سنسور القایی؛ ابزار اصلی تشخیص فلز در اتوماسیون

سنسور القایی یک دستگاه الکترونیکی ضروری است. این سنسورها حضور اجسام فلزی را بدون تماس فیزیکی تشخیص می‌دهند. در واقع، آنها با ایجاد یک میدان الکترومغناطیسی کار می‌کنند. این میدان، اصلی‌ترین شیوه عملکرد آنهاست. هر جسم فلزی که وارد این میدان شود، باعث اختلال می‌شود. این اختلال توسط مدار داخلی سنسور شناسایی می‌گردد. سپس، سنسور یک سیگنال خروجی تولید می‌کند.

مهم‌ترین مزیت سنسورهای القایی، عدم نیاز به تماس مستقیم است. این ویژگی باعث می‌شود قطعات سنسور ساییده نشوند. همچنین، آنها در برابر گرد و غبار و آلودگی‌های محیطی مقاوم‌اند. شما می‌توانید از آنها در محیط‌های بسیار کثیف استفاده کنید. آنها تحت تأثیر مایعات یا پلاستیک‌ها قرار نمی‌گیرند. بنابراین، تشخیص فلزات در میان سایر مواد، بسیار دقیق است.

علاوه بر این، این سنسورها سرعت سوئیچینگ بسیار بالایی دارند. این سرعت، امکان استفاده در خطوط مونتاژ پرسرعت را فراهم می‌سازد. آنها قابل اعتمادترین گزینه برای شمارش دقیق قطعات فلزی محسوب می‌شوند.

اصول عملکرد سنسور القایی؛ تحلیل میدان الکترومغناطیسی

عملکرد سنسور القایی بر پایه مداری به نام نوسان‌ساز (Oscillator) استوار است. این مدار، یک میدان الکترومغناطیسی متناوب در جلوی سر سنسور ایجاد می‌کند. این میدان دارای یک دامنه مشخص است. وقتی یک هدف فلزی به محدوده این میدان نزدیک می‌شود، جریان‌های گردابی (Eddy Currents) در سطح فلز القا می‌شوند. این جریان‌های گردابی انرژی را از میدان نوسان‌ساز جذب می‌کنند.

در نتیجه، دامنه نوسان میدان کاهش می‌یابد. مدار تریگر (Trigger Circuit) در سنسور این کاهش دامنه را حس می‌کند. سپس، مدار تریگر بلافاصله خروجی سنسور را تغییر وضعیت می‌دهد. این فرآیند بسیار سریع و خودکار رخ می‌دهد. شما می‌توانید این سنسورها را بر اساس متریال هدف، تنظیم کنید. تشخیص آهن سخت‌تر از تشخیص آلومینیوم است. بنابراین، فاصله سنجش برای مواد مختلف، متفاوت خواهد بود.

دسته‌بندی سنسورهای القایی بر اساس ساختار و خروجی

مهندسان سنسورهای القایی را بر اساس طراحی فیزیکی طبقه‌بندی می‌کنند. دسته اول، سنسورهای شیلددار (Shielded) هستند. این سنسورها میدان مغناطیسی خود را فقط به سمت جلو متمرکز می‌کنند. شما می‌توانید این مدل‌ها را نزدیک به بدنه فلزی ماشین نصب نمایید. دسته دوم، سنسورهای بدون شیلد (Unshielded) می‌باشند. میدان این مدل‌ها به صورت کروی پخش می‌شود. بنابراین، شما باید فضای بیشتری را در اطراف سنسور خالی نگه دارید.

از نظر نوع خروجی، سنسورهای القایی معمولاً دو مدل اصلی ارائه می‌دهند. خروجی PNP ولتاژ مثبت را به PLC ارسال می‌کند. در مقابل، خروجی NPN زمین (Ground) را به PLC متصل می‌نماید. شما باید حتماً این دو را با ورودی PLC خود هماهنگ کنید. همچنین، این سنسورها می‌توانند به صورت دوطرفه (NO – Normally Open) یا معکوس (NC – Normally Closed) عمل کنند.

کاربردها، محدودیت‌ها و نکات مهم انتخاب

سنسورهای القایی در تمامی صنایع سنگین کاربرد فراوان دارند. شما آنها را در دستگاه‌های CNC برای تعیین موقعیت ابزار می‌بینید. همچنین، در خطوط پرکن برای شمارش درب‌ها و بطری‌ها استفاده می‌شوند. آنها برای تشخیص موقعیت پله‌های جک‌ها و سیلندرهای هیدرولیکی نیز مفید هستند.

با این وجود، سنسورهای القایی یک محدودیت اصلی دارند. آنها فقط فلزات را حس می‌کنند. سنسورهای خازنی برای تشخیص غیرفلزات بهترین هستند. بنابراین، شما نمی‌توانید از سنسور القایی برای تشخیص کاغذ یا پلاستیک استفاده نمایید.

برای انتخاب دقیق، فاصله سنجش اسمی (Sn) را در نظر بگیرید. سپس، ضریب کاهش (Reduction Factor) را برای فلز مورد نظر خود اعمال کنید. برای مثال، آلومینیوم ضریب کاهش کمتری نسبت به فولاد دارد. در نهایت، با در نظر گرفتن این پارامترها، بهترین عملکرد را از سنسور القایی خود خواهید گرفت.