تفاوت بین سنسور القایی و سنسور خازنی چیست؟
امروزه با پیشرفت صنایع برق و الکترونیک تجهیزات بسیار جدیدی به وجود آمده است که این تجهیزات در راستای بهبود زندگی بشر هستند. بسیاری از این تجهیزات را به چشم دیده اید و درباره آن اطلاعاتی دارید. یکی از تجهیزات بسیار مهم در صنعت برق و الکترونیک، سنسور ها هستند. لازم به ذکر است که سنسور یک کلمه انگلیسی بوده و به معنای حس کننده می باشد و می تواند به صورت اتوماتیک در صنایع مختلف اموراتی مانند موارد زیر به کار رفته و آن ها را اندازه گیری نماید:
- شمارش
- فشار
- حرارت
- رطوبت
- دما و ...
می توان اشاره داشت که سنسورها امروزه به عنوان ورودی فرمان در صنایع نقش دارند و بر اساس کارایی آن ها فرمانی در یک حوزه صادر می شود. به بیان تخصصی تر زمانی که یک فرمان از پی ال سی سیستم مورد نظر صادر می شود، سنسور مربوطه بر اساس نوع کارایی خود متریال مورد نظر را اندازه گیری می کند و به صورت آنالوگ و یا دیجیتال آن را اندازه گیری می نماید، سپس نتیجه به دست آمده بر اساس نوع ارائه به پی ال سی سیستم وارد می شود، و بر اساس آن تصمیم گیری های لازم اتخاذ می گردد. در این مقاله از وب سایت آژند برق به بررسی سنسور القایی و سنسور خازنی و هم چنین تفاوت آن ها با یک دیگر می پردازیم، بنابراین برای کسب اطلاعات بیشتر تا انتهای این مطلب با آژند برق همراه باشید.
سنسور چیست؟
باید بیان شود که سنسور می تواند به عنوان وسیله ای تعریف شود که از آن برای حس کردن یا تشخیص دادن کمیت فیزیکی شبیه نیرو، فشار، کشش، نور و ... مورد استفاده قرار گیرد و سپس آن را به خروجی مطلوبی مانند سیگنال الکتریکی تبدیل می کند تا کمیت فیزیکی اعمال شده را اندازه گیری نماید. می توان اذعان داشت که در چند مورد، یک سنسور ممکن نیست به تنهایی برای تحلیل کردن سیگنال به دست آمده، کافی باشد. در آن نمونه ها یک سیستم شایسته سازی سیگنال، برای حفظ ولتاژ خروجی سنسور در محدوده مورد نظر با توجه به دستگاه نهایی که ما استفاده می کنیم، استفاده شده است.
انواع سنسور:
سنسور های بسیاری وجود دارد که در صنعت برق و الکترونیک مورد استفاده قرار می گیرد و هر کدام از آن ها امور مختلفی را بر عهده دارند و کارایی آن ها با یک دیگر متفاوت است. ما در این قسمت به مهم ترین و پرکاربرد ترین انواع سنسور در صنعت برق اشاره می کنیم، که از آن ها به صورت زیر یاد می شود:
- سنسور مجاورتی مغناطیسی
- سنسور القایی
- سنسور خازنی
- سنسور مجاورتی نوری
- سنسور التراسونیک
- سنسور دیجیتال تشخیص موقعیت الکترومکانیکی و ...
سنسور القایی:
همان گونه که می دانید، القا به معنای تماس نداشتن یا مورد تماس قرار نگرفتن می باشد و همان گونه که در ابتدای مقاله اشاره کردیم، سنسور نیز به معنای حس کننده یا حسگر است. بنابراین منظور از سنسور القایی، حس کننده بدون تماس است! به عبارت دیگر سنسورهای القایی سنسور های بدون تماس می باشند که اساسا بر مبنای مدار های مغناطیسی طراحی و ساخته شده اند و در صنعت برق و الکترونیک مورد استفاده قرار می گیرند.
