مستشعرات عدم الاتصال لموضع الآليات

في هذه المقالة سوف نتحدث عن أجهزة استشعار الموقف للآليات. في الأساس ، تتمثل الوظيفة الرئيسية لأي جهاز استشعار في إعطاء إشارة عند حدوث حدث معين. بمعنى ، عند حدوث حدث تشغيل ، يتم تنشيط المستشعر ويولد إشارة ، والتي يمكن أن تكون تمثيلية أو منفصلة ، رقمية.

تم استخدام مستشعرات الحد كمستشعرات للموضع لعدة عقود. مفاتيح. وهي تتكون من ملامسات كهربائية تفتح أو تغلق ميكانيكياً عندما يصل متغير (موضع) إلى قيمة معينة. تعد مفاتيح التبديل من مختلف الأنواع جزءًا مهمًا من العديد من أنظمة التحكم ، والتي تعتمد موثوقيتها عليها. تحتوي هذه المستشعرات على عناصر ميكانيكية متحركة مواردها محدودة.

يتم حاليًا استبدال مفاتيح الحد بشكل نشط بمختلف أجهزة استشعار القرب. غالبًا ما تكون مستشعرات القرب من الأنواع التالية: حثي ، مولد ، مغناطيسي و الكهروضوئية. هذه المستشعرات ليس لها اتصال ميكانيكي بالجسم المتحرك الذي يتم مراقبة موضعه.

تضمن مستشعرات موضع عدم الاتصال سرعة عالية وترددًا عاليًا لتشغيل الآلية. من عيوب هذه المستشعرات اعتمادها ودقتها على التغيرات في جهد الإمداد ودرجة الحرارة. اعتمادًا على المتطلبات ، يمكن أن يكون جهاز الإخراج لهذه الأجهزة على النحو التالي عنصر المنطق اللاتلامسيو مرحل كهربائي.

في مخططات الكبح الدقيقة لمحركات الأقراص الكهربائية ، يمكن استخدام مستشعرات التقارب للتحكم في سرعة الترس والتوقف النهائي.

هناك العديد من أنواع المستشعرات في السوق اليوم ، ولكن في إطار هذا المقال سنسلط الضوء على موضوع مستشعرات الموضع الاستقرائي مباشرة ، حيث إنها في أكثر من 80٪ من الحالات عبارة عن مستشعرات استقرائية تعمل كمستشعرات لمواضع الآليات.

يتم تشغيل المستشعر الحثي عندما يقترب المعدن من منطقة الزناد الخاصة به. لهذا السبب ، تُسمى مستشعرات الموضع الاستقرائي أيضًا مستشعرات الوجود ، أو مستشعرات القرب ، أو ببساطة مفاتيح الاستقراء.

دعونا ننظر الآن في مبدأ تشغيل جهاز استشعار حثي. كما ذكرنا أعلاه ، عندما يكون المعدن قريبًا بدرجة كافية من منطقة الزناد ، يتم تنشيط المستشعر. تتكون هذه الظاهرة من تفاعل المتورطين المحاثات مع اقتراب المعدن منه ، مما يغير بشكل حاد حجم المجال المغناطيسي للملف ، مما يؤدي إلى تنشيط المستشعر ، يتم تشغيله ، وتظهر الإشارة المقابلة عند خرجه.

يحتوي الجزء الإلكتروني من الجهاز على دائرة تحكم ، والتي بدورها تتحكم في مفتاح مرحل أو ترانزستور. يتكون من الأجزاء التالية:

• مولد يخلق مجالًا كهرومغناطيسيًا ضروريًا للتفاعل مع كائن.

• يوفر الزناد شميت تبديل التباطؤ.

• مكبر للصوت لزيادة اتساع الإشارة بحيث تصل إلى قيمة التشغيل المطلوبة.

• مؤشر LED للإبلاغ عن حالة المفتاح. كما يوفر مراقبة الأداء والتكوين.

• مركب للحماية من اختراق الجسيمات الصلبة والماء.

• غلاف لتركيب المستشعر والحماية من التأثيرات الميكانيكية المختلفة ، وهو مصنوع من النحاس أو البولي أميد وينتهي بمثبتات.

تستخدم مستشعرات الموضع الاستقرائي على نطاق واسع في أنظمة الأتمتة الصناعية حيث يكون من الضروري تحديد موضع أي جزء من الآلية بشكل دوري أو مستمر. يولد المستشعر إشارة يتم إرسالها إلى محرك الأقراص. يمكن أن يعمل المبدئ ، ووحدة التحكم ، والمرحل ، ومحول التردد ، وما إلى ذلك كآلية تنفيذية. الشيء الرئيسي هو أن معلمات المستشعر تتوافق مع معلمات محرك الأقراص من حيث الجهد والتيار.

