سنسور القایی چیست؟ معرفی انواع سنسور القایی

شاید برای شما هم سوال شده باشد که ماشین‌آلات صنعتی چگونه با دقتی بالا قطعات فلزی را بدون هیچ تماسی شناسایی، شمارش یا جایگذاری میکنند؟ پاسخ در یک قطعه کوچک اما بسیار پرکاربرد نهفته است. سنسور های القایی به عنوان چشم‌های بینای اتوماسیون صنعتی، وظیفه تشخیص اشیای فلزی را در شرایط مختلف بر عهده دارند. این قطعات با استفاده از یک اصل ساده فیزیکی، توانسته‌اند بسیاری از فرآیندهای تولید را متحول کنند. در این مطلب به طور کامل بررسی میکنیم که این حسگرها چه هستند، چه کاربرد سENSOR القایی در صنایع گوناگون وجود دارد و با انواع مختلف سنسور القایی آشنا خواهیم شد تا شما بتوانید با دیدی باز، قطعه مناسب را برای پروژه خود انتخاب کنید.

سنسور القایی چیست؟

یک سنسور القایی یا حسگر مجاورتی، قطعه‌ای الکترونیکی است که برای تشخیص وجود اجسام فلزی بدون نیاز به تماس فیزیکی طراحی شده است. اساس کار این حسگرها بر پایه قانون القای الکترومغناطیسی فارادی استوار است. ساختار داخلی آن شامل یک اسیلاتور یا نوسان‌ساز است که یک میدان مغناطیسی متناوب در اطراف سر سنسور ایجاد میکند. زمانی که یک قطعه فلزی به این میدان مغناطیسی نزدیک میشود، جریان‌های گردابی در سطح آن فلز القا میگردد. این جریان‌های گردابی، انرژی میدان مغناطیسی را جذب کرده و باعث کاهش دامنه نوسان اسیلاتور میشوند.

این تغییر دامنه توسط یک مدار دیگر به نام اشمیت تریگر شناسایی شده و در نهایت سیگنال خروجی سنسور را فعال یا غیرفعال میکند. یکی از بزرگترین مزیت‌های این فناوری، عدم تاثیرپذیری آن از عوامل محیطی غیرفلزی است. موادی مانند آب، روغن، گرد و غبار یا پلاستیک هیچ تاثیری بر عملکرد سنسور های القایی ندارند. همین ویژگی آنها را به گزینه‌ای ایده‌آل برای استفاده در محیط‌های صنعتی خشن و آلوده تبدیل کرده است. این سنسورها میتوانند فرمان مستقیم به رله‌ها، شیرهای برقی و ورودی کنترلرها ارسال کنند.

همچنین برای آشنایی با انواع سنسور کلیک کنید.

کاربرد سنسور القایی

گستردگی استفاده از سنسور های القایی در صنایع امروزی بسیار زیاد است. به دلیل طول عمر بالا (به خاطر عدم وجود قطعه متحرک و تماس فیزیکی) و سرعت پاسخ‌دهی مناسب، این حسگرها در بخش‌های مختلفی از خطوط تولید گرفته تا سیستم‌های امنیتی به کار میروند. کاربرد سنسور القایی تنها به اتوماسیون صنعتی محدود نمیشود و در حوزه‌های دیگری نیز میتوان ردپای آنها را پیدا کرد.

در ادامه به برخی از مهم‌ترین موارد استفاده از این قطعات اشاره میشود:

• اتوماسیون صنعتی: شمارش قطعات روی نوار نقاله، تشخیص موقعیت بازوهای رباتیک، کنترل سطح پر شدن مخازن فلزی و جداسازی قطعات فلزی از غیرفلزی.
• صنعت خودروسازی: تشخیص سرعت چرخش چرخ‌ها در سیستم‌های ترمز ضد قفل (ABS)، کنترل موقعیت میل‌لنگ و نظارت بر قطعات متحرک موتور.
• تجهیزات پزشکی: در دستگاه‌های تصویربرداری مانند MRI و سی‌تی اسکن که نیاز به تشخیص دقیق موقعیت اجزا دارند، از این فناوری استفاده میشود.
• صنعت هوافضا: برای کنترل و نظارت بر وضعیت قطعات متحرک هواپیما، موشک‌ها و سایر تجهیزات پروازی.
• صنایع نظامی و امنیتی: در سیستم‌های راداری، دستگاه‌های تشخیص حرکت و کنترل دسترسی برای شناسایی عبور اشیای فلزی.
• لوازم خانگی: در برخی ماشین‌های لباسشویی پیشرفته برای کنترل دور موتور و بالانس دیگ شستشو از انواع سنسور القایی استفاده میگردد.

