سنسور القایی

سنسور القایی  (Inductive Sensor) جز پرکاربردترین سنسورها است که در دسته سنسورهای غیر تماسی یا Proximity sensor (سنسور پراکسیمیتی القایی) قرار می‌گیرد. این سنسور که گاهی با نام سنسور الکترومغناطیسی هم شناخته‌می‌شود، فقط در برابر فلزات عکس العمل نشان می‌دهد. در نهایت سیگنال‌های مورد نیاز را ایجاد کرده و فرمان‌های لازم را به سایر قطعات می‌دهد. سنسور پراکسیمیتی القایی برای تشخیص یا اندازه‌گیری اشیا فلزی، از اصل القای الکترومغناطیسی استفاده می‌کند.  سنسورهای القایی به دلیل دقت بالا، عمر طولانی، و عملکرد قابل اعتماد در محیط‌های صنعتی سخت، مورد توجه ویژه قرار گرفته‌اند.

خرید سنسور القایی 

برای خرید سنسور القایی، توجه به نکات زیر می‌تواند به شما کمک کند تا بهترین انتخاب را بر اساس نیازهای خاص خود داشته باشید:

1. نوع و جنس هدف (ماده‌ای که باید تشخیص داده شود):
سنسورهای القایی فقط می‌توانند اجسام فلزی را تشخیص دهند. بسته به جنس فلزی که سنسور باید تشخیص دهد، دامنه تشخیص و حساسیت سنسور ممکن است متفاوت باشد. برای مثال، سنسورهای القایی معمولاً برای تشخیص فلزات آهنی (مثل آهن و فولاد) حساس‌تر هستند، در حالی که برای فلزات غیرآهنی (مثل آلومینیوم یا مس) حساسیت کمتری دارند.

2. فاصله تشخیص (Sensing Range):
فاصله‌ای که سنسور می‌تواند جسم فلزی را تشخیص دهد، یکی از مهم‌ترین فاکتورهاست. این فاصله به نوع سنسور، سایز آن و جنس هدف بستگی دارد. مطمئن شوید که فاصله تشخیص سنسور برای کاربرد مورد نظر شما کافی است.

3. شکل و اندازه سنسور:
سنسورهای القایی در اشکال و اندازه‌های مختلفی از جمله سیلندری، مربعی و مسطح تولید می‌شوند. بسته به فضای موجود در محل نصب و نیازهای کاربردی، باید سنسوری با شکل و ابعاد مناسب انتخاب کنید. سنسورهای سیلندری در ابعاد مختلف (از M8 تا M30 و بیشتر) موجود هستند.

4. نوع خروجی سنسور:
سنسورهای القایی ممکن است دارای خروجی‌های مختلفی باشند از جمله:
– خروجی NPN (Sink): مناسب برای استفاده در مدارهایی که نیاز به کشیدن جریان دارند.
– خروجی PNP (Source): مناسب برای مدارهایی که نیاز به ارسال جریان دارند.
– خروجی آنالوگ: برخی سنسورها به جای یک خروجی دیجیتال (روشن/خاموش)، خروجی آنالوگ ارائه می‌دهند که متناسب با فاصله جسم تغییر می‌کند.

5. منبع تغذیه:
سنسورها از منابع تغذیه مختلفی مانند 12 ولت، 24 ولت، یا 220 ولت استفاده می‌کنند. بسته به نیاز سیستم کنترلی خود، سنسوری با ولتاژ تغذیه مناسب انتخاب کنید.

6. شرایط محیطی (محیط نصب):
اگر سنسور در محیط‌های صنعتی سخت یا محیط‌های با دمای بالا، گرد و غبار، رطوبت یا روغن نصب می‌شود، باید از سنسورهایی استفاده کنید که دارای حفاظت‌های لازم (مثلاً استاندارد IP بالا) باشند. همچنین بررسی کنید که آیا سنسور در برابر ارتعاشات و ضربات مقاوم است یا خیر.

7. نحوه نصب:
نوع نصب سنسور و فضای مورد نیاز برای نصب نیز از اهمیت بالایی برخوردار است. سنسورها ممکن است به صورت فلش‌مانت (Flush) یا نان-فلش‌مانت (Non-Flush) نصب شوند. نوع نصب بر فاصله تشخیص و عملکرد سنسور تأثیر دارد.

