Klavyeah
Üye
- Katılım
- 28 Ağu 2006
- Mesajlar
- 269
- Puanları
- 1
- Yaş
- 39
indüktif, Kapasitif ve Manyetik Yaklaşım Anahtarları
Giriş
Tüm otomatik işlemlerde üretimin akışı ve makine hareketlerinin, geri besleme bilgisi olarak denetleyici birimlere aktarılması için sensörlere kesinlikle gerek vardır. Sensörler konum, sınır, seviye bilgileri verirler veya darbe iletici olarak görev yaparlar. Elektronik sensörler içinde iki tanesi endüstri uygulamaları için çok güvenilir olduklarını kanıtlamışlardır: İndüktif ve kapasitif yaklaşım anahtarları. Bu yaklaşım anahtarları çok geniş bir malzeme çeşidini dokunmadan algılamak için uygundur.
Bu seminer notlarında bu iki sensörün çalışma ilkeleri, olası kullanım kıstasları ve özelliklerine detaylı olarak yer verilmiştir. Tipik uygulamaları ve her uygulamaya en uygun seçimi kolaylaştırmak için olası yapı şekilleri gösterilecektir. İndüktif ve kapasitif sensörler için kullanılan çok fazla isim vardır yaklaşım anahtarı, dokunmasız konum gösterici, yaklaşım algılayıcı vb... Ek olarak üretici firmaların özel isimleri de kullanılmaktadır, örneğin efector ( ifm electronic 'in tescilli markası) Bu seminer notlarında kullanılacak olan terim uluslararası standart kabul edilen "yaklaşım anahtarı" dır.
2. İNDÜKTİF YAKLAŞIM ANAHTARLARI
2.1. İNDÜKTİF YAKLAŞIM ANAHTARLARININ ÇALIŞMA İLKESİ
İndüktif yaklaşım anahtarı, iletken malzeme içerisinde girdap akımı kayıplarının neden olduğu bir rezonans devresinin kalite faktöründeki değişikliğin fiziksel etkisinden yararlanır. Bir LC osilatörü 100 kHz. ile 1 MHz. arasında yüksek frekanslı bir elektromanyetik alan oluşturur ( Bkz. şekil 1 şekilden görüldüğü gibi alan herhangi bir yöne yönelmeden sargı eksenine göre simetrik biçimlenir. Bununla beraber gerçekte, yalnızca akım taşıyan iletkenden oluşan bir sargı kullanılmaz ve yüksek geçirgenliği olan Ferit malzeme yardımıyla elektromanyetik alana istenilen doğrultuda bir yön vermeye çalışılır.
Bkz. şekil 2 ve 3 ) . Ferit çekirdek üzerine yerleştirilen sargının manyetik alanı sensör etrafında yoğunlaşmış olur (özellikle duyarlı bir hale gelen sensörün etkin alanının ön tarafında) . Eğer sargı ve Ferit çekirdek ayrıca bir metal ekranla çevrilmiş ise ( Bkz. şekil 3 ) manyetik alan tümüyle sensörün ön tarafındaki alanda sınırlanmış olur. Böylece sensörün kenarları anahtarlama özelliğini etkilemeden tümüyle metalle çevrilebilir ( gömülebilir montaj özelliği ) .
Eğer bir iletken malzeme, yaratılan elektromanyetik alan içine girerse, indüksiyon yasasına göre malzeme içinde girdap akımları oluşur ve osilatör devresinden enerji çeker.
İndüktif sensörün elektromanyetik alanı
1- Ferit çekirdek
2- Sargı
3- Muhafaza
4- Elektromanyetik alan
Bu sistem birincil sargısının indüktans L, ikincil sargısının ve yükün iletken malzeme ile gösterildiği bir transformatör ile karşılaştırılabilir. Birincil ve ikincil sargılar arasındaki tek bağlantı havada oluşturulan alandır. Oluşan girdap akımı kayıplarının çokluğu bir takım etkenlere bağlıdır:
• sensörün önündeki malzemenin uzaklığı ve konumu
• cismin boyutları ve şekli
• cismin iletkenliği ve geçirgenliği
Osilasyon devresini sınırsız bir enerji ile beslemek olası olmadığı için yaklaşım anahtarının etkin alanının içine bir iletken malzeme girdiği zaman osilasyon bozulur. İki durum arasındaki bu fark :
1. cisim kritik mesafenin dışında - osilatör büyük bir genlikle salınır
2. cisim kritik mesafenin içinde - osilatör küçük bir genlikle salınır veya hiç salınmaz
kolaylıkla değerlendirilebilecek bir sinyale dönüştürülebilir.
