सामान्य अर्थाने सेन्सर हे असे उपकरण आहे जे एका भौतिक प्रमाणाचे दुसर्यामध्ये रूपांतरित करते, प्रक्रिया, प्रसारण किंवा त्यानंतरच्या रूपांतरणासाठी सोयीचे असते. नियमानुसार, पहिले प्रमाण भौतिक आहे, थेट मापन (तापमान, वेग, विस्थापन, इ.) साठी योग्य नाही आणि दुसरे विद्युत किंवा ऑप्टिकल सिग्नल आहे. मोजमाप यंत्रांच्या क्षेत्रातील एक कोनाडा सेन्सर्सने व्यापलेला आहे, ज्याचा मुख्य घटक इंडक्टर आहे.
सामग्री
इंडक्टन्स सेन्सर कसे कार्य करते आणि ते कसे कार्य करते
ऑपरेशनच्या तत्त्वानुसार, प्रेरक सेन्सर सक्रिय आहेत, म्हणजेच त्यांना कार्य करण्यासाठी बाह्य जनरेटरची आवश्यकता आहे. हे इंडक्टरला दिलेल्या वारंवारता आणि मोठेपणासह सिग्नल प्रदान करते.
कॉइलच्या वळणांमधून जाणारा विद्युत् प्रवाह चुंबकीय क्षेत्र तयार करतो. जर प्रवाहकीय वस्तू चुंबकीय क्षेत्रात प्रवेश करते, तर कॉइलचे मापदंड बदलतात.हे फक्त या बदलाचे निराकरण करण्यासाठी राहते.
साधे गैर-संपर्क सेन्सर विंडिंगच्या जवळच्या झोनमध्ये धातूच्या वस्तूंच्या देखाव्यावर प्रतिक्रिया देतात. यामुळे कॉइलचा प्रतिबाधा बदलतो, हा बदल इलेक्ट्रिकल सिग्नलमध्ये रूपांतरित करणे आवश्यक आहे, तुलनात्मक सर्किट वापरून थ्रेशोल्डचा रस्ता वाढवणे आणि (किंवा) निश्चित करणे आवश्यक आहे.
कॉइलचा गाभा म्हणून काम करणाऱ्या वस्तूच्या अनुदैर्ध्य स्थितीतील बदलांना दुसऱ्या प्रकारचे सेन्सर प्रतिसाद देतात. जेव्हा वस्तूची स्थिती बदलते, तेव्हा ती गुंडाळीच्या आत किंवा बाहेर फिरते, ज्यामुळे त्याचे प्रेरण बदलते. हा बदल इलेक्ट्रिकल सिग्नलमध्ये रूपांतरित करून मोजता येतो. जेव्हा एखादी वस्तू बाहेरून कॉइलजवळ येते तेव्हा अशा सेन्सरची दुसरी आवृत्ती असते. यामुळे ग्राउंड इफेक्टमुळे इंडक्टन्स कमी होते.
प्रेरक विस्थापन सेन्सरची दुसरी आवृत्ती एक रेखीय समायोज्य विभेदक ट्रान्सफॉर्मर (LVDT) आहे. हे एक संमिश्र कॉइल आहे, जे खालील क्रमाने बनवले आहे:
- दुय्यम वळण 1;
- प्राथमिक वळण;
- दुय्यम वळण 2.
जनरेटरचा सिग्नल प्राथमिक विंडिंगला दिला जातो. मधल्या कॉइलने तयार केलेले चुंबकीय क्षेत्र प्रत्येक दुय्यम मध्ये एक EMF प्रेरित करते (ट्रान्सफॉर्मर तत्त्व). कोर, जेव्हा तो हलतो तेव्हा कॉइलमधील परस्पर संबंध बदलतो, प्रत्येक विंडिंगमध्ये इलेक्ट्रोमोटिव्ह फोर्स बदलतो. हा बदल मापन सर्किटद्वारे निश्चित केला जाऊ शकतो. कोरची लांबी संमिश्र कॉइलच्या एकूण लांबीपेक्षा कमी असल्याने, दुय्यम विंडिंग्समधील ईएमएफ गुणोत्तराद्वारे ऑब्जेक्टची स्थिती अस्पष्टपणे निर्धारित केली जाऊ शकते.
