Yakınlık Sensörü Türleri

 

Yakınlık sensörleri, elektromanyetik alanları, ışığı ve sesi kullanarak nesnelerin varlığını veya yokluğunu tespit eden bir sensör sınıfıdır. Her biri belirli uygulamalara uygun olan birçok yakınlık sensörü türü vardır.

 

1. Endüktif Yakınlık Sensörleri
Endüktif yakınlık sensörleri elektromanyetik alanları kullanarak çalışır ve bu nedenle yalnızca metal hedefleri tespit edebilir. Metal bir hedef elektromanyetik alana girdiğinde, metalin indüksiyon özellikleri alanın özelliklerini değiştirerek yakınlık sensörünü metal hedefin varlığına karşı uyarır. Metal indüksiyonunun derecesine bağlı olarak hedefler daha büyük veya daha kısa mesafelerden tespit edilebilir.

Endüktif yakınlık sensörleri dört ana bölümden oluşur: bobinli demirli bir çekirdek, bir osilatör, bir Schmitt tetikleyici ve bir çıkış amplifikatörü.
Osilatör, algılama yüzeyindeki bobinlerle demirli çekirdekten yayılan simetrik bir salınımlı manyetik alan üretir. Bir metal hedef bu manyetik alana girdiğinde, metal yüzeyinde bağımsız küçük elektrik akımları olan girdap akımları indüklenir. Bu, manyetik devrenin manyetik isteksizliğini (doğal frekansı) değiştirir, böylece salınım genliğini azaltır. Algılama alanına daha fazla metal girdikçe, salınım genliği tamamen çökünceye kadar azalır (bu, "girdap akımı bastırma osilatörü" veya ECKO ilkesidir). Schmitt tetikleyicisi bu genlik değişikliklerine yanıt vererek sensör çıkışını ayarlar. Hedef sonunda sensörün menzilini terk ettiğinde devre salınımına devam eder ve Schmitt tetikleyicisi sensörü önceki çıkışına döndürür.

 

Manyetik alanın sınırlamaları nedeniyle, endüktif sensörler nispeten dar bir algılama aralığına sahiptir; tipik olarak birkaç milimetreden 60 milimetreye kadar ortalama değere sahiptir. Bununla birlikte, endüktif sensörlerin menzilindeki eksiklik, bunların çevresel uyumlulukları ve metal algılamadaki çeşitlilikleri ile telafi edilmektedir.

Endüktif yakınlık sensörleri, aşınmaya maruz kalan hareketli parçaların bulunmaması nedeniyle daha uzun ömürlüdür. Bununla birlikte, metal kirletici maddelerin (kesme uygulamalarındaki talaşlar gibi) bazen sensör performansını etkileyebileceğini, dolayısıyla endüktif sensör muhafazalarının genellikle nikel kaplı pirinçten, paslanmaz çelikten veya PBT plastikten yapıldığını belirtmekte fayda var.

 

2. Kapasitif Yakınlık Sensörleri
Kapasitif yakınlık sensörleri toz, granül, sıvı ve katı formundaki metalik ve metalik olmayan hedefleri tespit edebilir. Bu, demir içermeyen malzemeleri algılama yetenekleriyle birleştiğinde, onları cam izleme, tank sıvı seviyesi tespiti ve hazne toz-sıvı seviyesi tespiti gibi uygulamalar için ideal kılar.

Kapasitif sensörlerde, algılama kafasının içine iki iletken plaka (farklı potansiyellerde) yerleştirilmiştir ve açık devre kondansatörü gibi çalışacak şekilde konumlandırılmıştır. Hava yalıtkan görevi görür: Statik olduğunda iki plaka arasındaki kapasitans minimumdur. Endüktif sensörlere benzer şekilde bu plakalar aynı zamanda bir osilatöre, bir Schmitt tetikleyiciye ve bir çıkış amplifikatörüne de bağlanır. Bir hedef algılama alanına girdiğinde, iki plakanın kapasitansı artar, osilatörün genliğinde bir değişikliğe neden olur, böylece Schmitt tetikleme durumu değişir ve bir çıkış sinyali üretilir.

 

Endüktif ve kapasitif sensörler arasındaki ayrıma dikkat etmek önemlidir: endüktif sensörler bir hedef mevcut olana kadar salınım yaparken, kapasitif sensörler bir hedef mevcut olduğunda salınım yapar.

Şarj plakalarını içeren kapasitif algılama nedeniyle, 10 ila 50 Hz arasında değişen frekanslar ve 3 ila 60 mm arasında algılama mesafeleri ile endüktif algılamadan biraz daha yavaştır.

Kapasitif sensörler çoğu malzeme türünü algılayabildiğinden, yanlış tetiklemeyi önlemek için hedef olmayan malzemelerden uzak tutulmalıdır. Bu nedenle hedef malzeme demir içeren elementler içeriyorsa endüktif sensörler daha güvenilir bir seçimdir.

