Привет всем читающим мои статьи!
Сегодня хочу немного поговорить о сенсорах( датчиках, первичных преобразователях , как кому больше нравится). Существует их великое множество , но без них оборудование функционировать не сможет. Электроника без датчиков "слепа", управление вроде есть, но обратной связи, чтобы понять, что мы сделали тем или иным исполнительным механизмом, какое произвели воздействие на процесс, не получаем.
Для преобразования физических величин в технологических процессах в электрические сигналы и существуют датчики. В зависимости от того, какую величину нам нужно превратить в сигнал, понятный нашему контроллеру (а именно контроллер является "сердцем" всех систем контроля и управления, ведь даже отдельные измерители и регуляторы содержат его внутри себя), нам нужно выбрать соответствующий преобразователь.
Итак, преобразовать мы можем различные величины, например, температуру, давление, перемещение, расстояние, время. Очень часто возникает необходимость получить сигнал о наличии или отсутствии предмета в определенной точке (датчик положения предмета). Вот с датчиков положения мне и хотелось бы начать обзор.
На просторах Интернета великое множество подобного контента, но я постараюсь сделать интересный рассказ, достойный внимания.
Итак, датчики положения. Какими они бывают? Начнем наверное с самых примитивных, самых древних и самых простых. Это концевые и путевые выключатели. Конструктивно это группа контактов , механически связанная с каким либо приводом, толкателем , колесом, передающим воздействие объекта контроля контактной группе. Самый простой, всем понятный датчик, с хорошей нагрузочной способностью контактов. Но при этих достоинствах данные датчики имеют и некоторые недостатки, обусловленные главным образом наличием механических частей. При эксплуатации в условиях высокой запылённости механический датчик нередко подклинивает в каком либо положении , вызывая две единственные проблемы в электрической цепи. Первая- это отсутствие контакта там, где он должен быть, и вторая- наличие контакта там, где его быть не должно))). Кроме того, механическому контакту свойственна такая проблема как "дребезг" , то есть многократное повторение коротких импульсов при замыкании контакта, что может вызывать погрешности в работе систем при отсутствии входной фильтрации сигнала. Но об этом позже)).
Перечисленных проблем лишен бесконтактный датчик положения, принцип действия которого основан на изменении амплитуды колебаний встроенного генератора при внесении в активную зону какого либо металлического предмета. Большинство индуктивных датчиков не могут похвастаться такими же нагрузочными способностями, как их контактные собратья, но долговечность работы , неприхотливость к окружающей среде, отсутствие дребезга контактов( у датчиков с транзисторным выходом) делают эти сенсоры наиболее привлекательными для решения вопроса контроля положения механизмов. Дополнительным плюсом является великое множество конструктивных исполнений и невысокая стоимость данных датчиков.
Как и у любого датчика, у индуктивного есть ряд основных параметров, согласно которым мы можем выбрать датчики для наших объектов. В зависимости от размера чувствительной части датчика изменяется расстояние срабатывания датчика . 1.Это расстояние чувствительной поверхности датчика от предмета, при котором происходит уверенное срабатывание датчика. Как правило, данное расстояние не превышает диаметра датчика, обычно меньше диаметра чувствительной части в 2-3 раза. 2. Конструктивная особенность, позволяющая закрепить датчик на объекте максимально удобно для настройки и обслуживания. 3. Выходное устройство датчика. Это может быть нормально открытый выход, нормально закрытый выход или их сочетание. Для транзисторного выхода это полярность p-n-p , когда нагрузка включается между выходом датчика и минусовым проводником, и n-p-n , когда нагрузка включается между выходом и положительным проводником. 4. Степень защиты от влаги и защита сенсора. 5. Диапазон напряжений питания . 6. Нагрузочная способность выходного устройства датчика. 7. Максимальная частота срабатывания , Гц (количество возможных включений/выключений датчика за секунду). Важный параметр при контроле быстро перемещающихся предметов, например при контроле зубьев шестерни механизма или при использовании датчика положения в качестве датчика импульсов для измерения скорости вращения какого либо механизма.
Как уже было сказано, у индуктивного датчика существует одна особенность: он " видит" только металлические предметы. При необходимости контроля положения неметаллического объекта можно использовать ещё одну разновидность датчиков - ёмкостные датчики, реагирующие как на металлические, так и на неметаллические объекты .
Всё, сказанное про индуктивные датчики , применимо к ёмкостным. Основными недостатками являются низкая помехозащищённость и возможность ложных срабатываний из за налипания загрязнений в области сенсора.
Следующим видом датчика, широко применяемым в промышленности , являются датчики магниточувствительные, которые бывают двух видов:
контактные(на основе геркона) и бесконтактные(на основе эффекта Холла). В промышленности применяются в основном для определения положения поршня пневмоцилиндров и гидроцилиндров и в некоторых бюджетных китайских станках для определения положения объекта .
Ещё одна разновидность датчиков, широко применяемая в промышленности-это датчики оптические. Состоят из передатчика и приёмника инфракрасного излучения . Бывают барьерными, когда передатчик и приёмник выполнены раздельными блоками , переключение происходит при нахождении объекта между блоками (при прерывании луча), и диффузными, когда передатчик и приёмник расположены в одном блоке , приёмник воспринимает луч, отражённый от объекта. Обладают хорошим быстродействием, но плохо работают в условиях повышенной запылённости. Требования к параметрам те же: это напряжение питания, расстояние до объекта, частота срабатывания , логика выхода.
В последнее время всё чаще применяются лазерные датчики положения. В основном это датчики метки на упаковочных машинах. Огромным достоинством современных лазерных датчиков является возможность их "обучения" на объекте, то есть при настройке мы можем дать понять датчику, какой цвет поверхности объекта воспринимать как метку, какой не воспринимать. Какое состояние принять при нахождении метки, какое при её отсутствии. Использование в конструкции многих лазерных датчиков метки оптических волоконных световодов позволяет установить их даже в тех местах, где другие датчики смонтировать крайне сложно.
На сегодня это всё, пишите комментарии. До новых встреч!
