用於機構位置的非接觸式傳感器

在這篇文章中，我們將討論機制的位置傳感器。基本上，任何傳感器的主要功能都是在特定事件發生時發出信號。也就是說，當觸發事件發生時，傳感器被激活並產生一個信號，該信號可以是模擬的或離散的、數字的。

幾十年來，限位傳感器一直被用作位置傳感器。開關。它們由電觸點組成，當某些變量（位置）達到某個值時，這些觸點會機械地打開或關閉。各種類型的限位開關是許多控制系統的重要組成部分，其可靠性取決於它們。此類傳感器包含資源有限的移動機械元件。

限位開關目前正被各種接近傳感器積極取代。最常見的是以下類型的接近傳感器：電感式、發電機式、 磁鷺 和光電。這些傳感器與位置被監測的移動物體沒有機械接觸。

非接觸式位置傳感器確保機構的高速和高頻率切換。這些傳感器的一個特定缺點是它們的精度依賴於電源電壓和溫度的變化。根據要求，這些設備的輸出設備可以如下 非接觸式邏輯元件和 繼電器.

在電力驅動的精確制動方案中，接近傳感器可用於命令降檔和最終停止。

當今市場上有許多類型的傳感器，但在本文的框架內，我們將直接強調電感式位置傳感器這一主題，因為在超過 80% 的情況下，用作機構位置傳感器的是電感式傳感器。

當金屬接近其觸發區域時，電感式傳感器被觸發。因此，電感式位置傳感器也稱為存在傳感器、接近傳感器或簡稱為電感開關。

現在讓我們考慮電感式傳感器的工作原理。如上所述，當金屬足夠靠近觸發區時，傳感器就會被激活。這種現像在於所涉及的相互作用 電感器 隨著金屬接近它，這會急劇改變線圈磁場的大小，從而導致傳感器激活，它被觸發，相應的信號出現在其輸出端。

該設備的電子部分包含一個控制電路，該電路又控制一個繼電器或晶體管開關。它由以下部分組成：

• 產生與物體相互作用所需的電磁場的發電機。

• 提供開關遲滯的施密特觸發器。

• 一個放大器，用於增加信號的幅度，使其達到所需的驅動值。

• LED 指示燈通知有關開關的狀態。它還提供性能監控和配置。

• 防止固體顆粒和水滲透的化合物。

• 用於安裝傳感器並防止各種機械影響的外殼。它由黃銅或聚酰胺製成，並配有緊固件。

電感式位置傳感器廣泛用於工業自動化系統中，需要定期或不斷地確定機構任何部分的位置。傳感器生成發送到驅動器的信號。啟動器、控制器、繼電器、變頻器等可以作為執行機構。最主要的是傳感器的參數在電壓和電流方面與驅動器的參數相對應。

大多數傳感器不是功率設備，它們主要是信號設備，因此傳感器本身通常不會切換任何強大的功能，而只是控制，給出控制信號，充當已經可以連接的動作啟動設備電源切換。

現代電感式位置傳感器最常見於兩種版本的塑料或金屬外殼：矩形或圓柱形。具有圓形橫截面的傳感器的直徑可以從 4 到 30 毫米，但最常用的直徑是 18 和 12 毫米。

當傳感器安裝在設備上時，在金屬板和傳感器的驅動區之間設置一個間隙，通常這個距離不超過傳感器的直徑，通常比傳感器的直徑小 2-3 倍。它的直徑。

根據連接方式，電感式位置傳感器可以是兩線式、三線式、四線式和五線式。

兩線直接切換負載，如 啟動線圈，也就是說，它們像傳統開關一樣工作。兩線傳感器需要負載電阻，因此它們並不總是適合作為可靠的工具，但它們並沒有失去其相關性。

負載簡單地與傳感器串聯連接，如果使用恆定電壓，那麼觀察極性很重要，如果交替極性不重要，則主要是開關功率和電流。

三線傳感器有第三根線為傳感器本身供電，這是最流行的解決方案。四線和五線傳感器具有用於連接負載的晶體管或繼電器輸出，第五根線允許您選擇傳感器的工作模式，即輸出的初始狀態。

