Типы индуктивных датчиков. Индуктивные датчики: принцип работы, виды, характеристики и применение — Производство и поставка электростанций, Бензиновые и дизельные генераторы от 1 до 100 кВт. Мини ТЭЦ на базе двигателя Стирлинга.

Что такое индуктивный датчик. Как работает индуктивный датчик. Какие бывают виды индуктивных датчиков. Каковы основные характеристики индуктивных датчиков. Где применяются индуктивные датчики.

Содержание

Что такое индуктивный датчик и как он работает

Индуктивный датчик — это устройство, преобразующее механическое перемещение объекта в электрический сигнал. Принцип его работы основан на изменении электромагнитного поля при приближении металлического предмета.

Основные компоненты индуктивного датчика:

Генератор электромагнитного поля
Катушка индуктивности
Электронная схема обработки сигнала

При приближении металлического объекта к чувствительной поверхности датчика происходит следующее:

Изменяется индуктивность катушки
Меняется амплитуда колебаний генератора
Электронная схема преобразует это изменение в выходной сигнал

Основные виды индуктивных датчиков

По конструкции индуктивные датчики делятся на несколько видов:

Экранированные и неэкранированные

Экранированные датчики имеют защитный металлический экран вокруг чувствительного элемента. Это уменьшает зону чувствительности, но позволяет устанавливать датчик вровень с металлической поверхностью.

Неэкранированные датчики имеют большую зону чувствительности, но требуют зазора при монтаже на металл.

Цилиндрические и прямоугольные

Цилиндрические датчики имеют резьбу для удобного монтажа. Прямоугольные компактнее и удобны для установки в ограниченном пространстве.

Аналоговые и дискретные

Аналоговые датчики выдают сигнал, пропорциональный расстоянию до объекта. Дискретные срабатывают при достижении определенного расстояния.

Ключевые характеристики индуктивных датчиков

При выборе индуктивного датчика важно учитывать следующие параметры:

Номинальное расстояние срабатывания

Это расстояние, на котором датчик гарантированно срабатывает. Обычно составляет от долей миллиметра до нескольких сантиметров.

Гистерезис

Разница между расстоянием срабатывания и отпускания. Небольшой гистерезис защищает от дребезга контактов.

Частота переключения

Максимальное количество срабатываний в секунду. Может достигать нескольких тысяч Гц.

Температурный диапазон

Рабочий диапазон температур, в котором гарантируется корректная работа датчика.

Области применения индуктивных датчиков

Благодаря своим преимуществам, индуктивные датчики широко используются в различных сферах:

Промышленная автоматизация

В промышленности индуктивные датчики применяются для:

Контроля положения деталей на конвейерах
Подсчета металлических изделий
Определения крайних положений механизмов
Измерения скорости вращения валов

Автомобильная промышленность

В автомобилях индуктивные датчики используются для:

Определения положения коленчатого и распределительного валов
Контроля скорости вращения колес (ABS)

Определения положения педалей и рычагов

Робототехника

В роботах индуктивные датчики применяются для:

Определения положения звеньев манипуляторов
Обнаружения препятствий
Навигации мобильных роботов

Преимущества и недостатки индуктивных датчиков

Индуктивные датчики обладают рядом достоинств и ограничений:

Преимущества:

Бесконтактное измерение
Высокая надежность и долговечность
Нечувствительность к загрязнениям
Высокая частота срабатывания
Простота монтажа

Недостатки:

Реагируют только на металлические объекты
Относительно небольшое расстояние срабатывания
Чувствительность к электромагнитным помехам

Как правильно выбрать индуктивный датчик

При выборе индуктивного датчика следует учитывать несколько факторов:

Материал объекта контроля

Расстояние срабатывания зависит от материала объекта. Для немагнитных металлов оно меньше, чем для железа.

Условия эксплуатации

Необходимо учитывать температуру, влажность, наличие агрессивных сред и вибраций в месте установки датчика.

Требуемая точность

Для точных измерений подойдут аналоговые датчики с линейной характеристикой.

Частота срабатывания

Для высокоскоростных процессов нужны датчики с высокой частотой переключения.

Подключение и настройка индуктивных датчиков

Правильное подключение и настройка важны для корректной работы индуктивного датчика:

Схемы подключения

Существуют 2-х, 3-х и 4-х проводные схемы подключения. Важно соблюдать полярность питания и правильно подключать нагрузку.

Настройка чувствительности

Многие датчики имеют регулировку чувствительности. Это позволяет точно настроить расстояние срабатывания.

Защита от помех

Для защиты от электромагнитных помех рекомендуется использовать экранированные кабели и заземление корпуса датчика.

Новые тенденции в развитии индуктивных датчиков

Индустрия индуктивных датчиков продолжает развиваться:

Миниатюризация

Создаются все более компактные датчики для применения в миниатюрных устройствах.

Повышение точности

Разрабатываются датчики с повышенной точностью измерения расстояния.

Интеллектуальные датчики

Появляются датчики со встроенными функциями самодиагностики и настройки.