8. سرعت پاسخ‌دهی:
در کاربردهایی که نیاز به سرعت بالا دارید، مانند خطوط تولید سریع، سنسور باید دارای زمان پاسخ‌دهی کوتاه باشد تا بتواند به سرعت تغییرات را تشخیص دهد.

کاربرد سنسور القایی در صنعت

1. کنترل موقعیت: سنسورهای القایی برای تعیین موقعیت دقیق قطعات ماشین‌کاری شده در تجهیزات CNC استفاده می‌شوند. این سنسورها می‌توانند تغییرات جزئی در موقعیت قطعات را تشخیص دهند، که این امر به حفظ دقت بالا در فرآیندهای تولید کمک می‌کند.
2. کنترل فرآیند: در خطوط تولید، سنسورهای القایی برای تشخیص حضور قطعات در نقاط خاص استفاده می‌شوند تا از دقت عملیات اطمینان حاصل شود. این سنسورها به سیستم‌های اتوماسیون امکان می‌دهند تا زمان‌بندی و حرکت قطعات را به طور خودکار تنظیم کنند.
3. کنترل کیفیت: سنسورهای القایی در سیستم‌های کنترل کیفیت برای تشخیص نواقص سطحی مانند شکاف‌ها یا ناهمواری‌ها در قطعات فلزی استفاده می‌شوند. این امکان اطمینان از کیفیت قطعات تولیدی را فراهم می‌آورد.
4. حفاظت از ماشین‌آلات: استفاده از سنسورهای القایی برای تشخیص اضافه بار یا گیر کردن قطعات در ماشین‌آلات، می‌تواند به جلوگیری از آسیب‌دیدگی تجهیزات کمک کند. این سنسورها با فراهم کردن هشدارهای به‌موقع، اجازه می‌دهند تا تدابیر احتیاطی به سرعت اتخاذ شوند.
5. اتوماسیون انبار: در انبارهای مدرن، سنسورهای القایی برای نظارت بر حرکت کالاها و قطعات استفاده می‌شوند. این سنسورها به سیستم‌های مدیریت انبار کمک می‌کنند تا جریان مواد را به طور خودکار ردیابی کرده و مدیریت کنند.
6. سیستم‌های رباتیک: سنسورهای القایی به عنوان بخشی از سیستم‌های کنترلی ربات‌ها در تشخیص موقعیت و اجتناب از برخورد با موانع استفاده می‌شوند.
7. صنایع خودروسازی: در فرآیندهای مختلف تولید خودرو، این سنسورها برای کنترل کیفیت و اندازه‌گیری دقیق موقعیت قطعات فلزی به کار می‌روند.

 نحوه عملکرد سنسور القایی

 کار سنسور القایی و عملکرد این سنسور به این صورت است که با توجه به ایجاد جریان در این سنسور از طریق میدان مغناطیسی، هنگامی که میدان مغناطیسی تغییر کند، جریان نیز تغییر می‌کند. سنسور القایی شامل یک سیم‌پیچ و یک میدان الکترومغناطیسی است. هنگامی که جسم فلزی به این میدان نزدیک می‌شود، جریانی در سیم‌پیچ ایجاد می‌شود که منجر به تغییر ولتاژ در سنسور می‌گردد. این تغییر ولتاژ توسط مدار داخلی سنسور تحلیل شده و به سیگنال الکتریکی تبدیل می‌شود که به دستگاه کنترل ارسال می‌شود.

از این خاصیت می‌توان برای تشخیص اشیا فلزی که با یک میدان مغناطیسی در تعامل می‌باشند، استفاده کرد. سنسورهای القایی با طراحی‌های مختلفی تولید می‌شوند و برای اهداف گوناگون به کار می‌روند. مهم‌ترین کاربردهای سنسور القایی شامل بسته‌بندی نوشیدنی و بطری، ماشین‌های دریل اتوماتیک، ماشین‌های پرس لاستیک کفش، لیفتراک، طراحی‌های در کامیون، خودروی سواری، پارکینگ و غیره است.

