بررسی تفاوت های سنسور خازنی با سنسور القایی و سنسور نوری

تفاوت بین سنسور القایی، سنسور خازنی و سنسور نوری چیست؟

همزمان با پیشرفته شدن تکنولوژی در عرصه ی صنعت، اهمیت کاربرد روزافزون سنسورهای مختلف احساس می گردد. این قطعات که گونه ای که قابل تجزیه و تحلیل باشند؛ وظیفه ی جمع کردن اطلاعات و یا تبدیل آنها را برای یک سیستم کنترل عهده دار هستند. سنسورها برای تبدیل شاخصه هایی مانند نیرو، حرارت، زاویه چرخشی، فشار و دبی استفاده می شوند. از انواع این محصولات می توان به سنسور خازنی، سنسور القایی و سنسور نوری اشاره کرد که در این مقاله به بررسی کاربرد و تفاوت های آنها می پردازیم.

سنسور چیست؟

در ابتدا ببینیم سنسور چیست؟ سنسورها چشمان سیستم های اتوماسیون در تاسیسات صنعتی هستند. آنها اجسام را می بینند، موقعیت ها را تعیین می کنند و برای بسیاری از اهداف دیگر استفاده می شوند. با توسعه فناوری نیمه هادی ها، پیشرفت های زیادی در زمینه حسگرها مانند هر زمینه ای صورت گرفته و ساختارهای حسگرهای مختلف توسعه یافته است. سنسور خازنی، سنسور القایی و سنسور نوری پرکاربردترین انواع سنسورها هستند.

سنسور القایی

سنسور القایی را سنسور مجاورت یا حسگر مجاورت نیز می نامند. این سنسور می تواند تمام محصولات فلزی را که نزدیک می شوند بدون لمس محصول مورد شناسایی قرار دهد. آنها با کمک میدان مغناطیسی ایجاد شده توسط مدارهای موجود در ساختار داخلی خود وجود اجسام فلزی را تشخیص می دهند. از آنجایی که اجسام فلزی وارد شده به میدان مغناطیسی باعث تغییر در میدان مغناطیسی می شوند، این تغییر از طریق مدارهای موجود در سنسور تشخیص داده می شود و سنسور بر اساس آن خروجی می گیرد. در سنسورهای القایی، فاصله حسگر با توجه به شدت میدان مغناطیسی سنسور متفاوت است. محدوده دمای عملکرد سنسورهای القایی بسیار گسترده است. سنسورهای القایی وجود دارند که می توانند حتی بالای 100 درجه سانتیگراد کار کنند. برای خرید سنسور القایی با بهترین قیمت از محصولات ما بازدید نمایید.

عملکرد سنسور القایی

سنسور القایی یک میدان مغناطیسی با فرکانس بالا در مدار سیگنال تولید می کند. هنگامی که محصول فلزی به میدان مغناطیسی ایجاد شده توسط سنسور نزدیک می شود، یک جریان گردابی بر روی محصول به دلیل القای الکترومغناطیسی ایجاد می شود. هر چه محصول به سنسور نزدیک تر باشد میزان جریان بیشتر می شود. در این حالت مدار سیگنال جریان بیشتری می کشد. با توجه به این تغییر در جریان، قطعه شناسایی شده و سنسور از انتهای پالس سیگنال می دهد.
فلزات غیر آهنی در گروه تشخیص سنسور القایی نوع نوسان فرکانس بالا قرار دارند. محصولات فلزی غیر آهنی دارای یک مدار نوسانی هستند که در آن اتلاف انرژی ناشی از جریان گردابی بر تغییر فرکانس نوسان تاثیر می گذارد. هنگامی که فلزات غیرآهنی مانند آلومینیوم یا مس به سنسور نزدیک می شوند، فرکانس نوسان افزایش می یابد. از سوی دیگر، فرکانس نوسان هنگامی که یک محصول آهنی به سنسور نزدیک می شود، کاهش می یابد. هنگامی که فرکانس سیگنال بالاتر از فرکانس مرجع باشد، سنسور یک سیگنال تشخیص خروجی می دهد.

