Artumo jutiklių supratimas: kaip jie veikia, klasifikacija ir pasirinkimo patarimai

Artumo jutiklis yra nekontaktinis įrenginys, skirtas aptikti objektų buvimą ar judėjimą, konvertuojant fizinį artumą į elektrinius signalus.Skirtingai nuo tradicinių mechaninių jungiklių, jis veikia be tiesioginio kontakto, mažindamas nusidėvėjimą ir prailgindamas jutiklio ir aptiktų objektų gyvenimo trukmę.Plačiai naudojami automatizavimo ir valdymo sistemose, artumo jutikliai siūlo ilgaamžiškumą, greitą reakciją ir universalumą, todėl jie yra svarbūs tokiose pramonės šakose kaip gamyba, automobilių ir robotika.

Katalogas

Kas yra artumo jutiklis?

Artumo jutiklis yra jutiklio tipas, kuris nustato objekto buvimą ar judėjimą, neužmezgant fizinio kontakto.Tai yra nekontaktinė alternatyva mechaninio aptikimo metodams, tokiems kaip ribiniai jungikliai, ir konvertuoja aptikto objekto padėtį ar judesį į elektrinius signalus.

Artumo jutiklių pranašumai

Artumo jutikliai vaidina gyvybiškai svarbų vaidmenį modernių automatizavimo ir valdymo sistemų kraštovaizdyje, siūlantys daugybę privalumų, kurie žymiai padidina veiklos efektyvumą ir patikimumą.Jų puikus sugebėjimas aptikti objektus be jokio fizinio kontakto ne tik sumažina nusidėvėjimą, bet ir prailgina tiek jutiklio, tiek aptiktų objektų gyvenimo trukmę.Ši nekontaktinė bruožas šviečia ypač sudėtingoje aplinkoje, kurioje tradiciniai jutikliai gali nukristi, pavyzdžiui, tie, kurie veikia vandenyje, aliejuje ar dulkėse.

Patvarumas ir ilgaamžiškumas

Tvirtas artumo jutiklių dizainas išsiskiria kaip pagrindinis pranašumas, leidžiantis jiems efektyviai veikti atšiauriomis sąlygomis.Skirtingai nuo optinių jutiklių, kurie gali nukristi ekstremaliomis aplinkybėmis, artumo jutikliai pasitelkia puslaidininkių išėjimus, užtikrinant atsparumą potencialiam žalai.Šis patvarumas pasirodo esminis sektoriuose, tokiuose kaip gamyba ir automobilių gamyba, kur būtina įrangos patikimumas.Laikui bėgant, šių jutiklių ilgaamžiškumas gali sutaupyti daug išlaidų, nes organizacijos gali išvengti dažno pakeitimo ir priežiūros poreikio.

Greito reagavimo laikas

Artumo jutikliai yra sukurti greitoms reakcijoms į aplinkos pokyčius - funkcija, kuri yra svarbiausia programose, reikalaujančiose nedelsiant grįžtamasis ryšys.Jų greito reagavimo galimybės supaprastina automatizavimo procesus, leidžiančius realiojo laiko koregavimus, padidinančius produktyvumą.Pavyzdžiui, surinkimo linijose galimybė nedelsiant nustatyti komponentų buvimą ar nebuvimą gali žymiai padidinti veiklos srautą ir sumažinti prastovą.

Universalus temperatūros diapazonas

Efektyviai veikia plačiame temperatūros spektre, šie jutikliai yra tinkami įvairioms programoms.Šis pritaikomumas yra ypač naudingas pramonės šakose, kuriose temperatūros pokyčiai yra įprasti, pavyzdžiui, maisto perdirbimas ir cheminė gamyba.Nuoseklus artumo jutiklių veikimas, neatsižvelgiant į aplinkos sąlygas, yra labai svarbus norint palaikyti veiklos standartus.

