સામાન્ય અર્થમાં સેન્સર એ એક ઉપકરણ છે જે એક ભૌતિક જથ્થાને પ્રોસેસિંગ, ટ્રાન્સમિશન અથવા અનુગામી રૂપાંતરણ માટે યોગ્ય બીજામાં રૂપાંતરિત કરે છે. એક નિયમ તરીકે, પ્રથમ ભૌતિક જથ્થો છે જે સીધો માપી શકાતો નથી (તાપમાન, ઝડપ, વિસ્થાપન, વગેરે), અને બીજું વિદ્યુત અથવા ઓપ્ટિકલ સિગ્નલ છે. સેન્સર્સ, જેનું મૂળ તત્વ કોઇલ છે, માપવાના સાધનોના ક્ષેત્રમાં તેમનું પોતાનું સ્થાન ધરાવે છે.
સામગ્રી
ઇન્ડક્ટિવ સેન્સર કેવી રીતે ડિઝાઇન કરવામાં આવે છે અને તેઓ કેવી રીતે કાર્ય કરે છે
ઇન્ડક્ટિવ સેન્સર તેમના ઓપરેટિંગ સિદ્ધાંત દ્વારા સક્રિય સેન્સર છે, એટલે કે તેમને બાહ્ય ઓસિલેટરની જરૂર છે. તે ઇન્ડક્ટર કોઇલને પૂર્વનિર્ધારિત આવર્તન અને કંપનવિસ્તારના સંકેત સાથે સપ્લાય કરે છે.
કોઇલમાંથી વહેતો પ્રવાહ ચુંબકીય ક્ષેત્ર બનાવે છે. જો વાહક પદાર્થ ચુંબકીય ક્ષેત્રમાં પ્રવેશે છે, તો કોઇલના પરિમાણો બદલાય છે. આ પરિવર્તનને શોધવાનું બાકી છે.
સરળ બિન-સંપર્ક સેન્સર કોઇલના નજીકના ઝોનમાં ધાતુના પદાર્થોના દેખાવ પર પ્રતિક્રિયા આપે છે. આ કોઇલના અવબાધમાં ફેરફાર કરે છે, આ ફેરફારને વિદ્યુત સંકેતમાં રૂપાંતરિત કરવું આવશ્યક છે, એમ્પ્લીફાઇડ કરવું અને (અથવા) તુલનાત્મક સર્કિટની મદદથી થ્રેશોલ્ડના પેસેજને ઠીક કરવો.
અન્ય પ્રકારના સેન્સર ઑબ્જેક્ટની રેખાંશ સ્થિતિમાં ફેરફારોને પ્રતિસાદ આપે છે, જે કોઇલ કોર તરીકે કામ કરે છે. જેમ જેમ ઑબ્જેક્ટની સ્થિતિ બદલાય છે, તે કોઇલની અંદર અથવા બહાર સ્લાઇડ કરે છે, જેનાથી તેનું ઇન્ડક્ટન્સ બદલાય છે. આ ફેરફારને વિદ્યુત સંકેતમાં રૂપાંતરિત કરીને માપી શકાય છે. આ સેન્સરનું બીજું સંસ્કરણ એ છે કે જ્યારે ઑબ્જેક્ટને બહારથી કોઇલ પર ધકેલવામાં આવે છે. આ સ્ક્રીનની અસરને કારણે ઇન્ડક્ટન્સમાં ઘટાડોનું કારણ બને છે.
ઇન્ડક્ટિવ ડિસ્પ્લેસમેન્ટ સેન્સરનો બીજો પ્રકાર લીનિયર વેરિયેબલ ડિફરન્શિયલ ટ્રાન્સફોર્મર (LVDT) છે. તે નીચેના ક્રમમાં બનેલ સંયોજન કોઇલ છે:
- ગૌણ વિન્ડિંગ 1;
- પ્રાથમિક વિન્ડિંગ;
- ગૌણ વિન્ડિંગ 2.
જનરેટરમાંથી સિગ્નલ પ્રાથમિક વિન્ડિંગ પર લાગુ થાય છે. મધ્યમ કોઇલ દ્વારા ઉત્પન્ન થયેલ ચુંબકીય ક્ષેત્ર દરેક ગૌણમાં EMF પ્રેરિત કરે છે (ટ્રાન્સફોર્મર સિદ્ધાંત). કોર, જેમ તે ફરે છે, કોઇલ વચ્ચેના પરસ્પર જોડાણમાં ફેરફાર કરે છે, દરેક વિન્ડિંગ્સમાં ઇલેક્ટ્રોમોટિવ બળમાં ફેરફાર કરે છે. આ ફેરફાર માપન સર્કિટ દ્વારા શોધી શકાય છે. કોરની લંબાઈ કમ્પાઉન્ડ કોઇલની કુલ લંબાઈ કરતાં ઓછી હોવાથી, ગૌણ વિન્ડિંગ્સમાં EMF નો ગુણોત્તર ઑબ્જેક્ટની સ્થિતિ સ્પષ્ટપણે નિર્ધારિત કરી શકે છે.
સમાન સિદ્ધાંત - વિન્ડિંગ્સ વચ્ચે પ્રેરક જોડાણને બદલવું - રોટેશન સેન્સર બનાવવા માટે વપરાય છે. તે બે કોક્સિયલ કોઇલ ધરાવે છે. સિગ્નલ એક વિન્ડિંગ્સ પર લાગુ થાય છે, બીજા વિન્ડિંગમાં EMF પરિભ્રમણના પરસ્પર કોણ પર આધાર રાખે છે.