از این رو به آن ها سنسورهای الکترومغناطیسی نیز اطلاق می شود. لازم به ذکر است که این سنسور ها تنها در مقابل فلزات عکس العمل نشان می دهند و می توانند فرمان مستقیم به رله ها، شیرهای برقی، سیستم های اندازه گیری و هم چنین مدارات کنترل الکتریکی ارسال کنند. سنسور های القایی می توانند وجود و یا عدم وجود شیء از جنس فلزی را تشخیص دهند پس از این نوع سنسور می توانیم در جهت تشخیص فقط فلزات مانند آهن ، آلومینیوم و… استفاده نماییم و اما نکته بسیار مهم این است که نمی توان از سنسور های القایی جهت تشخیص غیر فلزات مانند چوب ، کاغذ و … استفاده کرد.
ساختمان داخلی سنسورهای القایی چگونه است؟
شایان به ذکر می باشد که ساختمان داخلی سنسورهای القایی از ۴ قسمت اصلی تشکیل شده است. در زیر به قسمت های مختلف ساختمان داخلی سنسور های القایی اشاره می کنیم:
- اسیلاتور: تولید سیگنال سینوسی با یک فرکانس مشخص در سیم پیچ
- سیم پیچ : ایجاد میدان مغناطیسی در خروجی سنسور
- مدار تریگر : مانیتور کردن دامنه میدان مغناطیسی
- خروجی : دریافت فرمان از مدار اشمیت تریگر و فعال سازی مدار خروجی
باید بیان شود که قسمت اساسی این سنسورها از اسیلاتور با فرکانس بالا تشکیل می یابد که می تواند توسط قطعات فلزی تحت تاُثیر قرار گیرد. این اسیلاتور باعث به وجود آمدن میدان الکترو مغناطیسی درقسمت حساس سنسور می شود. نزدیک شدن یک قطعه فلزی باعث به وجود آمدن جریان های گردابی در قطعه شده و این عمل سبب جذب انرژی میدان خواهد شد و در نتیجه دامنه اسیلاتور کاهش پیدا می کند. از آنجا که طبقه دمدولاتور آشکار ساز دامنه اسیلاتور است در نتیجه، کاهش دامنه اسیلاتور توسط این قسمت به طبقه اشمیت تریگر منتقل می شود. کاهش دامنه اسیلاتور باعث فعال شدن خروجی اشمیت تریگر گردیده و این قسمت نیز به نوبه خود باعث تحریک طبقه خروجی می گردد.
انواع سنسور های القایی:
سنسور های القایی بر اساس موارد مختلفی تقسیم بندی می شوند که در قسمت بعد به آن ها اشاره می نماییم.
سنسورهای القایی از نظر ساختمان:
سنسور های القایی از نظر ساختمان داخلی آن ها به دو نوع زیر تقسیم بندی می شوند:
- سنسورهای القایی Flushed یا Shielded
- سنسورهای القایی Non Flushed یا Unshielded
سنسورهای القایی بر اساس شکل ظاهری:
سنسور های القایی براساس شکل ظاهری به دو نوع زیر تقسیم بندی می شوند:
- سنسورهای مکعبی
- سنسورهای استوانه ای
سنسور القایی بر اساس جنس بدنه
لازم به ذکر می باشد که سنسور های القایی بر اساس جنس بدنه به انواع مختلف زیر تقسیم بندی می شوند:
- فلزی
- پلاستیکی و …
نکته بسیار مهم این است که سنسورهای القایی معمولا از نوع فلزی هستند و دلیل آن هم عمر بالاتر سنسور های القایی فلزی می باشد.
سنسورهای القایی بر اساس نوع تغذیه
بر اساس نوع تغذیه سنسورهای القایی در دو نوع زیر طراحی و ساخته شده و در بازار ارائه می گردد:
- AC
- DC
سنسورهای با تغذیه ولتاژ AC معمولاً بین 90 تا 240 ولت بسته به نوع برند و شرکت سازنده طرای و تولید می شوند که از مزایای این سنسورها می توان به موارد زیر اشاره داشت :
- نویز پذیری کم
- امکان فعال کردن بارهای کوچک سلفی مانند کنتاکتور ، رله و ..
- کارکدن مستقیم سنسور و عدم نیاز به مبدل AC به DC برای سنسور
باید بیان شود که سنسورهای القایی با تغذیه ولتاژ DC معمولاً بین ولتاژ 5 تا 35 ولت بسته به نوع برند و شرکت سازنده طراحی و ساخته می شوند در این سنسورها رعایت اتصال سیم های مثبت و منفی بسیار مهم و الزامی می باشد و برای اتصال به انواع PLC ها و کانترها مناسب هستند.
مزایا سنسورهای القایی:
باید بیان شود که سنسورهای القایی از مزایای بسیار فراوانی برخوردار می باشند. ازمهم ترین و ویژه ترین مزایای سنسورهای القایی می توانیم به موارد زیر اشاره کنیم:
- فرکانس سوییچینگ بالا و درنتیجه قدرت تشخیص بسیار بالا
- عمر بالا به دلیل حذف کنتاکت مکانیکی
- قابلیت کار در محیط های مختلف با شرایط سخت کاری مختلف : مرطوب، گرد و غبار، دمای بالا و…
- نویز پذیری کمتر
- قیمت اقتصادی
- عدم نیاز به نیرو و فشار
معایب سنسورهای القایی:
سنسورهای القایی علاوه بر مزایای فراوانی که دارند، از معایبی نیز برخوردار هستند که از مهم ترین معایب این سنسورها می توانیم به موارد زیر اشاره کنیم:
- فقط قابلیت تشخیص اجسام فلزی را دارند ( با توجه به نوع فلز فاصله تشخیص کاهش می یابد )
- فاصله تشخیص پایین از چند میلی متر تا چند سانتی متر
سنسور خازنی:
باید بیان شود که سنسور خازنی و یا به عبارتی (capacitive sensor ) نوعی تکنولوژی غیر تماسی می باشد که اساس کار آن بر اساس ساختار و مکانیزم عملکرد خازن است. سنسور خازنی توانایی شناسایی هر نوع جسمی، اعم از اجسام رسانا مانند فلزات و یا هر نوع جسمی که دی الکتریکی متفاوت از هوا را داشته باشد، دارد. سنسورهای خازنی اغلب از خاصیت الکتریکی خازن بر اساس ایجاد تغییراتی در میدان الکتریکی اطراف سنسور استفاده می نمایند.
می توان اذعان داشت که این سنسورها برای کنترل سطوح در مخازنی که از مواد پودری، مایع و یا دانه دانه پر شده اند مناسب هستند و از آن ها بهره گرفته می شود. هم چنین می توان اشاره داشت که از سنسورهای خازنی می توان به عنوان مولد پالس به منظور کنترل وضعیت برنامه ماشین آلات برای شمارنده ها و آشکار سازی تقریبا تمام مواد فلزی و غیر فلزی استفاده کرد.
لازم به ذکر می باشد که سنسور های خازنی نوعی دیگر از سنسورهای مجاورتی هستند و این سنسورها شباهت بسیار زیادی به سنسورهای القایی دارند. نکته بسیار مهم این است که از تفاوت های اصلی سنسور خازنی با سنسور القایی در این است که سنسور القایی یک میدان الکترومغناطیسی تولید می نماید.
