سنسور القایی چیست؟

سنسورهای القایی به نوعی از حسگرها گفته می شود که جزء شاخه حسگرهای مجاورتی بوده و از آن ها برای تشخیص حضور اشیا با جنس فلزی در انواع صنعت های گوناگون استفاده می شود. این سنسورها با بهره گیری از مبنای القای الکترو مغناطیسی قادرند تا اشیاء فلزی را از فاصله ای معین تشخیص داده و حضورشان را اطلاع دهند.

مقاوت این سنسورها به اندازه ای است که شرایط مکانیکی و محیطی بر عملکردشان تأثیر چندانی نداشته و در شرایطی که محیط مورد بررسی به اندازه کافی و مناسب آماده نشده باشد نیز به خوبی فعالیت می کنند.

اجزا سنسور القایی :

هر سنسور القایی استاندارد از قسمت های زیر تشکیل شده است که این بخش ها در تمام سنسورها ثابت و ضروری اند. این قسمت ها شامل مدار آشکار کننده، مدار خروجی جهت قطع و وصل کردن جریان، هسته فریت، مدار تولید کننده نوسان و سیم پیچ می باشد

کار هسته فریت و سیم پیچ، القا کردن یک میدان مغناطیسی در سنسور می باشد که نوسان ساز وظیفه تولید و هدایت آن را بر عهده دارد. این میدان غالباً حول هسته فریت تجمع می یابد تا بتواند راحت تر به بخش روبروی سنسور انتقال یابد. وقتی که یک شی فلزی در حیطه اثر سنسور قرار گیرد، این میدان های مغناطیسی هدایت شده به سمت شی فلزی جریان یافته و توسط آن دریافت می شوند.

به دنبال آن، دامنه امواج تولید شده توسط نوسان ساز کاهش یافته و این تغییر دامنه در فرکانس توسط مدار آشکار کننده نمایان می شود. این مدار هنگامی که به سطح معینی از تغییر در دامنه برسد شروع به فعالیت خواهد کرد که همزمان با آن، بخش خروجی سنسور هم فعال خواهد شد.

حال اگر این شی فلزی از حیطه امواج مغناطیسی سنسور بیرون برده و دور شود، دامنه فرکانس نوسان ساز، بر عکس حالتی که در مجاور جسم فلزی قرار داشت، افزایش یافته و پس از رسیدن به یک میزان معین، خروجی سنسور از فعالیت باز خواهد ایستاد.

فواید سنسور القایی :

از جمله برتری هایی که سنسورهای القایی را به تجهیزاتی توانمند در کمک به متخصصان در زمینه صنایع گوناگون تبدیل کرده است، قابلیت کارکرد آن ها در شرایط محیطی مختلف مثلاً در حضور گرد و غبار و آلودگی محیط مورد نظر و همچنین سایر شرایط نامساعد فیزیکی است که می توانند در این حالات کارکرد مطلوبی داشته و مشابه سایر موقعیت های به کار برده در محیط های مساعد عمل کند.

محیط شرجی و با میزان بالای رطوبت در هوا نمی تواند مانعی برای عملکرد صحیح این سنسور ایجاد کند و ساییده شدن و داشتن تماس با جسم فلزی هم در عملکرد این دستگاه ها ضرورتی ندارد. مزیت دیگری که این سنسورها دارند این است که رنگ و شکل فلزات در تعیین حضور آن ها در محیط تأثیری نخواهد گذاشت.

معایب سنسورهای القایی :

دانستن این نکات در مورد سنسورهای القایی برای انتخاب نوع مناسب سنسور بسته به کارکرد مورد نظر حائز اهمیت می باشد. در صورتی که این سنسورها در معرض میدان های مغناطیسی قوی و امواج بزرگتری در اطراف خود قرار بگیرند، عملکردشان دچار اختلال شده و تضعیف خواهد شد.

