El principio de funcionamiento y selección de sensores de proximidad.
1. Descripción general
Los sensores de proximidad, también conocidos como sensores de proximidad sin contacto, son un sensor de interruptor electrónico ideal. Cuando el detector de metales está cerca del área de detección del sensor, el interruptor puede emitir rápidamente instrucciones eléctricas sin contactos, presión ni chispas, reflejando con precisión la posición y la carrera del mecanismo de movimiento. Incluso si se utiliza para el control de carrera general, su precisión de posicionamiento, frecuencia de operación, vida útil, facilidad de instalación y ajuste y adaptabilidad a entornos hostiles no tienen comparación con los interruptores de carrera mecánicos comunes. Ampliamente utilizado en máquinas herramienta, metalurgia, industria química, textil, impresión y otras industrias. Se puede utilizar como enlace para límite, conteo, control de posicionamiento y protección automática en sistemas de control automático. Los sensores de proximidad tienen las características de larga vida útil, funcionamiento confiable, precisión de posicionamiento de alta repetibilidad, sin desgaste mecánico, sin chispas, sin ruido y una fuerte resistencia a las vibraciones. Hasta ahora, los sensores de proximidad se han utilizado en una gama cada vez más amplia de aplicaciones, y su propio ritmo de desarrollo e innovación ha sido extremadamente rápido.
2. Principio de funcionamiento
2.1 Principio de funcionamiento del interruptor de proximidad inductivo
El sensor de proximidad inductivo es un sensor de posición con salida de interruptor, que se compone de LC de alta frecuencia. Consta de un oscilador y un circuito de procesamiento de amplificación. Cuando un objeto metálico se acerca a un cabezal sensor oscilante que genera un campo electromagnético, se generarán corrientes parásitas dentro del objeto. Esta corriente parásita actúa sobre el interruptor de proximidad, debilitando la capacidad de oscilación del interruptor de proximidad, cambiando los parámetros del circuito interno, identificando así si se acerca un objeto metálico y luego controlando el encendido y apagado del interruptor. Los objetos que este interruptor de proximidad puede detectar deben ser objetos metálicos.
2.2 Serie de interruptores de proximidad capacitivos
Los sensores de proximidad capacitivos también son sensores de posición con salida on-off. Su cabezal de medición suele ser una placa que forma un condensador y la otra placa es el objeto mismo. Cuando el objeto se mueve hacia el interruptor de proximidad, la constante dieléctrica del objeto y del interruptor de proximidad cambia, lo que hace que cambie el estado del circuito conectado a la sonda, controlando así el encendido y apagado del interruptor. Los objetos de detección de este detector de proximidad no se limitan a conductores metálicos, sino que también pueden ser líquidos aislantes u objetos en polvo. Al detectar objetos con constante dieléctrica baja ε, el potenciómetro de vueltas múltiples (ubicado en la parte posterior del interruptor) se puede ajustar en el sentido de las agujas del reloj para mejorar la sensibilidad de detección. En circunstancias normales, ajuste el potenciómetro para que el interruptor de proximidad capacitivo funcione en la posición de 0,7-0,8Sn
2.3 Principio de funcionamiento del interruptor Hall
2.3.1 Introducción al principio
Cuando una lámina de metal o semiconductor que transporta una corriente eléctrica se coloca verticalmente en un campo magnético, se producirá una diferencia de potencial en ambos extremos de la lámina. Este fenómeno se denomina efecto Hall. La diferencia de potencial entre los dos extremos se llama potencial de Hall U y su expresión es
¿U=K? 6?1yo? 6?1B/d
Donde k es el coeficiente de Hall, I es la corriente que pasa a través de la lámina, b es la intensidad de inducción magnética del campo magnético externo (fuerza de Lorentz) y d es el espesor de la hoja.
Se puede observar que la sensibilidad del efecto Hall es proporcional a la intensidad de inducción magnética del campo magnético externo.
La entrada del interruptor Hall está representada por la intensidad de inducción magnética B. Cuando el valor de B alcanza un cierto nivel (como B1), el flip-flop dentro del interruptor Hall se voltea y la salida El estado de nivel del interruptor Hall también cambia. El terminal de salida generalmente utiliza una salida de transistor, similar a un interruptor de proximidad, que incluye NPN, PNP, normalmente abierto, normalmente cerrado, pestillo (bipolar) y salida de señal dual.