معظم المستشعرات ليست أجهزة طاقة ، فهي في الأساس أجهزة إرسال ، وبالتالي لا يقوم المستشعر نفسه ، كقاعدة عامة ، بتبديل أي شيء قوي ، ولكنه يتحكم فقط ، ويعطي إشارة تحكم ، ويعمل كجهاز بدء إجراء يمكن توصيله بالفعل لتحويل الطاقة.

غالبًا ما توجد مستشعرات الموضع الاستقرائي الحديثة في نسختين من العلب البلاستيكية أو المعدنية: مستطيلة أو أسطوانية. يمكن أن يتراوح قطر المستشعر ذي المقطع العرضي الدائري من 4 إلى 30 مم ، ولكن أكثر الأقطار شيوعًا هي 18 و 12 مم.

عندما يتم تركيب المستشعر على المعدات ، يتم وضع فجوة بين اللوح المعدني ومنطقة تشغيل المستشعر ، وعادةً لا تتجاوز هذه المسافة قطر المستشعر ، وكقاعدة عامة ، يتبين أنها أصغر بمقدار 2-3 مرات من قطرها.

وفقًا لطريقة الاتصال ، يمكن أن تكون مستشعرات الموضع الاستقرائي من سلكين وثلاثة أسلاك وأربعة أسلاك وخمسة أسلاك.

اثنين من الأسلاك تبديل الحمل مباشرة ، مثل لفائف بداية، أي أنها تعمل مثل مفتاح تقليدي. تتطلب المستشعرات ثنائية الأسلاك مقاومة الحمل ، لذا فهي ليست مناسبة دائمًا كأداة موثوقة ، لكنها لا تفقد أهميتها.

يتم توصيل الحمل ببساطة في سلسلة مع المستشعر ، إذا تم استخدام جهد ثابت ، فمن المهم مراقبة القطبية ، إذا لم تكن القطبية المتناوبة مهمة ، فالشيء الرئيسي هو الطاقة والتيار المحول.

تحتوي المستشعرات ثلاثية الأسلاك على سلك ثالث لتشغيل المستشعر نفسه ، وهذا هو الحل الأكثر شيوعًا. تحتوي المستشعرات ذات الأربعة أسلاك وخمسة أسلاك على مخرجات ترانزستور أو مرحل لتوصيل الحمل ، ويسمح لك السلك الخامس بتحديد وضع تشغيل المستشعر ، الحالة الأولية للمخرجات.

نظرًا لأن المخرجات يمكن أن تكون مرحلًا وترانزستورًا ، يتم تقسيم المستشعرات وفقًا لذلك إلى ثلاثة أنواع وفقًا لجهاز المخرجات: relay و npn و pnp.

مجسات مع خرج مرحل

يحتوي المستشعر بإخراج مرحل على عزل كلفاني لدائرة الإمداد عن الدائرة المضمنة. إنه يقوم بتبديل سلك واحد والجهد في الدائرة المبدلة ليس بالغ الأهمية بشكل خاص. نظرًا لأن دائرة إمداد المستشعر معزولة كلفانيًا ، يمكن اعتبار ذلك ميزة لمستشعر الترحيل. عادة ما تكون أجهزة الاستشعار من هذا النوع كبيرة.

مجسات مع خرج الترانزستور pnp

يحتوي المستشعر على ترانزستور pnp عند الخرج والذي يقوم بتبديل السلك الموجب مع الحمل. يتم توصيل الحمل بدائرة المجمع لمخرج pnp الترانزستور ، والذي يرتبط بشكل دائم بالسالب من خلال السلك الثاني.

مجسات مع خرج الترانزستور npn

يحتوي المستشعر على ترانزستور NPN عند الخرج والذي يقوم بتبديل السلك السالب مع الحمل. يتم توصيل الحمل بدائرة المجمع لمخرج الترانزستور npn ، والذي يتم توصيله بشكل دائم من خلال الرصاص الثاني بالرصاص الموجب.

وفقًا للحالة الأولية للمخرجات ، يمكن عادةً إغلاق مستشعرات الموضع الاستقرائي أو فتح جهات الاتصال بشكل طبيعي. تعني الحالة الأولية أن هذه الحالة في الوقت الحالي عندما لا يتم تشغيل المستشعر بعد ، أي أنه لم يتم تنشيطه.

إذا كانت جهات اتصال الإخراج مغلقة بشكل طبيعي ، فسيتم توصيل الحمل في وقت الخمول ، وإذا كان مفتوحًا بشكل طبيعي ، ثم حتى يتم تشغيل المستشعر ، سيتم قطع الحمل ولن يتم توفير أي طاقة لمحرك الأقراص (على سبيل المثال موصل). عادةً ما يتم تحديد جهات الاتصال المغلقة بتنسيق اللغة الإنجليزية - N. (مغلق عادة) ، مفتوح عادة - لا. (عادة مفتوحة).