همچنین فاصله مشخصی که از طریق آن به وجود اجسام فلزی پی می برند نسبت به سایر سنسورهای موجود، بازه کوتاه تری را در بر می گیرد. به علاوه سنسورهای القایی تنها قابلیت تشخیص اشیاء فلزی و تمایز قائل شدن آن ها با سایر اجسام را دارند و در صورت مجاورت با اشیاء غیر فلزی نمی توانند آن ها را  تشخیص دهند.

انواع ساختار سنسورهای القایی :

همانطور که در ابتدای بحث نیز اشاره شد، مبنای عملکردی این سنسورها استفاده از قانون القای مغناطیسی فارادی می باشد. سنسورهای القایی به دو دسته از لحاظ ساختمان درونی و مکانیسم عمل تقسیم می شوند: 

ساختار نوع اول ساده تر از نوع دیگر بوده و عملکرد آسانی دارد. در این نوع سنسورهای ساده، هدایت جریان مغناطیسی توسط یک سیم پیچ و اسیلاتور صورت می گیرد که در سنسور تعبیه شده اند. وقتی یک جسم فلزی در حوزه تحت پوشش در اطراف سنسور قرار بگیرد باعث تغییر در ضریب خود القایی سیم پیچ موجود در آن شده و در صورت وجود یک هسته از نوع فرو مغناطیس در آن می تواند این امواج را تشدید کرده تا شناسایی جسم فلزی راحت تر انجام گیرد.

اگر بخواهیم منطقه وسیع تری را با استفاده از این سنسور مورد بررسی قرار دهیم و محوطه کاربردی مان درصد بیشتری از محیط را در بر بگیرد، در این صورت از یک سیم پیچ بدون هسته مرکزی فرومغناطیسی استفاده می شود تا بتواند بخش گسترده تری از پیرامون را مورد بررسی و سنجش قرار دهد.

ساختار دومی که در سنسورهای القایی مورد استفاده قرار می گیرد نحوه عمل متفاوت تری نسبت به نوع اول و ساده تر سنسورها دارند. در نوع دوم، سنسورها به کمک یک سیم پیچ شروع به تولید میدان مغناطیسی می کنند که این امواج مدام در حال تغییر و نوسان بوده و به شکل یکنواخت جریان ندارند.

حال اگر جسمی فلزی در مسیر این جریان های تولید شده متغیر قرار گیرد، در نتیجه در مسیر آن ها مانعی به حساب آمده و جریان متقاطع آن ها را دستخوش تغییراتی خواهد کرد. این تغییرات ایجاد شده می توانند اندازه گیری شوند که برای سنجش شدت و میزان این تغییرات از یک سیم پیچ جداگانه بهره می برند که به خوبی می تواند این جریان های دریافتی را در مقایسه با امواج اولیه سنجیده و تفاوت این دو را مشخص سازد. گاهی ممکن است به جای به کارگیری یک سیم پیچ جدید، مدار دیگری را جایگزین آن کنند تا این نوسانات ایجاد شده در اثر حضور یک شی فلزی را تعیین و اندازه گیری کنند.

انواع سنسورهای القایی با توجه به شکل و ویژگی های ظاهری و مشخصات فنی :

سنسورهای القایی در شکل ها و ظواهر گوناگونی دیده می شوند که هر کدام بسته به کاربرد و موارد استفاده می تواند از لحاظ مشخصات فنی هم با سنسورهایی که ظاهر متفاوتی دارند اختلافاتی داشته باشد. از لحاظ شکل و ظاهر، سنسورها می توانند یا به صورت مکعبی یا استوانه ای یافت شوند که می توانند در قطر، نحوه نصب شدن آن، نوع سیم به کار رفته در آن، نوع روکش مورد استفاده و جنس بدنه آن با هم تفاوت هایی داشته باشند.

همچنین جزئیات دیگری از قبیل تعداد سیم های به کار رفته، دیجیتال یا غیر دیجیتال بودن سنسورها، مدل ورودی و خروجی آن ها، فاصله پوشش تا محل بررسی، بازه دمایی جهت عملکرد صحیح و سیگنال به کار رفته در استفاده از آن هم می توانند طیف های گوناگونی را در بر بگیرند.