Spalva ir paviršiaus nejautrumas

Kitas pastebimas pranašumas yra artumo jutiklių nejautrumas aptiktų objektų spalvoms ir paviršiaus tekstūrai.Ši savybė užtikrina patikimą aptikimą situacijose, kai optiniai jutikliai gali kovoti dėl spalvų ar atspindžio pokyčių.Pavyzdžiui, perdirbimo įrenginiuose artumo jutikliai gali tiksliai atpažinti ir rūšiuoti medžiagas, neturėdami įtakos jų spalva, taip padidindami perdirbimo proceso efektyvumą.

Tikslumas ir pritaikomumas

Artumo jutikliai yra įgudę pateikti tikslų padėties nustatymą ir eksploatavimo dažnį, todėl jie yra idealūs takto valdymui ir automatizavimo užduotims.Jų gebėjimas prisitaikyti prie sudėtingų sąlygų, tokių kaip virpesiai ar elektromagnetiniai trukdžiai, dar labiau sustiprina jų funkcionalumą.Šis pritaikomumas yra akivaizdus įvairiose programose, pradedant robotika ir baigiant konvejerių sistemomis, kur tikslus padėties nustatymas yra labai svarbus bendram sistemos veikimui.

Artumo jutiklių klasifikavimas

Remiantis darbo principais

Artumo jutikliai gali būti suskirstyti į tai, kaip jie aptinka objektus:

Aukšto dažnio virpesių tipas-naudoja elektromagnetinę indukciją metaliniams objektams aptikti.

Talpos tipas - ju kelia talpos pokyčius, kai artėja objektas.

Indukcinio tilto tipas - nustato indukcinių savybių variantus.

Nuolatinis magneto tipas - aptikti naudoja statinius magnetinius laukus.

„Hall Effect“ tipas - nustato magnetinių laukų pokyčius, naudodamas salės efektą.

Kiekvienas tipas aptarnauja skirtingas programas, priklausomai nuo aptiktų objektų pobūdžio ir reikiamo jautrumo.

Remiantis veiklos principais

Skirtingi artumo jutikliai priklauso nuo skirtingų vidinių mechanizmų:

Elektromagnetinė indukcija (aukšto dažnio virpesiai)-sukuria kintamus magnetinius laukus, kad aptiktų laidžias medžiagas.

Magnetinis tipas - naudojami nuolatiniai magnetai ir nustato trikdžius magnetiniuose laukuose.

Talpos tipas - nustato talpos pokyčius, kai objektai artėja prie aktyvaus jutiklio paviršiaus.

Remiantis aptikimo tikslais

Artumo jutikliai taip pat klasifikuojami pagal medžiagų rūšis, kurias jie gali aptikti:

Universalus tipas - pirmiausia nustato geležies metalus (pvz., Geležies) ir siūlo stabilų našumą pramoninėje aplinkoje.

Visas metalo tipas-galintis aptikti tiek geležies, tiek neferškus metalus (pavyzdžiui, aliuminį ar varis) su pastoviu jautrumu.

Neferško metalo tipas-specialiai sukurtas norint aptikti neferškus metalus, užtikrinant geresnį jautrumą tokioms medžiagoms kaip aliuminis, tuo pačiu sumažinant melagingus aptikimus iš juodųjų metalų.

Remiantis struktūriniu dizainu

Artumo jutiklių laidai ir konstrukcinis dizainas daro įtaką jų montavimui ir naudojimui:

Dviejų laidų jutikliai-paprasta įdiegti ir plačiai naudojami.Tačiau jie paprastai turi didesnę likutinę įtampą ir nuotėkio srovę, kuri kartais gali sukelti klaidingus signalus.

DC trijų laidų jutikliai-prieinami NPN ir PNP išvesties tipuose.

NPN išvestis - įprasta senesnėse japonų sistemose ir paprastai naudojamas DC relių vairavimui.

PNP išvestis - labiau paplitusi šiuolaikinėse Europos sistemose ir dažnai naudojamas PLC ar kompiuterio valdymo įėjimams.

