Cảm biến tiệm cận là gì?

“Cảm biến tiệm cận” bao gồm tất cả các cảm biến thực hiện phát hiện không tiếp xúc so với các cảm biến, chẳng hạn như công tắc giới hạn, phát hiện vật thể bằng cách tiếp xúc vật lý với chúng. Cảm biến tiệm cận chuyển đổi thông tin về chuyển động hoặc sự hiện diện của vật thể thành tín hiệu điện. Có ba loại hệ thống phát hiện thực hiện chuyển đổi này: hệ thống sử dụng dòng điện xoáy được tạo ra trong các vật thể cảm biến kim loại bằng cảm ứng điện từ, hệ thống phát hiện những thay đổi về khả năng điện khi tiếp cận vật thể cảm biến và hệ thống sử dụng nam châm và công tắc lá.
Tiêu chuẩn công nghiệp Nhật Bản (JIS) định nghĩa Cảm biến tiệm cận trong JIS C 8201-5-2 (Thiết bị đóng cắt và điều khiển điện áp thấp, Phần 5: Thiết bị mạch điều khiển và các thành phần chuyển mạch, Mục 2: Công tắc tiệm cận), tuân thủ theo định nghĩa của IEC 60947-5-2 về công tắc phát hiện vị trí không tiếp xúc.
JIS đặt tên chung là “công tắc tiệm cận” cho tất cả các cảm biến cung cấp khả năng phát hiện không tiếp xúc các vật thể mục tiêu ở gần hoặc trong phạm vi lân cận của cảm biến và phân loại chúng thành cảm ứng, điện dung, siêu âm, quang điện, từ tính, v.v.
Giải thích kỹ thuật này định nghĩa tất cả các cảm biến cảm ứng được sử dụng để phát hiện các vật thể kim loại, cảm biến điện dung được sử dụng để phát hiện các vật thể kim loại hoặc phi kim loại và cảm biến sử dụng trường DC từ tính là Cảm biến tiệm cận.

Đặc trưng

1. Cảm biến tiệm cận phát hiện vật thể mà không cần chạm vào vật thể, do đó không gây mài mòn hoặc hư hỏng cho vật thể.

Các thiết bị như công tắc giới hạn phát hiện vật thể bằng cách tiếp xúc với vật thể đó, nhưng Cảm biến tiệm cận có thể phát hiện sự hiện diện của vật thể bằng điện mà không cần phải chạm vào vật thể đó.

2. Không sử dụng tiếp điểm cho đầu ra, do đó Cảm biến có tuổi thọ dài hơn (trừ các cảm biến sử dụng nam châm).

Cảm biến tiệm cận sử dụng đầu ra bán dẫn nên không có tiếp điểm nào ảnh hưởng đến tuổi thọ.

3. Không giống như các phương pháp phát hiện quang học, Cảm biến tiệm cận thích hợp để sử dụng ở những nơi sử dụng nước hoặc dầu.

Phát hiện diễn ra mà hầu như không có tác động nào từ bụi bẩn, dầu hoặc nước lên vật thể được phát hiện. Các mẫu có vỏ fluororesin cũng có sẵn để có khả năng chống hóa chất tuyệt vời.

4. Cảm biến tiệm cận cung cấp phản hồi tốc độ cao, so với các công tắc yêu cầu tiếp xúc vật lý.

Để biết thông tin về phản hồi tốc độ cao, hãy tham khảo Giải thích thuật ngữ.

5. Cảm biến tiệm cận có thể được sử dụng trong phạm vi nhiệt độ rộng.

Cảm biến tiệm cận được sử dụng ở nhiệt độ từ -40 đến 200°C.

6. Cảm biến tiệm cận không bị ảnh hưởng bởi màu sắc.

Cảm biến tiệm cận phát hiện những thay đổi vật lý của vật thể, do đó chúng hầu như không bị ảnh hưởng bởi màu sắc bề mặt của vật thể.