Индуктивные датчики остаются важным элементом современных систем автоматизации и контроля. Их простота, надежность и широкие возможности применения обеспечивают им стабильный спрос в различных отраслях промышленности.

виды, принцип работы, схема подключения, как проверить

Работа на промышленных предприятиях требует внедрения автоматической системы управления. С этой целью применяется разное оборудование, способное обеспечить бесперебойное функционирование производственных машин. Для контроля металлических объектов не редко используют бесконтактные индуктивные датчики, обладающие как положительными, так и отрицательными качествами. Но главное, что они отличаются небольшими размерами и прекрасно выполняют возложенные функции, поэтому пользуются популярностью и у производителей бытовой и даже медицинской техники.

Общее описание и назначение

Индуктивным датчиком принято называть устройство, способное преобразовывать механические перемещений контролируемых объектов в электрический сигнал. Представляет собой одну или несколько катушек индуктивности, объединенных с магнитопроводом и подвижным якорем, который регистрирует измерения линейного или углового размера и, перемещаясь, влияет на показатель индуктивности, изменяя ее в одну или другую сторону. Благодаря такой особенности, бесконтактные датчики активно используются в качестве элементов контроля положения металлических объектов.

Принцип действия

Оптический датчик

Ёмкостные
выключатели бесконтактные. Измеряют ёмкость электрического конденсатора, в воздушный диэлектрик которого попадает регистрируемый объект. Используются в качестве бесконтактных («сенсорных») клавиатур и как датчики уровня жидкостей.
Индуктивные
выключатели бесконтактные. Измеряют параметры катушки индуктивности, в поле которой попадает регистрируемый металлический объект. Дальность регистрации типового промышленного датчика — от долей до единиц сантиметров. Характеризуются простотой, дешевизной и высокой стабильностью параметров. Широко применяются в качестве концевых датчиков станков.
Оптические
выключатели бесконтактные. Работают на принципе перекрытия луча света непрозрачным объектом. Дальность типовых промышленных датчиков — от долей до единиц метров. Широко применяются на конвейерных линиях как датчик наличия объекта, используются также для контроля пространственных характеристик предмета (высота, длина, ширина, глубина, диаметр) и подачи сигнала на управляемый механизм при достижении указанного порога. Специфическая разновидность — лазерные дальномеры.
Ультразвуковые
датчики. Работают на принципе эхолокации ультразвуком. Относительно дешевое решение позволяет измерять расстояние до объекта. Широко применяются в парктрониках автомобилей.
Микроволновые
датчики. Работают на принципе локации СВЧ излучением «на просвет» или «на отражение». Получили ограниченное распространение в системах охраны как датчики присутствия или движения.
Магниточувствительные
выключатели бесконтактные. Простая пара магнит — геркон или датчик Холла. Дешевы и просты в изготовлении. Широко применяются в системах контроля доступа и охраны зданий как датчики открывания дверей и окон.
Пирометрические
датчики. Регистрируют изменения фонового инфракрасного излучения. Получили широкое распространение в системах охраны зданий как датчики движения.

Виды

По схеме построения индукционные датчики принято разделять только на 2 отдельных вида: одинарные и дифференцированные.

Одинарные

Устройства только с одним магнитопроводом. Такая схема обычно применяется при разработке бесконтактных выключателей.

Дифференциальные

Отличаются наличием сразу 2-ух магнитопроводов, каждый из которых специально сделанных в виде «ш». Это позволяет взаимокомпенсировать воздействие, оказываемое на сердечник, повышая таким образом точность производимых измерений. По сути, схема представляет из себя систему из 2-ух датчиков, соединенных общим якорем.

Скачать инструкции и руководства на некоторые типы индуктивных датчиков:

• Autonics_PR / Индуктивные датчики приближения. Подробное описание параметровэ, pdf, 135.28 kB, скачан: 3047 раз./
• Autonics_proximity_sensor / Каталог датчиков приближения Autonics, pdf, 1. 73 MB, скачан: 1786 раз./

• Omron_E2A / Каталог датчиков приближения Omron, pdf, 1.14 MB, скачан: 2329 раз./

• ТЕКО_Таблица взаимозаменяемости выключателей зарубежных производителей / Чем можно заменить датчики ТЕКО, pdf, 179.92 kB, скачан: 1792 раз./

• Turck_InduktivSens / Датчики фирмы Turck, pdf, 4.13 MB, скачан: 2320 раз./

• pnp npn / Схема включения датчиков по схемам PNP и NPN в программе Splan/ Исходный файл., rar, 2.18 kB, скачан: 3634 раз./

Устройство и схема

Индукционный датчик, как и любое электронное устройство, состоит из связанных друг с другом узлов, обеспечивающих бесперебойность его работы. В качестве основных элементов аппарата можно выделить следующее.

Генератор

Ключевой задачей генератора является создание магнитного поля, на основе которого, в частности, строится принцип действия индукционного датчика, а также образуются зоны активности с объектом.

