用于机构位置的非接触式传感器

在这篇文章中，我们将讨论机制的位置传感器。基本上，任何传感器的主要功能都是在特定事件发生时发出信号。也就是说，当触发事件发生时，传感器被激活并产生一个信号，该信号可以是模拟的或离散的、数字的。

几十年来，限位传感器一直被用作位置传感器。开关。它们由电触点组成，当某些变量（位置）达到某个值时，这些触点会机械地打开或关闭。各种类型的限位开关是许多控制系统的重要组成部分，其可靠性取决于它们。此类传感器包含资源有限的移动机械元件。

限位开关目前正被各种接近传感器积极取代。最常见的是以下类型的接近传感器：电感式、发电机式、 磁鹭 和光电。这些传感器与位置被监测的移动物体没有机械接触。

非接触式位置传感器确保机构的高速和高频率切换。这些传感器的一个特定缺点是它们的精度依赖于电源电压和温度的变化。根据要求，这些设备的输出设备可以如下 非接触式逻辑元件和 继电器.

在电力驱动的精确制动方案中，接近传感器可用于命令降档和最终停止。

当今市场上有许多类型的传感器，但在本文的框架内，我们将直接强调电感式位置传感器这一主题，因为在超过 80% 的情况下，用作机构位置传感器的是电感式传感器。

当金属接近其触发区域时，电感式传感器被触发。因此，电感式位置传感器也称为存在传感器、接近传感器或简称为电感开关。

现在让我们考虑电感式传感器的工作原理。如上所述，当金属足够靠近触发区时，传感器就会被激活。这种现象在于所涉及的相互作用 电感器 随着金属接近它，这会急剧改变线圈磁场的大小，从而导致传感器激活，它被触发，相应的信号出现在其输出端。

该设备的电子部分包含一个控制电路，该电路又控制一个继电器或晶体管开关。它由以下部分组成：

• 产生与物体相互作用所需的电磁场的发电机。

• 提供开关迟滞的施密特触发器。

• 一个放大器，用于增加信号的幅度，使其达到所需的驱动值。

• LED 指示灯通知有关开关的状态。它还提供性能监控和配置。

• 防止固体颗粒和水渗透的化合物。

• 用于安装传感器并防止各种机械影响的外壳。它由黄铜或聚酰胺制成，并配有紧固件。

电感式位置传感器广泛用于工业自动化系统中，需要定期或不断地确定机构任何部分的位置。传感器生成发送到驱动器的信号。启动器、控制器、继电器、变频器等可以作为执行机构。最主要的是传感器的参数在电压和电流方面与驱动器的参数相对应。

大多数传感器不是功率设备，它们主要是信号设备，因此传感器本身通常不会切换任何强大的功能，而只是控制，给出控制信号，充当已经可以连接的动作启动设备电源切换。

现代电感式位置传感器最常见于两种版本的塑料或金属外壳：矩形或圆柱形。具有圆形横截面的传感器的直径可以从 4 到 30 毫米，但最常用的直径是 18 和 12 毫米。

当传感器安装在设备上时，在金属板和传感器的驱动区之间设置一个间隙，通常这个距离不超过传感器的直径，通常比传感器的直径小 2-3 倍。它的直径。

根据连接方式，电感式位置传感器可以是两线式、三线式、四线式和五线式。

两线直接切换负载，如 启动线圈，也就是说，它们像传统开关一样工作。两线传感器需要负载电阻，因此它们并不总是适合作为可靠的工具，但它们并没有失去其相关性。

负载简单地与传感器串联连接，如果使用恒定电压，则观察极性很重要，如果交替极性不重要，则主要是开关功率和电流。

三线传感器有第三根线为传感器本身供电，这是最流行的解决方案。四线和五线传感器具有用于连接负载的晶体管或继电器输出，第五根线允许您选择传感器的工作模式，即输出的初始状态。

由于输出既可以是继电器也可以是晶体管，因此传感器根据输出的器件分为三种类型：继电器、npn和pnp。

带继电器输出的传感器

带有继电器输出的传感器将电源电路与所包含的电路进行电流隔离。它切换一根电线，切换电路中的电压不是特别关键。由于传感器的电源电路是电流隔离的，这可以被认为是继电器传感器的一个优势。这种类型的传感器通常很大。

带 pnp 晶体管输出的传感器

传感器在输出端有一个 pnp 晶体管，它使正极线与负载换向。负载连接到输出 pnp 晶体管的集电极电路，该晶体管通过其第二根引线永久连接到负极。

带 npn 晶体管输出的传感器

传感器在输出端有一个 NPN 晶体管，它使负线与负载换向。负载连接到输出 npn 晶体管的集电极电路，该晶体管通过其第二根引线永久连接到正极引线。

根据输出的初始状态，电感式位置传感器可以是常闭或常开触点。初始状态是指这个状态是在传感器还没有被触发的时刻，也就是没有被激活。

如果输出触点为常闭，则负载在空闲时接通，如果为常开，则直到传感器被触发，负载将被切断，不会向驱动器（如接触器）供电。常闭触点以英文格式指定 — N.C. （常闭）、常开 — N.O. （常开）。

