Aplikace senzorů v průmyslových zařízeních | Publikace.

V průmyslové elektronice se indukční, optické a další senzory používají velmi široce. Zabývám se jimi již dlouho a neustále, protože pracuji jako elektrotechnik ve velkém podniku. Článek bude přehledový, ale uvedou se zde i reálné příklady.

Typy senzorů

Co je to vlastně senzor? Senzor je zařízení, které produkuje specifický signál, když nastane určitá událost. Jinými slovy, senzor je aktivován za určité podmínky a na jeho výstupu se objeví analogový (proporcionální vstupu) nebo diskrétní (binární, digitální, tj. dvě možné úrovně) signál. Senzory lze také nazývat senzory nebo iniciátory.

Optický senzor sleduje pohyb
díly na dopravníku

Existuje velké množství senzorů. Uvedu pouze ty varianty, se kterými se musí elektrikář a elektrotechnik potýkat.

InduktivníAktivuje se přítomností kovu v zóně odezvy. Další názvy jsou senzor přiblížení, senzor polohy, indukce, senzor přítomnosti, indukční spínač, bezkontaktní senzor nebo spínač. Význam je stejný a neměl by se zaměňovat. V angličtině se píše „proximity sensor“. Ve skutečnosti se jedná o kovový senzor.

OptickýDalší názvy jsou fotosenzor, fotoelektrický senzor, optický spínač. Ty se také používají v každodenním životě a nazývají se „světelný senzor“. Typem optického senzoru jsou infračervené pohybové senzory, které se spouštějí změnou teploty v oblasti působení.

KapacitníSpouštěno přítomností téměř jakéhokoli předmětu nebo látky v oblasti činnosti.

TlakPokud je tento senzor diskrétní, pak je princip fungování velmi jednoduchý. Není zde žádný tlak vzduchu ani oleje – senzor vyšle signál do regulátoru nebo přeruší nouzový obvod. Může existovat senzor pro měření tlaku s proudovým výstupem, jehož proud je úměrný absolutnímu tlaku nebo diferenciálu.

Příklad činnosti koncových spínačů – aktivován spodní senzor

Koncové spínače (elektrický senzor)Jedná se o normální pasivní spínač, který se aktivuje stisknutím nějakého objektu (aktivátoru).

Zjistili jsme tedy, že náraz (aktivace) může být libovolný a reakce mohou být dvě – diskrétní nebo analogový signál. Všechny senzory lze tedy považovat za stejné, rozdíly mohou být pouze ve způsobu aktivace (principu fungování) a schématu zapojení.

Jako příklad uvažujme indukční senzor, protože je nejběžnější.

Aplikace indukčního snímače

Indukční senzory přiblížení se široce používají v průmyslové automatizaci k určení polohy konkrétní části mechanismu.

Signál z výstupu senzoru může být přiveden na vstup regulátoru, frekvenčního měniče, relé, stykače nebo jiného akčního členu. Jedinou podmínkou je dodržení proudu a napětí.

Princip činnosti indukčního snímače

Indukční snímač je diskrétní. Signál na jeho výstupu se objeví, když je v dané zóně přítomen kov.

Senzor přiblížení je založen na generátoru s induktorem. Odtud název. Když se v elektromagnetickém poli cívky objeví kov, toto pole se dramaticky změní, což ovlivňuje činnost obvodu.

Kovový aktivátor mění rezonanční frekvenci oscilačního obvodu a obvod obsahující komparátor vysílá signál do klíčového tranzistoru nebo relé. Žádný kov – žádný signál.

Jaké jsou rozdíly mezi indukčními senzory?

Indukční senzory detekují vlevo
nebo je páka ve správné poloze

Indukční senzor pro počítání impulzů

Téměř vše, co je uvedeno níže, platí nejen pro indukční, ale i pro optické, kapacitní a další senzory.