Триггер Шмидта

Триггер Шмидта представляет собой отдельный элемент, основным назначением которого считается обеспечение гистерезиса в процессе переключения устройства.

Усилитель

Усилительное устройство используется в качестве элемента, способного повышать значение амплитуды импульса, что позволяет сигналу быстрее достигать необходимого параметра.

Специальный индикатор

Диодный индикатор, свидетельствующий о фактическом состоянии контроллера. Кроме того, светодиод используется для обеспечения достаточного контроля функционирования индукционного датчика, а также, чтобы обеспечить достаточную оперативность в процессе настройки.

Компаунд

Компаунд предназначается для защиты устройства, поскольку может предотвратить попадание жидкости, в частности воды, внутрь корпуса индукционного датчика, а также снижает риск загрязнения оборудования, так как пыль может спровоцировать его поломку.

Мониторинг паропроводов

LOCA (утечка охладителя) описавает аварию с утечкой охлаждающей жидкости в реакторе, причина которой может заключаться в нарушении трубопроводной системы. В худшем случае, можно предположить, что оба конца трубы отрезаны и утечка происходит через двойное сечение трубопровода. Соответственно рассичтывается аварийная охлаждающая система и размер резервной емкости реактора. Дублирующие системы должны быть доступны, поврежденные трубопроводы должны быть перекрыты аварийными клапанами за короткий промежуток времени. Причины аварии могут быть разными, например, землетрясение, крушение самолета или цунами.

Другое возможное явление — это гидроудар, который может произойти в горячих паропроводах при конденсации части насыщенного пара и накопления в трубе из-за недостаточного дренирования, так что неожиданно на определенных участках трубы все поперечное сечение оказывается заполнено водой. Водяной столб ускоряется давлением пара, и происходит удар, похожий на работу поршня цилиндра. Последующие изгибы трубопровода представляют препятствие водяному столбу и его массовой инерции. Давление в сети трубопроводов быстро возрастает и в несколько раз превышает максимальное давление пара и может исчерпать запас проектный прочности трубопровода, приводя к деформации или разрыву трубы.

Мониторинг трубопроводов электростанций

В обоих авариях, LOCA (утечка охладителя) и гидроудар, важно постоянно контролировать важные для безопасности станции элементы, такие как трубопроводы охлаждения и паропроводы перегретого пара, а также, если необходимо, немедленно их перекрывать при помощи аварийных клапанов. Функции берут на себя дублирующие системы. Эффективное предохранительное устройство состоит из установленных датчиков перемещений трубопроводов, построенных по принципу полного индуктивного моста (LVDT). Индуктивный датчик перемещений передает данные о положении трубопровода в виде сигнала на пульт управления. Кроме того, низкочастотные вибрации трубопроводов могут служить сигналом о возможной аварии. Положение трубопроводов в нескольких различных точках отображается на пульте управления станции. Если результат измерений выходит за предварительно заданные пороговые значения с учетом возможных расчетных перемещений и амплитуды вибраций, подается сигнал тревоги и выполняется установленная аварийная процедура.

Установка индуктивного датчика линейных перемещений для мониторинга паропроводов (измерение положения трубы)

Используются диапазоны измерений индуктивных датчиков линейных перемещений от 100 до 300 мм. Сами датчики должны выдерживать экстремальные условия эксплуатации без ущерба, например, максимальную температуру 180°C, паро-воздушную смесь 100% (относительная влажность) и конденсат 0,5 кг/м³ при температуре 125°C. Датчики eddylab, предназначенные для этой задачи, состоят из цилиндрического корпуса и подвижного штока. Корпус крепится к неподвижной конструкции при помощи струбцин, шток соединяется с трубопроводом. Если паропровод движется вместе со штоком относительно корпуса датчика, выходной сигнал изменяется. Результаты мониторинга в виде непрерывного сигнала положения передаются в систему управления станции.

Внутри датчик состоит из системы катушек (первичная и вторичная) в герметичном корпусе с кольцевыми уплотнениями Viton. Электроника IMCA питает первичную катушку LVDT сигналом на несущей частоте 3 кГц и анализирует дифференциальное напряжение на вторичной катушке по амплитуде и фазе. Преимуществом данной системы является возможность использования длинного кабеля между датчиком и электроникой, так что электроника может находиться в безопасном месте на удалении 100 м и более, в то время как датчик может подвергаться экстремальным условиям на месте установки без проблем.

Принцип работы

Принцип действия основывается на изменениях амплитудного значения колебаний генераторного узла при попадании в активную зону устройства объекта определенных размеров. В процессе подачи электропитания на концевик оборудования в районе его чувствительной части формируется изменяющееся магнитное поле. Оно наводит в находящемся в рабочей зоне датчика материале вихревые токи, ведущие к изменению амплитуды электромагнитных колебаний.

В результате начнет вырабатываться выходной сигнал, который в процессе может изменяться в зависимости от фактического расстояния между устройством и объектом контроля.

Параметры

Чтобы контролировать функциональность индукционного датчика, а также определять уровень его сигналов, надо разбираться в параметрах устройства.