त्याच तत्त्वावर - विंडिंग्समधील प्रेरक कपलिंगमध्ये बदल - एक टर्न सेन्सर तयार केला जातो.यात दोन कोएक्सियल कॉइल असतात. सिग्नल एका विंडिंगवर लागू केला जातो, दुसऱ्यामध्ये EMF रोटेशनच्या परस्पर कोनावर अवलंबून असतो.
ऑपरेशनच्या तत्त्वावरून, हे स्पष्ट आहे की प्रेरक सेन्सर, डिझाइनची पर्वा न करता, संपर्क नसलेले आहेत. ते अंतरावर कार्य करतात आणि नियंत्रित ऑब्जेक्टशी थेट संपर्क साधण्याची आवश्यकता नसते.
प्रेरक सेन्सर्सचे फायदे आणि तोटे
प्रेरक प्रकारच्या सेन्सरच्या फायद्यांमध्ये प्रामुख्याने हे समाविष्ट आहे:
- डिझाइन विश्वसनीयता;
- संपर्क कनेक्शनची कमतरता;
- उच्च आउटपुट पॉवर, जे आवाजाचा प्रभाव कमी करते आणि नियंत्रण सर्किट सुलभ करते;
- उच्च संवेदनशीलता;
- औद्योगिक वारंवारतेच्या पर्यायी व्होल्टेजच्या स्त्रोतांकडून कार्य करण्याची क्षमता.
प्रेरक प्रकारच्या सेन्सर्सचा मुख्य तोटा म्हणजे त्यांचा आकार, वजन आणि उत्पादनाची जटिलता. दिलेल्या पॅरामीटर्ससह विंडिंग कॉइलसाठी, विशेष उपकरणे आवश्यक आहेत. तसेच, मास्टर ऑसिलेटरकडून सिग्नलचे मोठेपणा अचूकपणे राखण्याची गरज वजा मानली जाते. जेव्हा ते बदलते तेव्हा संवेदनशीलतेचे क्षेत्र देखील बदलते. सेन्सर केवळ पर्यायी प्रवाहावर कार्य करत असल्याने, मोठेपणा राखणे ही एक विशिष्ट तांत्रिक समस्या बनते. थेट (किंवा स्टेप-डाउन ट्रान्सफॉर्मरद्वारे) सेन्सरला घरगुती किंवा औद्योगिक नेटवर्कशी जोडणे शक्य होणार नाही - त्यामध्ये, मोठेपणा किंवा वारंवारतेतील व्होल्टेज चढ-उतार सामान्य मोडमध्ये 10% पर्यंत पोहोचू शकतात, ज्यामुळे मापन अचूकता अस्वीकार्य होते. .
तसेच, मापन अचूकतेवर परिणाम होऊ शकतो:
- तृतीय-पक्ष चुंबकीय क्षेत्र (सेन्सरचे संरक्षण त्याच्या ऑपरेशनच्या तत्त्वावर आधारित अशक्य आहे);
- पुरवठा आणि मापन केबल्समध्ये तृतीय-पक्ष EMF पिकअप;
- उत्पादन त्रुटी;
- सेन्सर वैशिष्ट्यपूर्ण त्रुटी;
- सेन्सर इन्स्टॉलेशन साइटवर बॅकलॅश किंवा विकृती जे एकूण कार्यक्षमतेवर परिणाम करत नाहीत;
- तापमानावरील अचूकतेचे अवलंबन (विंडिंग वायरचे मापदंड, त्याच्या प्रतिकारासह बदलतात).
इंडक्टन्स सेन्सर्सच्या चुंबकीय क्षेत्रामध्ये डायलेक्ट्रिक ऑब्जेक्ट्सच्या देखाव्यास प्रतिसाद देण्यास असमर्थता फायदे आणि तोटे दोन्ही कारणीभूत ठरू शकते. एकीकडे, हे त्यांच्या अर्जाची व्याप्ती मर्यादित करते. दुसरीकडे, ते निरीक्षण केलेल्या वस्तूंवर घाण, वंगण, वाळू इत्यादींच्या उपस्थितीबद्दल असंवेदनशील बनवते.
