انواع مهم سنسور تابلو برق + عملکرد آنها
مهمترین سنسورهای مورد استفاده در تابلو برق
1. سنسور القایی
یکی از مهمترین حسگرهایی که در سیمکشی تابلو برق برای تشخیص اجسام فلزی مورد استفاده قرار میگیرد سنسور القایی است که با ایجاد یک میدان الکترومغناطیسی نوسانی عمل میکند؛ بهگونهای که وقتی یک جسم فلزی وارد این میدان میشود، باعث تغییر در آن و کاهش جریان عبوری از سیمپیچ سنسور یا همان میرایی جریان گردابی شده و مدار داخلی حسگر با تشخیص این تغییر، یک سیگنال خروجی ارسال میکند.
وقتی یک جسم فلزی وارد میدان سنسور القایی میشود، میدان الکترومغناطیسی که توسط سیمپیچ پیچیدهشده به دور هسته فریت ایجاد شده است، تحت تأثیر قرار میگیرد. این میدان که شکلی شبیه به یک مخروط نامرئی در جلوی حسگر دارد، با ورود جسم فلزی تغییر کرده و توسط سنسور تشخیص داده میشود تا حضور یا عبور اجسام فلزی با دقت بالا آشکار گردد.
عملکرد سنسورهای القایی در تابلو برق
در سنسورهای القایی مورد استفاده در تابلو برق، هسته فریت میدان مغناطیسی را شکل داده و اندازه سیمپیچ، فاصله تشخیص اجسام فلزی را تعیین میکند؛ به این صورت که مدار رزونانس داخلی، میدانی با فرکانس بالا (بین ۱۰۰ هرتز تا ۱ مگاهرتز) تولید کرده و با ورود جسم فلزی به آن، جریانهای گردابی شکل میگیرند که با جذب انرژی، باعث تضعیف سیگنال برگشتی به سیمپیچ میشوند.
مدار آشکارساز با تشخیص این تغییر و رسیدن آن به نقطه تنظیم، خروجی حالت جامد را فعال میکند که این وضعیت تا خروج جسم و بازگشت نوسانساز به حالت اولیه ادامه مییابد. اگرچه محدودههای حسگری معمولاً بر اساس فولاد کربنی استاندارد (نوع FE 235) اندازهگیری میشوند.
اما برای فلزات دیگر باید از ضرایب تصحیح استفاده کرد؛ بهطوریکه فولاد ضد زنگ سری ۴۰۰ به دلیل مغناطیسپذیر بودن به خوبی تشخیص داده میشود، اما فولاد سری ۳۰۰ که غیرمغناطیسپذیر است، سختتر توسط حسگر شناسایی میگردد و جزئیات انواع این فولادها در استاندارد EN 10088-1 معرفی شده است.
سنسورهای خازنی
سنسورهای خازنی از دیگر حسگرهای حیاتی در سیمکشی تابلو برق هستند که برخلاف مدلهای القایی، برای تشخیص هر دو نوع اجسام فلزی و غیرفلزی طراحی شدهاند و بهویژه در کنترل سطح مایعات، مواد پودری یا دانهای کاربرد دارند.
عملکرد این سنسورها بر پایه تغییر ظرفیت یک خازن است؛ بهطوری که با ورود جسم هدف به میدان الکتریکی حسگر، ظرفیت خازنی تغییر کرده و این تغییر به سیگنالی برای قطع و وصل سوئیچ تبدیل میشود.
در این ساختار، جسم هدف مانند صفحه دوم خازن عمل میکند و از آنجایی که این حسگرها قادرند هر مادهای با ثابت دیالکتریک بزرگتر از هوا را تشخیص دهند، برای پایش مواد مختلف بسیار منعطف و کارآمد هستند.
نحوه عملکرد حسگرهای خازنی در تابلو برق
حسگرهای خازنی در تابلو برق از چهار بخش اصلی شامل حسگر (دیالکتریک)، مدار رزونانس، مدار آشکارساز و مدار خروجی تشکیل شدهاند. عملکرد این سنسورها به این صورت است که با نزدیک شدن جسم، ثابت دیالکتریک تغییر کرده و مدار نوسانساز شروع به لرزش میکند؛ جالب اینجاست که این رفتار دقیقاً برعکس حسگرهای القایی است که در آنها حضور جسم باعث میرا شدن نوسان میشود.
