به منظور تولید یک نتیجه نهایی با کیفیت بالا، اتوماسیون فرآیندهای صنعتی به اجزای مختلف متعددی نیاز دارد تا با هم کار کنند. حسگرهای موقعیت، یک عنصر ساده اما حیاتی در اتوماسیون صنعتی، موضوع این مقاله هستند. حسگرهای موقعیت در تاسیسات تولید و پردازش اطمینان حاصل می کنند که وظایف حیاتی طبق برنامه ریزی انجام می شود، که به نظارت و مدیریت فرآیندهای تولید کمک می کند. به بیان دقیق تر، وظیفه اصلی آنها یافتن "هدف" یا جابجایی اشیا و گزارش حضور یا گزارش آنها است. غیبت دریچه‌های پنوماتیک کاربردهای مختلفی دارند زیرا ممکن است سیگنال‌هایی را به سیستم ارسال کنند که به آن بگوید زمانی که هدف در فاصله از پیش تعیین شده حسگر موقعیت قرار دارد، یک عمل از پیش برنامه‌ریزی‌شده را انجام دهد.

سنسور موقعیت سیگنالی را به سیستم می‌گوید که اجرای آن عملکرد از پیش برنامه‌ریزی شده را متوقف کند یا زمانی که هدف از سنسور موقعیت دور می‌شود، به عملکرد دیگری سوئیچ کند. اگرچه هدف ممکن است از نظر تئوری هر چیزی باشد، این مقاله صرفاً اهداف فلزی و روش‌های «جریان اصلی» برای مکان‌یابی آنها را برای سادگی بررسی می‌کند. کلیدهای حد مکانیکی، سنسورهای مجاورت القایی، کلیدهای حد فنری و سوئیچ های محدود برخی از این فناوری ها هستند. قبل از بررسی انواع مختلف حسگرهای موقعیت، درک زبان استاندارد مورد استفاده توسط اکثر سازندگان حسگر مفید است.

• محدوده سنجش: جدایی بین چهره حسگر و هدف فعال کننده سوئیچ

• Hysteresis: فاصله بین نقطه آزاد و نقطه فعال سوئیچ

• تکرارپذیری: ظرفیت طول عمر سوئیچ برای شناسایی مداوم یک هدف در محدوده یکسان.

• زمان پاسخ: فاصله بین تشخیص هدف و تولید سیگنال خروجی.

سوئیچ محدود که مکانیکی است

دستگاه های الکترومکانیکی به نام سوئیچ های محدود مکانیکی از تماس فیزیکی مستقیم با هدف برای تشخیص موقعیت هدف استفاده می کنند. آنها می توانند بارهای جریان بالا را پشتیبانی کنند و بدون منبع تغذیه کار کنند. سوئیچ های مکانیکی به قطبیت یا ولتاژ اهمیتی نمی دهند زیرا از کنتاکت های خشک استفاده می کنند و آنها را در برابر عیوب مختلف الکتریکی مانند نویز الکتریکی، تداخل فرکانس رادیویی، جریان نشتی و افت ولتاژ مقاوم می کند. بازوی اهرمی، دکمه، بدنه، پایه، سر، کنتاکت ها، پایانه ها و سایر عناصر متحرک این سوئیچ ها اغلب نیاز به تعمیر و نگهداری دارند. کلیدهای حد مکانیکی Votto ممکن است تکرارپذیری ضعیفی داشته باشند زیرا در تماس فیزیکی مستقیم با هدف هستند. خود هدف و همچنین بازوی اهرمی ممکن است در اثر تماس فیزیکی فرسوده شوند. منافذ بدون حفاظی نیز وجود دارد که مستعد خوردگی، گرد و غبار و رطوبت هستند. با توجه به این مشکل، مناطق خطرناک تایید شده و کنتاکت های مهر و موم شده اغلب قیمت بالایی دارند.