1. Design, typ pouzdra. Existují dvě hlavní možnosti – válcové a obdélníkové. Jiná pouzdra se používají extrémně zřídka. Materiál pouzdra – kov (různé slitiny) nebo plast.
2. Průměr válcového senzoru. Hlavní rozměry jsou 12 a 18 mm. Jiné průměry (4, 8, 22, 30 mm) se používají jen zřídka.
3. Spínací vzdálenost (pracovní mezera). Jedná se o vzdálenost od kovové desky, při které je zaručen spolehlivý provoz senzoru. U miniaturních senzorů je tato vzdálenost do 2 mm, u senzorů o průměru 12 a 18 mm do 4 a 8 mm, u velkých senzorů do 20 mm.
4. Počet vodičů pro připojení. 2vodičové. Snímač je připojen přímo k obvodu zátěže (například startovací cívka). Stejně jako když doma rozsvěcujeme světlo. Pohodlné pro instalaci, ale rozmarné k zátěži. Špatně fungují jak s vysokým, tak s nízkým odporem zátěže. Zátěž lze připojit k jakémukoli vodiči, u stejnosměrného napětí je důležité dodržet polaritu. U senzorů určených pro práci se střídavým napětím nezáleží ani na připojení zátěže, ani na polaritě. Hlavní je zajistit pracovní proud. 3vodičové. Nejběžnější. Pro napájení jsou dva vodiče a jeden pro zátěž. Více vám povím níže. 4- a 5vodičové. To je možné, pokud se pro zátěž použijí dva výstupy (například PNP a NPN (tranzistor) nebo spínací (relé). Pátý vodič volí provozní režim nebo stav výstupu.
5. Typy výstupů senzorů podle polarity. Všechny diskrétní senzory mohou mít pouze 3 typy výstupů v závislosti na klíčovém (výstupním) prvku.

ReléV nejjednodušším případě relé spíná jeden z napájecích vodičů, jak se to dělá u domácích pohybových nebo světelných senzorů. Univerzální varianta se „suchým“ kontaktem, kdy výstupní kontakty relé nejsou připojeny k napájení senzoru. Tím je zajištěno úplné galvanické oddělení, což je hlavní výhoda takového zapojení. To znamená, že bez ohledu na napájecí napětí senzoru můžete zapínat/vypínat zátěž s jakýmkoli napětím.

Tranzistor PNPNa výstupu je PNP tranzistor, tj. „kladný“ vodič je sepnutý. Zátěž je trvale připojena k „mínusovému“ vodiči.

NPN tranzistorNa výstupu je NPN tranzistor, tj. je přepnut „mínusový“ neboli nulový vodič. Zátěž je trvale připojena k „plusovému“ pólu.

Příklad optického senzoru s reléovým výstupem

Rozdíl jasně pochopíte pochopením principu fungování a schémat zapojení tranzistorů. Toto pravidlo vám pomůže: Kde je připojen emitor, je přepnut napájecí vodič. Druhý pól je trvale připojen k zátěži. Níže jsou uvedena schémata zapojení senzorů, která tyto rozdíly jasně ukážou.

1. Typy senzorů podle stavu výstupu. Ať už je senzor jakýkoli, jedním z jeho hlavních parametrů je elektrický stav výstupu v okamžiku, kdy senzor není aktivován (není na něj vyvíjen žádný vliv). Výstup v tomto okamžiku může být buď zapnutý (napájení je dodáváno do zátěže), nebo vypnutý. Podle toho se říká – normálně otevřený (NO) kontakt nebo normálně zavřený (NC) kontakt. V zahraničních označeních – NO a NC. To znamená, že hlavní věc, kterou potřebujete vědět o tranzistorových výstupech senzorů, je, že mohou existovat 4 typy, v závislosti na polaritě výstupního tranzistoru a počátečním stavu výstupu: PNP NO, PNP NC, NPN NO, NPN NC.
2. Pozitivní a negativní logika provozu. Tento koncept se spíše vztahuje k akčním členům, které jsou připojeny k senzorům (regulátorům, relé). Negativní nebo pozitivní logika se vztahuje k úrovni napětí, která aktivuje vstup.

Negativní logika: vstup regulátoru je aktivován (logická “1”), když je připojen k NULE. Svorka S/S regulátoru (společný vodič pro diskrétní vstupy) musí být připojena k +24 V. Pro senzory typu NPN se používá negativní logika.

Pozitivní logikaVstup je aktivován při připojení na +24 V. Svorka regulátoru S/S musí být připojena k nule. Pro senzory typu PNP použijte kladnou logiku. Kladná logika se používá nejčastěji.

V dalším článku se podíváme na reálné indukční senzory a jejich schémata zapojení.

Autor: Alexander Yaroshenko, autor blogu “SamElektrik”

Přihlaste se k odběru Elec.ru. Jsme v Telegramu, VKontakte a Odnoklassniki