معیارهای انتخاب سنسور القایی

سنسور القایی در انواع مربعی و استوانه ای تولید می شود. فاصله حسگر القایی بین 1 تا 50 میلیمتر متغیر است. قطرها 5، 8، 12، 18 و 30 میلی متر هستند. هرچه قطر سنسور بزرگ تر باشد، فاصله تشخیص و قیمت بالاتر است. سنسورهای اندازه کوچک در کاربردهایی که فضا محدود است استفاده می شود، در حالی که اگر تشخیص از فواصل طولانی تری مورد نظر باشد از سنسورهای با قطر و اندازه بزرگ تر استفاده می گردد. یک حسگر القایی با قطر 5 میلیمتر دارای فاصله تشخیص 1 تا 2 میلی متر است، در حالی که یک سنسور القایی با قطر 30 میلی متر می تواند محصولات را در فاصله 15 تا 20 میلیمتر تشخیص دهد.

انواع سنسور القایی بر مبنای ویژگی ظاهری

• طول سیم و جنس روکش
• نوع نصب سنسور (شیلد یا غیر شیلد)
• جنس بدنه سنسور القایی
• شکل ظاهری (استوانه‌ای یا مکعبی)
• قطر سنسور استوانه‌ای یا سایز سنسور مکعبی

انواع سنسور القایی بر مبنای ویژگی فنی

• فاصله دید سنسور
• محدوده دمای کارکرد
• تعداد سیم‌ های سنسور
• نوع ورودی یا خروجی آن
• انواع خروجی برای اتصال به شبکه
• سرعت یا فرکانس سنسور القایی

قطعات یک سنسور القایی

سنسور القایی از سه قسمت تشکیل شده است؛ مدار سیگنال، مرحله اندازه گیری دامنه و مرحله خروجی.
مدار سیگنال- سیم پیچی است که فرکانس ثابتی تولید می کند. یک میدان مغناطیسی توسط سیگنال ایجاد می شود. مقدار میدان مغناطیسی با شناسایی محصول فلزی تغییر می کند.
مرحله اندازه‌گیری دامنه- مرحله‌ای است که مقدار دامنه سیگنال را که از مدار سیگنال می‌آید خوانده و با افزایش اندازه سیگنال در صورت بروز سیگنال متفاوت، خروجی را ارسال می‌کند. این قطعه ای که آن را کنترل می کند بخشی است که این اندازه سیگنال را کمی بیشتر می کند و با مشاهده اختلاف آن را به مدار خروجی می فرستد.
مدار خروجی- پس از تشخیص سیگنال تقویت شده از مرحله اندازه گیری دامنه، ترانزیستور در خروجی آن سوئیچ می شود. خروجی ترانزیستوری که روشن می شود خروجی سنسور است. سیگنال 24 ولت از خروجی سنسور خوانده می شود.

سنسور خازنی

حسگرهای زیادی در سیستم های اتوماسیون با توجه به حوزه های استفاده آنها وجود دارد. سنسور خازنی یکی از این سنسورها بوده که برای تشخیص موقعیت و فاصله مواد رسانا و نارسانا، بدون تحت تاثیر شرایط محیطی و بدون جداسازی مواد استفاده می‌شود. برخلاف سنسور القایی، حسگرهای خازنی این توانایی را دارند که تمام اجسام فلزی یا غیرفلزی را با کمک میدان الکتریکی که ایجاد می کنند، تشخیص دهند. فاصله حسگرهای خازنی که با کمک اثر خازنی جلوی سنسور جسم را تشخیص می دهند، کمتر از حسگرهای القایی است.

