Kapastif sensör

Otomasyon sistemlerinde kullanım alanlarına göre bir çok sensör bulunmaktadır. Bu sensörlerden bir tanesi olan kapasitif sensörler, çevre şartlarından en az etkilenerek ve malzeme ayrımı yapmadan iletken ve iletken olmayan malzemelerin konumunu ve mesafesini  algılamak için kullanılan endüstriyel sensörler dir. Bir diğer adı ise yaklaşım (proximity)sensörleri olarakta piyasada adlandırılmaktadır.

Kapastif sensör çalışması:

Kapasitif sensörler ölçüm yapabilmek için kapasitans ( kondansatör ) özelliğini kullanarak çalışmaktadır. Kapasitans; aralarında yalıtkan bulunan iki iletkene   gerilim uygulandığında bu iletken plakaların yüzeyinde (+) ve (-) olarak ters yükler birikerek manyetik alan oluşturur.

Kapasitif alan içine giren nesneler bulunduğu konum sayesinde manyetik alanın değişmesine sebeb olur  ve sensör algılamasını yaparak çıkış sinyali üretir. Kapasitans plakalar arası mesafe  ile ters orantıdadır.   Daha yakın ve büyük nesneler daha küçük  akıma sebeb olur.   Küçük ve daha uzak nesnelerde ise akım daha büyük olur. Sensörün algılama  mesafesi algılama yapılacak olan nesnenin  büyüklüğüne  ve  malzeme türüne göre de değişmektedir. Kapasitif sensörlerin algılama mesafeleri genellikle 2,5cm’in altındadır.

Kapastif sensörlerin cinsine göre algılama mesa algılama mesafeleri:
Demir: 1,0 cm seramik: 0,75cm  cam: 0,6 cm plastik:0,45

Kapastif sensör bağlantıları:

Kapasitif sensörler 24 VDC besleme ile çalışmaktadır; ve 3 adet bağlantı kablosu bulunmaktadır. Bu kabloların 2 tanesi besleme ( kahve rengi ve mavi ) ve 1 tanesi ise sensörün algılama sonrasında  çıkış veren ( siyah )sinyal kablosudur. Kapasitif sönlerin bağlantısı sensörümüzün yapısına göre bağlantı şekli değişmektedir.

Örneğin: elimizde bulunan sensör PNP yapıda ise yukarıda bahsettiğimiz çıkış sinyal kablosunun çıkışından alacağımız voltaj gerilimi ( + ) empedansında olmaktadır. Eğer NPN bir sensör ise bu defa çıkış sinyalimiz ( – ) empedansta olmaktadır. Burada sensörümüzü neye göre göre seçmeliyiz?

Sensör çıkışında kullanacağımız malzemenin hangi ucundan besleme yapacağımızdır. Eğer kullanılcak olan malzememizi (+) gerilim ile besleyecek olursak burada seçeceğimiz sensör yapısı PNP olması gerekmektedir.

Kapastif sensörü kullanım alanları:
Pozisyon ölçüm / algılama
Dinamik hareket
Kalınlık ölçümü
Dokunmatik algılama
Sıvı seviyesi (dolum) algılama
Hassas ölçüm
Kirli ve nemli ortamlar
Araç / Personel algılama

Kapastif sensör çeşitleri:

Video:

İndüktif sensör

Endüktif sensörler kendilerine yaklaşan metal cisimleri belirli bir mesafede algılarlar. Bu sensörler kendi algılama mesafelerinde bir manyetik alan oluştururlar. Algılama mesafesine yaklaşan bir metal cisim bu manyetik alanı etkiler. Bu etkileşim sensörün çıkış sinyalini değiştirir. Böylece sensörün algılama mesafesine giren metal algılanmış olur.

Kısa bir örnek: Yapılan basit bir uygulamada, elektrik panosunun kapısına monte edilen bir endüktif sensör kapının açık olması durumunda PLC veya harici bağlanan kontrol ünitesine bir sinyal gönderir. İşlenen bu sinyal kapının açık olduğunu makine operatörüne bildirir. Teoride sonsuz kontak verebilme özelliği olan endüktif sensörler mekanik switchlere oranla daha uzun ömürlü ve daha hızlı tepki süresine sahiptir.