انواع سنسور القایی

سنسور های القایی را میتوان بر اساس معیارهای مختلفی طبقه‌بندی کرد. شناخت انواع مختلف سنسور القایی به شما کمک میکند تا بهترین گزینه را متناسب با نیاز فنی پروژه خود انتخاب کنید. دو معیار اصلی برای دسته‌بندی این حسگرها، نوع کاربرد و ساختار الکتریکی آنهاست. هر یک از این دسته‌ها شامل مدل‌های گوناگونی هستند که برای شرایط خاصی بهینه شده‌اند. آشنایی با این دسته‌بندی‌ها اولین گام در فرآیند خرید سنسور القایی مناسب است.

دسته بندی سنسورها بر اساس نوع کاربرد

برخی از انواع سنسور القایی برای اهداف خاصی طراحی شده‌اند که عملکرد بهتری در آن زمینه دارند:

• سنسور القایی خطی: برای اندازه‌گیری فاصله و حرکتهای خطی به کار میرود. خروجی این سنسورها متناسب با فاصله بین حسگر و قطعه هدف تغییر میکند.
• سنسور القایی زاویه‌ای: این مدل برای اندازه‌گیری زوایای چرخشی و حرکات دورانی در ماشین‌آلات استفاده میشود و دقت بالایی در برابر لرزش دارد.
• سنسور القایی سرعت بالا: برای اندازه‌گیری سرعت حرکت قطعات در سیستم‌های انتقال قدرت یا ماشین‌آلات با سرعت بالا طراحی شده است.
• سنسور القایی دمای بالا: این حسگرها قادرند در محیط‌هایی با دمای بسیار بالا مانند کوره‌های صنعتی یا صنایع شیشه به درستی کار کنند.
• سنسور القایی فلزی: این مدل دارای بدنه تمام فلزی از جنس فولاد ضدزنگ است که مقاومت بالایی در برابر ضربه، مواد شیمیایی و شرایط خورنده دارد.

دسته بندی سنسورها بر اساس ساختار الکتریکی

از نظر الکتریکی و نحوه سیم‌بندی، انواع سنسور القایی به دو گروه اصلی تقسیم میشوند:

• سنسور القایی دو سیمه: این مدل‌ها تنها دو سیم برای تغذیه و خروجی دارند و مانند یک کلید در مسیر بار (مصرف‌کننده) قرار میگیرند. سیم‌بندی آنها ساده‌تر است اما دارای محدودیت‌هایی نیز هستند.
• سنسور القایی سه سیمه: این مدل‌ها رایج‌تر هستند و سه سیم دارند. دو سیم برای تغذیه مثبت و منفی و یک سیم به عنوان خروجی سیگنال. این ساختار باعث پایداری بیشتر عملکرد سنسور میشود. سنسورهای سه سیمه خود به دو نوع سنسور القایی NPN و سنسور القایی PNP تقسیم میشوند که انتخاب بین آنها به نوع ورودی کنترلر شما (PLC) بستگی دارد.

در ادامه، تفاوت بین دو مدل پرکاربرد PNP و NPN در یک جدول خلاصه شده است.

ویژگی	سنسور القایی PNP (Sourcing)	سنسور القایی NPN (Sinking)
منطق خروجی	هنگام فعال شدن، خروجی به ولتاژ مثبت متصل میشود.	هنگام فعال شدن، خروجی به ولتاژ منفی (زمین) متصل میشود.
اتصال بار	بار (Load) بین سیم خروجی و سیم منفی (GND) قرار میگیرد.	بار (Load) بین سیم خروجی و سیم مثبت (VCC) قرار میگیرد.
کاربرد رایج	بیشتر در سیستم‌های کنترلی اروپایی و آمریکایی استفاده میشود.	بیشتر در سیستم‌های کنترلی آسیایی استفاده میشود.