اصول کار سنسور خازنی چگونه است؟

اصول کار سنسور خازنی بسیار شبیه به سنسور القایی است. ساختار داخلی حسگرهای خازنی از الکترودهای حسگر، مدار نوسانگر، مدار ماشه و مدار خروجی تشکیل شده است. الکترودهای حسگر دو تا هستند و روی سطح حسگر خازنی قرار دارند. یکی از این الکترودها، الکترود حسگر و الکترود دیگر الکترود کمکی است. بعد از الکترودهای حسگر مدار نوسانگر می آید. سنسورهای القایی دارای مدار نوسانگر LC هستند، در حالی که سنسور خازنی دارای مدار نوسانگر RC است. مدار ماشه بعد از مدار اسیلاتور و مدار خروجی بعد از مدار ماشه قرار می گیرد.
مدار نوسانگر هنگامی که جسم فلزی یا غیرفلزی وارد محدوده سنسور خازنی نمی شود، یک سیگنال فرکانس ثابت تولید می کند. هنگامی که جسمی که باید شناسایی شود وارد فاصله حسگر خازنی می شود، ظرفیت خازنی بین الکترودهای حسگر و نیز فرکانس سیگنال تولید شده توسط مدار نوسانگر تغییر می کند. با نزدیک شدن جسم به حسگر خازنی، فرکانس نوسانگر و دامنه سیگنال افزایش می یابد. فرکانس نوسانگر و دامنه سیگنال زمانی به حداکثر می رسد که جسم به سنسور نزدیک تر باشد. با دور شدن جسم از حسگر، فرکانس نوسانگر و دامنه سیگنال کاهش می یابد. هنگامی که جسم خارج از محدوده سنسور خازنی باشد، فرکانس نوسانگر به حالت اولیه خود باز می گردد. مدار نوسان ساز یک موج سینوسی تولید می کند، این موج تولید شده در مدار ماشه به موج مربع تبدیل شده و این موج مربعی در مدار خروجی پردازش می شود و سیگنال 24VDC به دست می آید.

عملکرد سنسور خازنی

سنسور خازنی با استفاده از ویژگی خازن برای اندازه گیری کار می کند. هنگامی که ولتاژ به دو رسانا با یک عایق بین آنها اعمال می شود، بارهای متضاد (+) و (-) روی سطح این صفحات رسانا جمع می شوند و میدان مغناطیسی ایجاد می کنند. اجسامی که وارد میدان خازنی می شوند به دلیل موقعیت مکانی آن باعث تغییر میدان مغناطیسی شده و سنسور سیگنال خروجی را تشخیص داده و تولید می کند. ظرفیت خازن با فاصله بین صفحات نسبت عکس دارد. اجسام نزدیک و بزرگ تر جریان کوچک تری ایجاد می کنند. برای اجسام کوچک تر و دورتر، جریان بیشتر خواهد بود. فاصله حسگر نیز با توجه به اندازه جسم قابل شناسایی و نوع ماده تغییر می کند. فاصله سنسور خازنی معمولاً کمتر از 2.5 سانتی متر است. برای خرید سنسور خازنی با بالاترین کیفیت و قیمت از فروشگاه ما دیدن کنید.

مناطق کاربرد سنسور خازنی

• اندازه گیری موقعیت / تشخیص
• حرکت پویا
• اندازه گیری ضخامت
• شمارش خط تولید
• تشخیص لمسی تشخیص
• سطح مایع (پر شدن)پ
• کنترل سطوح مخازن
• اندازه گیری حساس
• تشخیص پارگی نوار نقاله
• محیط های کثیف و مرطوب
• تشخیص خودرو / پرسنل
• جدا کردن قطعات فلزی از غیر فلزی

سنسور نوری

سنسور نوری یکی از پرکاربردترین سنسورها در سیستم های اتوماسیون صنعتی محسوب می شود. نام دیگر سنسورهای نوری سنسورهای فوتوالکتریک است. اصل کار این سنسورها عموماً بر اساس بازتاب نور است.

