انواع سنسورها در اتوماسیون صنعتی

[seyed mehdi hoseyni 27119]

ی از مهمترین تجهیزات استفاده شده در كنار plc در بخش اتوماسیون ( اتوماسیون صنعتی ) سنسور ها می باشند در این بخش سعی بر آن شده تا سنسور ها و كاربرد آنها معرفی شود.

سنسور المان حس كننده ای است كه كمیتهای فیزیكی مانند فشار، حرارت، رطوبت، دما، و ... را به كمیتهای الكتریكی پیوسته (آنالوگ) یا غیرپیوسته (دیجیتال) تبدیل می كند. این سنسورها در انواع دستگاههای اندازه گیری، سیستمهای كنترل آنالوگ و دیجیتال مانند PLC مورد استفاده قرار می گیرند. عملكرد سنسورها و قابلیت اتصال آنها به دستگاههای مختلف از جمله PLC باعث شده است كه سنسور بخشی از اجزای جدا نشدنی دستگاه كنترل اتوماتیك باشد. سنسورها اطلاعات مختلف از وضعیت اجزای متحرك سیستم را به واحد كنترل ارسال نموده و باعث تغییر وضعیت عملكرد دستگاهها می شوند.

 

سنسور المان حس كننده ای است كه كمیتهای فیزیكی مانند فشار، حرارت، رطوبت، دما، و ... را به كمیتهای الكتریكی پیوسته (آنالوگ) یا غیرپیوسته (دیجیتال) تبدیل می كند. این سنسورها در انواع دستگاههای اندازه گیری، سیستمهای كنترل آنالوگ و دیجیتال مانند PLC مورد استفاده قرار می گیرند. عملكرد سنسورها و قابلیت اتصال آنها به دستگاههای مختلف از جمله PLC باعث شده است كه سنسور بخشی از اجزای جدا نشدنی دستگاه كنترل اتوماتیك باشد. سنسورها اطلاعات مختلف از وضعیت اجزای متحرك سیستم را به واحد كنترل ارسال نموده و باعث تغییر وضعیت عملكرد دستگاهها می شوند.

 

سنسورهای بدون تماس

سنسورهای بدون تماس سنسورهائی هستند كه با نزدیك شدن یك قطعه وجود آنرا حس كرده و فعال می شوند. این عمل به نحوی كه در شكل زیر نشان داده شده است می تواند باعث جذب یك رله، كنتاكتور و یا ارسال سیگنال الكتریكی به طبقه ورودی یك سیستم گردد.

كاربرد سنسورها

1- شمارش تولید: سنسورهای القائی، خازنی و نوری

2- كنترل حركت پارچه و ...: سنسور نوری و خازنی

3- كنترل سطح مخازن: سنسور نوری و خازنی و خازنی كنترل سطح

4- تشخیص پارگی ورق: سنسور نوری

5- كنترل انحراف پارچه: سنسور نوری و خازنی

6- كنترل تردد: سنسور نوری

7- اندازه گیری سرعت: سنسور القائی و خازنی

8- اندازه گیری فاصله قطعه: سنسور القائی آنالوگ مزایای سنسورهای بدون تماس

سرعت سوئیچینگ زیاد: سنسورها در مقایسه با كلیدهای مكانیكی از سرعت سوئیچینگ بالائی برخوردارند، بطوریكه برخی از آنها (سنسور القائی سرعت) با سرعت سوئیچینگ تا 25KHz كار می كنند.

طول عمر زیاد: بدلیل نداشتن كنتاكت مكانیكی و عدم نفوذ آب، روغن، گرد و غبار و ... دارای طول عمر زیادی هستند.

عدم نیاز به نیرو و فشار: با توجه به عملكرد سنسور هنگام نزدیك شدن قطعه، به نیرو و فشار نیازی نیست.

قابل استفاده در محیطهای مختلف با شرایط سخت كاری: سنسورها در محیطهای با فشار زیاد، دمای بالا، اسیدی، روغنی، آب و ... قابل استفاده می باشند.

عدم ایجاد نویز در هنگام سوئیچینگ: به دلیل استفاده از نیمه هادی ها در طبقه خروجی، نویزهای مزاحم Bouncing) (Noiseایجاد نمی شود. سنسورهای القائی

سنسورهای القائی سنسورهای بدون تماس هستند كه تنها در مقابل فلزات عكس العمل نشان می دهند و می توانند فرمان مستقیم به رله ها، شیرهای برقی، سیستمهای اندازه گیری و مدارات كنترل الكتریكی *مانند: PLC *ارسال نمایند. اساس كار و ساختمان سنسورهای القائی

ساختمان این سنسورها از چهار طبقه تشكیل می شود: اسیلاتور، دمدولاتور، اشمیت تریگر، تقویت خروجی. قسمت اساسی این سنسورها از یك اسیلاتور با فركانس بالا تشكیل یافته كه می تواند توسط قطعات فلزی تحت تاثیر قرار گیرد. این اسیلاتور باعث بوجود آمدن میدان الكترومغناطیسی در قسمت حساس سنسور می شود. نزدیك شدن یك قطعه فلزی باعث بوجود آمدن جریانهای گردابی در قطعه گردیده و این عمل سبب جذب انرژی میدان می شود و در نتیجه دامنه اسیلاتور كاهش می یابد. از آنجا كه طبقه دمدلاتور، آشكارساز دامنه اسیلاتور است در نتیجه كاهش دامنه اسیلاتور توسط این قسمت به طبقه اشمیت تریگر منتقل می شود. كاهش دامنه اسیلاتور باعث فعال شدن خروجی اشمیت تریگر گردیده و این قسمت نیز به نوبه خود باعث تحریك طبقه خروجی می شود.