Endüktif Sensörün Kullanım Alanları:

Kullanım alanları, CNC kontrollü takım tezgâhları, robotik uygulamalar, enjeksiyon ve ekstrüzyon makinaları, ambalaj makinaları, hidrolik presler, otomat tezgâhları, sac kesme makinaları endüktif sensörlerin başlıca uygulama alanlarıdır. Switch ve limit switchlerin yerine endüktif sensörler de kullanılırlar. Uygun koşullarda ve doğru uygulamayla kullanıldığı takdirde, endüktif sensörlerin kontakları elektronik olduğu için kısa devre, yüksek voltaj ve darbeye maruz kalmadıkça sonsuzdur.

Fiziksel Özellikler

Kare ve silindirik olarak üretilen Endüktif sensörler 1mm’den 50mm’ye mesafeye kadar algılama yaparlar. Standart uygulamalarda kullanılan modeller silindirik ve kübik olmalarına rağmen özel uygulamalar için özel ebatlarda da olabilirler. Silindirik sensörler düz kafa veya çıkık kafa olarak da adlandırılmaktadır. Çapları M5, M8, M12, M18 ve M30 dur. Sensör çapı büyüdükçe algılama mesafesi de artar. Alanın sınırlı olduğu uygulamalarda küçük boyutlu sensörler kullanılırken, daha uzak mesafeden algılama istenirse daha büyük çaplı ve boyutlu sensörler kullanılır. Standart seri bir M5 endüktif sensör 1-2mm mesafeye kadar algılama yaparken, standart bir M30 endüktif sensör 15-20mm mesafeden algılama yapabilir.

Sensörün iç bölümlerini yukarıda ki resimde görüleceği üzere 3 bölümden oluşur.

Sırasıyla Osilasyon devresi, Genişlik Ölçüm Devresi ve Çıkış devresi olarak ayrılmaktadır. Bu devrelerin çalışma prensipleri şu şekildedir:

1. Osilasyon Devresi: Kendi içinde sabit bir frekans üretip bu frekansı sürekli dış tarafa doğru yayan devredir. Bu bobinden üretilen manyetik alan içerisine ta ki bir metal girene kadar bu işlem sürekli olarak devam eder. Bir metal girdiğinde bobinlerin çalışma mantığı gereği yayılan bobin sinyali değişeceği için gönderilen sinyal genliği de gelecek olan metalden dolayı değişecektir.
2. Genişlik Ölçüm Devresi: Osilasyon devresinden gelen sinyal genliğini sürekli kontrol eden bu bölüm, bir farklılık gördüğünde bu sinyal boyutunu biraz daha artırıp çıkış devresine gönderen bölümdür.
3. Çıkış Devresi: Genişlik ölçüm devresinden gelen farklı sinyal algılandıktan sonra çıkıştaki transistör tetiklenir. Bu tetiklemeden sonra transistörün çıkışı sensörün çıkışına bağlı olduğundan dolayı sensör çıkışında giriş voltajı seviyesinde bir voltaj okunur. Buna dayanarak bu sinyal istenilen birime gönderip gerekli işlem yapılır.

Bağlantı ve teknik özellikleri:

• NPN çıkış: Manyetik alana giren metal cismi algıladığında çıkış ucundan Negatif (-) sinyal çıkışı veren sensördür.
• PNP çıkış: Manyetik alana giren metal cismi algıladığında çıkış ucundan Pozitif (+) sinyal çıkışı veren sensördür.
• NC çıkış: (Normally Close) Sürekli PNP veya NPN çıkış veren herhangi bir cisim gördüğünde ise çıkışı “0” volta düşen çıkış türüdür.
• NO çıkış: (Normally Open) Çıkış voltajı sürekli “0” voltta olan, herhangi bir cisim gördüğünde ise çıkışı 24 volt olan (besleme voltajını 24volt baz alıyorum) çıkış türüdür.

Endüktif sensör alınacağı zaman bu çıkış birimleri mutlaka dikkate alınmalıdır. Kahve rengi +besleme ucu, mavi ucu GND besleme ucu, siyah uç ise çıkış ucudur.

Endüktif sensör model rehberimiz şu şekildedir:

İndüktif sensör çeşitleri:

Video: