cảm biến tiệm cận là gì
Cảm biến tiệm cận phát hiện rằng một vật thể đã tới một vị trí, mà không chạm vào nó và không cần một đòn bẩy cơ khí rồi để nó bị mòn. Phần tử cảm biến nằm phía sau mặt cảm biến, được cấp điện liên tục, và đầu ra đổi trạng thái khi một mục tiêu tiến vào trong tầm. Vì không có tiếp xúc, cảm biến không mòn, không cần lực nào để tác động, và đóng cắt nhanh hơn nhiều so với một công tắc hành trình dẫn động bằng đòn bẩy vật lý.
Phần lớn chúng là kiểu cảm ứng: chúng tạo một từ trường xoay chiều ngay tại mặt cảm biến và phát hiện dòng xoáy cảm ứng trong một mục tiêu bằng kim loại. Điều đó khiến chúng đáng tin trong dầu, nước làm mát, bụi và rửa trôi, nơi một thiết bị quang học sẽ chật vật; nhưng nó cũng có nghĩa là chúng chỉ đáp ứng với kim loại, và với những kim loại khác nhau thì ở những khoảng cách khác nhau. Kiểu điện dung phát hiện gần như mọi vật liệu, kể cả nhựa, lỏng và bột, đổi lấy việc dễ bị kích hoạt ngoài ý muốn hơn.
Câu hỏi lựa chọn vì vậy hiếm khi là chọn cảm biến nào đó một cách trừu tượng. Nó là: mục tiêu làm bằng gì, mặt cảm biến về mặt cơ khí có thể tiến sát mục tiêu đến đâu, mục tiêu đi qua nhanh ra sao, và kết cấu kim loại xung quanh tác động thế nào lên từ trường. Trang này lần lượt giải quyết những điểm ấy, đồng thời vạch ra ranh giới với các họ cảm biến lân cận vẫn thường được chọn thay.
Cách cảm biến tiệm cận đo
Cảm biến kiểu cảm ứng dẫn động một mạch dao động có cuộn dây quấn quanh một lõi đặt phía sau mặt cảm biến. Khi một mục tiêu dẫn điện đi vào từ trường, dòng xoáy tuần hoàn trong lòng nó và triệt tiêu dao động; cảm biến phát hiện độ thay đổi biên độ rồi đổi trạng thái đầu ra. Bản thân khoảng cách thì không được đo đạc gì, đầu ra chỉ là một câu có hoặc không, tại một điểm do ngưỡng nội bộ định ra.
Độ triệt tiêu phụ thuộc vào việc mục tiêu dẫn điện tốt đến đâu và có tính từ ra sao, đó là lý do khoảng cách cảm biến danh định được công bố trên một mục tiêu thép cacbon thấp chuẩn và bị hạ xuống với mọi vật liệu còn lại. Nhôm và đồng triệt tiêu từ trường ở khoảng cách ngắn hơn, và các hệ số giảm do nhà sản xuất công bố biểu đạt đúng điều này. Một mục tiêu mỏng hơn mức tối thiểu đã quy định, hoặc một mục tiêu có mạ, thì xử sự không giống cả hai trường hợp kia.
Vì từ trường vươn ra khỏi mặt cảm biến theo mọi hướng, cảm biến cũng có thể bị kích hoạt bởi một thứ khác ngoài mục tiêu dự kiến của nó. Hai đơn vị lắp đối mặt hoặc đặt cạnh nhau có thể giao thoa, và một cảm biến không che chắn được nhúng trong kim loại sẽ bị chính kết cấu xung quanh hút mất một phần từ trường. Quy tắc lắp đặt vì vậy là một phần của phép đo, chứ không phải một chi tiết lắp ráp.
Lựa chọn cấu hình
Phần lớn thông số được quyết định bởi những lựa chọn này chứ không phải bởi cấp chính xác. Mỗi lựa chọn ràng buộc lựa chọn kế tiếp, nên chúng được chốt theo thứ tự.
| Cấu hình | Tùy chọn cần xác định | Nó thực sự quyết định điều gì |
| Nguyên lý đo | Các kiểu cảm ứng, điện dung và từ tính | Những vật liệu nào nói chung là phát hiện được, và cảm biến dễ dung thứ tới mức nào với mục tiêu lạc chỗ cũng như với môi trường xung quanh nó. |
| Khoảng cách cảm biến danh định | Công bố trên một mục tiêu thép cacbon thấp chuẩn, từ vài milimét trở lên | Khe hở không khí mà bố trí lắp đặt có thể chấp nhận được. Đây là con số khởi điểm chứ không phải con số làm việc, vì cả vật liệu mục tiêu lẫn cách lắp đều làm nó ngắn lại. |
| Có che chắn hoặc không che chắn | Kiểu có che chắn lắp chìm được trong kim loại; kiểu không che chắn với xa hơn nhưng cần vùng xung quanh trống | Cảm biến có thể được nhúng vào trong một giá đỡ hay phải nhô cao khỏi nó. Điều này do bản vẽ cơ khí quyết định, chứ không do yêu cầu cảm biến. |
| Hình dạng và kích thước vỏ | Xi lanh có ren theo các cỡ hệ mét thông dụng, cùng dạng chữ nhật hoặc dạng khối | Cảm biến có lọt vào khoảng trống hiện có, và sau khi đặt xong có chỉnh lại được rồi khóa chặt ở vị trí hay không. |
| Kiểu đầu ra | PNP, NPN, hai dây, ba dây và bốn dây, ở dạng thường mở hoặc thường đóng | Cảm biến nối vào card đầu vào thế nào, và bộ điều khiển nhìn thấy gì khi mục tiêu chưa tới. Một sự lệch cực tính đầu ra là một trong những lý do phổ biến nhất khiến cảm biến mới có vẻ không chịu hoạt động. |
| Kết nối | Cáp liền, hoặc đầu nối theo một cỡ công nghiệp thông dụng | Có thể rút phích cảm biến ra để thay mà không phải đi lại dây hay không; điều này quan trọng trên một máy mang theo nhiều cảm biến. |
| Nguồn nuôi và tần số đóng cắt | Điện áp làm việc, và số lần đóng cắt tối đa trong một giây | Cảm biến có theo kịp tốc độ của máy hay không. Một mục tiêu nhanh có thể đi qua từ trường và ra khỏi nó ngay giữa hai chu kỳ đóng cắt. |
| Điều kiện môi trường | Cấp bảo vệ chống xâm nhập, khả năng chịu tóe hàn, và khả năng miễn nhiễm với từ trường của thiết bị hàn đặt lân cận | Cảm biến trụ được bao lâu ở nơi nó lắp; trên một trạm hàn, với một kiểu không phù hợp thì đơn vị đo có thể chỉ tính bằng vài tuần. |
Cách chọn cảm biến tiệm cận
| Yếu tố | Vì sao nó quyết định kết quả | Cách xác định trước khi gửi yêu cầu |
| Vật liệu mục tiêu | Nó định ra khoảng cách cảm biến thực tế, vì một mục tiêu không phải thép cacbon thấp sẽ kích hoạt cảm biến ở khe hở ngắn hơn con số công bố | Nêu rõ vật liệu mục tiêu, cùng lớp mạ hoặc lớp phủ của nó nếu có. |
| Kích thước và chiều dày mục tiêu | Một mục tiêu nhỏ hơn hoặc mỏng hơn mục tiêu chuẩn còn làm khoảng cách giảm thêm | Cho biết kích thước nhỏ nhất của mục tiêu dọc theo trục cảm biến, chứ không chỉ diện tích của nó. |
| Ràng buộc lắp đặt | Lắp chìm hay lắp nhô, và có bao nhiêu kim loại nằm quanh cảm biến | Gửi một bản phác thảo giá đỡ cùng vị trí cảm biến so với kết cấu kim loại lân cận. |
| Tốc độ đóng cắt so với tốc độ máy | Cảm biến phải phân giải được lượt đi qua nhanh nhất và thời gian mục tiêu lưu lại ngắn nhất | Cho biết tốc độ dây chuyền và thời gian mục tiêu ở phía trước cảm biến. |
| Khoảng cách tới các cảm biến khác | Những cảm biến nằm kế bên có thể kích hoạt lẫn nhau | Nêu rõ các cảm biến sẽ sát nhau đến mức nào, và có thể bố trí xen kẽ hoặc che chắn chúng hay không. |
| Điều kiện môi trường xung quanh | Nước làm mát, phoi, rửa trôi, bụi, tóe hàn và nhiệt độ môi trường đều tác động lên mặt cảm biến | Mô tả trạm hay khoang nơi cảm biến nằm, chứ không phải nhà máy nói chung. |
| Tín hiệu ấy dẫn động cái gì | Điện áp và cực tính của card đầu vào, cùng logic mà chương trình mong đợi | Hãy xác nhận kiểu đầu vào trước khi đặt hàng, để kiểu đầu ra bị quyết định bởi một thứ gì đó khác ngoài sở thích. |
Khoảng cách cảm biến danh định là một con số phòng thí nghiệm. Khoảng cách làm việc là phần còn lại sau khi vật liệu mục tiêu, kích thước mục tiêu và cách lắp, mỗi thứ lấy đi phần của mình, nên nó phải được xem như một cận trên chứ không phải như một mức đặt sẵn.