由於輸出既可以是繼電器也可以是晶體管，因此傳感器根據輸出的器件分為三種類型：繼電器、npn和pnp。

帶繼電器輸出的傳感器

帶有繼電器輸出的傳感器將電源電路與所包含的電路進行電流隔離。它切換一根電線，切換電路中的電壓不是特別關鍵。由於傳感器的電源電路是電流隔離的，這可以被認為是繼電器傳感器的一個優勢。這種類型的傳感器通常很大。

帶 pnp 晶體管輸出的傳感器

傳感器在輸出端有一個 pnp 晶體管，它使正極線與負載換向。負載連接到輸出 pnp 晶體管的集電極電路，該晶體管通過其第二根引線永久連接到負極。

帶 npn 晶體管輸出的傳感器

傳感器在輸出端有一個 NPN 晶體管，它使負線與負載換向。負載連接到輸出 npn 晶體管的集電極電路，該晶體管通過其第二根引線永久連接到正極引線。

根據輸出的初始狀態，電感式位置傳感器可以是常閉或常開觸點。初始狀態是指這個狀態是在傳感器還沒有被觸發的時刻，也就是沒有被激活。

如果輸出觸點為常閉，則負載在空閒時接通，如果為常開，則直到傳感器被觸發，負載將被切斷，不會向驅動器（如接觸器）供電。常閉觸點以英文格式指定 — N.C. （常閉）、常開 — N.O. （常開）。

因此，具有晶體管輸出的傳感器有四種類型：根據電導率（pnp 或 npn）的兩種類型和根據輸出初始狀態的兩種類型。打開或關閉時也可能會有延遲。

根據連接到傳感器的驅動器類型以及供電方式，傳感器的邏輯可以是正的也可以是負的。這是由於激活設備輸入的電壓電平。

如果當執行器的負極線接地時輸入被激活，則邏輯稱為負極，這種連接是具有 npn 型晶體管輸出的傳感器的特徵。

正邏輯對應於激活時將驅動器的正極線連接到正電源，這種邏輯是具有 pnp 晶體管輸出的傳感器的典型邏輯。大多數情況下，電感式傳感器的操作對於機構的位置存在正邏輯。

較舊的最常用類型的電感式位置傳感器

電感式位置傳感器 IKV-22

電感式傳感器 IKV-22。這些傳感器的工作原理是當磁路中的氣隙發生變化時，鋼芯線圈的感應電阻會發生變化。

帶有兩個線圈的磁路安裝在鋼板上，用塑料蓋封閉。兩個 MBGP 電容器（一個容量為 15 μF，200 V，另一個容量為 10 μF，400 V）從底部連接到板上。電容器用蓋子覆蓋。電纜通過密封件連接。機構上安裝磁分流器，其尺寸必須至少為：厚度 2 毫米，寬度 80 毫米，長度 140 毫米。磁路和分流器之間的氣隙為 6 ± 4 mm。

輸出繼電器通常在磁分流器通過傳感器的瞬間接通和斷開，此時由於線圈的感應電阻發生變化，發生電流諧振，通過繼電器線圈的電流下降。這些繼電器：型號 MKU-48，12 V AC，汲取電流不超過 0.45 A，下降電流不低於 0.1 A。傳感器電路的電源電壓為 24 V AC 繼電器。

電感式位置傳感器 ID-5

在冶金車間，使用 ID-5 型電感傳感器，設計用於在高達 + 80°C 的環境溫度和高達 100% 的濕度下工作。導電灰塵和水垢是可以接受的。 UID-10型半導體輸出放大器與傳感器一起使用。放大器的輸出功率 (25 W) 足以打開廣泛使用的 REV-800 繼電器、接觸器 KP21、MK-1 等。