7. Không giống như công tắc, hoạt động dựa trên tiếp xúc vật lý, Cảm biến tiệm cận bị ảnh hưởng bởi nhiệt độ môi trường, vật thể xung quanh và các cảm biến khác.

Cảm biến tiệm cận điện dung và cảm biến tiệm cận điện cảm đều bị ảnh hưởng bởi tương tác với các cảm biến khác. Do đó, cần phải cẩn thận khi lắp đặt chúng để tránh nhiễu lẫn nhau.
Cũng cần phải cẩn thận để tránh tác động của các vật kim loại xung quanh lên Cảm biến tiệm cận điện cảm và để tránh tác động của tất cả các vật xung quanh lên Cảm biến tiệm cận điện dung .

8. Có cảm biến hai dây.

Đường dây điện và đường dây tín hiệu được kết hợp. Nếu chỉ có đường dây điện được nối, các thành phần bên trong có thể bị hỏng.
Luôn chèn tải. (Tham khảo Biện pháp phòng ngừa để sử dụng an toàn trong Biện pháp phòng ngừa an toàn cho tất cả các cảm biến tiệm cận.)

Nguyên lý hoạt động

Nguyên lý phát hiện của cảm biến tiệm cận cảm ứng

Cảm biến tiệm cận cảm ứng phát hiện mất mát từ tính do dòng điện xoáy được tạo ra trên bề mặt dẫn điện bởi từ trường bên ngoài. Một từ trường AC được tạo ra trên cuộn dây phát hiện và những thay đổi trong trở kháng do dòng điện xoáy tạo ra trên vật thể kim loại được phát hiện.
Các phương pháp khác bao gồm Cảm biến phát hiện nhôm, phát hiện thành phần pha của tần số và Cảm biến toàn kim loại, sử dụng cuộn dây làm việc để chỉ phát hiện thành phần thay đổi của trở kháng. Ngoài ra còn có Cảm biến phản ứng xung, tạo ra dòng điện xoáy theo xung và phát hiện sự thay đổi theo thời gian của dòng điện xoáy với điện áp được tạo ra trong cuộn dây.

(Giải thích định tính)

Đối tượng cảm biến và cảm biến hình thành nên mối quan hệ giống như máy biến áp.

Điều kiện ghép nối giống như máy biến áp được thay thế bằng sự thay đổi trở kháng do tổn thất dòng điện xoáy.

Sự thay đổi trở kháng có thể được xem như những thay đổi về điện trở được đưa vào nối tiếp với vật thể cảm biến.
(Điều này thực tế không xảy ra, nhưng khi nghĩ theo cách này, bạn sẽ dễ hiểu hơn về mặt định tính.)

Nguyên lý phát hiện của cảm biến tiệm cận điện dung

Cảm biến tiệm cận điện dung phát hiện những thay đổi về điện dung giữa vật thể cảm biến và cảm biến. Lượng điện dung thay đổi tùy thuộc vào kích thước và khoảng cách của vật thể cảm biến. Cảm biến tiệm cận điện dung thông thường tương tự như tụ điện có hai tấm song song, trong đó điện dung của hai tấm được phát hiện. Một trong các tấm là vật thể đang được đo (với một mặt đất tưởng tượng), và tấm còn lại là bề mặt cảm biến của cảm biến. Những thay đổi về điện dung được tạo ra giữa hai cực này được phát hiện.
Các vật thể có thể được phát hiện phụ thuộc vào hằng số điện môi của chúng, nhưng chúng bao gồm nhựa và nước ngoài kim loại.

Nguyên lý phát hiện của cảm biến tiệm cận từ tính

Đầu lưỡi gà của công tắc được vận hành bằng nam châm. Khi công tắc lưỡi gà được BẬT, Cảm biến được BẬT.

Phân loại

Lựa chọn theo phương pháp phát hiện