非接觸式傳感器在離散制造業(yè)的應(yīng)用
關(guān)于離散傳感器的話題層出不窮。一些人有疑問,接近或光電開關(guān)能做什么?雖然,目前限位開關(guān)沒有化時代的進步。但這樣的懷疑態(tài)度是完全錯誤的。微控制器電路現(xiàn)在非常微小,足以適應(yīng)圓柱形的接近傳感器。再加上網(wǎng)絡(luò)連接技術(shù),為其增加了更多的功能和適應(yīng)性的潛力。
最初,限位開關(guān)(有時,開關(guān)和傳感器能相互使用)的特性是離散的,信號的接通或關(guān)閉,或是在半導體中改變狀態(tài)。接近和光電傳感器是非接觸式的,也就是說,他們能在標定的范圍內(nèi)檢測到物體,而不需要與物體相接觸。而限位開關(guān),必須與被檢測的物體接觸。這一般用于各種杠桿臂或柱塞(roller plunger)。
接近開關(guān)有三種基本類型:感應(yīng)式、電容式和超聲波式。感應(yīng)式傳感器在制造業(yè)中使用最為普遍,能感知金屬物體。電容式和超聲波傳感器能感知金屬和非金屬的物質(zhì)。
一個感應(yīng)式傳感器的直徑遠大于開關(guān),它通過產(chǎn)生電磁場,電磁場隨著距離增加而減弱。這樣,隨著目標的越接近,傳感器能檢測渦電流的減少。當金屬物質(zhì)進入這個電磁場中,渦電流產(chǎn)生變化。
當安裝在金屬盤上,如金屬模上時,感應(yīng)磁場的直徑的范圍內(nèi)就存在不少問題。"屏蔽"傳感器解決了這個問題。屏蔽主要直接針對磁場,這樣周圍的金屬就不被感應(yīng)到。但是屏蔽的代價是縮短了感應(yīng)的距離。
光電傳感器有三種基本形式。傳送式或透射式光電傳感器需要一個發(fā)射器和一個接受器。反射感知從反射物體來的光。這兩種傳感器在光束中斷的時候,產(chǎn)生輸出。漫反射傳感器感知物體漫反射回的光線,當接收到光線時,產(chǎn)生輸出。
大多數(shù)產(chǎn)品的傳感范圍都是有特定的條件的,一般是1 mm厚的方形低碳鋼。如果物體是不含鐵性物質(zhì)的,如黃銅或鋁,那么額定的傳感距離就要縮小。
接近智能傳感器
現(xiàn)在的狀況是,要么磁場存在,要么就徹底不行(當金屬物體進入時)。隨著在開關(guān)電路中增加的智能功能,磁場的不同能量能被感知和計算。另外一種用途是讓傳感器感知,在某個特定的點上,即在"死區(qū)"編程的能力。Cutler-Hammer開關(guān)以及Rockwell 的DeviceNet傳感器就有這種功能,此外Schneider有全系列的"可編程"接近傳感器,相比傳統(tǒng)的輸入設(shè)備的確有其先進之處。
Cutler-Hammer的接近傳感器甚至能在筆記本電腦中進行編程。期待在不久的未來PDA與傳感器也能順利地連接。
一個感應(yīng)式接近傳感器含有一個線圈,用以產(chǎn)生電磁場;一個振蕩器電路,用以激勵線圈;一個觸發(fā)電路和一個輸出電路。最新型的傳感器能進行編程,在額定的空間內(nèi)感知物體,當然不是任何地方都可以正常使用。
也許接近開關(guān)最大的價值在于能經(jīng)受惡劣的環(huán)境。大部分能應(yīng)用于切割區(qū),液體沖洗,或其他劇烈的環(huán)境中。特別的模型具有特富龍(Teflon)涂層,外部物質(zhì)如焊渣等就不會黏附在表面。有些可用于焊接環(huán)境,具有堅固的內(nèi)部電子器件,使失真最小化,不受焊弧產(chǎn)生的高的電磁場 (emf)的干擾。
在電工安裝這些設(shè)備時,最重要的建議是什么呢?答案是,提醒安裝電工,這些是非接觸式的設(shè)備。雖然它們的傳感距離比較小,有時僅僅為8mm(大約是0.3英寸),接近傳感器并不需要吸收貨盤停止時的力。使用一個圓柱形接近傳感器作為軟梯也會用到,所以要注意放置的位置。
電容接近傳感器優(yōu)點包括,傳感距離更遠,以及能感知非金屬物質(zhì)。開關(guān)中的電路檢測一個電容性磁場,這是由傳感頭和感知的物體內(nèi)的極板形成。這些特性再加上一個模擬輸出,使得電容接近傳感器成為液體液位應(yīng)用的理想產(chǎn)品。超聲波接近傳感器一般來說,其感知距離是最大的,它通過發(fā)送和接受一個超聲波來感知物體的。
紅光感應(yīng)
光電傳感器發(fā)出一個光束,并檢測光束返回與否。大多數(shù)是常用的可視紅光和紅外線??梢暭t光在設(shè)備中十分有效,但現(xiàn)在大多數(shù)傳感器都具有一個信號LED以增強信號。
光電傳感器有三種基本形式,透射、反射和散射,基于這幾種方式,他們發(fā)出并接受光。
可靠性最高的是透射型光電傳感器,它使用獨立的發(fā)送和接受器。這種方法對于接受器來說產(chǎn)生出最大的接受能量,產(chǎn)生最強的和最穩(wěn)定的信號。常用的透射型光電傳感器如現(xiàn)代自動化大門開啟裝置。裝置被放置在大約門上6英寸,以確保沒有遮擋,比如小孩等。在制造業(yè)中,這種類型最適合探測物體的通過,如通道或大門。
透射型光電傳感器的缺點是成本問題,有兩個元件,相對于其他的傳感器,安裝比較困難。接收器可放置在變送器的位置上,獨立的設(shè)備可由反射體替代。光線從傳感器發(fā)射出來,反射體將光線反射,然后再由傳感器中不同物鏡和線路接收。這種類型被稱為:逆反射。它降低成本,因為只有一個元件,而且安裝更為方便,因為只有一個設(shè)備需要調(diào)整。
散射光電傳感器與接近傳感器的運行方式相仿。例如,傳感器以物體為反射物。這有利于近距離測量,或可應(yīng)用于難以放置反射物的場合。一個散射傳感器安裝在滾動傳送裝置下,能檢測包裝,當包裝傳送路徑錯誤時,產(chǎn)生輸出。 電容式接近開關(guān)相關(guān)文章:電容式接近開關(guān)原理 光電開關(guān)相關(guān)文章:光電開關(guān)原理
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