Endüstriyel Sensörler | Endüstriyel Sensörlerin Uygulama Alanları – Ä°ndüktif – Kapasitif Sensörler – Uygulama Örnekleri

Endüstriyel Sensörler

Uygulama Alanları

Kalite kontrol amaçlı ölçme sistemleri, üretim ve montaj hatlarında imalat sürecinin en önemli aşamalarındandır. Günümüz teknolojisi mükemmelliği ve üretimdeki hassasiyeti otomasyon sistemleriyle ortaya koyar. Bu çalışmada Otomasyonda önemli yer tutan Endüstriyel sensörlerden İndüktif ve kapasitf sensörler incelenmiş ve bu sensörlerin uygulama alanlarına değinilmiştir.

Sensör ve Transdüser terimleri birbirlerinin yerine kullanılan terimlerdir. Transdüser genel olarak enerji dönüştürücü olarak tanımlanır . Sensör ise çeÅŸitli enerji biçimlerini elektriksel enerjiye dönüştüren cihazlardır. Ancak 1969 yılında ISA (Instrument Society of America) bu iki terimi eÅŸ anlamlı olarak kabul etmiÅŸ ve “ölçülen fiziksel özellik, miktar ve koÅŸulların kullanılabilir elektriksel miktara dönüştüren bir araç” olarak tanımlamıştır.

Sensörlerle Uzunluk, alan, miktar, kütlesel akış, kuvvet, tork (moment), basınç, hız, ivme, pozisyon, ses dalga boyu ve yoğunluğu, Sıcaklık, ısı akısı, Voltaj, akım, direnç, indüktans, kapasitans, di elektrik katsayısı, polarizasyon, elektrik alanı ve frekans, Alan yoğunluğu, akı yoğunluğu, manyetik moment, geçirgenlik, Yoğunluk, dalga boyu, polarizasyon, faz, yansıtma, gönderme, yoğunlaşma, içerik, oksidasyon/redaksiyon, reaksiyon hızı, pH miktarı ölçümleri gibi birçok uygulama alanı gelişmiştir.

İndüktif ve Kapasitif Sensörler

Tüm otomatik işlemlerde üretimin akışı ve makine hareketlerinin, geri besleme bilgisi olarak denetleyici birimlere aktarılması için sensörlere kesinlikle gerek vardır. Sensörler konum, sınır, seviye bilgileri verirler veya darbe iletici olarak görev yaparlar. Elektronik sensörler içinde iki tanesi endüstri uygulamaları için çok güvenilir olduklarını kanıtlamışlardır. İndüktif ve kapasitif sensörler çok geniş bir malzeme çeşidini dokunmadan algılarlar. İndüktif ve kapasitif sensörlere algılayıcı, dokunmasız konum gösterici, yaklaşım anahtarı gibi isimlerde verilmektedir.

Şekil 2.1.2 İndüktif Sensörde oluşan manyetik alan

Şekil1. Sargıda oluşan manyetik alan

Şekil 2.2.1 İndüktif Sensörün Kesiti

Şekil 2.2.2 İndüktif Sensörün İç Yapısı

İndüktif Sensörler

Ä°ndüktif sensör, iletken malzeme içerisinde girdap akımı kayıplarının neden olduÄŸu bir rezonans devresinin kalite faktöründeki deÄŸiÅŸikliÄŸin fiziksel etkisinden yararlanır. Bir LC osilatörü 100 kHz. ile 1 MHz. arasında yüksek frekanslı bir elektromanyetik alan oluÅŸturur Åžekil 2.1.1‘de görüldüğü gibi alan herhangi bir yöne yönelmeden sargı eksenine göre simetrik biçimlenir. Gerçekte, yalnızca akım taşıyan iletkenden oluÅŸan bir sargı kullanılmaz ve yüksek geçirgenliÄŸi olan ferit malzeme yardımıyla elektromanyetik alana istenilen doÄŸrultuda bir yön vermeye çalışılır.

Ferit çekirdek üzerine yerleÅŸtirilen sargının manyetik alanı sensör etrafında yoÄŸunlaÅŸmış olur (özellikle duyarlı bir hale gelen sensörün etkin alanının ön tarafında). EÄŸer sargı ve ferit çekirdek ayrıca bir metal ekranla çevrilmiÅŸ ise Åžekil 2.2.2′de manyetik alan tümüyle sensörün ön tarafındaki alanda sınırlanmış olur. Böylece sensörün kenarları anahtarlama özelliÄŸini etkilemeden tümüyle metalle çevrilebilir.

Eğer bir iletken malzeme, oluşan elektromanyetik alan içine girerse, indüksiyon yasasına göre malzeme içinde girdap akımları oluşur ve osilatör devresinden enerji çeker. Bu sistem birincil sargısının indüktans L, ikincil sargısının ve yükün iletken malzeme ile gösterildiği bir transformatör ile karşılaştırılabilir. Birincil ve ikincil sargılar arasındaki tek bağlantı havada oluşturulan alandır.

İndüktif Sensörün Özellikleri

İndüktif sensörler; kendisine yaklaşan metalik malzemeleri temas olmadan algılarlar. Osilasyon devresindeki L bobininde yüksek frekanslı manyetik alan yaratılır.Bu manyetik alana yaklaşan metal parçada eddy akımları oluşur ve bu akımlar parça yaklaştıkça artar.

Bu osilasyon devresinde yük artışına sebep olur ve osilayon azalır yada durur. Sensördeki ”GeniÅŸlik ölçüm devresi” bu deÄŸiÅŸimi algılar.