این حسگرها قابلیت تشخیص هر دو نوع اجسام رسانا و نارسانا را دارند:
فلزات: به دلیل رسانایی بالا، بیشترین فاصله سوئیچینگ را ایجاد میکنند و برخلاف حسگرهای القایی، نیازی به اعمال ضرایب کاهنده ندارند.
مواد نارسانا (عایقها): قرارگیری این مواد بین صفحات، به دلیل بالا بودن ثابت دیالکتریک آنها نسبت به هوا، ظرفیت خازنی را افزایش داده و باعث فعال شدن حسگر میشود.
هرچه جسم بزرگتر یا نزدیکتر باشد، سوئیچینگ دقیقتر انجام میشود. همچنین در مورد مواد آلی مانند چوب یا غلات، میزان رطوبت نقش تعیینکنندهای دارد؛ بهطوریکه با افزایش رطوبت، فاصله سوئیچینگ نیز بیشتر میشود. برای مثال، آب با ثابت دیالکتریک بسیار بالای خود (حدود ۸۰)، به شکلی عالی توسط این حسگرها شناسایی میشود.
تأثیر شرایط محیطی بر حسگرهای خازنی
در دنیای سنسورهای خازنی، همه چیز به «شخصیت الکتریکی» یا همان ثابت دیالکتریک (εr) جسم بستگی دارد! طبق دادههایی که فرستادید، فاصله سوئیچینگ (Sr) یک رابطه مستقیم و حیاتی با این عدد دارد:
فلزات: اجسام فلزی به دلیل رسانایی فوقالعاده، خطکش اندازهگیری ما هستند. آنها بیشترین فاصله سوئیچینگ را ایجاد میکنند که به عنوان معیار ۱۰۰٪ در نظر گرفته میشود.
عایقها: برای این مواد، هرچه ثابت دیالکتریک بزرگتر باشد، سنسور از فاصله دورتری میتواند آنها را شکار کند. همانطور که در نمودار مشخص است، موادی با εr بالا (مثل آب که عدد ۸۰ را دارد) فاصله سوئیچینگ بسیار بیشتری نسبت به موادی با εr پایین دارند.
سنسورهای نوری
یکی از مهمترین سنسور تابلو برق که در سیمکشی تابلو برق مورد استفاده قرار میگیرد، سنسور نوری هستند. سنسورهای نوری از نور برای تشخیص وجود یا عدم وجود یک جسم استفاده میکنند. مزایای اصلی سنسورهای نوری، حسگری بدون تماس اجسام و برد حسگری بسیار گسترده است.
عملکرد حسگر نوری
یک LED پرتوی از نور ارسال میکند که توسط یک آشکارساز نوری دریافت میشود. یک جسم هنگامی که از بین LED و آشکارساز نوری عبور میکند و پرتو نور را قطع میکند، شناسایی میشود.
1. منبع تغذیه:
مدار سنسور را با یک ولتاژ DC قابل تنظیم تغذیه میکند.
2 مدولاتور:
پالسهایی تولید میکند تا تقویتکننده و LED در فرکانس دلخواه کار کنند.
3. تقویتکننده جریان منبع
4. LED
5. لنز
6. بازتابنده
7. آشکارساز نوری:
یک دستگاه فوتودیود یا فوتوترانزیستور، که برای حداکثر حساسیت در طول موج نور ساطعشده از LED منبع انتخاب شدهاند. هم LED منبع و هم آشکارساز دارای لنزهای محافظ هستند. وقتی سنسور نور را دریافت میکند و مقدار کمی جریان به تقویتکننده آشکارساز میفرستد.
8. تقویتکننده آشکارساز:
جریان تولید شده توسط نور پسزمینه را مسدود میکند. همچنین سیگنال دریافتی را تا سطح قابل استفاده تقویت کرده و آن را به دمدولاتور ارسال میکند.
9. دمدولاتور:
نور ساطع شده توسط حسگر را از تمام نورهای دیگر موجود در منطقه جدا میکند. اگر دمدولاتور تصمیم بگیرد که سیگنالهای دریافتی مناسب هستند، سیگنال خروجی را ارسال میکند.
10 خروجی:
روال سوئیچینگ را طبق دستور دمدولاتور انجام میدهد.
آیا این مقاله برایتان مفید بود؟