وبالتالي ، فإن المستشعرات ذات مخرجات الترانزستور هي من أربعة أنواع: نوعان حسب الموصلية (pnp أو npn) ونوعان وفقًا للحالة الأولية للمخرجات. قد يكون هناك أيضًا تأخير عند التشغيل أو الإيقاف.

اعتمادًا على نوع محرك الأقراص المتصل بالمستشعر ، وكذلك طريقة إمداد الطاقة ، يمكن أن يكون منطق المستشعر موجبًا أو سالبًا. هذا بسبب مستوى الجهد الذي ينشط مدخلات الجهاز.

إذا تم تنشيط الإدخال عندما يكون السلك السالب للمشغل متصلاً بالأرض ، إلى الطرح ، فإن المنطق يسمى سالب ، مثل هذا الاتصال هو سمة من سمات أجهزة الاستشعار مع مخرجات الترانزستور من نوع npn.

يتوافق المنطق الإيجابي مع توصيل السلك الموجب للمحرك بمصدر الطاقة الموجب عند تنشيطه ، وهذا المنطق نموذجي لأجهزة الاستشعار ذات مخرجات الترانزستور pnp. غالبًا ما يكون هناك منطق إيجابي لتشغيل المستشعرات الحثية لموضع الآليات.

أقدم الأنواع الأكثر استخدامًا من مستشعرات الموضع الاستقرائي

مستشعرات الموضع الاستقرائي IKV-22

أجهزة الاستشعار الحثي IKV-22. يعتمد تشغيل هذه المستشعرات على مبدأ تغيير المقاومة الاستقرائية للملفات ذات النواة الفولاذية عندما تتغير فجوة الهواء في الدائرة المغناطيسية.

دائرة مغناطيسية مع ملفين مثبتة على لوحة فولاذية ، مغلقة بغطاء بلاستيكي. يتم توصيل مكثفين MBGP (أحدهما بسعة 15 μF ، و 200 V ، والآخر بسعة 10 μF ، و 400 V) باللوحة من الجانب السفلي. المكثفات مغطاة بغطاء. الكبل متصل من خلال الختم. يتم تثبيت تحويلة مغناطيسية على الآلية ، يجب أن تكون أبعادها على الأقل: سمك 2 مم ، عرض 80 مم ، طول 140 مم. تبلغ فجوة الهواء بين الدائرة المغناطيسية والتحويلة 6 ± 4 مم.

عادةً ما يتم تشغيل وإيقاف مرحل الإخراج في الوقت الذي تمر فيه التحويلة المغناطيسية عبر المستشعر ، عندما يحدث رنين حالي بسبب تغير في المقاومة الاستقرائية للملف وينخفض ​​التيار عبر ملف الترحيل. هذه المرحلات: نوع MKU-48 ، 12 فولت تيار متردد ، سحب تيار لا يزيد عن 0.45 أمبير ، تيار إسقاط لا يقل عن 0.1 أ.جهد إمداد دائرة المستشعر هو 24 فولت تيار متردد.

أجهزة استشعار الموقف الاستقرائي ID-5

في ورش التعدين ، يتم استخدام أجهزة استشعار حثي من نوع ID-5 ، مصممة للعمل في درجات حرارة محيطة تصل إلى + 80 درجة مئوية ورطوبة تصل إلى 100٪. الغبار والقياس موصلان مقبولان. يتم استخدام مضخم خرج أشباه الموصلات من النوع UID-10 مع المستشعر. تعد طاقة خرج مكبر الصوت (25 وات) كافية لتشغيل مرحلات REV-800 الواسعة الانتشار والموصلات KP21 و MK-1 وما إلى ذلك.

يمكن أن تصل فجوة الهواء بين المستشعر والجسم المغناطيسي الملحوظ إلى 30 مم. أبعاد مستشعر ID-5 هي 187x170x70 مم ، جهد الإمداد 220 فولت ± 15٪ ، 50 هرتز.

مفاتيح صغيرة الحجم لا تلامسية BSP

يتم استخدام مفاتيح الحركة الصغيرة BSP-2 (مع خرج غير متصل ، إلى عنصر منطقي) و BRP (مع خرج لترحيل PE-21 ، 24 V ، 16 أوم) في آلات قطع المعادن.

يتكون مفتاح BSP-2 من مستشعر محول تفاضلي ومشغل أشباه الموصلات. يتم تحريك النظام المغناطيسي لملف المستشعر الأول بواسطة لوحة فولاذية ، ويتم التعامل مع الملف الثاني أثناء تحركه فوق نظامه المغناطيسي المتصل بآلية المحرك المسطح. يتم تشغيل الملفات في الاتجاه المعاكس.

