مقدمه ای بر فناوری سنسور مجاورتی

سنسورهای مجاورتی دستگاه‌های تشخیص غیر تماسی هستند که برای شناسایی حضور، عدم حضور یا موقعیت اشیاء بدون تعامل فیزیکی طراحی شده‌اند. این سنسورها تشخیص اشیاء را به سیگنال‌های الکتریکی تبدیل می‌کنند و اتوماسیون را در صنایعی از تولید تا لوازم الکترونیکی مصرفی امکان‌پذیر می‌سازند. با بهره‌گیری از اصولی مانند القای الکترومغناطیسی، تغییرات ظرفیت و بازتاب نوری، سنسورهای مجاورتی عملکرد قابل اعتمادی را در محیط‌های خشن ارائه می‌دهند که در آن سوئیچ‌های مکانیکی ممکن است از کار بیفتند. توانایی آنها در کارکرد بدون تماس مستقیم، سایش را به حداقل می‌رساند، عمر سرویس را افزایش می‌دهد و قابلیت اطمینان بالایی را تضمین می‌کند و آنها را در سیستم‌های صنعتی مدرن ضروری می‌سازد.

اصول عملکرد و انواع سنسور

سنسورهای مجاورتی بر اساس مکانیسم‌های تشخیص اساسی خود طبقه‌بندی می‌شوند. سنسورهای القایی یک میدان الکترومغناطیسی را از طریق یک نوسان‌ساز داخلی تولید می‌کنند و اشیاء فلزی را با نظارت بر اختلالات ناشی از جریان‌های گردابی تشخیص می‌دهند. این سنسورها برای تشخیص فلز ایده‌آل هستند اما نمی‌توانند مواد غیر فلزی را حس کنند. سنسورهای خازنی تغییرات در ثابت‌های دی‌الکتریک را اندازه‌گیری می‌کنند و به آنها اجازه می‌دهند هم اشیاء فلزی و هم غیر فلزی، از جمله مایعات و پلاستیک‌ها را تشخیص دهند. آنها معمولاً در کاربردهای حسگر سطح و جابجایی مواد استفاده می‌شوند. سنسورهای فوتوالکتریک از پرتوهای نور (مرئی یا مادون قرمز) ساطع شده توسط LEDها یا دیودهای لیزری استفاده می‌کنند و نور منعکس شده توسط یک گیرنده تشخیص داده می‌شود. این سنسورها از تشخیص از راه دور پشتیبانی می‌کنند و برای اشیاء کوچک یا سریع‌الحرکت مناسب هستند. سنسورهای اولتراسونیک از امواج صوتی با فرکانس بالا برای اندازه‌گیری فاصله بر اساس تأخیر زمانی بین انتقال سیگنال و دریافت اکو استفاده می‌کنند و در شرایط گرد و غبار یا مرطوب به طور موثر عمل می‌کنند.

مشخصات فنی و ویژگی‌های طراحی

مشخصات کلیدی شامل محدوده حسگری، زمان پاسخ و دوام محیطی است. فواصل حسگری استاندارد از چند میلی‌متر تا چند متر متغیر است، با سنسورهای فوتوالکتریک پیشرفته‌تر که قادر به تشخیص اشیاء تا 60 متر هستند. زمان‌های پاسخ از میکروثانیه در سنسورهای القایی تا میلی‌ثانیه در انواع اولتراسونیک متغیر است که بر مناسب بودن آنها برای کاربردهای با سرعت بالا تأثیر می‌گذارد. محفظه‌ها دارای درجه IP65-IP68 برای مقاومت در برابر گرد و غبار، رطوبت و مواد شیمیایی هستند، در حالی که تحمل دما معمولاً از -20 درجه سانتی‌گراد تا 85 درجه سانتی‌گراد است. گزینه‌های خروجی شامل سیگنال‌های دیجیتال (PNP/NPN)، سیگنال‌های آنالوگ (4–20 میلی‌آمپر، 0–10 ولت) و IO-Link برای ارتباط داده‌های دو طرفه است که امکان ادغام با کنترل‌کننده‌های منطقی قابل برنامه‌ریزی (PLC) و شبکه‌های صنعتی را فراهم می‌کند.

سناریوهای کاربردی در اتوماسیون صنعتی

در تولید خودرو، سنسورهای القایی موقعیت بازوهای رباتیک را نظارت می‌کنند و اجزای فلزی را در خطوط مونتاژ تشخیص می‌دهند و دقت را در تولید با سرعت بالا تضمین می‌کنند. لوازم الکترونیکی مصرفی، مانند تلفن‌های هوشمند، از سنسورهای مجاورتی مادون قرمز کوچک شده برای غیرفعال کردن صفحه‌های لمسی در حین تماس استفاده می‌کنند و از ورودی‌های تصادفی جلوگیری می‌کنند. سیستم‌های جابجایی مواد به سنسورهای خازنی برای تشخیص سطح در سیلوها یا قیف‌ها متکی هستند، در حالی که سنسورهای اولتراسونیک از جلوگیری از برخورد در وسایل نقلیه هدایت‌شونده خودکار (AGV) تسهیل می‌کنند. کاربردهای ایمنی شامل محافظت از ماشین‌آلات است، جایی که سنسورها تجهیزات را در صورت نقض مناطق از پیش تعریف شده توسط کارگران متوقف می‌کنند و خطرات تصادف را کاهش می‌دهند.

مزایا و محدودیت‌ها

سنسورهای مجاورتی عملکرد بدون تماس را ارائه می‌دهند، سایش مکانیکی را کاهش می‌دهند و دوام چرخه بالا را امکان‌پذیر می‌کنند. زمان‌های پاسخ سریع آنها از کنترل در زمان واقعی پشتیبانی می‌کند و مصونیت در برابر عوامل محیطی مانند گرد و غبار یا رطوبت، پایداری را در شرایط چالش‌برانگیز تضمین می‌کند. با این حال، محدودیت‌ها شامل محدودیت‌های خاص مواد (به عنوان مثال، سنسورهای القایی فقط فلزات را تشخیص می‌دهند) و تداخل احتمالی از عوامل خارجی مانند نور محیط (در سنسورهای فوتوالکتریک) یا نویز صوتی (در سنسورهای اولتراسونیک) است.

-Endress+Hauser Instruments    

-ALLEN BRADLEY PLC

-YOKOGAWA Instruments

-MTL

-P+F

-محصولات بیشتر