Напряжение питания

Представляет собой диапазон допустимого напряжения, в рамках которого устройство работает корректно.

Минимальный ток переключения

Это минимально возможное значение электрического тока, которое обязательно должно поступать к датчику для обеспечения его работы.

Рабочие расстояния

Это максимально допустимое расстояние от устройства до железного квадрата миллиметровой толщины. При этом данное значение уменьшается, если используется другой материал.

Частота переключения

Это максимально возможное количество переключений, которые можно сделать в течение одной секунды.

А что там свежего в группе ВК СамЭлектрик.ру?

Подписывайся, и читай статью дальше:

Итак, схема слева. Предположим, что тип датчика – НО. Тогда (независимо от типа транзистора на выходе), когда датчик не активен, его выходные “контакты” разомкнуты, и ток через них не протекает. Когда датчик активен, контакты замкнуты, со всеми вытекающими последствиями. Точнее, с протекающим током через эти контакты)). Протекающий ток создает падение напряжения на нагрузке.

Внутренняя нагрузка показана пунктиром неспроста. Этот резистор существует, но его наличие не гарантирует стабильную работу датчика, датчик должен быть подключен к входу контроллера или другой нагрузке. Сопротивление этого входа и является основной нагрузкой.

Так вот, в схеме с PNP выходом при активации напряжение (+V) через открытый транзистор поступает на вход контроллера, и он активизируется. Как того же добиться с выходом NPN?

Смотрим на изменения в схеме справа. Прежде всего, обеспечен режим работы выходного транзистора датчика. Для этого в схему добавлен дополнительный резистор, его сопротивление обычно порядка 5,1 – 10 кОм. Теперь, когда датчик не активен, через дополнительный резистор напряжение (+V) поступает на вход контроллера, и вход контроллера активизируется. Когда датчик активен – на входе контроллера дискретный “0”, поскольку вход контроллера шунтируется открытым NPN транзистором, и почти весь ток дополнительного резистора проходит через этот транзистор.

В данном случае происходит перефазировка работы датчика. Зато датчик работает в режиме, и контроллер получает информацию. В большинстве случаев этого достаточно. Например, в режиме подсчета импульсов – тахометр, или количество заготовок.

Да, не совсем то, что мы хотели, и схемы взаимозаменяемости npn и pnp датчиков не всегда приемлемы.

Как добиться полного функционала? Способ 1 – механически сдвинуть либо переделать металлическую пластинку (активатор). Либо световой промежуток, если речь идёт об оптическом датчике. Способ 2 – перепрограммировать вход контроллера чтобы дискретный “0” был активным состоянием контроллера, а “1” – пассивным. Если под рукой есть ноутбук, то второй способ и быстрее, и проще.

Способ подключения

Вариант подключения любого бесконтактного датчика зависит от примененной в процессе его производства схемы построения.

Трехпроводные

Трехпроводные имеют 3 проводника, 2 из которых предназначаются для обеспечения устройства питанием, а третий применяется для подключения к нагрузке. Она, в зависимости от использованной при разработке структуры, может подсоединяться к аноду либо катоду источника напряжения электрического тока.

Четырехпроводные

Четырехпроводные индукционные датчики отличаются наличием четырех проводников: 2 провода идут на питание, а другие 2 — на загрузку.

Двухпроводные

Двухпроводные устройства подключаются прямо в нагрузочную цепь. Это самый элементарный вариант, но и он обладает отдельными особенностями. Данный способ для нагрузки требует номинальное сопротивление, если же его значение окажется больше или меньше, тогда индукционный датчик не сможет корректно работать.

Внимание! При подключении устройства к источнику постоянного тока следует помнить о полярности выводов.

Пятипроводные

Пятипроводной отличается от четырехпроводного только наличием пятого проводника, который позволяет выбирать режим работы устройства.

Основные отличия двух типов биполярных транзисторов

Главным различием между ними считается то, что дырки являются основными носителями тока для транзисторов PNP, NPN-транзисторы имеют в этом качестве электроны. Поэтому полярности напряжений, питающих транзистор, меняются на обратные, а его входной ток вытекает из базы. В отличие от этого, у NPN-транзистора ток базы втекает в нее, как показано ниже на схеме включения приборов обоих типов с общей базой и общим эмиттером.

Принцип работы транзистора PNP-типа основан на использовании небольшого (как и у NPN-типа) базового тока и отрицательного (в отличие от NPN-типа) базового напряжения смещения для управления гораздо большим эмиттерно-коллекторным током. Другими словами, для транзистора PNP эмиттер является более положительным по отношению к базе, а также по отношению к коллектору.

Цветовая маркировка

Все электротехническое оборудование, в том числе проводники, обязательно имеет цветовую маркировку. Ее принято наносить для удобства последующих монтажных работ и дальнейшего обслуживания. Это правило должно соблюдаться и в случае с индукционными датчиками. Их выходные проводники маркируются следующими цветами:

минус обычно указывается синим;
плюс — красным;
выход — черным;
белый — дополнительный выход или же вход управления, что определяется типом используемого датчика.