قطعه استاندارد: یك قطعه مربعی شكل از فولاد ST37 است كه از آن بمنظور تست فاصله سوئیچینگ استفاده می شود. استاندارد IEC947-5-2 ضخامت قطعه 1mm و طول ضلع این مربع در اندازه های زیر می تواند انتخاب شود:

- به اندازه قطر سنسور

- سه برابر فاصله سوئیچینگ نامی سنسور 3*Sn

ضرایب تصحیح: فاصله سوئیچینگ با كوچكتر شدن ابعاد قطعه استاندارد و یا با بكارگیری فلز دیگری غیر از فولاد ST37 تغییر خواهد كرد. در جدول زیر ضرایب تصحیح برای فلزات مختلف نشان داده شده است.

ضریب تصحیح (KM) برای فولاد ST37 برابر 1.0

ضریب تصحیح (KM) برای نیكل برابر 0.9

ضریب تصحیح (KM) برای برنج برابر 0.5

ضریب تصحیح (KM) برای مس برابر 0.45

ضریب تصحیح (KM) برای آلومینیوم برابر 0.4

بعنوان مثال هرگاه یك سنسور در مقابل فولاد از فاصله 10mm عمل سوئیچینگ را انجام دهد، همان سنسور در مقابل مس از فاصله 4.5mm عمل خواهد كرد.

فركانس سوئیچینگ: حداكثر تعداد قطع و وصل یك سنسور در یك ثانیه می باشد. بر حسب Hz این پارامتر طبق استاندارد DIN EN 50010 با شرایط زیر اندازه گرفته می شود:

فاصله سوئیچینگ S(Switching Distance): فاصله بین قطعه استاندارد و سطح حساس سنسور به هنگام عمل سوئیچینگ می باشد.**استاندارد EN 50010**

فاصله سوئیچینگ نامی Sn(Nominal Switching Distance): فاصله ای است كه در حالت متعارف و بدون در نظر گرفتن پارامترهای متغیر از قبیل حرارت، ولتاژ تغذیه و غیره تعریف شده است.

فاصله سوئیچینگ موثر Sr (Effective Switching Distance): فاصله سوئیچینگ تحت شرایط ولتاژ نامی و حرارت 20 درجه سلسیوس می باشد. در این حالت تلرانسها و پارامترهای متغیر نیز در نظر گرفته شده اند. 0.9Sn

فاصله سوئیچینگ مفید Su (Useful Switching Distance): فاصله ای است كه در محدوده حرارت و ولتاژ مجاز، عمل سوئیچینگ انجام می شود. 0.81Sn

فاصله سوئیچینگ عملیاتی Sa (Operating Switching Distance): فاصله ای است كه تحت شرایط مجاز، عملكرد سنسور تضمین شده است. 0

هیسترزیس H: فاصله بین نقطه وصل شدن (هنگام نزدیك شدن قطعه به سنسور) و نقطه قطع شدن (هنگام دورشدن قطعه از سنسور) می باشد. حداكثر این مقدار 10% مقدار نامی می باشد. **استاندارد EN 60947-5-2**

قابلیت تكرارR (Repeatability): قابلیت تكرار فاصله سوئیچینگ مفید تحت ولتاژ تغذیه V و در شرایط زیر اندازه گیری می شود: حرارت محیط: 23 درجه سلسیوس؛ رطوبت محیط: 50 الی 70 درصد؛ زمان تست: 8 ساعت. (مقدار تلرانس برای این پارامتر طبق استاندارد EN 60947-5-2 حداكثر +-0.1Sr می باشد.(

پایداری حرارتی (Temperature Drift): تغییرات فاصله موثر سوئیچینگ در اثر تغییرات دما طبق استاندارد EN 60947-5-2 و در محدوده دمای 20 درجه سلسیوس زیر صفر تا 60 درجه سلسیوس بالای صفر حداكثر 10% است.

حرارت محیطTa (Ambient Temperature): محدوده حرارتی است كه در آن محدوده، عملكرد سنسور تضمین شده است.

كلاس حفاظتی: IP67 (DIN 40050).

نحوه نصب سنسورهای القائی: هرگاه دو یا چند سنسور القائی در مجاورت هم و یا در مقابل هم نصب شوند، شرایط زیر باید رعایت شود:

نحوه نصب سنسورهای القائی Flush: سنسورهای Flush (Shielded) سنسورهائی هستند كه قسمت حساس سنسور توسط پوسته فلزی محصور شده است.