 

3. Fotoelektrik Yakınlık Sensörleri
Fotoelektrik yakınlık sensörleri çok yönlüdür ve 1 milimetre kadar küçük veya 60 mm kadar uzaktaki hedefleri tespit edebilir.
Tüm fotoelektrik sensörler birkaç temel bileşenden oluşur: her sensörde bir yayıcı ışık kaynağı (LED, lazer diyot), yayılan ışığı tespit etmek için bir fotodiyot veya fototransistör alıcısı ve alıcı sinyalini yükseltmek için yardımcı elektronik cihazlar bulunur.
Fotoelektrik yakınlık sensörleri temel olarak üç tipte gelir: yansıtıcı, karşılıklı ve cisimden yansımalı. Yansıtıcı tip yakınlık sensörleri, sensörden yayılan ışık fotoelektrik alıcıya geri yansıtıldığında nesneleri algılar. Karşılıklı sensörler, sensörün vericisi ile alıcısı arasındaki ışık huzmesi bir nesne tarafından kesildiğinde hedefleri algılar.

 

En güvenilir fotoelektrik algılama tipi karşılıklı sensörlerdir. Verici, sabit bir ışık huzmesi sağlayan bireysel muhafazalarla alıcıdan ayrılır. Algılama, bir nesne aralarındaki ışını kestiğinde gerçekleşir.

Karşılıklı sensörler yüksek güvenilirlik sunsa da, bunlar en az popüler olan optik cihazlardır çünkü vericileri ve alıcıları iki karşıt konuma (bunlar birbirinden çok uzak olabilir) monte etmek maliyetli ve zahmetlidir.

Karşılıklı fotoelektrik sensörlerin benzersiz bir özelliği, havadaki yoğun kirletici maddelerin varlığında bile etkili algılamalarıdır. Kirletici maddeler doğrudan verici veya alıcı üzerinde birikirse, yanlış tetikleme olasılığı artar. Ancak bazı üreticiler artık alıcıya ulaşan ışık miktarını izlemek için sensör devresine alarm çıkışları dahil ediyor. Hedef mevcut olmadan algılanan ışık belirli bir seviyeye düşerse sensör, yerleşik bir LED veya çıkış hattı aracılığıyla bir uyarı verir.

 

Karşılıklı sensörlerin aksine, yansıtıcı tip sensörler, vericiler ve alıcılar için ayrı muhafazalara sahip değildir; her ikisi de aynı muhafaza içinde, aynı yöne bakacak şekilde yerleştirilmiştir. Verici, darbeli kızılötesi, görünür kırmızı veya lazer gibi bir ışık huzmesi üretir ve bu ışın, özel olarak tasarlanmış bir reflektöre yansıtılır ve daha sonra alıcıya geri yansıtılır. Algılama, ışık yolu bozulduğunda veya bozulduğunda gerçekleşir.

 

Yansıtıcı tip yakınlık sensörlerinin avantajı, sensörün yalnızca bir tarafa kurulmasını gerektirerek, bileşen ve zaman maliyetlerinden önemli ölçüde tasarruf sağlayabilecek şekilde yerleştirme kolaylığıdır.

 

Yansıtıcı sensörlere benzer şekilde, cisimden yansımalı sensörlerde hem verici hem de alıcı aynı muhafaza içinde bulunur. Ancak tespit edilen hedef reflektör görevi gördüğünden bu sensörler uzaktan yansıyan ışığı algılar.

Yayıcı, çeşitli yönlere yayılan ve algılama alanını dolduran bir ışık ışını (genellikle darbeli kızılötesi, görünür kırmızı veya lazer) yayar. Hedef daha sonra bu alana girer ve ışının bir kısmını alıcıya geri yansıtır. Algılama, alıcıya yeterli ışık düştüğünde gerçekleşir ve bir çıkışın açılmasını veya kapanmasını tetikler (sensörün açık veya karanlık olmasına bağlı olarak).

 

Yaygın sensörlerin yaygın bir örneği, umumi tuvaletlerdeki temassız musluklardır. Musluğun altına yerleştirilen el, reflektör görevi görerek vananın açılmasını tetikler. Hedefin (el) reflektör görevi görmesi nedeniyle, dağınık fotoelektrik sensörlerin genellikle hedef malzeme ve yüzey özellikleriyle sınırlandırıldığını belirtmekte fayda var; Parlak beyaz kağıtlarla karşılaştırıldığında mat siyah kağıt gibi yansıtıcı olmayan hedefler için algılama aralığı önemli ölçüde azalacaktır.

 

4. Ultrasonik Sensörler
Ultrasonik yakınlık sensörleri birçok otomatik üretim sürecinde kullanılır. Nesneleri algılamak için ses dalgalarını kullanırlar, böylece renk ve şeffaflık onları etkilemez. Bu, onları şeffaf cam ve plastiğin uzaktan tespiti, mesafe ölçümü, sürekli sıvı ve granüler malzeme seviyesi kontrolü ve kağıt, metal levha ve ahşap istifleme gibi çeşitli uygulamalar için ideal bir seçim haline getirir.
En yaygın türler fotoelektrik algılamadakilere benzer: karşılıklı, yansıtıcı ve dağınık.

Ultrasonik cisimden yansımalı yakınlık sensörleri, bir dizi ses darbesi yayan ve ardından bunların yansıyan hedeften geri dönüşünü dinleyen bir ses dalgası sensörü kullanır. Bir yansıma sinyali alındığında sensör, kontrol cihazına bir çıkış sinyali gönderir. Algılama aralığı 2,5 metreye kadar uzanır.

Ultra