Погрешности

Погрешности в процессе преобразования диагностических значений оказывают влияние на способности индукционных датчиков выдавать достоверную информацию. К основным из них можно отнести следующие.

Электромагнитная

Данную погрешность принято учитывать только в качестве случайной величины. Как правило, она возникает в ходе индуцирования ЭДС в индукционной катушке в результате внешнего воздействия сторонними магнитными полями. Это происходит в процессе производства из-за силовых электроустройств. Они образуют магнитные поля, что впоследствии и формирует электромагнитную погрешность.

От температуры

Эта погрешность тоже выступает в качестве случайного значения, поскольку работа большого числа элементов индукционного датчика напрямую зависит от температурных показателей, поэтому это ключевая величина, которая даже учитывается в процессе проектировки подобного оборудования.

Магнитной упругости

Обычно такая погрешность может проявляться как следствие нестабильности деформации магнитопровода устройства в процессе сборки самого датчика, а также при деформационных изменениях во время работы. Кроме того, оказываемое нестабильным электронапряжением воздействие на магнитопровод оборудования вызывает снижение качества передаваемого сигнала на выходе.

Деформация элементов

Данная погрешность, как правило, проявляется в результате воздействия измеряющей силы на значение деформации частей индукционного датчика, а также под влиянием усилий, оказываемых на нестабильные деформирующие процессы. Кроме того, не меньшее влияние на нее могут оказывать люфты и зазоры, образовавшиеся в подвижных элементах конструкции устройства.

Кабеля

Такая погрешность обычно проявляется от непостоянного значения сопротивления, в случае деформации самого провода и под влиянием температуры. Также подобным образом может сказаться наводка внешними полями ЭДС в кабеле.

Старение

Данная погрешность может проявляться при износе движущихся элементов самого устройства, а также в случае постоянно изменяющихся магнитных свойств используемого магнитопровода. Ее принято считать, строго говоря, случайным значением. В процессе определения данной погрешности учитывают кинематику конструкции индукционного датчика, а во время проектирования подобного оборудования максимальный эксплуатационный срок рекомендуется определять только при работе в обычном режиме, чтобы при этом износ не успел превысить установленного значения.

Технологии

Погрешности технологии проявляются в случае отклонений от технического процесса производства, при явном разбросе технических параметров катушек и остальных элементов во время сборки, влиянии допущенных зазоров при соединении устройства. Для ее измерения принято использовать механическое измерительное оборудование.

Как подключить контактор

Особенности подключения светодиодных лент

При подключении контактора сразу нужно определиться с механизмом, который он будет включать. Это может быть двигатель, насос, вентилятор, нагревательные элементы, компрессоров и т. д. Главной особенность контактора, отличающего его от автомата, является отсутствие всякой защиты. Поэтому продумывая цепи включения электрооборудования через контактор обязательно необходимо учесть ограничивающие ток и нагрев элементы. Для ограничения и отключения оборудования при коротких замыканиях и превышающих во много раз номинал нагрузках используются предохранители и автоматы. От длительного незначительно превышения номинальных токов работающего оборудования применяются тепловые реле.

Для того чтобы правильно подключить контактор в схему нужно чётко понимать какие из контактов силовые, а какие из них вспомогательные, то есть блок-контакты. Также нужно посмотреть на номиналы катушки включения. Там должны быть указаны напряжение его тип и величина, а также токи которые через неё протекают для нормальной работы. Во время работы силовые контакты могут погорать, поэтому их необходимо регулярно осматривать и чистить.

Как подключить модульный контактор

Модульный контактор — это разновидность обычных таких же аппаратов для коммутации, только применяются они в основном для включения и отключения распределительных щитков дистанционно. То есть включая его, подаётся питание на группу автоматов, каждый из которых, отвечает за свою определённую цепь. Устанавливается он на DIN — рейке. Может коммутировать как цепи постоянного, так и переменного тока.

Подключение контактора через кнопку

Для подключения контактора через кнопку нужно изучить ниже приложенную схему. Она предназначена для пуска нагрузки, в данном случае двигателя, от контактора катушка которого рассчитана на 220 Вольт переменного напряжения. В зависимости от напряжения стоит продумать её питание. Поэтому при покупке и выборе контактора стоит учесть этот нюанс. Так как если электромагнит будет рассчитан на постоянное напряжение, то понадобится именно такой источник.

При нажатии на кнопку пуск катушка электромагнита контактора получит питание и он включится. Замкнутся силовые контакты, тем самым подастся напряжение на асинхронный двигатель. Также замкнётся блок-контакт контактора К1, который подключен параллельно кнопке стоп. Он называется электриками контакт самоподхвата, так как именно он подаёт питание на включающую катушку после того, как кнопка пуска отпускается. При нажатии на кнопку стоп от электромагнита отключается питание, силовые элементы контактора разрывают цепь и двигатель отключается.