مزایا و معایب سنسور القایی

مانند هر فناوری دیگری، سنسور های القایی نیز دارای نقاط قوت و ضعف خاص خود هستند. آگاهی از این موارد به شما کمک میکند تا تصمیم بگیرید آیا این قطعه برای کار شما مناسب است یا باید به دنبال جایگزین دیگری باشید. قیمت سنسور القایی نیز معمولا با توجه به این ویژگی‌ها و قابلیت‌های خاص هر مدل تعیین میگردد.

مزایای قابل توجه حسگرهای القایی

• عمر طولانی: به دلیل عدم وجود تماس مکانیکی، این سنسورها دچار فرسودگی نمیشوند و عمر مفید بسیار بالایی دارند.
• سرعت پاسخ‌دهی بالا: این حسگرها میتوانند با سرعت بالایی حضور یا عدم حضور قطعات را تشخیص دهند که برای کاربردهای شمارش یا کنترل سرعت ایده‌آل است.
• مقاومت محیطی: ساختار آب‌بندی شده انواع سنسور القایی آنها را در برابر نفوذ گرد و غبار، رطوبت و روغن مقاوم میسازد.
• عدم نیاز به تمیزکاری: برخلاف سنسورهای نوری، عملکرد این حسگرها تحت تاثیر آلودگی سطح سنسور یا قطعه قرار نمیگیرد.
• دقت و تکرارپذیری: موقعیت سوئیچینگ آنها بسیار دقیق و قابل تکرار است.

محدودیت ها و معایب

• محدود به فلزات: این سنسورها تنها قادر به تشخیص اجسام فلزی هستند و نمیتوانند مواد غیرفلزی مانند پلاستیک، چوب یا شیشه را شناسایی کنند.
• فاصله تشخیص محدود: برد تشخیص این سنسورها معمولا کوتاه است و برای فواصل بیشتر باید از مدل‌های قوی‌تر یا فناوری‌های دیگر استفاده کرد.
• نیاز به منبع تغذیه: برای عملکرد خود به یک منبع تغذیه الکتریکی خارجی نیاز دارند.
• حساسیت متفاوت به فلزات: فاصله تشخیص سنسور برای فلزات مختلف متفاوت است. برای مثال، برد تشخیص برای فولاد بیشتر از آلومینیوم یا مس است.

همچنین برای تهیه و خرید سنسور جریان کلیک کنید.

سنسور القایی در مقابل سایر سنسورهای مجاورتی (خازنی و نوری)

همانطور که گفتیم، سنسور القایی متخصص تشخیص فلزات است و حضور یا عدم حضور آنها را با دقت بالایی در محیط‌های صنعتی تشخیص میدهد. اما اگر نیاز به شناسایی مواد غیرفلزی مانند پلاستیک، مایعات، پودر یا چوب دارید، باید به سراغ سنسور خازنی بروید. این سنسورها با ایجاد یک میدان الکترواستاتیک، هر ماده‌ای که ظرفیت خازنی میدان را تغییر دهد، شناسایی میکنند.

در نهایت، اگر فاصله تشخیص برای شما اولویت دارد یا جنس هدف اهمیتی ندارد، سنسور نوری (فتوالکتریک) بهترین گزینه است. این سنسورها با ارسال یک پرتو نور کار میکنند و هر جسمی که این پرتو را قطع کند، تشخیص میدهند. آنها برد بسیار بیشتری نسبت به دو مدل دیگر دارند اما در محیط‌های بسیار آلوده و پر از گرد و غبار ممکن است دچار خطا شوند.

برای خرید انواع سنسور با بهترین قیمت، روی آن کلیک کنید.

نکات مهم در انتخاب و استفاده از سنسور القایی

انتخاب یک سنسور القایی صنعتی مناسب میتواند تفاوت زیادی در پایداری و کارایی سیستم شما ایجاد کند. هنگام خرید سنسور القایی، باید چند مورد فنی را به دقت بررسی کنید تا از سازگاری آن با نیازهایتان اطمینان حاصل نمایید. اولین قدم، مشخص کردن دقیق شرایط کاری و هدفی است که سنسور باید آن را تشخیص دهد.

