consultar as instruções fornecidas com os produtos.
Nos casos de todos os sensores, há um desenho com marcação colorida dos fios, se suas dimensões permitirem.
Designação padrão:
- Azul sempre significa o trilho de força negativo;
- marrom (marrom) denota um condutor positivo;
- preto (preto) corresponde à saída do sensor;
- Branco é uma saída ou entrada adicional.
Para esclarecer a última marcação, ela deve ser verificada com os dados das instruções anexadas ao dispositivo específico.
Erros do sensor
O erro ao realizar leituras pelo sistema de controle afeta significativamente a operação do sensor de proximidade. Seu valor total é coletado de erros de medição individuais para vários indicadores: eletromagnético, temperatura, hardware, elasticidade magnética e muitos outros.
O erro eletromagnético é definido como uma quantidade que ocorre aleatoriamente. Aparece devido a EMF espúria induzida na bobina por campos magnéticos externos. Em condições de produção, este componente é criado por equipamentos de energia com uma frequência operacional de 50 Hz. O erro de temperatura é um dos indicadores mais importantes, pois a maioria dos sensores pode funcionar apenas em uma determinada faixa de temperatura. Isso deve ser levado em consideração ao projetar dispositivos dessa classe.
O erro de elasticidade magnética é introduzido como um indicador da instabilidade das deformações do núcleo que ocorrem durante a montagem do dispositivo, bem como o mesmo fator, mas manifestado durante sua operação. A instabilidade das tensões internas no circuito magnético leva a erros no processamento do sinal de saída. O erro que surge no dispositivo mais sensível se manifesta devido à influência da estrutura do campo no coeficiente de deformação dos elementos metálicos do sensor. Além disso, seu valor total é significativamente afetado por folgas e lacunas nas partes móveis da estrutura.
O erro do cabo de conexão é compilado a partir dos desvios do valor da resistência de seus condutores, dependendo do fator de temperatura, bem como da interferência de campos eletromagnéticos estranhos e CEM. O erro do strain gage como variável aleatória depende da qualidade de fabricação dos elementos de enrolamento do sensor (sua bobina, em particular). Em várias condições operacionais, é possível alterar a resistência do enrolamento por corrente contínua, levando ao "nado" do sinal de saída. O erro de envelhecimento se manifesta devido ao desgaste dos elementos móveis do sensor, bem como a alterações nas propriedades eletromagnéticas do circuito magnético.
É possível verificar o valor real desse parâmetro apenas com a ajuda de instrumentos de medição ultra-precisos. Nesse caso, os recursos cinemáticos do próprio sensor devem ser levados em consideração. Ao projetar e fabricar elementos sensíveis, essa possibilidade é levada em consideração em seu projeto com antecedência.
Os sensores indutivos e capacitivos são caracterizados por modos de operação com muitos fatores de influência determinados por condições operacionais específicas. É por isso que a escolha da sensibilidade e do conjunto de parâmetros de saída adequados para uma determinada marca do dispositivo é crucial quando usado como um interruptor de limite.
