یک سناریوی اتوماسیون صنعتی را تصور کنید که در آن یک "دست نامرئی" می تواند بدون تماس فیزیکی، حضور اشیاء را به طور دقیق تشخیص دهد.این تکنولوژی می تواند همه چیز را از فلزات سخت گرفته تا مایعات جاری و پودرهای شکننده تشخیص دهد.این داستان داستان علمی تخیلی نیست بلکه قابلیت قابل توجهی از سنسورهای ظرفیت نزدیک است. این مقاله به عمق این دستگاه های شگفت انگیز می پردازد و اصول کار آنها را آشکار می کند.تکنولوژی های کلیدی، و پتانسیل کاربرد گسترده ای دارد.
در اتوماسیون صنعتی مدرن، سنسورها به عنوان پل های حیاتی بین دنیای فیزیکی و دیجیتال عمل می کنند.سنسورهای نزدیکی ظرفیت دار با قابلیت تشخیص بدون تماس منحصر به فرد خود متمایز می شوندبه جای اینکه به لمس فیزیکی تکیه کنند، آنها به طور هوشمندانه از تغییرات ظرفیت برای تشخیص اشیاء استفاده می کنند.
اصول اصلی: تغییر ظرفیت
در قلب حسگرهای ظرفیت نزدیک مفهوم ظرفیت است. اساسا یک خازن به عنوان یک واحد ذخیره بار عمل می کند." متشکل از دو صفحه رسانا که با یک دی الکتریک عایق جدا شده اندهنگامی که یک شی به سنسور نزدیک می شود ، یک خازن جدید با سنسور تشکیل می دهد. ثابت دی الکتریک شی و فاصله آن از سنسور بر این ظرفیت تازه تشکیل شده تأثیر می گذارد.مدار پیچیده ی سنسور این تغییرات کوچک ظرفیت را تشخیص می دهد و آن ها را به سیگنال های قابل تشخیص تبدیل می کند، تعیین می کند که آیا یک شی در محدوده تشخیص است.
چرا سنسورهای ظرفیت را انتخاب می کنیم؟
در مقایسه با بسیاری از انواع سنسورهای دیگر ، سنسورهای نزدیکی ظرفیتی قابلیت انعطاف پذیری بالایی را ارائه می دهند. آنها می توانند تقریباً تمام انواع مواد ◄ فلزات ، غیر فلزات ، مایعات ، پودرها و موارد دیگر را تشخیص دهند.این توانایی از اصل تشخیص آنها بر اساس چگونگی تاثیر اجسام بر میدان های الکتریکی به جای هدایت یا خواص مغناطیسی آنها ناشی می شودبه عنوان مثال، آب (با ثابت دی الکتریک حدود 78) تشخیص آسان تر از PVC (حدود 5) است زیرا ثابت دی الکتریک بالاتر آب باعث ایجاد اثر ظرفیت قوی تر می شود.
درک سنسورهای نزدیکی ظرفیت نیاز به بازبینی اصول اساسی خازن دارد. خازن اساسی شامل دو صفحه فلزی موازی است که با یک ماده عایق جدا شده است.ظرفیت ذخیره شارژ آن (توانایی) بستگی به سطح صفحه دارد، فاصله جداسازی و ثابت دی الکتریک مواد عایق. ثابت های دی الکتریک بالاتر باعث افزایش ظرفیت ذخیره بار می شوند.
از تئوری به کاربرد: چگونه حسگرها "درک می کنند"
سنسورهای ظرفیت نزدیک به طور هوشمندانه این اصل را برای تشخیص عملی اعمال می کنند. چهره سنسور به عنوان یک صفحه خازن عمل می کند، در حالی که شی هدف به عنوان دیگری عمل می کند.با نزدیک شدن اجسام، این مقدار کل ظرفیت را تغییر می دهد، با هوا که به طور معمول به عنوان محیط دی الکتریک پیش فرض عمل می کند.
مدار داخلی: پردازش سیگنال و خروجی
تشخیص تغییرات کوچک ظرفیت به طور مستقیم غیر عملی است، بنابراین سنسورهای نزدیکی ظرفیت دار شامل مدارهای الکترونیکی پیچیده ای هستند که این کار را از طریق چندین مرحله انجام می دهند:
تنظیم حساسیت: کنترل دقیق
اکثر سنسورهای نزدیکی ظرفیت دار دارای حساسیت تنظیم شده از طریق پتانسیومترها یا "دکمه های آموزش" برای پذیرش کاربردهای متنوع هستند.حساسیت بیش از حد ممکن است باعث تحریک غلط عوامل محیطی مانند نوسانات رطوبت یا دمای شود..
عوامل تاثیرگذار بر محدوده تشخیص
برای مواد غیر رسانا، محدوده تشخیص بستگی به:
سرعت حرکت هدف و دمای آن نیز ممکن است بر محدوده تشخیص تاثیر بگذارد.