傳感器與被觀測鐵磁物體之間的氣隙可達30mm。 ID-5 傳感器的尺寸為 187x170x70 mm，電源電壓為 220 V ± 15%，50 Hz。

小型 BSP 非接觸式開關

小型運動開關 BSP-2（帶非接觸式輸出，到邏輯元件）和 BRP（帶輸出到繼電器 PE-21，24 V，16 歐姆）用於金屬切削機床。

BSP-2 開關由一個差分變壓器傳感器和一個半導體觸發器組成。第一個傳感器線圈的磁系統由鋼板移動，第二個線圈在其連接到扁平電樞機構的磁系統上移動時受到操縱。線圈以相反的方嚮導通。

如果電樞在傳感器上方，則線圈的感抗相等，差動變壓器的傳感器輸出為零。在這種情況下，至少 2.5 V 的電壓出現在觸發器的輸出端，這足以讓邏輯元件工作。

如果傳感器上方沒有電樞，則會向觸發器施加電壓，使其恢復到原始狀態。然後開關的輸出信號為零。

BRP 開關的工作原理在很多方面與 BSP-2 類似，在箱體內部安裝了一個電感傳感器（根據差動變壓器的電路）、一個觸發器和一個放大器。具有不同匝數的次級線圈以相反的方向接通。當電樞與傳感器的磁系統重疊時，信號會減少，並且在改變相位後，觸發器會切換並激活外部輸出繼電器（PE-21、24 V、16 歐姆）。

固定在機構上的錨點尺寸為 80x15x3 毫米。錨和傳感器之間的間隙為 4 mm。標稱模式下開關的精度為 ± 0.5 mm，驅動差異不超過 5 mm。在。電源電壓和溫度的波動，BSP-2和BRP開關的誤差可以達到±（2.5-f-3.0）mm。

高頻電感傳感器 VKB

帶有 U 形或扁平電樞的 VKB 型高精度電感式傳感器也用於金屬切割機的自動化。內置變壓器的兩極形成一個開放的電磁系統。工作氣隙為0.1-0.15mm。

變壓器次級繞組的輸出電壓饋入差分測量電路，然後饋入晶體管放大器。溫度波動5~40℃、電壓波動標稱值85%~110%的傳感器總誤差為±（0.064-0.15）mm，響應差異不超過0.4 mm。機構最大移動速度為10米/毫米。傳感器尺寸 62x34x24 毫米。電源電壓 12 V。

帶有差分電路的金屬切削機床專用型精密電感式傳感器，誤差小於±0.01mm。這種傳感器包括 VPB12 類型的非接觸式運動開關，由電子單元上的傳感器單元組成。傳感器單元包括感應功傳感器、感應補償傳感器和印刷電路板。該機構安裝：控製鐵氧體元件。電源電壓 12 V DC。最大曝光距離不超過0.12 mm。可以將 RPU-0 型繼電器連接到傳感器輸出。輸出設備的最大負載電流為 0.16 A。

發電機位置傳感器

這種類型的傳感器結構緊湊且非常準確。 KVD-6M 和 KVD-25 系列（帶槽）、KVP-8 和 KVP-16（飛機）的傳感器發生器已經證明自己很好。它們適用於高濃度的水分和灰塵。傳感器晶體管電路的元件（發生器和触發器）位於由抗震聚苯乙烯製成的外殼中。密封是用冷硬化化合物完成的。工作溫度範圍為 — 30 至 +50 °C。

當金屬板（“旗幟”）穿過槽時，HPC 傳感器會生成一個離散信號，從而導致觸發器的生成和切換發生故障。 KVD-6M 傳感器的槽寬為 6 mm，KVD-25 傳感器的槽寬為 25 mm。

KVP-8 和 KVP-16 傳感器在金屬板分別以 8 和 16 毫米的最大距離經過它們時被激活。