انواع سنسور نوری

سنسور نوری عنصری است که از یک امیتر، یک گیرنده که نور منعکس شده را دریافت می کند و یک مدار الکترونیکی که پردازش این سیگنال دریافتی را فراهم می کند، آن سیگنال را تقویت کرده و آن را خروجی می دهد. هر حسگر نوری دارای یک پتانسیومتر تنظیم برای تنظیم جرم منبع نور در واحد حجم است. دلیل این امر تنظیم جرم منبع نور مورد نیاز برای کاربرد در حجم واحد است. فرکانس جرم سنسورها در واحد حجم در منابع نوری که جرم این نوع منبع نور را می توان در واحد حجم تغییر داد با تغییر مقادیری مانند 50-5 کیلوهرتز قابل تغییر است. 2 نوع سنسور نوری وجود دارد که یکی از آنها LED قابل مشاهده است و دیگری مادون قرمز. این سنسور با توجه به سیستم های تشخیص آنها به 3 نوع مختلف تقسیم می شود.

1- سنسور نوری THRU BEAM
اولین آن نوعی است که thru-beam نامیده می شود که در آن امیتر و گیرنده از هم جدا هستند. گیرنده و فرستنده در اینجا دو واحد مجزا و مستقل از یکدیگر هستند. این دو واحد در مقابل هم قرار می گیرند و نور فرستنده به سمت گیرنده تنظیم می شود. اگر هر نوع ماده یا جسمی از بین این دو واحد (دو چراغ) عبور کند، سنسور آن را تشخیص می دهد.

2- سنسور نوری بازتابنده
این سنسور نوعی است که از بازتابنده منعکس می شود. در این نوع سنسورها وضعیت متفاوت است و فرستنده و گیرنده واحدهای ترکیبی هستند. یک بازتابنده در جایی قرار می‌گیرد که سنسور الگوی استفاده هر یک از این سنسورها را می‌بیند و نوری که از سنسور خارج می‌شود از بازتابنده منعکس شده و به سنسور نوری برمی‌گردد و گیرنده آن را تشخیص می‌دهد. اگر جسمی بین سنسور و بازتابنده وارد شود، جسم توسط سنسور دیده شده و حسگر تشخیص می دهد.

3- سنسور نوری بازتاب
سومین آنها سنسورهای بازتاب دهنده هستند که نوعی سنسور نوری محسوب می شوند. در سنسورهای فوتوالکتریک نوع پراکنده، نوری که از بازتابنده خارج می‌ شود، پس از برخورد با جسم به عقب بازتاب می‌ گردد. بخش گیرنده و فرستنده سنسور در همان سمت جسم قرار دارند.

مقایسه کاربرد سنسورها

• کنترل تردد : سنسور نوری
• تشخیص پارگی ورق : سنسور نوری
• اندازه گیری سرعت : سنسور القایی و خازنی
• کنترل حرکت : سنسور خازنی و خازنی
• کنترل انحراف : سنسور نوری و خازنی
• اندازه گیری فاصله قطعه : سنسور القایی
• کنترل سطح مخازن : سنسور خازنی و نوری
• شمارش تولید : سنسورهای نوری، القایی و خازنی

تفاوت اصلی سنسور خازنی، سنسور القایی و سنسور نوری

سنسور القایی با تولید میدان الکترومغناطیس توانایی تشخیص مواد فلزی را دارد. سنسور خازنی بر خلاف شباهت ظاهری با القایی دارای میدان الکترومغناطیس بوده که علاوه بر مواد فلزی، مواد غیر فلزی را نیز تشخیص می دهد. این مواد غیر فلزی می تواند شامل انواع روغن، پارچه، پلاستیک، کاغذ و … باشد. از طرفی دیگر، سنسور نوری یک سنسور فتوالکتریک بوده که اصل کار آن بر اساس بازتاب نور است. فروشگاه سنسور صنعت نوین نماینده رسمی محصولات تبریز پروژه می باشد که با ارائه بهترین خدمات و محصولات در کنار شما مشتریان گرامی است.