प्रेरक सेन्सर्सच्या ऑपरेशनमधील कमतरता आणि संभाव्य मर्यादांचे ज्ञान त्यांच्या फायद्यांचा तर्कसंगत वापर करण्यास अनुमती देते.
प्रेरक सेन्सर्सची व्याप्ती
प्रेरक प्रॉक्सिमिटी सेन्सर अनेकदा मर्यादा स्विच म्हणून वापरले जातात. अशी उपकरणे व्यापक झाली आहेत:
- सुरक्षा प्रणालींमध्ये, खिडक्या आणि दरवाजे अनधिकृतपणे उघडण्यासाठी सेन्सर म्हणून;
- टेलिमेकॅनिक्स सिस्टममध्ये, युनिट्स आणि यंत्रणांच्या अंतिम स्थितीचे सेन्सर म्हणून;
- दैनंदिन जीवनात दरवाजे, शटरची बंद स्थिती दर्शविण्याच्या योजनांमध्ये;
- वस्तू मोजण्यासाठी (उदाहरणार्थ, कन्व्हेयर बेल्टच्या बाजूने फिरणे);
- गीअर्सच्या रोटेशनची गती निश्चित करण्यासाठी (प्रत्येक दात, सेन्सरच्या जवळून, एक आवेग निर्माण करतो);
- इतर परिस्थितींमध्ये.
शाफ्ट, गीअर्स आणि इतर फिरणारे घटक तसेच परिपूर्ण एन्कोडरचे रोटेशन कोन निर्धारित करण्यासाठी अँगल एन्कोडरचा वापर केला जाऊ शकतो. तसेच, अशा उपकरणांचा वापर मशीन टूल्स आणि रोबोटिक उपकरणांमध्ये लिनियर पोझिशन सेन्सर्ससह केला जाऊ शकतो. जिथे आपल्याला यंत्रणेच्या नोड्सची नेमकी स्थिती माहित असणे आवश्यक आहे.
प्रेरक सेन्सर्सच्या अंमलबजावणीची व्यावहारिक उदाहरणे
सराव मध्ये, प्रेरक सेन्सरचे डिझाइन वेगवेगळ्या प्रकारे लागू केले जाऊ शकतात. सर्वात सोपी अंमलबजावणी आणि समावेश दोन-वायर सिंगल सेन्सरसाठी आहे, जो त्याच्या संवेदनशीलतेच्या झोनमध्ये धातूच्या वस्तूंच्या उपस्थितीवर लक्ष ठेवतो. अशी उपकरणे बहुतेकदा ई-आकाराच्या कोरच्या आधारे बनविली जातात, परंतु हा एक मूलभूत मुद्दा नाही. अशा अंमलबजावणीचे उत्पादन करणे सोपे आहे.
जेव्हा कॉइलचा प्रतिकार बदलतो, तेव्हा सर्किटमधील विद्युत् प्रवाह आणि लोडमध्ये व्होल्टेज ड्रॉप बदलतो. हे बदल केले जाऊ शकतात. समस्या अशी आहे की लोड प्रतिरोध गंभीर बनतो. जर ते खूप मोठे असेल, तर जेव्हा धातूची वस्तू दिसते तेव्हा विद्युतप्रवाहात होणारे बदल तुलनेने लहान असतील. यामुळे प्रणालीची संवेदनशीलता आणि आवाज प्रतिकारशक्ती कमी होते. जर ते लहान असेल तर सर्किटमधील वर्तमान मोठे असेल, अधिक प्रतिरोधक सेन्सर आवश्यक असेल.
