در این مقاله قصد داریم به شما نشان دهیم که چگونه مشخصات یک سنسور مجاورتی سه‌سیمه معمولی را از روی دیتاشیت آن بررسی کنید. برای اینکار دیتاشیت دو سنسور سه‌سیمه از دو شرکت Pepperl+Fuchs و Schneider Electric را با هم مقایسه می‌کنیم.

سنسور مجاورتی سه‌سیمه چیست؟

سنسور مجاورتی القائی سه‌سیمه یک وسیله الکترونیکی است که می‌تواند اجسام فلزی را بدون هیچ‌گونه تماس فیزیکی تشخیص دهد. هنگامی که این سنسور جسم فلزی را تشخیص داد، سوئیچ الکترونیکی داخل آن عمل کرده و وضعیت خروجی را تغییر می‌دهد. این نوع سنسور نیز مانند سایر وسایل الکترونیکی برای روشن شدن و کار کردن به منبع تغذیه DC نیاز دارد. 

سنسور مجاورتی القائی سه‌سیمه

امروزه در صنعت از سنسورهای مجاورتی به جای لیمیت سوئیچ‌های مکانیکی استفاده می‌شود. سنسورهای مجاورتی القائی سه‌سیمه دو نوع دارند: 1) PNP (2  NPN

انواع سنسور مجاورتی

نماد سنسور مجاورتی در IEC

نمادی که سنسور مجاورتی را به بهترین شکل ممکن نشان می‌دهد و توسط IEC تعیین شده است را در شکل زیر مشاهده می‌کنید:

نماد سنسور مجاورتی

در داخل این نماد چهار شکل دیگر مشاهده می‌شود که نوع سنسور را مشخص می‌کند:

  • لوزی نشان ‌دهنده یک سنسور مجاورتی است
  • FE (آهن) نشان دهنده القائی بودن سنسور است
  • ترانزیستور نشان دهنده نوع خروجی است که در اینجا NPN است
  • کلید (سویچ) Normally Open نشان ‌دهنده نوع سوئیچ الکترونیکی داخل سنسور است که هنگام تشخیص فلز عمل می‌کند (اگر از نوع Normally Open باشد، بسته و اگر از نوع Normally close باشد، باز می‌شود).

دیتاشیت سنسورهای مجاورتی سه‌سیمه

تا این بخش از مقاله در مورد کلیات سنسورهای مجاورتی سه‌سیمه بحث شد؛ از این قسمت به بعد به مشخصات مهمی که در دیتاشیت سنسورهای مجاورتی ذکر شده است، می‌پردازیم. با استفاده از دو لینک زیر می‌توانید دیتاشیت سنسورها را دانلود کنید:

سنسور مجاورتی سه‌سیمه Schneider Electric

سنسور مجاورتی سه‌سیمه Pepperl+Fuchs

مشخصات نوع خروجی

خروجی می‌تواند از نوع PNP یا NPN باشد که نحوه اتصال بار الکتریکی به سنسور را تعیین می‌کند. اگرچه این دو نوع سنسور از نظر ظاهری شبیه هم هستند ولی نمی‌توان آن‌ها را به جای یکدیگر استفاده کرد. رنگ سیم‌های سنسور مجاورتی سه‌سیمه آبی، قهوه‌ای و مشکی است که به سیم آبی 24- ولت و به سیم قهوه‌ای 24+ ولت وصل می‌شود و سیم مشکی خروجی است. فرض کنید در پروژه‌ای خروجی منبع تغذیه‌ 24 ولت است. اگر سنسور از نوع PNP باشد و سویچ داخلی سنسور بسته شود، ولتاژ 24+ ولت در خروجی ظاهر می‌شود ولی اگر سنسور از نوع NPN باشد، با بسته شدن سویچ داخلی سنسور، ولتاژ 24- ولت در خروجی ظاهر می‌شود. به همین دلیل نمی‌توان از این دو نوع سنسور به جای یکدیگر استفاده کرد.

مشخصات نوع خروجی سنسور مجاورتی

جریان عملکرد

برخلاف لیمیت سوئیچ‌های مکانیکی یا سایر دستگاه‌های مشابه، سنسور مجاورتی تنها می‌تواند مقدار کمی از جریان را قبل از آسیب دیدن تحمل کند. همانطور که در شکل زیر مشاهده می‌کنید، حداکثر جریان مجاز برای این دو سنسور 200 میلی‌آمپر است.

جریان عملکرد یا ظرفیت کلیدزنی (سویچینگ)

ولتاژ عملکرد

این مورد نیز یکی از شاخص‌های مهم این نوع سنسور است. همانطور که قبلا گفته شد سنسور مجاورتی سه‌سیمه وسیله‌ای الکترونیکی است که برای کار کردن به منبع تغذیه DC احتیاج دارد. در دیتاشیت سنسورها همیشه بازه‌ای برای ولتاژ منبع تغذیه ارائه می‌شود که در آن بازه سنسور طبق طراحی عمل کرده و خروجی صحیح ایجاد می‌کند.

ولتاژ عملکرد یا بازه مجاز ولتاژ

عملکرد سوئیچ داخلی سنسور

مانند هر نوع سوئیچی، سوئیچ داخل سنسور مجاورتی می‌تواند از نوع Normally Close یا Normally Open باشد. در دیتاشیت این نوع سنسورها، وضعیت سوئیچ قبل از عمل کردن نشان داده می‌شود. Normally Close به این معنی است که سوئیچ در حالت عمل نکردن سنسور (منظور حالتی که جسمی فلزی در مقابل سنسور قرار نمی‌گیرد) بسته بوده و با عمل کردن سنسور، سوئیچ باز می‌شود. اما در Normally Open، سوئیچ داخلی سنسور در حالت باز بوده و با عمل کردن سنسور، این سوئیچ بسته می‌شود. 

عملکرد کلید داخلی سنسور یا عملکرد خروجی

افت ولتاژ

اکثر مهندسان تصور می‌کنند که سوئیچ در حالت بسته باعث افت ولتاژ نمی‌شود که در بیشتر موارد تصور درستی است. اما این تصور در مورد سنسورهای مجاورتی صحیح نیست.

افت ولتاژ

در این دیتاشیت‌ها مقدار افت ولتاژ برای سوئیچی که بسته شده باشد نشان داده شده است. پس به یاد داشته باشید که ولتاژ در خروجی سنسورهای مجاورتی نسبت به ولتاژ ورودی افت خواهد داشت.

افت ولتاژ در خروجی سنسور مجاورتی

فرکانس سویچینگ

هنگام نزدیک شدن جسمی فلزی به سنسور مجاورتی، سوئیچ داخلی آن عمل کرده و یک پالس ولتاژ به خروجی می‌فرستد. یکی از سؤالاتی که در این قسمت مطرح می‌شود، این است که آیا از سنسور مجاورتی می‌توان برای اندازه‌گیری سرعت استفاده کرد؟ در حقیقت سنسور مجاورتی برای این منظور ساخته نشده است اما احتمال دارد بتواند سرعت‌های کم را اندازه بگیرد. به عنوان مثال می‌توانیم سرعت چرخش بر دقیقه (RPM) یک چرخ دنده را اندازه‌گیری کنیم. هر بار که دندانه‌های یک چرخ‌ دنده از جلوی سنسور عبور کند، یک پالس ولتاژ ایجاد می‌شود. سرعت چرخش این چرخ دنده در دقیقه، با تبدیل فرکانس قطار پالس بدست می‌آید.

برق‌یار مشاور شما در اتوماسیون صنعتی

سنسور مجاورتی شاخصی به اسم فرکانس سویچینگ دارد که دارای مقدار محدودی است و به این دلیل نمی‌توان از این نوع سنسور برای اندازه‌گیری سرعت استفاده کرد. در حقیقت سنسورهایی که برای اندازه‌گیری سرعت طراحی شده‌اند، مکانیزمی مشابه سنسور مجاورتی دارند اما فرکانس سویچینگ آن‌ها بالاست.  

فرکانس سویچینگ

فاصله عملکرد

به فاصله‌ای که در آن سنسور مجاورتی می‌تواند جسم فلزی را در شرایط ایده‌آل تشخیص داده و سوئیچ داخلی آن با موفقیت عمل کند، فاصله عملکرد گفته می‌شود. این نکته را در نظر داشته باشید که شرایط خارجی مانند منبع ولتاژ یا دما در این شاخص تاثیری ندارد.

فاصله عملکرد

نشانگر وضعیت سوئیچ

تقریبا کلیه برندهای سنسور مجاورتی، بر روی بدنه خود دارای یک نشانگر LED هستند که وضعیت سنسور مجاورتی را نشان می‌دهد. توجه داشته باشید در حالتی که بار الکتریکی به صورت نادرست به سنسور وصل شود، نشانگر LED باز روشن خواهد شد.

نشانگر وضعیت کلید یا LED وضعیت سنسور


منبع:

www.realpars.com