إذا كان المحرك أعلى من المستشعر ، فإن التفاعلات الحثية للملفات متساوية ويكون ناتج المستشعر للمحول التفاضلي صفرًا. في هذه الحالة ، يظهر جهد لا يقل عن 2.5 فولت عند خرج المشغل ، وهو ما يكفي لعمل عنصر المنطق.

في حالة عدم وجود المحرك فوق المستشعر ، يتم تطبيق جهد على الزناد ، والذي يعيده إلى حالته الأصلية. ثم تكون إشارة خرج المفتاح صفر.

يشبه مبدأ تشغيل مفتاح BRP من نواحٍ كثيرة مبدأ BSP-2. يتم تثبيت مستشعر حثي (وفقًا لدائرة المحول التفاضلي) ومشغل ومكبر صوت داخل الصندوق. يتم تشغيل الملفات الثانوية بعدد مختلف من الدورات في الاتجاه المعاكس. عندما يتداخل المحرك مع النظام المغناطيسي للمستشعر ، تنخفض الإشارة وبعد تغيير المرحلة ، يتم تبديل المشغل ويتم تنشيط مرحل إخراج خارجي (PE-21 ، 24 فولت ، 16 أوم).

تبلغ أبعاد المرساة المثبتة بالآلية 80x15x3 ملم. الفجوة بين المرساة والمستشعر 4 مم. تبلغ دقة المفاتيح في الوضع الاسمي ± 0.5 مم ، ولا يزيد فرق التشغيل عن 5 مم. في. التقلبات في جهد الإمداد ودرجة الحرارة ، يمكن أن يصل خطأ مفاتيح BSP-2 و BRP إلى ± (2.5-f-3.0) مم.

أجهزة الاستشعار الحثية عالية التردد VKB

تستخدم أيضًا مستشعرات حثي عالية الدقة من النوع VKB مع حديد التسليح على شكل حرف U أو مسطح لأتمتة آلات قطع المعادن. تشكل أقطاب المحولات المدمجة نظامًا كهرومغناطيسيًا مفتوحًا. فجوة هواء العمل هي 0.1-0.15 مم.

يتم تغذية جهد الخرج من اللف الثانوي للمحول إلى دائرة قياس تفاضلي ثم إلى مكبر ترانزستور. الخطأ الكلي للمستشعر مع تقلبات درجة الحرارة من 5 إلى 40 درجة مئوية والجهد من 85 إلى 110٪ من القيمة الاسمية هو ± (0.064-0.15) مم ، والفرق في الاستجابة لا يتجاوز 0.4 مم. أقصى سرعة حركة للآلية هي 10 م / مم. أبعاد المستشعر 62x34x24 ملم. امدادات التيار الكهربائي 12 فولت.

أنواع خاصة من أجهزة الاستشعار الحثية الدقيقة لآلات قطع المعادن ذات الدائرة التفاضلية بها خطأ أقل من ± 0.01 مم.تشتمل هذه المستشعرات على مفتاح حركة غير ملامس من النوع VPB12 ، يتكون من وحدة استشعار على وحدة إلكترونية. تشتمل وحدة المستشعر على مستشعر عمل حثي ، ومستشعر تعويض حثي ولوحات دوائر مطبوعة. تم تركيب الآلية: عنصر التحكم الفريت. إمداد الجهد 12 فولت تيار مستمر. مسافة التعريض القصوى لا تزيد عن 0.12 مم. يمكن توصيل مرحل نوع RPU-0 بمخرج المستشعر. الحد الأقصى لتيار الحمل لجهاز الإخراج هو 0.16 أ.

مستشعرات موضع المولد

أجهزة الاستشعار من هذا النوع مضغوطة ودقيقة للغاية. أثبتت مولدات الاستشعار من سلسلة KVD-6M و KVD-25 (مع فتحات) و KVP-8 و KVP-16 (الطائرات) أنها جيدة. إنها مناسبة للاستخدام في تركيزات عالية من الرطوبة والغبار. توجد عناصر دائرة الترانزستور في المستشعر (المولد والمشغل) في مبيت مصنوع من البوليسترين المقاوم للصدمات. يتم الختم بمركب يصلب على البارد. نطاق درجة حرارة التشغيل من - 30 إلى +50 درجة مئوية.

يولد مستشعر HPC إشارة منفصلة عندما تمر صفيحة معدنية («علم») عبر الفتحة ، مما يتسبب في حدوث انهيار في توليد وتحويل الزناد. يبلغ عرض الفتحة 6 مم لمستشعر KVD-6M و 25 مم لمستشعر KVD-25.

يتم تنشيط مستشعرات KVP-8 و KVP-16 عندما تمر بها لوحة معدنية على مسافة قصوى تبلغ 8 و 16 ملم ، على التوالي.