Sensörün cisim üzerinde manyetik bir etkisi yoktur. Tüm pratik uygulamalarda hedef cisim her türlü etkiden uzaktır. İndüktif sensörler uzaklık ile orantılı bir sinyal iletmede yalnızca sınırlı bir kullanıma sahiptir. Bu yüzden asıl uygulama alanı bir sayısal anahtar olarak kullanılmasıdır.

Şekil 2.2.1 ve 2.2.2 de bir sensörün iç yapısını göstermektedir. Muhafaza, kablo veya soket parçalarından meydana gelir, devre kartı veya esnek filmde SMD (yüzeye monte edilen) elektronik devre, ferit çekirdekli parçalardan oluşur.

Bu, sensöre vibrasyon ve darbelere karşı ayrıca neme karşı da iyi bir koruma sağlar. Böylece endüstrinin her yerinde kullanılabilir ve sağlam siviç gereksinimini karşılar.

Şekil 2.3. Uygulama kullanılan LVDT ve RVDT modelleri

LVDT ve RVDT

LVDT (doÄŸrusal deÄŸiÅŸken fark transformatörü), RVDT (döner deÄŸiÅŸken fark transformatörü) ve ortak indüktanslı yakınlık sensörlerinin çalışmasının temelidir. LVDT mekanik olarak hareketlendirilmiÅŸ nüvesi ile bir transformatördür. LVDT’nin ani yer deÄŸiÅŸimlerini ölçebilmesi için osilatör frekansının hareketin en yüksek frekansından en azından 10 kat daha büyük olması gerekir. YavaÅŸ yer deÄŸiÅŸim iÅŸleri için kararlı osilatör yerine 50-60 Hz’lik besleme kaynağı frekansı kullanılabilir.

LVDT ve RVDT lerde; Sensör çok az sürtünme direnci ile kontaksız bir aygıttır. Manyetik ve mekanik histerezis ihmal edilebilir. Çıkış direnci çok düşüktür. Gürültü ve parazitlere karşı az duyarlılık. Sonsuz kademede çözünürlük mümkündür. LVDT sensörünün kullanışlı uygulama yerlerinden birisi de aygıtların kalite kontrolü ve ölçekleme aygıtı (gauging) olarak kullanılmasıdır. Bu durumda LVDT nüvesine ölçme başlığının önceden ayarlanmış referans pozisyonuna gelebilmesi için bir yay monte edilmiştir.

Uygulama Örnekleri

Aşağıdaki indüktif ve kapasitif sensörlerin en genel uygulamalarına örnekler verilmiştir.

Åžekil 3.1‘deki sistemde indüktif sensör ile metal kapak kontrolü yapılmaktadır. Bu sistem de indüktif sensörler ÅŸiÅŸenin üzerinde kapağın var yada yok oluÅŸunu algılar ve kontrol sistemine sinyal gönderirler. Kontrol sistemi bu sinyale göre pistonun ileri yada geri konuma getirir. EÄŸer kapaklar tam ise piston geri konumda kalır ve kutu banttan ileriye doÄŸru hareket eder, ÅŸayet kapaklardan biri yok ise piston ileri konuma geçerek ÅŸiÅŸelerin bulunduÄŸu kutuyu diÄŸer banda sürer.

Şekil 3.2 Kapasitif Sensör ile Seviye Kontrolü

Şekil 3.1 İndüktif Sensör ile Metal Kapak Kontrolü

Åžekil 3.2‘deki sistemde kapasitif sensör ile seviye kontrolü yapılmaktadır. Sistemin çalışması, iki prob arasında hava olduÄŸundan sensörün kapasitesi sabit bir deÄŸerdedir. Problar arasına toz parçacıkları girdiÄŸinde problar arasındaki madde deÄŸiÅŸtiÄŸinden kapasite deÄŸeri deÄŸiÅŸecektir. Bu deÄŸiÅŸim sonucunda kontrol sistem kabın içinde toz parçacıkları olduÄŸunu bir sinyal verecektir.

Åžekil 3.3‘deki sistemde pistonun konumunun manyetik sensörle algılanmaktadır. Pistonun ileri yada geri konumda oluÅŸununa göre manyetik sensörler sinyal verir. Bu uygulamalarda manyetik sensör çok kullanışlıdır manyetik sensör yerine baÅŸka algılama elemanı yerleÅŸtirmek hem montaj zorlukları çıkaracak hem de maliyeti fazla olacaktır.

Şekil 3.3 Manyetik Sensör ile Pnömatik Silindirin Pozisyon Kontrolü

Sonuç

Son yıllarda endüstri ve otomasyon sistemlerindeki gelişmeler sensör ve transdüserlerle çok geniş uygulama alanı bulmuşlardır. Sensörler fiziksel ortam ile endüstriyel amaçlı elektrik-elektronik cihazları birbirine bağlayan bir köprü görevi görürler. Bu cihazlar endüstriyel proses kontrol, koruma ve görüntüleme gibi çok geniş bir kullanım alanına sahiptirler. Günümüzde yüzlerce tip sensörden söz edilebilir, mikroelektronik teknolojisindeki hızlı gelişmeler yeni uygulamaların oluşmasına olanak sağlamaktadır. Bu çalışmada sensörlerin en geniş endüstriyel uygulama alanlarına ve örneklerine yer verilmiştir.

Kaynak: Kadim Dostlar ™ Forum

Bu içerik 28.05.2009 tarihinde Hale tarafından, Bilimsel GeliÅŸmeler - Sosyal ve Fen Bilimleri bölümünde paylaşılmıştır ve 2254 kez okunmuştur. Bu içeriğin devamında incelemek isteyebileceğiniz 1 adet mesaj daha bulunmaktadır.

Endüstriyel Sensörler | Endüstriyel Sensörlerin Uygulama Alanları - İndüktif - Kapasitif Sensörler - Uygulama Örnekleri orjinal içeriğine ulaşmak için tıklayın ...