Endüktif sensör - Inductive sensor

Image
Basit bir endüktif yakınlık sensörünün elemanları.
1. Alan sensörü
2. Osilatör
3. Demodülatör
4. Flip-flop
5. Çıkış

Bir indüktif algılayıcı prensibini kullanan bir aygıttır elektromanyetik indüksiyon tespit veya nesneleri ölçmek için uygulanır. Bir indüktör, içinden bir akım geçtiğinde bir manyetik alan geliştirir; alternatif olarak, içinden geçen manyetik alan değiştiğinde, bir indüktör içeren bir devreden bir akım akacaktır. Bu etki, bir manyetik alanla etkileşime giren metalik nesneleri tespit etmek için kullanılabilir. Sıvılar veya bazı kir türleri gibi metal olmayan maddeler manyetik alanla etkileşime girmez, bu nedenle endüktif bir sensör ıslak veya kirli koşullarda çalışabilir.

Prensip

Endüktif sensör, Faraday'ın indüksiyon yasasına dayanmaktadır . Manyetik Akının bir N dönüş devresi boyunca zamansal değişimleri, aşağıdaki bir voltajı indükleyecektir :

bu daha basit bir şekilde ifade edilebilir:

indüklenen B manyetik alanının bir S bölümü üzerinde homojen olduğunu varsayarak ( Manyetik akı ifade edilecektir ).

Endüktif sensörün bir biçimi, osilatörlü bir bobini tahrik eder. Bobine yaklaşan metal bir nesne, bobinin endüktansını değiştirerek, frekansta bir değişiklik veya bobindeki akımda bir değişiklik meydana getirecektir. Bu değişiklikler tespit edilebilir, güçlendirilebilir, bir eşikle karşılaştırılabilir ve harici bir devreyi değiştirmek için kullanılabilir. Bobin, manyetik alanı daha yoğun hale getirmek ve cihazın hassasiyetini artırmak için ferromanyetik bir çekirdeğe sahip olabilir. Özellikle osilatör bobininin geniş bir alanı kaplaması gerekiyorsa, ferromanyetik çekirdeksiz ("hava göbeği") bir bobin de kullanılabilir.

Endüktif sensörün başka bir biçimi, değişen bir manyetik alan üretmek için bir bobin ve örneğin bir metal nesnede indüklenen girdap akımları nedeniyle bir nesne tarafından üretilen manyetik alandaki değişiklikleri algılamak için ikinci bir bobin (veya başka bir cihaz) kullanır .

Başvurular

Arama bobini manyetometresi

İndüktif olarak da bilinen, bir arama bobini manyetometresi oluşturmak için ana unsur teşkil arama bobini . Bunlar birçok araştırma alanında kullanılmaktadır: manyetotelürikler , elektromanyetik dalgalar ölçümü, uzay plazmasındaki elektromanyetik dalgaları araştırmak için uzay manyetometreleri ve Dünya üzerindeki doğal elektromanyetik dalga gözlemleri.

Endüktif yakınlık sensörü (yakınlık anahtarı)

Endüktif yakınlık sensörü, temassız bir elektronik yakınlık sensörüdür . Metal nesnelerin konumlandırılması ve tespiti için kullanılır. Bir endüktif anahtarın algılama aralığı, tespit edilen metalin türüne bağlıdır. Demir ve çelik gibi demir içeren metaller, daha uzun bir algılama aralığına izin verirken, alüminyum ve bakır gibi demir dışı metaller algılama aralığını yüzde 60'a kadar azaltabilir.

Bir endüktif sensörün çıkışı iki olası duruma sahip olduğundan, bir endüktif sensör bazen endüktif yaklaşım anahtarı olarak anılır .

Sensör , bir oluşmaktadır indüksiyon bobini ya da dedektör bobin. Çoğu zaman bu, fiziksel olarak bir ferrit seramik çubuk veya bobin formu gibi yüksek manyetik geçirgenliğe sahip bir çekirdek etrafına sarılmış bir dizi yalıtılmış mıknatıs telidir ve sargı, bir ucundan bir dizi dönüşe sahip olabilir veya olmayabilir. toplam sargı. Ayarlanmış bir frekans osilatör tankı devresi oluşturmak için bir kapasitansa bağlanır. Bir transistör veya işlemsel yükseltici gibi bir voltaj veya akım kazanç cihazı ile bağlantılı olarak, bu, ayarlanmış bir frekans osilatörü oluşturur. Güç uygulandığında, ortaya çıkan salınım, proksimal (hedef) iletkenlerde girdap akımlarını indükleyebilen , sürekli değişen bir manyetik alana sahip, bobinde yüksek frekanslı bir alternatif elektrik akımıdır . Hedef ne kadar yakınsa ve iletkenliği ne kadar büyükse (örneğin metaller iyi iletkenlerdir), indüklenen girdap akımları o kadar büyüktür ve sonuçta ortaya çıkan karşıt manyetik alanların salınımın büyüklüğü ve frekansı üzerindeki etkisi o kadar fazla olur. Alüminyum gibi manyetik olmayan bir iletkende yük arttıkça büyüklüğü azalır, çünkü hedefteki indüklenen alan kaynak indüksiyon alanına zıttır, net indüktif empedansı düşürür ve bu nedenle eşzamanlı olarak salınım frekansını daha yükseğe ayarlar. Ancak, hedef demir gibi yüksek manyetik olarak geçirgen bir malzeme ise bu büyüklük daha az etkilenir, çünkü bu yüksek geçirgenlik bobin indüktansını artırarak salınım frekansını düşürür.

Salınım büyüklüğündeki bir değişiklik, yansıtıcı bir DC voltaj değeri üretmek için tepe voltaj değerini küçük bir filtreye geçiren bir diyot gibi basit bir genlik modülasyon detektörü ile tespit edilebilirken, bir frekans değişikliği birkaç çeşit frekans ayırıcı devreden biri tarafından tespit edilebilir. , bir faz kilidi döngü dedektörü gibi, frekansın hangi yönde ve ne kadar değiştiğini görmek için. Ya büyüklük değişimi ya da frekans değişikliği miktarı, sensörlerin açıktan kapanmaya gittiği bir yakınlık mesafesinin tanımlanmasına hizmet edebilir ya da tam tersi.

Endüktif sensörlerin yaygın uygulamaları arasında metal dedektörler , trafik ışıkları , araba yıkama ve bir dizi otomatik endüstriyel süreç bulunur. Sensör fiziksel temas gerektirmediğinden, erişimin zorluk arz ettiği veya kirin yaygın olduğu uygulamalar için özellikle yararlıdır.

Trafik sensörü

Yolların kesişme noktasındaki trafik sinyallerini kontrol etmek için kaldırıma bir endüksiyon döngüsü gömülebilir. Döngüye bağlı bir devre, bir araç döngü üzerinden geçtiğinde veya durduğunda endüktansındaki değişikliği algılayabilir. Bu, araçları tespit etmek ve trafik sinyallerinin zamanlamasını ayarlamak veya yoğun bir kavşakta bir dönüş sinyali sağlamak için kullanılabilir.

Nükleer manyetik rezonans

Aynı zamanda (bu alanda) "NMR bobinleri" veya "radyofrekans bobinleri" olarak anılan endüktif sensörler, Nükleer manyetik rezonansta nükleer spin devinimiyle ilişkili elektromanyetik alanın manyetik bileşenini saptamak için kullanılır .

Ayrıca bakınız

Referanslar