म्हणून, असे डिझाइन आहेत ज्यात मापन सर्किट सेन्सर हाउसिंगमध्ये तयार केले आहे. जनरेटर डाळी निर्माण करतो ज्या इंडक्टरला खायला देतात. जेव्हा एखादी विशिष्ट पातळी गाठली जाते, तेव्हा ट्रिगर फायर होतो, स्थिती 0 ते 1 वरून फ्लिप होतो किंवा त्याउलट. बफर अॅम्प्लीफायर पॉवर आणि (किंवा) व्होल्टेज, LED लाइट (विझवते) च्या बाबतीत सिग्नल वाढवतो आणि बाह्य सर्किटला एक स्वतंत्र सिग्नल आउटपुट करतो.
आउटपुट सिग्नल तयार केला जाऊ शकतो:
- इलेक्ट्रोमॅग्नेटिक किंवा सॉलिड स्टेट रिले - शून्य किंवा एक व्होल्टेज पातळी;
- "कोरडा संपर्क" इलेक्ट्रोमॅग्नेटिक रिले;
- खुले कलेक्टर ट्रान्झिस्टर (संरचना n-p-n किंवा p-n-p).
या प्रकरणात, सेन्सर कनेक्ट करण्यासाठी तीन वायर आवश्यक आहेत:
- अन्न;
- सामान्य वायर (0 व्होल्ट);
- सिग्नल वायर.
असे सेन्सर डीसी व्होल्टेजद्वारे देखील चालवले जाऊ शकतात. इंडक्टन्ससाठी डाळी ते अंतर्गत जनरेटरद्वारे तयार होतात.
पोझिशन मॉनिटरिंगसाठी विभेदक एन्कोडर वापरले जातात. जर नियंत्रित ऑब्जेक्ट दोन्ही कॉइलच्या संदर्भात सममितीय असेल, तर त्यांच्याद्वारे प्रवाह समान असेल. जेव्हा कोणतेही वळण क्षेत्राकडे वळवले जाते, तेव्हा एक असंतुलन उद्भवते, एकूण प्रवाह शून्याच्या बरोबरीने थांबतो, जो स्केलच्या मध्यभागी बाण असलेल्या निर्देशकाद्वारे रेकॉर्ड केला जाऊ शकतो. इंडिकेटरचा वापर शिफ्टची विशालता आणि त्याची दिशा दोन्ही निर्धारित करण्यासाठी केला जाऊ शकतो. पॉइंटर यंत्राऐवजी, तुम्ही नियंत्रण योजना वापरू शकता जी, स्थितीतील बदलाबद्दल माहिती मिळाल्यावर, एक सिग्नल जारी करेल, ऑब्जेक्ट संरेखित करण्यासाठी उपाय करेल, तांत्रिक प्रक्रियेत समायोजन करेल इ.
रेखीय समायोज्य विभेदक ट्रान्सफॉर्मर्सच्या तत्त्वानुसार बनवलेले सेन्सर संपूर्ण संरचनांच्या स्वरूपात तयार केले जातात, जे प्राथमिक आणि दुय्यम विंडिंग असलेली एक फ्रेम आणि आत फिरणारी रॉड असते (ते स्प्रिंग-लोड असू शकते). जनरेटरकडून सिग्नल पाठवण्यासाठी आणि दुय्यम विंडिंग्जमधून EMF काढण्यासाठी वायर बाहेर आणल्या जातात. नियंत्रित वस्तू यांत्रिकरित्या रॉडशी जोडली जाऊ शकते. हे डायलेक्ट्रिकपासून देखील बनविले जाऊ शकते - मोजण्यासाठी केवळ स्टेमची स्थिती महत्त्वाची आहे.
काही अंतर्निहित उणीवा असूनही, प्रेरक सेन्सर अवकाशातील वस्तूंच्या संपर्कात नसलेल्या शोधाशी संबंधित अनेक क्षेत्रे बंद करतो.तंत्रज्ञानाचा सतत विकास असूनही, या प्रकारचे उपकरण नजीकच्या भविष्यात उपकरणे मोजण्यासाठी बाजारपेठ सोडणार नाही, कारण त्याचे कार्य भौतिकशास्त्राच्या मूलभूत नियमांवर आधारित आहे.
तत्सम लेख:
