راهنمای انتخاب سنسور القایی (پراکسیمیتی سوییچ) در صنعت

امروزه سوییچ های پراکسیمیتی (proximity switch ) یا سنسور های القایی بعنوان جزء جداناپذیر  تجهیزات اتوماسیون در پلنت های صنعتی بشمار میروند. بدون حضور آن ها بخش هایی از ماشین آلات و فرآیند ها، ناتوان از عملکرد صحیح خود هستند. بنابراین انتخاب درست یک سنسور جدید یا جایگزین برای مهندسان امری حیاتی است و نیازمند فهم کاملی از محیط اپلیکیشن ، طراحی سوییچ و روش های نصب می باشد.

سوئیچ های پراکسیمیتی القایی چندین دهه است که در صنعت اتوماسیون برای تعیین موقعیت، تشخیص وجود یا عدم وجود، شمارش قطعه و بسیاری کاربرد های دیگر مورد استفاده هستند. آن ها فرو آلیاژ ها و فلزات غیر فرو را تشخیص میدهند.

در ساده ترین فرم، سوییچ پراکسیمیتی یک سیم پیچ القایی است که یک میدان مغناطیسی ایجاد می کند. وقتی که یک شیء فلزی وارد میدان گردد، این میدان مغناطیسی دچار آشفتگی و اختلال می شود. این خاصیت یه سنسور القایی اجازه میدهد تا بتواند اهدافی را بدون تماس در محدوده عملکرد خود تشخیص دهد.

تکنولوژی ساخت مداری سنسور های القایی در طول زمان از تکنولو‍ژی printed circuit board به flexible circuit film تغییر یافته است و اخیرا نیز از روش application-specific integrated circuits یا به اختصار ASICs استفاده می شود. استفاده از تکنولو‍‍ژی ASICs قابلیت پروگرام کردن مشخصات سنسور حتی پس از نصب آن در محل را ممکن ساخته است.

 

در تکنولوژی قبلی برای تنظیم فاصله سنسور تا هدف، وجود یک پتانسیومتر در طراحی سنسور ضروری بود اما در روش ASICs با حذف پتانسیومتر، فرایند تنظیم فاصله به شکل دقیقتر، پایدار تر و آسان تری توسط قابلیت برنامه ریزی در سنسور حاصل شده است. ضمن اینکه در روش جدید کارکرد های سوییچ به عنوان normally open و normally closed قابل برنامه ریزی شده است. بواسطه این قابلیت که به سنسور های جدید آمده است، از تنوع مدل ها کاسته شده و تولید کننده ها سعی می کنند تنها یک مدل با قابلیت برنامه ریزی تولید کنند که می توان از آن مدل در اپلیکیشن های مختلف استفاده کرد.

 

ملاحضات کلیدی در هنگام انتخاب

در هنگام انتخاب یک سوییچ پراکسیمیتی القایی، کاربر می بایست در ابتدا اندازه بهینه barrel/diameter ( طول و قطر) و فاصله قابل تشخیص (sensing distance )  را معین کند و سپس ملاحضات دیگری از جمله موارد زیر را در نظر بگیرد:

• نوع فلزی که باید سنس شود
• جنس بدنه سنسور: فلزی یا پلاستیکی
• نصب به صورت محافظت شده یا بدون محافظت
• سیم ارتباطی سر خود یا به صورت کانکتور های جداشونده
• تغذیه مدار سنسور به صورت PNP یا NPN
• خروجی به صورت Normally open یا Normally close
• فرکانس سوئیچینگ
• محدوده دمای کار سنسور
• شرایط و الزامات محیط مورد استفاده
•  

همانطور که عنوان کردیم دو پارامتر اصلی در انتخاب سنسور القایی، قطر سنسور و فاصله قابل سنس توسط آن است که این پارامتر دوم بر اساس فاصله رخ سنسور تا نقطه هدف محاسبه میشود.

 

سنسور های پراکسیمیتی القایی در سایزها، قطر های مختلف و حتی در شکل بدنه های مستطیل شکل برای اپلیکیشن های خاص تولید میشوند. قطر آنها از 3 میلی متر تا 30 میلیمتر متغیر است و ممکن است در اندازه های بزرگتر نیز تولید شوند. قطر سنسور تاثیر خیلی مهمی روی محدوده قابل سنسور می گذارد چون افزایش قطر سبب افزایش فاصله قابل سنس در سوییچ های القایی میشود. با این وجود، سایز  محصول هدف ( ما آن را target می نامیم )که باید تشخیص داده شود نیز باید در هنگام انتخاب قطر سنسور لحاظ شود.

در صورتی که بخواهیم کمی عملی تر صحبت کنیم اینطور میشود گفت که اگر سایز target در حدود 12 میلی متر باشد، یک سنسور با قطر 12 میلی متر انتخاب مناسب تری از یک سنسور با قطر 30 میلیمتر خواهد بود. چون هرچه قطر بیشتر باشد، قیمت سنسور بالاتر رفته، فضای بیشتری را اشغال کرده و به احتمال زیاد اشیایی  خارج از محدوده مورد نیاز را سنس خواهد کرد که این منجر به سوئیچینگ اشتباه در حین کار خواهد شد.

سنسورهای با قطر یکسان می توانند از نظر فاصله قابل تشخیص شان در سه مدل ساخته و فروخته شوند :

standard range 

extended range

triple range

 

حتی وقتی که یک target بزرگ داریم، به این مفهوم نیست که مجازیم از یک سوئیچ با قطر زیاد استفاده کنیم چون در برخی از اپلیکیشن ها فضای مناسب برای نصب فیزیکی سنسور وجود ندارد. طول سنسور نیز یک پارمتر قابل توجه است. در بسیاری از مواقع هرچه طول سنسور کوهتاهتر باشد بهتر است.

 

با وجود اینکه طول/قطر سنسور روی فاصله قابل تشخیص آن تاثیر گذار است، چندین فاصله قابل سنس بر هر طول قطر وجود دارد.  مزیت فاصله قابل سنس بلندتر این است که اگر target بزرگ باشد نیز قابل تشخیص خواهد بود با این وجود نباید این فاصله خیلی زیاد شود چون احتمال خطا نیز بالا خواهد رفت.

 

داشتن بدنه محافظ/ شیلد دار (flush-mount ) یا عدم وجود بدنه محافظ / بدون شیلد (non-flush ) در سنسور نیز روی فاصله قابل سنس اثر گذار است. این فاصله  برای یک سنسور شیلد شده استاندارد با قطر 12 میلی متر از حدود 2 میلی متر شروع می شود در حالی که برای سنسور شیلد نشده این فاصله از 4 میلی متر شروع میشود. برای همین قطر سنسور از نوع extended شیلد شده از 4 میی مترو در حالت شیلد نشده از 7 میلی متر شروع شده و  سنسور نوع triple شروع فاصله در مدل شیلد شده از 6 میلی متر و تا 8 میلی متر در نوع شیلد نشده خواهد بود.

 

non-flush (تصویر راست) - Flush (تصویر چپ)

سنسور های Flush-mount را گاهی اوقات با نام سنسور های Shielded یا Embeddable (تو کار ) نام میبرند