Renkantis tarp NPN ir PNP, labai svarbu suderinti jutiklio išvestį su valdymo grandinės logika.Pavyzdžiui, PLC dažnai teikia pirmenybę PNP jutikliams, kad gautų srovę, o tam tikroms relėms gali prireikti NPN jutiklių, kad būtų galima nuskęsti srovę.

Kaip veikia skirtingi artumo jutiklių tipai?

Talpinis artumo jutiklis

Talpinis artumo jutiklis nustato tiek metalinius, tiek nemetalinius objektus, pajutęs talpos pokyčius šalia jo paviršiaus.Štai kaip tai veikia:

Osciliatoriaus aktyvacija-jutiklyje yra aukšto dažnio osciliatorius, kuris iš savo aptikimo paviršiaus nuolat skleidžia elektrinį lauką.

Talpos keitimas - artėjant prie objekto, jis keičia talpą tarp jutiklio elektrodo ir objekto.

Organizacijos poslinkis - talpos poslinkis priverčia osciliatorių paleisti arba sustabdyti vibrumą.

Signalo konvertavimas - stiprintuvas nustato šį pakeitimą ir paverčia jį švaru, dvejetainiu perjungimo signalu.

Išvesties trigeris - jutiklis siunčia šį signalą į valdymo įrenginį, nurodantį objekto buvimą.

Praktinis patarimas: talpiniai jutikliai gali aptikti nemetalines medžiagas, tokias kaip stiklas, plastikas ar skysčiai, todėl jie yra idealūs norint aptikti rezervuarus ar jutimą ant konvejerio diržų.

Indukcinis artumo jutiklis

Indukciniai jutikliai yra sukurti specialiai metaliniams objektams aptikti.Jų veikimas priklauso nuo elektromagnetinių laukų:

Elektromagnetinio lauko generavimas-osciliatorius jutiklio viduje sukuria aukšto dažnio kintamąjį magnetinį lauką aptikimo paviršiuje.

Eddy srovės indukcija - kai metalinis objektas patenka į šį lauką, jis sukelia sūkurių sroves ant objekto paviršiaus.

Energijos absorbcija - šios sūkurinės srovės iš magnetinio lauko paima energiją, todėl generatoriaus amplitudė sumažėja.

Organų sutrikimas - jei metalinis objektas yra pakankamai arti, jis gali priversti osciliatorių visiškai nustoti vibruojant.

Signalo amplifikacija - jutiklis nustato šį pakeitimą ir sustiprina jį į dvejetainį signalą, kuris vėliau siunčiamas į išorinius valdymo įtaisus.

Praktinis patarimas: Indukciniai jutikliai dažniausiai naudojami mašinose, kur labai svarbu patikimas metalo aptikimas, pavyzdžiui, konvejerių sistemose arba norint aptikti judančių dalių galines padėtį.

Aukšto dažnio virpesių tipas

Šie jutikliai veikia panašiai kaip indukciniai jutikliai, tačiau yra optimizuoti siekiant didesnio jautrumo ir tikslumo:

LC osciliatoriaus grandinė-aukšto dažnio LC (induktoriaus-kopėjos) osciliatorius sukuria kintamą elektromagnetinį lauką.

Eddy srovės reakcija - kai metalinis objektas patenka į lauką, jis sukelia stipresnes sūkurių sroves, sumažindamas generatoriaus energiją ir keičiant grandinės vidinius parametrus.

Sviestų dažnio pokytis - šis pokytis stebimas, o kai jis kerta nustatytą slenkstį, jutiklis išveda signalą.

Praktinis patarimas: Šie jutikliai išsiskiria aplinkoje, kur reikia tiksliai nustatyti metalo aptikimą, net esant skirtingam atstumui.