Подключение контактора с тепловым реле

Тепловое реле предназначено для недопускания длительных незначительных токовых перегрузок во время работы электрооборудования, ведь перегрев отрицательно сказывается на состоянии изоляции. Частые превышения температуры и токов приведут к её разрушению, а значит и к короткому замыканию, и выходу из строя дорогостоящего исполнительного элемента.

При повышении тока в цепи статора электродвигателя элементы теплового реле КК будут нагреваться. При достижении заданной температуры, которая может быть регулирована, тепловое реле сработает и его контакты разорвут цепь катушки электромагнита контактора КМ.

В целях безопасности нужно помнить, что работа в цепи контактора должна производиться при полном обесточивании его. При этом автомат питания должен быть заблокирован ключом или запрещающим плакатом от несанкционированного, или ошибочного включения. А также нельзя включать этот аппарат со снятыми дугогасительными камерами, это приведут к короткому замыканию.

Сферы использования

Возможная область применения индукционных датчиков настолько велика, что позволяет использовать их не только в быту и автомобилестроении, но и в промышленности с робототехникой, а также медицине.

Медицинские аппараты

Индуктивные датчики широко используются при производстве медицинского оборудования, поскольку магнитные свойства устройства позволяют регистрировать легочную вентиляцию, параметры вибрации, а также снимать баллистокардиограммы.

Бытовая техника

В бытовом плане датчики могут выступать в качестве приспособления контроля водоснабжения, уровня освещения и положения двери (закрыта или открыта), поэтому используются при производстве, к примеру, стиральных машин и другой бытовой техники. Кроме того, устройства применяются в процессе создания элементов «умного дома».

Автомобильная промышленность

Используется индукционный датчик и в автостроении, выступая в роли контроллера, определяющего положение коленчатого вала. При приближении металлического объекта, в данном случае, зуба шестерни, к устройству, генерируемое встроенным постоянным магнитом магнитное поле увеличивается, что приводит к наведению в катушке переменного напряжения.

Внимание! Некоторые производители для повышения эффективности стараются изменить конструкцию индукционного датчика, к примеру, используя внешние магниты для его активации.

Робототехническое оборудование

В случае с робототехникой, индуктивным датчикам нашли применение в производстве беспилотных аппаратов и промышленных роботов для повышения их чувствительности к препятствиям и способности распознавать объекты, а также устройствах, для которых важна самобалансировка.

Промышленная техника регулирования и измерения

Широко используются в работе систем транспортеров, упаковочных аппаратов и сборочных линий, а еще в составе всех видов станкового оборудования и запорной арматуры. Также индуктивные датчики помогают контролировать мелкие и крупные элементы промышленной техники (зубцы шестеренок, стальные флажки, штампы), объекты производства (металлические изделия, листы металла, крышки) и т. п. Кроме того, при их подключении к импульсным счетчикам можно в результате получить элементарное, но крайне эффективное считывающее устройство.

Индукционные датчики следующего поколения

Благодаря новым разработкам в этой области, были созданы усовершенствованные модели индукционных датчиков следующего поколения. Принцип работы остался прежним, однако подверглась тщательной переработке конструкция устройства. В результате датчики теперь оснащаются тонкими платами, распечатанными на 3D-принтерах, и современной цифровой электроникой. Кроме того, их производят на гибких подложках, что избавляет от необходимости использования традиционных кабелей и разъемов. Так что пользоваться устройствами можно даже в тяжелых погодных условиях.

К преимуществам новых разработок можно отнести следующее:

снижение стоимости и веса, более компактные размеры;
возможность выбора практически любых форм-факторов;
повышение точности реагирования на металлические объекты;
возможность проведения замеров, связанных со сложной геометрией, в двух или трех измерениях;
упрощение конструкции;
возможность устанавливать несколько индукционных датчиков близко друг к другу из-за высокой электромагнитной совместимости.

Все это позволило увеличить эффективность и доступность устройства, а также расширить сферу его применения.

Виды автоматических систем. Классификация датчиков. Индуктивные измерительные преобразователи, страница 4

Существует 2 основных схемы включения индуктивных датчиков:

1) дифференциальная схема

2) Мостовая схема включения.

Рассматривается разность падения напряжения на плечах моста:

Для измерения перемещений от 5 мм до 2 м используют следующие конструкции индуктивных датчиков.

1) Соленоидный одинарный. 2) Ферродинамический.

Трансформаторные индуктивные датчики предназначены для измерения изменения положения объекта, представляющего собой механическое перемещение малого или большого диапазонов. Принцип действия основан на использовании изменения взаимной индуктивности между обмотками при перемещении якоря.

Датчики ферродинамического типа и микросины предназначены для бесконтактного измерения угловых перемещений и их преобразования в пропорциональные значения электрического сигнала переменного тока.

Индуктивный датчик можно считать безинерционным усилительным звеном.

Преимущества. Отсутствие скользящего контакта, высокая чувствительность, высокая разрешающая способность, надежность конструкции, малые габариты и масса при питании напряжением высокой частоты, высокое напряжение по сравнению с реостатным датчиком.