مهم‌ترین عواملی که باید در نظر بگیرید عبارتند از:

1. فاصله سنجش (Sensing Distance): این مهم‌ترین پارامتر است. باید حداکثر فاصله‌ای که سنسور باید قطعه را از آنجا تشخیص دهد مشخص کنید و سنسوری با برد کمی بیشتر از آن انتخاب نمایید.
2. نوع و جنس هدف: همانطور که گفته شد، جنس فلز بر فاصله تشخیص تاثیر میگذارد. اگر هدف شما فلزی غیر از آهن است، باید ضریب تصحیح مربوط به آن را در کاتالوگ محصول بررسی کنید.
3. شرایط محیطی: دمای محیط، وجود مواد شیمیایی یا احتمال ضربه فیزیکی از مواردی هستند که در انتخاب جنس بدنه و استاندارد حفاظتی (IP) سنسور باید لحاظ شوند.
4. نوع خروجی (NPN یا PNP): باید مطمئن شوید که نوع خروجی سنسور با ورودی دستگاه کنترلر شما (مثلا PLC) سازگار است. این یک اشتباه رایج در هنگام خرید است.
5. شکل ظاهری و نحوه نصب: انواع سنسور القایی در اشکال استوانه‌ای و مکعبی و با اندازه‌های مختلفی عرضه میشوند. باید فضایی که برای نصب در اختیار دارید را در نظر بگیرید.

جمع بندی

سنسور های القایی یکی از ستون‌های اصلی اتوماسیون مدرن هستند که با استفاده از یک روش غیرتماسی، تشخیص قابل اعتماد فلزات را در سخت‌ترین شرایط محیطی ممکن میسازند. این حسگرها با داشتن مزایایی چون عمر طولانی، سرعت بالا و مقاومت در برابر آلودگی، به یک انتخاب اول در بسیاری از صنایع تبدیل شده‌اند. شناخت انواع سنسور القایی، از مدل‌های مبتنی بر کاربرد گرفته تا ساختارهای الکتریکی متفاوت مانند سنسور القایی دو سیمه یا سه سیمه، به مهندسان و طراحان کمک میکند تا قطعه‌ای را انتخاب کنند که دقیقا با نیازهای سیستم آنها هماهنگ باشد و بهینه‌ترین عملکرد را ارائه دهد.

مجموعه جم ترونیک به عنوان یکی از بزرگترین ارائه دهندگان انواع ماژول‌ها، سنسورها و قطعات الکترونیک در ایران، مفتخر است که دانش و تجربه خود را در اختیار شما قرار میدهد. جم ترونیک صمیمانه از همراهی شما تا پایان این مقاله سپاسگزاری میکند. برای تهیه و خرید سنسور القایی از جم ترونیک کلیک کنید.

سوالات متداول

• سنسور القایی را کجاها استفاده می‌کنند؟

این سنسورها به طور گسترده در خطوط تولید برای شمارش قطعات، در رباتیک برای تشخیص موقعیت، در صنعت خودرو برای کنترل سرعت و در بسیاری از ماشین‌آلات صنعتی دیگر برای تشخیص حضور یا عدم حضور قطعات فلزی به کار میروند.

• آیا سنسور القایی در برابر آب یا گرد و خاک مقاوم است؟

بله، یکی از مزیت‌های اصلی این سنسورها، ساختار مهر و موم شده آنهاست. بیشتر مدل‌ها دارای درجه حفاظت (IP) بالایی هستند که آنها را در برابر نفوذ آب، روغن و گرد و غبار کاملا مقاوم میسازد.

• چگونه می‌توان سنسور القایی را تست کرد؟

ساده‌ترین راه، اتصال سنسور به منبع تغذیه مناسب و نزدیک کردن یک قطعه فلزی به قسمت حساس آن است. با این کار، چراغ LED نشانگر وضعیت روی سنسور باید روشن یا خاموش شود و خروجی آن نیز تغییر وضعیت دهد.

• تفاوت اصلی سنسور NPN و PNP در چیست؟

تفاوت اصلی در منطق سیگنال خروجی آنهاست. خروجی سنسور PNP هنگام فعال شدن ولتاژ مثبت را سوئیچ میکند (Sourcing)، در حالی که خروجی سنسور NPN ولتاژ منفی یا زمین را سوئیچ میکند (Sinking). انتخاب بین این دو به نوع ورودی PLC یا کنترلر شما بستگی دارد.