این سنسورها به دلیل مقاوم بودن در برابر گرد و غبار، رطوبت، و حتی روغن، به‌طور گسترده در صنایع مختلف مانند خودروسازی، بسته‌بندی، ماشین‌آلات صنعتی و رباتیک استفاده می‌شوند. 

 انواع سنسور القایی

سنسورهای القایی از نظر شکل، ابعاد و نوع خروجی به دسته‌های مختلفی تقسیم می‌شوند که هر کدام برای کاربردهای خاص طراحی شده‌اند:

1. سنسور القایی سیلندری (Cylindrical Inductive Sensor): این نوع سنسورها به دلیل شکل ظاهری و ابعاد مختلف، بیشترین کاربرد را در صنایع دارند. این سنسورها معمولاً به صورت رزوه‌دار تولید می‌شوند و نصب و تنظیم آن‌ها در تجهیزات صنعتی بسیار آسان است.
2. سنسور القایی مربعی (Rectangular Inductive Sensor): این سنسورها در محیط‌هایی که نصب سنسورهای سیلندری دشوار است، استفاده می‌شوند. طراحی مربعی این سنسورها امکان نصب در فضای محدود یا شرایطی که نیاز به یک سنسور با سطح تماس بیشتر است، را فراهم می‌کند.
3. سنسور القایی فاصله‌دار (Extended Range Inductive Sensor): این سنسورها برای تشخیص اجسام فلزی در فاصله‌های بیشتر طراحی شده‌اند و معمولاً در کاربردهایی که دقت و حساسیت بالا نیاز است، استفاده می‌شوند.
4. سنسور القایی ضد انفجار (Explosion-Proof Inductive Sensor): در محیط‌هایی که خطر انفجار وجود دارد، مانند صنایع نفت و گاز یا پتروشیمی، این نوع سنسورها به کار می‌روند. این سنسورها با طراحی ویژه‌ای ساخته شده‌اند که می‌توانند در محیط‌های خطرناک به خوبی عمل کنند.

 مزایای سنسور  غیرتماسی

– عدم نیاز به تماس فیزیکی: سنسورهای القایی بدون نیاز به تماس مستقیم با جسم عمل می‌کنند، که این ویژگی باعث افزایش عمر مفید و کاهش فرسودگی سنسور می‌شود.

– مقاومت در برابر شرایط محیطی: این سنسورها به خوبی در محیط‌های سخت صنعتی مثل گرد و غبار، رطوبت و روغن عمل می‌کنند.

– دقت و حساسیت بالا: سنسورهای القایی به دلیل استفاده از تکنولوژی پیشرفته، دقت بسیار بالایی در تشخیص اجسام فلزی دارند.

– واکنش سریع: زمان پاسخگویی سریع این سنسورها آن‌ها را برای کاربردهای اتوماسیون صنعتی ایده‌آل می‌کند.

سنسور القایی دو سیمه

سنسور القایی را می‌توان بر اساس‌ ویژگی‌های فنی دسته‌بندی کرد. یکی از مهم‌ترین ویژگی‌های سنسور القایی تعداد سیم آن است. بر این اساس انواع سنسور پراکسیمیتی القایی شامل سنسور القایی دو سیمه، سه سیمه و چهار سیمه می‌باشد. سنسورهای القایی چهار سیمه، سه سیمه و دو سیمه با توجه به انواع خروجی، منبع تغذیه، روش اتصال و بار متفاوت هستند. هر چند از لحاظ ظاهری و فیزیکی مشابه یکدیگر هستند؛ اما اگر آن‌ها را جابجا کرده و به جای یکدیگر استفاده کنید، باعث آسیب جدی به سنسور و کنترلر می‌شوند.

سنسور القایی دو سیمه به شکل پیوسته در مدار قرار می‌گیرد و فاقد خروجی فرمان جداگانه است. ویژگی این سنسور پراکسیمیتی القایی دو سیمه این است که تا وقتی از خود حساسیتی نشان ندهد، جریان کمتری دارد؛ اما وقتی یک صفحه فلزی به محدوده عملکرد آن نزدیک شود، جریان عبوری از آن افزایش پیدا می‌کند. بار شکل گرفته در این سنسورها به صورت غیر موازی است.