Viso metalo tipo artumo jutiklis

Šis jutiklis gali aptikti visų tipų metalus, nepaisant jų magnetinių savybių:

Virpiklių grandinės aktyvacija-aukšto dažnio osciliatorius sukuria elektromagnetinį lauką.

Universalus metalo aptikimas - artėjant prie bet kokio metalo objekto, sukeltos sūkurių srovės daro įtaką osciliatoriaus dažniui.

Dažnio stebėjimas-jutiklis nuolat stebi šiuos poslinkius, užtikrinant stabilų geležies ir neferško metalų aptikimą.

Praktinis patarimas: idealiai tinka mišrių medžiagų surinkimo linijoms, kuriose reikia stebėti tiek geležies, tiek neferines dalis.

Neferous metalo tipo artumo jutiklis

Specialiai sukurta aptikti ne šaldytinius metalus (pavyzdžiui, aliuminį ar varis), nekreipiant dėmesio į geležies metalus:

Svyruojančios grandinės aktyvacija-jutiklis sukuria aukšto dažnio magnetinį lauką.

Konkrečios medžiagos aptikimas-

Artėjant neferškiesiems metalai, virpesių dažnis padidėja.

Artėjant juodųjų metalų, dažnis mažėja.

Nuorodos dažnio palyginimas-jutiklis lygina realaus laiko dažnio poslinkius su iš anksto nustatyta nuoroda.Jei padidėjimas viršija slenkstį (nurodantį neferišką metalą), gaunamas signalas.

Praktinis patarimas: naudinga perdirbimo įmonėms ar metalo rūšiavimo įrenginiams, kai būtina atskirti metalo tipus.

Bendrosios paskirties artumo jutiklis

Dažniausiai naudojamas geležies metalams aptikti, šis jutiklis veikia tiesia metodu:

Magnetinio lauko generavimas-ritė jutiklyje skleidžia aukšto dažnio magnetinį lauką.

Eddy srovės formavimasis - artėjant metaliniam objektui, jame susidaro sūkurės srovės dėl elektromagnetinės indukcijos.

Svyravimų slopinimas - kuo arčiau objekto gauna, tuo stipresnės sūkurinės srovės, todėl jutiklio virpesių slopinimas laipsniškai slopina.

Signalo aptikimas - kai svyravimai sustoja arba pasiekia kritinę slenkstį, jutiklis suaktyvina išvesties signalą.

Praktinis patarimas: plačiai naudojamas automatizavimo sistemose tokioms užduotims kaip objekto padėtis, ribinis aptikimas ir mašinų saugos valdikliai.

Kaip pasirinkti ir išbandyti artumo jutiklius?

Pasirinkus artumo jutiklį

Tinkamo artumo jutiklio pasirinkimas priklauso nuo tikslinio objekto medžiagos ir reikiamo jutimo atstumo.Norėdami optimizuoti išlaidas ir našumą, laikykitės šių gairių:

Metaliniams taikiniams

Metalo aptikimui naudokite aukšto dažnio indukcinius jutiklius.Šie jutikliai yra jautriausi feromagnetiniams metalams, tokiems kaip geležis, nikelis ir A3 plienas.Neferromagnetinių metalų, tokių kaip aliuminis, žalvaris ir nerūdijantis plienas, jautrumo kritimai.

Nemetaliniams tikslams

Pasirinkite talpinius artumo jutiklius, kad aptiktumėte tokias medžiagas kaip mediena, popierius, plastikas, stiklas ar skysčiai (pvz., Vanduo).

Ilgesni aptikimo atstumai arba mišrios medžiagos

Pasirinkite fotoelektrinius ar ultragarsinius artumo jutiklius.Jie tvarko ir metalinius, ir nemetalinius objektus esant didesnėms diapazonams.

Pagrindiniam metalo aptikimui su mažo jautrumo poreikiais

Kaip ekonomiškai efektyvų sprendimą pasirinkite magnetinį artumo jutiklį arba salės efekto jutiklį.