Các lựa chọn thay thế gần nhất
Đây là những loại mà một yêu cầu về cảm biến tiệm cận thường hóa ra là, và là điểm mà lựa chọn thực sự được quyết định.
| Loại thay thế gần nhất | Điều gì phân biệt nó với cảm biến tiệm cận |
| Cảm biến quang điện | Chúng là thiết bị quang học, nên phát hiện được gần như mọi vật liệu ở những khoảng cách mà cảm biến kiểu cảm ứng không với tới, và chúng phân biệt được sáng với tối hoặc phát hiện một vật trong suốt. Đổi lại, chúng cần một đường nhìn thông thoáng và chịu thiệt trong bụi, sương mù cùng rửa trôi, tức đúng là nơi cảm biến kiểu cảm ứng không bị phiền hà gì. |
| Cảm biến vị trí | Báo cái gì đó đang ở đâu, thường dưới dạng một giá trị liên tục trên cả hành trình, chứ không báo rằng nó đã đi tới một điểm. Khi hệ thống điều khiển cần vị trí thực, một công tắc tiệm cận chỉ cung cấp được phần xác nhận cuối hành trình. |
| Cảm biến dịch chuyển | Đo một chuyển động nhỏ thành một khoảng cách liên tục, và đó chính là điều một phép kiểm độ đảo, độ võng hoặc giãn nở vì nhiệt cần tới. Cảm biến tiệm cận dồn thông tin ấy về một ngưỡng duy nhất, nên nó xác nhận được một giới hạn nhưng không báo được chi tiết đang cách bao xa. |
| Cảm biến mức | Cùng những nguyên lý vật lý đó nhưng chĩa vào bề mặt vật liệu thay vì chĩa vào một chi tiết máy, và được đóng gói cho bồn cũng như phễu nạp. Một cảm biến tiệm cận đặt bên trong phễu nạp là một công tắc mức tại một điểm; khi cần một mức liên tục, họ cảm biến mức mới là dòng thiết bị đúng. |
| Cảm biến tốc độ | Đếm tốc độ các mục tiêu đi qua và phát ra một tần suất tỷ lệ thuận với tốc độ. Cảm biến tiệm cận có thể cung cấp các xung, nhưng không tự báo được tốc độ; phép chuyển đổi ấy diễn ra trong bộ điều khiển hoặc trong một cảm biến tốc độ chuyên dụng. |
| Cảm biến công nghiệp khác | Một nhóm gom những nhiệm vụ mà không dòng thiết bị riêng nào phủ, chẳng hạn công tắc xy lanh kiểu từ tính hoặc khóa liên động có cấp an toàn. Khi một ứng dụng đi kèm một yêu cầu chứng nhận, một cảm biến tiệm cận đa dụng không thay thế được yêu cầu ấy. |
Hai họ hay bị nhầm với nhau nhất ở đây là cảm ứng và quang điện. Lựa chọn thường tự ngã về một câu hỏi: mục tiêu có phải kim loại hay không, và môi trường có đủ bẩn để làm mờ một cảm biến quang học hay không.
Nội dung cần có trong yêu cầu
Phản hồi đầu tiên có thể là một báo giá thay vì một loạt câu hỏi nếu yêu cầu mang theo những thông tin này. Khi không biết một giá trị, hãy gửi mô tả nhiệm vụ và chúng tôi sẽ xác nhận nó ngụ ý điều gì.
- Vật liệu mục tiêu, cùng kích thước và chiều dày của nó theo hướng cảm biến
- Khoảng cách làm việc cần có từ mặt cảm biến đến mục tiêu
- Cảm biến có thể lắp chìm trong kim loại hay phải đứng cách xa nó
- Tốc độ đóng cắt hoặc tốc độ dây chuyền, và thời gian mục tiêu lưu lại trong tầm
- Kiểu đầu ra và cực tính mà card đầu vào mong đợi
- Ưu tiên về kết nối, và các cảm biến có phải rút phích để thay hay không
- Điều kiện môi trường: nước làm mát, phoi, bụi, rửa trôi, tóe hàn và nhiệt độ
- Cần bao nhiêu đơn chiếc, và có muốn kèm phụ tùng dự phòng theo đơn hay không
- Số lượng, cảng đến và thời gian giao hàng yêu cầu