کلید فنری محدود

کلید محدود فنری یک ابزار الکترومکانیکی است که از جاذبه مغناطیسی برای تعیین محل هدف مغناطیسی استفاده می کند. دو شاخک فلزی کوچک محصور در یک لوله شیشه ای در داخل سوئیچ قرار دارند. یک "عنصر نی" چیزی است که این چیزی است. عنصر نی به دلیل حساسیت مغناطیسی خود با فعال شدن به اهداف مغناطیسی پاسخ می دهد. از آنجایی که برای عملکرد نیازی به تماس مستقیم با هدف ندارند، کلیدهای محدود فنری تمامی مزایای سوئیچ های مکانیکی را ارائه می دهند و در عین حال از مشکلات سایش جلوگیری می کنند.

اهداف آهنی معمولی را نمی توان با کلیدهای حد فنری استفاده کرد. اهداف مغناطیسی ضروری است. کلید نی قابل اعتماد نیست زیرا عنصر نی، لوله شیشه ای و شاخک های فلزی کوچک با خم شدن خسته می شوند. فشار کم تماس ممکن است در موقعیت‌های ارتعاش بالا منجر به صدا زدن کنتاکت‌ها و سیگنال‌های اشتباه از نی شود.

سنسورهای مجاورت القایی

یک دستگاه الکترونیکی حالت جامد به نام حسگر مجاورت القایی از تغییرات میدان انرژی یک جسم فلزی برای تعیین محل آن استفاده می کند. نیازی به لمس فیزیکی نیست، و هیچ قطعه متحرکی برای گیر کردن، فرسودگی یا آسیب دیدن وجود ندارد که باعث کاهش تعمیر و نگهداری می شود. همچنین به دلیل نداشتن قطعات متحرک در برابر گرد و غبار و کثیفی مقاوم است. سنسورهای مجاورتی القایی برای طیف وسیعی از کاربردها بسیار سازگار هستند و در اندازه ها و طرح های مختلفی موجود هستند. سنسورهای مجاورتی القایی نمی توانند بارهای جریان بالا را تحمل کنند و برای کارکردن به منبع تغذیه خارجی (برق) نیاز دارند. آنها همچنین ممکن است در برابر افت ولتاژ، جریان های نشتی، تداخل فرکانس رادیویی و نویز الکتریکی آسیب پذیر باشند. نوسانات شدید دما و نفوذ رطوبت گاهی اوقات می تواند برای سنسورهای مجاورت القایی بد باشد.

سوئیچ حد مجاز

با استفاده از یک فناوری ترکیبی خاص، سوئیچ های محدود می توانند اهداف آهنی را از طریق میدان های الکترومغناطیسی تعیین کنند. سوئیچ های محدود بدون اهرم در موقعیت های چالش برانگیز و استفاده طولانی مدت بسیار قابل اعتماد هستند. از آنجایی که نیازی به لمس فیزیکی یا نیروی خارجی نیست، بارهای جریان عظیم امکان پذیر است و هیچ چیز نمی تواند گیر کند، خم شود، خرد شود یا خرد شود. مانند کلیدهای مکانیکی، در برابر نویز الکتریکی، تداخل فرکانس رادیویی، جریان های نشتی و افت ولتاژ غیرقابل نفوذ هستند. آنها همچنین به قطبیت یا ولتاژ حساس نیستند. گرد و غبار، گرد و غبار، رطوبت، لمس فیزیکی و اکثر مواد خورنده یا شیمیایی هیچ تاثیری بر کلیدهای حد مجاز ندارند. اکثر انواع دارای محدوده دمای کاری گسترده ای هستند و ذاتا ایمن هستند. سوئیچ محدود بدون اهرم به دلیل اتصالات مهر و موم شده و محفظه فلزی جامد برای کاربردهایی که نیاز به ضد آب و ضد انفجار دارند، عالی است.

سنسورهای موقعیت برای اتوماسیون فرآیندهای صنعتی بسیار مهم هستند. فناوری‌های حسگر موقعیت متعددی در بازار وجود دارد که هر کدام مجموعه‌ای از ویژگی‌های عملکردی مجزا دارند. به منظور دستیابی به عملکرد و قابلیت اطمینان لازم، باید دقت کرد که نوع سنسور مناسب برای کاربرد انتخاب شود.