Pagrindiniai artumo jutiklio pasirinkimo veiksniai

Pasirinkdami jutiklį, apsvarstykite šiuos parametrus:

Aptikimo metodas: įmontuotas stiprintuvas arba išorinis stiprintuvas

Jutiklio forma: cilindrinė, stačiakampė arba išpjaustyta

Jutimo atstumas: matuojamas milimetrais

Tikslinė medžiaga: geležis, plienas, varis, aliuminis, plastikas, vanduo, popierius ir kt.

Maitinimo šaltinis: DC, AC arba Universal AC/DC

Išvesties tipas: paprastai atidarytas (ne) arba paprastai uždarytas (NC)

Laidų konfigūracija: dviejų arba trijų laidų (NPN/PNP)

Ekranavimas: ekranuotas arba neišskelbtas

Ryšio tipas: kabelis, jungtis arba relės tipo

Atsakymo dažnis: aptikimų skaičius per sekundę

Artumo jutiklių bandymas

Išleidimo atstumo nustatymas

Permeskite tikslinį objektą nuo jutiklio jutiklio veido.Išleidimo atstumas yra taškas, kai jutiklis išjungia.Šiuo metu išmatuokite maksimalų atstumą tarp jutimo paviršiaus ir taikinio.

Histerezės matavimas (H)

Apskaičiuokite skirtumą tarp jutiklio aktyvavimo atstumo ir jo išsiskyrimo atstumo.Mažesnė histerezė siūlo tikslesnį aptikimą, tačiau gali padidinti jautrumą triukšmui.

Atsakymo dažnio matavimas

Norėdami patikrinti, kaip greitai jutiklis reaguoja:

Pritvirtinkite keletą metalinių juostelių prie besisukančio disko, kurį varo kintamo greičio variklis.

Padėkite jutiklį aptikti apie 80% jo maksimalaus jutimo diapazono.

Kai diskas sukasi, metalinės juostelės praeina jutiklį, sukeldamas aptikimus.

Naudokite dažnių skaitiklį, prijungtą prie jutiklio išvesties.Palaipsniui padidinkite disko greitį, kol jutiklis praleidžia aptikimus - tai žymi maksimalų jo atsako dažnį.

Testavimas pakartojamumui

Patikrinkite jutiklio aktyvavimo taško konsistenciją:

Lėtai perkelkite taikinį į jutiklį esant 0,1 mm/s, kol jis suveiks.

Įrašykite aktyvavimo atstumą.

Atsitraukite taikinį ir pakartokite šį procesą 10 kartų.

Palyginkite aukščiausias, žemiausias ir vidutines vertes.Platesnis diapazonas rodo mažesnį pakartojamumą.

Bendrosios artumo jutiklio problemos ir trikčių šalinimas

Nestabilus maitinimo šaltinis: Įsitikinkite, kad jutiklis turi specialų, stabilų maitinimo šaltinį, kad būtų išvengta klaidingų rodmenų.

Viršijantis atsako dažnį: Patikrinkite, ar tikslo judėjimas išlieka jutiklio įvertinto atsako greičiu.

Tikslinis džiterista: Per didelė vibracija ar nestabilus taikinio judėjimas gali sukelti netinkamą jutimą.Užtikrinkite taikinį arba naudokite jutiklius didesne tolerancija.

Jutiklio trukdžiai: Jei keli jutikliai dedami arti vienas kito, jie gali trukdyti.Išlaikykite tinkamus tarpus arba naudokite modelius su atsparumu trukdžiams.

Nenumatyti objektai aptikimo zonoje: Netoliese esantys objektai gali sukelti klaidingus aptikimus.Sureguliuokite jutiklio kampus arba pridėkite ekraną.

Elektrinis triukšmas: Netoliese esanti didelės galios įranga gali sukelti trukdžius.Norėdami sumažinti triukšmą, naudokite ekranuotus kabelius ir tinkamą įžeminimą.