سنسورهای دو سیمه برای فعال ماندن به منبع انرژی نیاز دارند. سنسورهای القایی دو سیمه در دو شکل DC و AC طراحی و تولید می‌شوند. در سنسورهای دو سیمه DC حالات باز NO و بسته NC وجود ندارد؛ زیرا جریان و ولتاژ باید به طور پیوسته باشد. زمانی که سنسور قطع است، یک جریان ضعیف از مقاومت عبور کرده که جهت تغذیه خود سنسور می‌باشد و در حالت وصل سنسور، ولتاژی روی سنسور ایجاد می‌شود. نوع AC به شکل سری کار می‌کند و خروجی ترانزیستوری نداشته و به همین دلیل فرکانس پایین‌تری نسبت به مدل DC دارند. مهم‌ترین ویژگی این سنسور مقاوم بودن در برابر نویزهای شدید است.

سنسور القایی سه سیمه

در این نوع سنسور پراکسیمیتی القایی سه سیم مختلف از سنسور خارج شده‌است که دو سیم جهت وصل کردن سنسور به منبع تغذیه می‌باشد. بر حسب استاندارد سیم با رنگ قهوه‌ای برای جهت مثبت و سیم رنگ آبی برای جهت منفی در نظر گرفته‌می‌شود. سیم سوم که به رنگ سیاه است، خروجی سنسور می‌باشد. در صنایعی که سنسور القایی مورد استفاده می‌گیرد، استفاده از سنسور سه سیمه رایج‌تر است. در سنسورهای القایی سه سیمه ولتاژ تغذیه و خروجی فرمان از یکدیگر جدا هستند. این نوع سنسورها بیشتر از مدل DC بوده و از ترانزیستوری PNP (ولتاژ از مثبت منبع تغذیه اعمال می‌شود) و NPN (ولتاژ از منفی منبع تغذیه اعمال می‌شود) برای خروجی استفاده می‌کنند. همچنین به شکل NO یا حالت باز و NC یا همان حالت بسته در مدار فرمان قرار می‌گیرند. در ساختار سنسور سه سیمه، دو سیم منبع تغذیه و سیم سوم بار یا توان سنسور می‌باشد.

سنسور القایی چهار سیمه

چهار سیم به رنگ قهوه‌ای، آبی، سیاه و سفید در سنسور چهار سیمه وجود دارد. سیم‌های قهوه‌ای و آبی معمولا برای منبع تغذیه و سیم‌های سیاه و سفید جهت انتقال سیگنال استفاده می‌شوند. در واقع دو سیم برای منبع تغذیه مورد استفاده قرار می‌گیرند که انرژی الکتریکی لازم را برای عملکرد سنسور فراهم می‌کنند. دو سیم دیگر برای انتقال سیگنال استفاده می‌شوند و سیگنال خروجی را از سنسور به سیستم کنترل متصل می‌کنند. از مهم‌ترین مزایای استفاده از این نوع سنسور، این است که بدون از دست دادن مقدار قابل توجهی از سیگنال، فاصله کابل بین سنسور و سیستم کنترل را امکان پذیر می‌کند. سیم‌های منبع تغذیه جداگانه خطر تداخل پیدا کردن سیگنال یا خوانش نادرست را کاهش می‌دهد.

سنسور القایی نامور

دسته دیگری از سنسورهای القایی وجود دارند که به سنسور نامور معروف می‌باشند. این سنسورها به دلیل محدودیتی که در مقدار جریان و ولتاژ آن‌ها وجود دارد، در محیط‌هایی که خطر انفجار وجود داشته‌باشد، مورد استفاده قرار می‌گیرند. به همین دلیل سنسور نامور، به سنسور ضد انفجار نیز معروف است. این سنسورها جز سنسورهای دو سیمه هستند و با ولتاژ DC 36-5 ولت کار می‌کنند. سیم بندی مدار در سنسور نامور به گونه‌ای است که جریان اتصال کوتاه در دو سر سنسور محدود است؛ بنابراین به دلیل این محدودیت در محیط‌های قابل انفجار می‌توان از این سنسورها استفاده کرد.