İndüktif algılama ilkesi
yaklaşım anahtarı sönmemiş çözücüden sonra kullanılabilecek sinyal
yaklaşım anahtarı sönmüş
2.2. İNDÜKTİF YAKLAŞIM ANAHTARININ ÖZELLİKLERİ
Yukarıda verilen indüktif sensörün çalışma ilkesinden aşağıdaki temel özellikler çıkarılabilir:
Bir indüktif yaklaşım anahtarı tüm iletken malzemeleri algılayabilir. çalışması ne mıknatıslana-bilir malzemelerle ne de metallerle sınırlıdır. Salınan elektromanyetik alana dayalı çalışma ilkesinden dolayı yaklaşım anahtarı, cisimlerin hareket edip etmemelerine bakmadan onları algılar. İndüktif yaklaşım anahtarı birkaç mikrovat' lık bir elektrik enerjisi ile çalıştığından yarattığı yüksek frekanslı alan radyo gürültüsünü artırmaz. Ayrıca hedef cisim üzerinde ölçülebilecek kadar çok ısınma olmaz. Sensörün cisim üzerinde manyetik bir etkisi yoktur. Tüm pratik uygulamalarda hedef cisim her türlü etkiden uzaktır.
Şekil 6'da hedef cismin enerji harcaması, osilasyon devresindeki direnç değişimi olarak
gösterilmektedir. Aradaki ilişkinin açıkça doğrusal olmadığı görülebilir. Bu nedenle indüktif anahtar, uzaklık ile orantılı bir sinyal iletmede yalnızca sinirli bir kullanıma sahiptir. Sonuç olarak asıl uygulama alanı bir sayısal anahtar olarak kullanılmasıdır.
Sensörün ucundan hedef plakaya olan uzaklığın (S) bir fonksiyonu olarak direnç değerindeki (R) (hedef plakada harcanan güce bağlı görünür direnç) değişimin tipik eğrisi
İndüktif yaklaşım anahtarını olası rakibi mekanik siviç ile karşılaştırdığımız zaman, mekanik siviçin aşağıdaki özelliklerini görürüz:
Mekanik limit siviç
Örnek algılama kafaları kollar, rollar, spiraller
1. Anahtarlama işlemi için kuvvet gerekliliği
2. Düşük anahtarlama frekansı
3. Açılar ve yaklaşımları hesaplama zorunluluğu
4. Mekanik olarak hareketli parçalarda aşınma
5. Aşınma sonucu anahtarlama noktasında kayma
6. Kontak değişiminde geçiş direnci
7. Anahtarlama işlemi sayısına bağlı ömür
Öte yandan, dokunmaksızın bir cismin yaklaşımını anahtarlama sinyaline dönüştüren yaklaşım anahtarı aşağıdaki özelliklere sahiptir.
Yaklaşım anahtarı
yaklaşım anahtarı dokunmaksızın bir cismin yaklaşımını anahtarlama sinyaline dönüştürür
1. Hedef cisimlerin hareketlerinde serbestlik
2. Kısa tepki ve anahtarlama süresi
3. Yüksek anahtarlama frekansı
4. Aşınma yok, anahtarlama noktasında değişme yok
5. Anahtarlama işlemi sayısına bağlı olmayan ömür
6. Kirlenme veya oksitlenme sonucu arızalanma yok
7. Elektronik çıkış ( tranzistör tristör, tiryak nedeni ile kontak
çırpması yok )
8. Elektronik devrelerde işlem yapmaya uygun sinyal
Bu özellikleri karşılaştırdığımız zaman mekanik siviçlere karsı indüktif yaklaşım anahtarlarının tüm bu özelliklerinin avantaj olduğunu açıkça görürsünüz. Yani, kontaksız sensörleri her tür durumda kullanmak, kullanıcıya avantaj sağlar. Sistemin güvenilirliği artar ve ayni zamanda işletme giderleri azalarak daha fazla verimlilik sağlanır.