3. Clasificación y estructura de los sensores de proximidad
3.1 Sensor de proximidad de dos hilos
Los sensores de proximidad de dos hilos son sencillos de instalar y fáciles de cablear; Se utilizan ampliamente, pero tienen las desventajas de un gran voltaje residual y corriente de fuga.
3.2 Tipo CC de tres hilos
El sensor de proximidad de CC de tres hilos tiene dos tipos de salida: NPN y PNP. En la década de 1970, la mayoría de los productos japoneses eran de producción NPN, y los países de Europa occidental tenían tipos de producción tanto NPN como PNP. Los sensores de proximidad de salida PNP se usan generalmente en PLC o computadoras como instrucciones de control, mientras que los sensores de proximidad de salida NPN se usan para controlar relés de CC. En aplicaciones prácticas, la forma de salida debe seleccionarse según las características del circuito de control.
4 Selección y detección de sensores de proximidad
4.1 Se deben seleccionar diferentes tipos de sensores de proximidad para diferentes materiales y diferentes distancias de detección para hacerlos más rentables en el sistema. Por lo tanto, se deben seguir los siguientes principios al seleccionar:
4.1.65438 Para aluminio, latón y acero inoxidable, la sensibilidad de detección es baja.
4.1.2 Cuando el objeto de prueba sean materiales no metálicos, como madera, papel, plástico, vidrio y agua, se deben seleccionar sensores de proximidad capacitivos.
4.1.3 Cuando se detecten y controlen remotamente metales y no metales, se deben utilizar sensores de proximidad fotoeléctricos o sensores de proximidad ultrasónicos.
4.1.4 Cuando el objeto de detección es metálico, si la sensibilidad de detección no es alta, se puede utilizar un sensor de proximidad magnético o un sensor de proximidad Hall de bajo coste.
4.2 Detección de indicadores técnicos del sensor de proximidad
4.2.1 Medición de la distancia de acción cuando la parte de acción se acerca a la superficie de detección del sensor de proximidad desde el frente, la distancia de acción de; el sensor de proximidad debe ser el sensor de proximidad La distancia máxima de funcionamiento, los datos medidos deben estar dentro del rango de parámetros del producto.
4.2.2 Determinación de la distancia de liberación; cuando la pieza de acción sale de la superficie de detección del sensor de proximidad desde el frente y el interruptor cambia de acción a liberación, mida la distancia máxima entre la pieza de acción y la superficie de detección.
4.2.3 Determinación de la diferencia de retorno H; el valor absoluto de la diferencia entre la distancia máxima de acción y la distancia de liberación.
4.2.4 Determinación de la frecuencia de acción; utilice un motor regulador de velocidad para accionar el disco de baquelita, fije varias placas de acero en el disco y ajuste la distancia entre la superficie de detección del interruptor y la acción. La pieza debe estar aproximadamente a la distancia de acción del interruptor 80. Gire el disco para que las piezas de acción se acerquen al sensor a su vez. El dispositivo de medición de la velocidad de rotación está instalado en el eje principal del disco y la señal de salida del interruptor se conecta a un medidor de frecuencia digital después de darle forma. En este momento, arranque el motor y aumente gradualmente la velocidad. En el caso de que el producto de la velocidad y la pieza de acción sea igual al recuento de frecuencia, el frecuencímetro puede leer directamente la frecuencia de acción del interruptor.
4.2.5 Medición de precisión de repetibilidad: fije la pieza de acción en la herramienta de medición, acerque el área de acción del interruptor desde el frente de la superficie de detección del interruptor, exceda 120 de la distancia de acción del interruptor y controle la velocidad de movimiento a 0,1 mm/s/s, cuando el interruptor funcione, lea la lectura en el instrumento de medición, luego salga del área de acción y apague el interruptor. Repita esto 10 veces. Finalmente, calcule la diferencia entre los valores máximo y mínimo de 10 veces y el promedio de 10 veces. La mayor diferencia es el error de repetibilidad.