درک محدوده تشخیص سنسور و ویژگی های هیستریز برای انتخاب و استفاده مناسب ضروری است.
محدوده شناسایی (مجموعه حسگر):
سنسورهای ظرفیتی معمولاً دامنه های تشخیصی بزرگتر (3 میلی متر) را نسبت به سنسورهای تحرکی ارائه می دهند. این محدوده نسبت به یک هدف استاندارد تعریف می شود (به عنوان مثال،صفحه فولادی Fe360 با ضخامت 1 میلی متر با سطح مساوی با قطر چهره سنسور)برای اجسام غیر رسانا، محدوده واقعی نیاز به تنظیم با یک "عامل کاهش" بر اساس ثابت دی الکتریک مواد دارد. دو پارامتر کلیدی مهم است:
هیسترسیس:
این به تفاوت بین نقاط سوئیچ "در" و "خارج" سنسور اشاره دارد، ایجاد یک "منطقه" تشخیص به جای یک آستانه دقیق.هیستریز از نوسان سیگنال خروجی جلوگیری می کند وقتی اهداف در نزدیکی مرز تشخیص حرکت می کنندبه طور معمول به عنوان درصد از فاصله سنجش نامی (به عنوان مثال، 15٪ از 20mm = 3mm باند هیستریز) ، تحت تاثیر دمای محیط، دمای سنسور، فشار جو،رطوبت، فشار مکانیکی و تنظیمات حساسیت.
برای استفاده از کاربردهای متنوع، سنسورهای نزدیکی ظرفیت در چندین شکل وجود دارد:
برنامه های کاربردی اتوماسیون صنعتی بسته به نوع منبع برق و خروجی، از پیکربندی های مختلف سیم کشی استفاده می کنند:
انواع منبع برق:
انواع خروجی:
تنظیم مناسب حساسیت عملکرد قابل اعتماد را در کاربردهای خاص تضمین می کند. دو روش اصلی وجود دارد:
1تنظیم موقعیت فیزیکی:
2حساسيت پتانسيومتر تنظیم:
برای مواردی که سازگاری فیزیکی امکان پذیر نیست:
يادداشت:حساسیت بیش از حد ممکن است باعث ایجاد محرک های غلط محیطی شود.
برای خوانندگان با تمایل فنی، سنسورهای نزدیکی ظرفیت دار شامل چهار مرحله مدار اولیه هستند:
در حالی که هر دو نوع سنسور به اتوماسیون صنعتی خدمت می کنند، کاربردها و اصول آنها به طور قابل توجهی متفاوت است:
قابلیت تشخیص:
مقایسه عملکرد:
راهنمای استفاده:سنسورهای تحرکی برای تشخیص فلزات مناسب هستند (به عنوان مثال ، بررسی آلودگی فلزات در خط تولید مواد غذایی) ، در حالی که سنسورهای ظرفیت دار مواد مختلفی را که در آن قابلیت استفاده بسیار مهم است ، کنترل می کنند.
سازندگان و علاقه مندان می توانند سنسورهای صنعتی را با میکروکنترلرهای مانند Arduino برای پروژه های نوآورانه ترکیب کنند.از آنجا که سنسورهای صنعتی اغلب در ولتاژ های بالاتر (12V / 24V DC یا 220V AC) از منطق 5V Arduino کار می کنند، یک مدار رابط (به عنوان مثال، جداسازی مبتنی بر اپتوکوپلر) برای یکپارچه سازی ایمن ضروری است.
نقشه های فنی از نمادهای استاندارد برای نشان دادن انواع سنسورها و پیکربندی ها استفاده می کنند:
حسگرهای ظرفیت نزدیک سازی راه حل های مختلف اتوماسیون را امکان پذیر می کنند:
هزینه های سنسورهای ظرفیت دار با:
قیمت های معمولی از ده ها تا صدها دلار است، با مدل های تخصصی با عملکرد بالا که به هزاران نفر می رسد.
سنسورهای نزدیکی ظرفیتی، با انعطاف پذیری بی نظیر مواد و کار بدون تماس، در اتوماسیون صنعتی ضروری شده اند.آنها امکان تشخیص دقیق در میان برنامه های بی شماری را فراهم می کنندبا این حال، اجرای موفقیت آمیز نیاز به بررسی دقیق ویژگی های کاربرد، خواص مواد هدف و شرایط محیطی دارد.نصب صحیح و کالیبراسیون دقیق اطمینان از دقت اندازه گیری و قابلیت اطمینان طولانی مدت را تضمین می کندبا درک نقاط قوت و محدودیت های انواع سنسورها، مهندسان می توانند ارزش آن ها را به حداکثر برسانند و در عین حال هزینه ها را به حداقل برسانند.
تماس با شخص: Mrs. Anna
تلفن: 18925543310
Persian