Недостатки. Трудность регулирования – получения нулевого значения выходного напряжения при нейтральном положения якоря. Возможность работы только на переменном токе. Ограниченный диапазон линейности статической характеристики за счет насыщения магнитопровода. Зависимость коэффициента преобразования от частоты и амплитуды питающего напряжения. Необходимость экранировки обмотки датчика.

Вопросы для самопроверки

1. На каком физическом явлении основан принцип действия индуктивных измерительных преобразователей?

2. Привести конструктивную схему однотактного индуктивного датчика.

3. Чем обусловлено отклонение реальной статической характеристики от идеальной?

4. Перечислить преимущества и недостатки индуктивных датчиков.

5. Изобразить основные схемы включения двухтактных индуктивных датчиков.

6. Чем ограничивается величина напряжения питания индуктивных датчиков?

7. На каком физическом явлении основан принцип действия трансформаторных индуктивных датчиков?

8. Для измерения каких величин предназначены индуктивные датчики?

9. С какой целью в САУ используют датчики ферродинамического типа и микросины? На каких физических явлениях основан их принцип действия?

10. Привести конструктивные схемы соленоидного одинарного и ферродинамического индуктивных датчиков.

ЛЕКЦИЯ 4.

Цель лекции – ознакомление с типами конструкций и принципом действия емкостных датчиков и сельсинных измерительных преобразователей, режимами работы сельсинов

Задачи лекции

— изучить основные виды емкостных датчиков

— изучить режимы работы сельсинных измерительных преобразователей

Вопросы, рассматриваемые на лекции

1. Емкостные датчики перемещений. Классификация.

2. Сельсинные измерительные преобразователи. Режимы работы сельсинов. Классификация сельсинов.

Емкостные датчики перемещений представляют собой плоский или цилиндрический конденсатор, в котором изменение расстояния между пластинами, изменение площади перекрытия пластин, или диэлектрической проницаемости диэлектрика между пластинами, преобразуется в изменение емкости

Классификация емкостных датчиков:

1) по назначению — датчики линейных и угловых перемещений, уровня, линейных размеров, температуры, усилий;

2) по конструкции — с плоско — параллельными пластинами, с цилиндрической формой конденсатора, с наличием диэлектрика между пластинами, без диэлектрика

3) по виду изменяемого параметра — конденсаторы с изменяемой площадью перекрытия пластин (при измерении угловых, линейных перемещений и больших линейных), с изменяющимся зазором между пластинами, с изменяющейся диэлектрической проницаемостью.

Для получения реверсивной статической характеристики используют мостовую схему включения ЕИП.

В системах измерения уровня топлива в баках самолетов применяют цилиндрические ЕИП.

Преимущества: высокая чувствительность; простота конструкции; малые габариты и масса; незначительное притяжение между пластинами; высокое быстродействие; отсутствие токосъемных контактов.

Недостатки: малая выходная площадь; нестабильность характеристики при изменении параметров окружающей среды; влияние паразитных емкостей.

Для увеличения мощности выходного сигнала при заданной нагрузке уменьшают внутреннее сопротивление датчика.

В приближенных расчетах принимают, что свойства емкостных датчиков соответствуют свойствам простого идеального звена.

Сельсинные измерительные преобразователи

Сельсином называется индукционная электрическая микромашина, обладающая способностью синхронизации.

Особенность применения в САУ — использование их в паре: сельсин-датчик (СД) и сельсин-приемник (СП).

Сельсинная пара может работать в следующих режимах:

— индикатором – для дистанционной передачи команд или управляющих сигналов.

— трансформаторном –при измерении разности между угловыми положениями механически не связанных валов

— алгебраического суммирования угловых перемещений двух механических не связанных между собой валов.

Классификация сельсинов:

1) по выполненным функциям в паре: сельсин – датчик; сельсин – приемник;

2) по числу фаз питающего напряжения: однофазные (для 1 и 2-го режима), трёхфазные (машины сравнительно большой мощности, использующиеся в качестве силовых синхронных передач).

3) по конструктивному исполнению однофазные сельсины: машины с явно выраженными полюсами статора, с явно выраженными полюсами ротора

4) по точности: сельсины первого, второго и третьего классов точности.

5) по характеру токоподвода: контактные, бесконтактные

У контактных сельсинов на полюсах (статора или ротора) располагается однофазная обмотка возбуждения. Трехфазная обмотка синхронизации укладывается в пазах (ротора или статора). Преимуществом этой конструкции является удобство балансировки ротора. Если на полюсах ротора размещают обмотку возбуждения, это уменьшает трение, и позволяет использовать сельсины в маломощных дистанционных передачах. Напряжение питания подводится к однофазной обмотке возбуждения.

Что такое индуктивный датчик приближения? | Основы датчиков: вводное руководство по датчикам

Датчики

бывают самые разные, и у каждого типа есть сильные и слабые стороны. В этом разделе подробно рассматриваются датчики приближения.