因此，具有晶体管输出的传感器有四种类型：根据电导率（pnp 或 npn）的两种类型和根据输出初始状态的两种类型。打开或关闭时也可能会有延迟。

根据连接到传感器的驱动器类型以及供电方式，传感器的逻辑可以是正的也可以是负的。这是由于激活设备输入的电压电平。

如果当执行器的负极线接地时输入被激活，则逻辑称为负极，这种连接是具有 npn 型晶体管输出的传感器的特征。

正逻辑对应于激活时将驱动器的正极线连接到正电源，这种逻辑是具有 pnp 晶体管输出的传感器的典型逻辑。大多数情况下，感应传感器的操作对于机构的位置存在正逻辑。

较旧的最常用类型的电感式位置传感器

电感式位置传感器 IKV-22

电感式传感器 IKV-22。这些传感器的工作原理是当磁路中的气隙发生变化时，钢芯线圈的感应电阻会发生变化。

带有两个线圈的磁路安装在钢板上，用塑料盖封闭。两个 MBGP 电容器（一个容量为 15 μF，200 V，另一个容量为 10 μF，400 V）从底部连接到板上。电容器用盖子覆盖。电缆通过密封件连接。机构上安装磁分流器，其尺寸至少为：厚度 2 毫米，宽度 80 毫米，长度 140 毫米。磁路和分流器之间的气隙为 6 ± 4 mm。

输出继电器通常在磁分流器通过传感器的瞬间接通和断开，此时由于线圈的感应电阻发生变化，发生电流谐振，通过继电器线圈的电流下降。这些继电器：型号 MKU-48，12 V AC，汲取电流不超过 0.45 A，下降电流不低于 0.1 A。传感器电路的电源电压为 24 V AC 继电器。

电感式位置传感器 ID-5

在冶金车间，使用 ID-5 型电感传感器，设计用于在高达 + 80°C 的环境温度和高达 100% 的湿度下工作。导电灰尘和水垢是可以接受的。 UID-10型半导体输出放大器与传感器一起使用。放大器的输出功率 (25 W) 足以打开广泛使用的 REV-800 继电器、接触器 KP21、MK-1 等。

传感器与被观测铁磁物体之间的气隙可达30mm。 ID-5 传感器的尺寸为 187x170x70 mm，电源电压为 220 V ± 15%，50 Hz。

小尺寸 BSP 非接触式开关

小型运动开关 BSP-2（带非接触式输出，到逻辑元件）和 BRP（带输出到继电器 PE-21，24 V，16 欧姆）用于金属切削机床。

BSP-2 开关由一个差分变压器传感器和一个半导体触发器组成。第一个传感器线圈的磁系统由一块钢板移动，第二个线圈在其连接到扁平电枢机构的磁系统上移动时受到操纵。线圈以相反的方向导通。

如果电枢在传感器上方，则线圈的感抗相等，差动变压器的传感器输出为零。在这种情况下，至少 2.5 V 的电压出现在触发器的输出端，这足以让逻辑元件工作。

如果传感器上方没有电枢，则会向触发器施加电压，使其恢复到原始状态。然后开关的输出信号为零。

BRP 开关的工作原理在很多方面与 BSP-2 类似，在箱体内部安装了一个电感传感器（根据差动变压器的电路）、一个触发器和一个放大器。具有不同匝数的次级线圈以相反的方向接通。当电枢与传感器的磁系统重叠时，信号会减少，并且在改变相位后，触发器会切换并激活外部输出继电器（PE-21、24 V、16 欧姆）。

固定在机构上的锚点尺寸为 80x15x3 毫米。锚和传感器之间的间隙为 4 mm。标称模式下开关的精度为 ± 0.5 mm，驱动差异不超过 5 mm。在。电源电压和温度的波动，BSP-2和BRP开关的误差可以达到±（2.5-f-3.0）mm。

高频电感传感器 VKB

带有 U 形或扁平电枢的 VKB 型高精度电感式传感器也用于金属切割机的自动化。内置变压器的两极形成一个开放的电磁系统。工作气隙为0.1-0.15mm。

变压器次级绕组的输出电压馈入差分测量电路，然后馈入晶体管放大器。温度波动5~40°C、电压波动标称值85%~110%的传感器总误差为±（0.064-0.15）mm，响应差异不超过0.4 mm。机构最大移动速度为10米/毫米。传感器尺寸 62x34x24 毫米。电源电压 12 V。

带有差分电路的金属切削机床专用型精密电感式传感器，误差小于±0.01mm。这种传感器包括 VPB12 类型的非接触式运动开关，由电子单元上的传感器单元组成。传感器单元包括感应功传感器、感应补偿传感器和印刷电路板。该机构安装：控制铁氧体元件。电源电压 12 V DC。最大曝光距离不超过0.12 mm。可以将 RPU-0 型继电器连接到传感器输出。输出设备的最大负载电流为 0.16 A。

发电机位置传感器

这种类型的传感器结构紧凑且非常准确。 KVD-6M 和 KVD-25 系列（带槽）、KVP-8 和 KVP-16（飞机）的传感器发生器已经证明自己很好。它们适用于高浓度的水分和灰尘。传感器晶体管电路的元件（发生器和触发器）位于由抗震聚苯乙烯制成的外壳中。密封是用冷硬化化合物完成的。工作温度范围为 — 30 至 +50 °C。

当金属板（“旗帜”）穿过槽时，HPC 传感器会生成一个离散信号，从而导致触发器的生成和切换发生故障。 KVD-6M 传感器的槽宽为 6 mm，KVD-25 传感器的槽宽为 25 mm。

KVP-8 和 KVP-16 传感器在金属板分别以 8 和 16 毫米的最大距离经过它们时被激活。