نحوه عملکرد سنسورهای خازنی:
شایان به ذکر می باشد که عملکرد سنسور های خازنی بر مبنای اندازه گیری تغییر ظرفیت یک خازن در مدار رزونانس RC در اثر نزدیک شدن قطعات فلزی یا غیر فلزی می باشد. می توان اذعان داشت که قسمت اصلی اسیلاتور از دو قطعه فلزی تشکیل شده, وضعیت قرار گیری قطعات در سنسور خازنی نسبت به یک دیگر به گونه ایی می باشد که باعث ایجاد یک ظرفیت خازنی می شود. هرگاه قطعه ای با ثابت دی الکتریک به صفحه حساس نزدیک شود، باعث تغییر در ظرفیت خازنی بین قطعات فلزی خواهد شد که این تغییر ظرفیت باعث تغییر دامنه خروجی اسیلاتور توسط دمدولاتور با مقایسه با مقدار مرجع آشکار می گردد. هر گاه دامنه اسیلاتور از مقدار مرجع بیشتر باشد آن گاه خروجی سنسور فعال می شود.
نکات مهم درباره سنسور خازنی:
درباره سنسورهای خازنی نکات بسیار مهم و اساسی وجود دارد که در زیر به ان ها اشاره می کنیم:
- سنسورهای خازنی هر دو هدف های فلزی و غیر فلزی از جمله شیشه، پلاستیک یا چوب را تشخیص می دهند.
- بسته به اندازه و خواص مواد هدف و هم چنین اندازه و شرایط نصب سنسور، تشخیص فاصله های بین 1 تا 50 میلی متر امکان پذیر می باشد.
- لازم به ذکر است که سنسور های مجاورت خازنی می توانند به عنوان سنسورهای نفوذی برای تشخیص مایع یا محیط های دارای دانه های ریز مورد استفاده قرار گیرند.
- این سنسورها با محتویات درون یک مخزن ساخته شده از شیشه یا پلاستیک، نارسانا و دارای دیواره نازک بر هم کنش می کنند.
- این عملکرد با افزایش ظرفیت کلی خازن شامل دیواره مخزن و محیط پر کننده انجام می شود.
- قابلیت نفوذ سنسورهای خازنی ، امکان کنترل سطح برای محیط های مایع و مواد توده ای را بدون تماس مستقیم با مواد فراهم می نماید.
سنسور خازنی توانایی تشخیص چه موادی را دارد؟
لازم به ذکر می باشد که سنسورهای خازنی قابلیت تشخیص دو نوع از مواد را دارند که در زیر به آن ها اشاره می کنیم:
مواد رسانا
اهداف رسانا شامل فلز، آب، خون، اسیدها، پایه ها و نمک می باشند. این اهداف از ظرفیت بیشتری برخوردار هستند و قدرت دی الکتریک بیشتری دارند.
مواد غیر رسانا
دسته هدف غیر رسانا مانند عایق الکترود سنسور عمل می کند. بنابراین موادی مانند: چوب، شیشه، پلاستیک، خاک و کاغذ بر فاصله سنجش تأثیر می گذارد.
تفاوت سنسور خازنی و سنسور القایی در چیست؟
همان گونه که اشاره کرده ایم، سنسورهای خازنی یکی از انواع سنسورهای مجاورتی هستند و بر خلاف شباهت ظاهری بسیار زیادی که با سنسورهای القایی دارند، دارای تفاوت هایی نیز می باشند. سنسور القایی یک میدان الکترومغناطیسی دارد و فقط توانایی تشخیص مواد فلزی را دارا می باشد در صورتی که سنسور خازنی میدان الکترواستاتیک تولید می کند و علاوه بر مواد فلزی توانایی تشخیص مواد غیر فلزی همانند انواع شیشه کاغذ پلاستیک مایعات، روغن، الکل و پارچه را نیز دارا می باشد.
سخن آخر:
همان گونه که بیان کردیم، از سنسور ها استفاده های بسیاری می شود، به گونه ایی که در تمامی لوازم برقی و الکترونیکی می توان آن ها را مشاهده کرد. سنسورها انواع بسیار گوناگونی دارند که بر اساس نوع کارایی می توان از آن ها استفاده کرد و بهره برد. شما می توانید برای کسب اطلاعات بیشتر درباره سنسورهای القایی و خازنی به وب سایت آژند برقمراجعه فرمایید.