Контур

Индуктивный датчик приближения может обнаруживать металлические цели, приближающиеся к датчику, без физического контакта с целью. Индуктивные датчики приближения условно делятся на следующие три типа в зависимости от Принцип работы: высокочастотный тип колебаний с использованием электромагнитной индукции, магнитный тип с использованием магнита и емкостной тип с использованием изменения емкости.

Основные и основные типы

Датчик общего назначения

Высокочастотное магнитное поле создается катушкой L в колебательном контуре. Когда цель приближается к магнитному полю, в цели протекает индукционный ток (вихревой ток) за счет электромагнитной индукции. По мере приближения цели к датчику протекание индукционного тока увеличивается, что вызывает увеличение нагрузки на колебательный контур. Затем колебания затухают или прекращаются. Датчик обнаруживает это изменение состояния колебаний с помощью схемы определения амплитуды и выдает сигнал обнаружения.

Тип из цветного металла

Тип из цветного металла включен в тип высокочастотных колебаний. Тип из цветного металла включает в себя колебательный контур, в котором потеря энергии, вызванная индукционным током, протекающим в мишени, влияет на изменение частоты колебаний. Когда к датчику приближается цель из цветного металла, например алюминия или меди, частота колебаний увеличивается. С другой стороны, когда к датчику приближается цель из черного металла, например железа, частота колебаний уменьшается. Когда частота колебаний становится выше опорной частоты, датчик выдает сигнал обнаружения.

Магнитные и немагнитные объекты Помните, что магнитные объекты легко притягиваются магнитом, а немагнитные — нет.

Магнетизм
Дистанция обнаружения модели общего назначения
Расстояние обнаружения модели обнаружения алюминия
Стандартный металл	Железо/SUS440	СУС304*	Алюминий/латунь/медь

Магнетизм
Дистанция обнаружения модели общего назначения
Расстояние обнаружения модели обнаружения алюминия
Стандартный металл	Железо/ SUS440	СУС304*	алюминий/ латунь/медь

* SUS304 имеет промежуточное свойство.

Скачать

Высокоточное и стабильное обнаружение даже в суровых условиях, подверженных воздействию масла и пыли. Нажмите здесь, чтобы загрузить PDF

Каталог продукции KEYENCE:

Варианты индуктивного датчика приближения

:

Высокоскоростные, высокоточные цифровые индуктивные датчики перемещения Серия EX-V
Скачать каталог
Двухпроводные автономные датчики приближения с усилителем Серия электромобилей
Загрузка каталога
Датчики приближения с трехпроводным автономным усилителем Серия EZ
Скачать каталог

Прочие сопутствующие товары

Автономный лазерный датчик CMOS Серия ЛР-Z
Скачать каталог
Цифровой оптоволоконный датчик Серия FS-N40
Загрузка каталога
Датчик зрения со встроенным ИИ Серия IV2
Скачать каталог

Решаем проблему с датчиком!

Высокоскоростные, высокоточные цифровые индуктивные датчики перемещения
Серия EX-V
Двухпроводные датчики приближения с автономным усилителем
Серия EV
Трехпроводные датчики приближения с автономным усилителем
Серия EZ
Автономный лазерный датчик CMOS
Серия LR-Z
Цифровой оптоволоконный датчик
Серия FS-N40
Датчик технического зрения со встроенным ИИ
Серия IV2

5 типов датчиков приближения и их применение – Robocraze

5 типов датчиков приближения и их применение — Робобезумие перейти к содержанию

Вас интересуют датчики приближения? Если ответ Да! тогда этот блог поможет вам! мы исследуем различные типы датчиков приближения, такие как индуктивные, емкостные и ультразвуковые датчики, и их использование в различных отраслях промышленности. Кроме того, мы предоставляем сравнительную таблицу, чтобы помочь читателям понять различия между датчиками каждого типа. Являетесь ли вы инженером или просто интересуетесь технологиями, лежащими в основе этих датчиков, этот блог обязателен к прочтению!

В этом руководстве мы увидим, что такое датчик приближения, типы датчиков приближения и их использование, и, наконец, мы проведем сравнение между ними.

Что такое датчик приближения?

Датчик приближения — это устройство, используемое для обнаружения ближайших объектов. Когда объект попадает в зону его обнаружения, генерируется электрический сигнал, который помогает обнаружить объект.

Типы датчиков приближения и их применение

1. Емкостный датчик приближения

Работает по принципу переменной емкости. Таким образом, при изменении емкости соответствующий генерируемый выходной сигнал также изменяется. Это изменение емкости отмечается формой объекта и расстоянием объекта от датчика.

Датчик состоит из генератора, триггерной схемы и выходного коммутационного устройства. Когда цель входит в электрическое поле, создаваемое датчиком, создаваемое электрическое поле блокируется целью, что приводит к изменению емкости, что приводит к изменению амплитуды цепи генератора. При удалении цели от датчика амплитуда колебаний уменьшается, а при приближении цели амплитуда увеличивается. Это изменение запускает триггерную схему, что приводит к изменению выходного сигнала датчика и, таким образом, к свечению светодиода выходного датчика.