For å produsere et sluttresultat av høy kvalitet krever automatisering av industrielle prosesser en rekke forskjellige komponenter for å fungere feilfritt sammen. Posisjonssensorer, et beskjedent, men avgjørende element i industriell automatisering, er temaet for denne artikkelen. Posisjonssensorer i produksjons- og prosesseringsanlegg sikrer at viktige oppgaver utføres som planlagt, noe som hjelper til med overvåking og styring av produksjonsprosesser. For å være mer presis, er deres hovedoppgave å finne "mål" eller bevegelige ting og rapportere om deres tilstedeværelse eller fravær. Pneumatiske ventiler har en rekke bruksområder fordi de kan overføre signaler til systemet som ber det om å utføre en forhåndsprogrammert handling når et mål er innenfor en forhåndsinnstilt avstand fra posisjonssensoren.
Posisjonssensoren leverer et signal som ber systemet om å stoppe å utføre den forhåndsprogrammerte funksjonen eller bytte til en annen funksjon når målet beveger seg bort fra posisjonssensoren. Selv om målet teoretisk sett kan være hva som helst, vil denne artikkelen utelukkende undersøke metalliske mål og de "vanlige" metodene for å lokalisere dem for enkelhets skyld. Mekaniske grensebrytere, induktive nærhetssensorer, fjærbegrensningsbrytere og grensebrytere er noen av disse teknologiene. Det er nyttig å forstå standardspråket som brukes av de fleste sensorprodusenter før man gjennomgår de mange typene posisjonssensorer.
• Føleavstand: avstanden mellom føleflaten og det bryteraktiverende målet
• Hysterese: avstanden mellom utløserpunktet og bryterens aktiveringspunkt
• Repeterbarhet: Bryterens levetidskapasitet til å identifisere det samme målet konsekvent innenfor samme område.
• Responstid: intervallet mellom måldeteksjon og generering av utgangssignal.
Elektromekaniske enheter kalt mekaniske grensebrytere bruker direkte fysisk kontakt med et mål for å registrere målets posisjon. De kan tåle høye strømbelastninger og operere uten strømkilde. Mekaniske brytere bryr seg ikke om polaritet eller spenning fordi de bruker tørre kontakter, noe som gjør dem motstandsdyktige mot ulike elektriske feil som elektrisk støy, radiofrekvensforstyrrelser, lekkasjestrøm og spenningsfall. Vektarmen, knappen, huset, basen, hodet, kontaktene, terminalene og andre bevegelige elementer på disse bryterne krever ofte vedlikehold. Votto mekaniske grensebrytere kan ha dårlig repeterbarhet siden de er i direkte fysisk kontakt med målet. Selve målet så vel som vektarmen kan bli slitt gjennom fysisk kontakt. Det finnes også ubeskyttede åpninger som er utsatt for korrosjon, støv og fuktighet. På grunn av dette problemet kommer sertifiserte farlige områder og forseglede kontakter ofte til en høy pris.
En fjærbryter er et elektromekanisk verktøy som bruker magnetisk tiltrekning for å bestemme plasseringen av et magnetisk mål. To små metallpinner innesluttet i et glassrør er plassert inne i bryteren. Dette er et "reed-element". På grunn av sin magnetiske følsomhet reagerer reed-elementet på magnetiske mål ved å aktiveres. Siden de ikke krever direkte kontakt med målet for å fungere, gir fjærbrytere alle fordelene med mekaniske brytere samtidig som de unngår slitasjeproblemer.
Vanlige jernholdige mål kan ikke brukes med fjærbrytere; magnetiske mål er nødvendige. Reed-bryteren er upålitelig fordi reed-elementet, glassrøret og de små metallpinnene blir slitne av bøying. Lavt kontakttrykk kan føre til vibrasjon i kontaktene og feilaktige signaler fra reed-bryteren i situasjoner med høy vibrasjon.
En solid-state elektronisk enhet kalt en induktiv nærhetssensor bruker endringer i energifeltet til en metallisk gjenstand for å bestemme hvor den er. Fysisk berøring er ikke nødvendig, og det er ingen bevegelige deler som kan sette seg fast, slites ut eller skades, noe som reduserer vedlikeholdet. Den er også motstandsdyktig mot støv og smuss fordi den ikke har noen bevegelige deler. Induktive nærhetssensorer er svært tilpasningsdyktige for en rekke bruksområder og er tilgjengelige i en rekke størrelser og design. Induktive nærhetssensorer tåler ikke høye strømbelastninger og trenger en ekstern strømkilde (strøm) for å fungere. De kan også være sårbare for spenningsfall, lekkasjestrømmer, radiofrekvensforstyrrelser og elektrisk støy. Ekstreme temperatursvingninger og fuktighetsinntrengning kan av og til være skadelig for induktive nærhetssensorer.
grensebryter
Ved å bruke en spesiell hybridteknologi kan grensebrytere lokalisere jernholdige mål via elektromagnetiske felt. Håndtaksløse grensebrytere er utrolig pålitelige i utfordrende situasjoner og ved langvarig bruk. Siden det ikke er behov for fysisk berøring eller ekstern strøm, er store strømbelastninger mulige, og ingenting kan sette seg fast, bøye seg, knuses eller skrape. I likhet med mekaniske brytere er de upåvirkelige av elektrisk støy, radiofrekvensforstyrrelser, lekkasjestrømmer og spenningsfall. De er heller ikke polaritets- eller spenningsfølsomme. Støv, smuss, fuktighet, fysisk berøring og de fleste etsende stoffer eller kjemikalier har ingen effekt på grensebrytere. De fleste typene har et bredt driftstemperaturområde og er iboende sikre. Den håndtaksløse grensebryteren er perfekt for applikasjoner som krever vanntetthet og eksplosjonssikring på grunn av de forseglede tilkoblingene og det solide metallhuset.
Posisjonssensorer er avgjørende for automatisering av industrielle prosesser. Det finnes en rekke posisjonssensorteknologier på markedet, hver med et distinkt sett med ytelsesegenskaper. For å oppnå nødvendig ytelse og pålitelighet, bør man være nøye med å velge riktig type sensor for applikasjonen.
Publisert: 02.06.2023