ઓપરેશનના સિદ્ધાંત પરથી તે સ્પષ્ટ છે કે પ્રેરક સેન્સર, તેમની ડિઝાઇનને ધ્યાનમાં લીધા વિના, બિન-સંપર્ક સેન્સર છે. તેઓ અંતરે કાર્ય કરે છે અને નિરીક્ષણ કરવા માટે ઑબ્જેક્ટ સાથે સીધા સંપર્કની જરૂર નથી.
ઇન્ડક્ટિવ સેન્સરના ફાયદા અને ગેરફાયદા
પ્રેરક સેન્સરના ફાયદાઓમાં મુખ્યત્વે શામેલ છે:
- ડિઝાઇનની વિશ્વસનીયતા;
- સંપર્ક જોડાણોની ગેરહાજરી;
- ઉચ્ચ આઉટપુટ પાવર, જે અવાજના પ્રભાવને ઘટાડે છે અને નિયંત્રણ સર્કિટને સરળ બનાવે છે;
- ઉચ્ચ સંવેદનશીલતા;
- ઔદ્યોગિક આવર્તનના એસી વોલ્ટેજ સ્ત્રોતોમાંથી ઓપરેશનની શક્યતા.
ઇન્ડક્ટિવ સેન્સર્સનો મુખ્ય ગેરલાભ એ તેમનું કદ, વજન અને ઉત્પાદનની જટિલતા છે. ઉલ્લેખિત પરિમાણો સાથે કોઇલના વિન્ડિંગ માટે ખાસ સાધનોની જરૂર છે. અન્ય ગેરલાભ એ માસ્ટર ઓસિલેટરમાંથી સિગ્નલ કંપનવિસ્તારને ચોક્કસ રીતે જાળવવાની જરૂરિયાત છે. જ્યારે તે બદલાય છે, ત્યારે સંવેદનશીલતાની શ્રેણી પણ બદલાય છે. સેન્સર માત્ર વૈકલ્પિક પ્રવાહ સાથે જ કામ કરતા હોવાથી, કંપનવિસ્તાર જાળવવું એ ચોક્કસ તકનીકી સમસ્યા બની જાય છે. ઘરેલું અથવા ઔદ્યોગિક નેટવર્કમાં સીધા (અથવા સ્ટેપ-ડાઉન ટ્રાન્સફોર્મર દ્વારા) સેન્સરને કનેક્ટ કરવું શક્ય નથી - તેમાં કંપનવિસ્તાર અથવા આવર્તનમાં વોલ્ટેજની વધઘટ સામાન્ય સ્થિતિમાં પણ 10% સુધી પહોંચી શકે છે, જે માપનની ચોકસાઈને અસ્વીકાર્ય બનાવે છે.
માપનની ચોકસાઈ પણ આનાથી પ્રભાવિત થઈ શકે છે:
- બાહ્ય ચુંબકીય ક્ષેત્રો (સેન્સરનું રક્ષણ તેના ઓપરેશનના સિદ્ધાંતના આધારે શક્ય નથી);
- પુરવઠા અને માપન કેબલમાં બાહ્ય EMF ઇન્ડક્શન્સ;
- ઉત્પાદન ભૂલો;
- સેન્સરની લાક્ષણિકતાની અચોક્કસતા;
- સેન્સરના માઉન્ટ સ્થાનમાં બેકલેશ અથવા વિકૃતિઓ, જે સામાન્ય કામગીરીને અસર કરતી નથી;
- તાપમાન પર ચોકસાઈ અવલંબન (વિન્ડિંગ વાયર પરિમાણો બદલાય છે, તેના પ્રતિકાર સહિત).
તેમના ચુંબકીય ક્ષેત્રમાં ડાઇલેક્ટ્રિક પદાર્થોના દેખાવને પ્રતિસાદ આપવા માટે ઇન્ડક્ટન્સ સેન્સરની અસમર્થતાને લાભ અને ગેરલાભ બંને તરીકે વર્ગીકૃત કરી શકાય છે. એક તરફ, આ તેમની અરજીના અવકાશને મર્યાદિત કરે છે. બીજી બાજુ, તે તેમને મોનિટર કરાયેલ વસ્તુઓ પર ગંદકી, ગ્રીસ, રેતી વગેરેની હાજરી પ્રત્યે સંવેદનશીલ બનાવે છે.
ઇન્ડક્ટિવ સેન્સર્સના ગેરફાયદા અને સંભવિત મર્યાદાઓનું જ્ઞાન તેમના ફાયદાના તર્કસંગત ઉપયોગને મંજૂરી આપે છે.
ઇન્ડક્ટિવ સેન્સર માટે એપ્લિકેશનના ક્ષેત્રો
ઇન્ડક્ટિવ પ્રોક્સિમિટી સેન્સર્સનો ઉપયોગ ઘણીવાર લિમિટ સ્વીચ તરીકે થાય છે. આ ઉપકરણો સામાન્ય બની ગયા છે:
- સુરક્ષા પ્રણાલીઓમાં, બારીઓ અને દરવાજાના અનધિકૃત ઉદઘાટનના સેન્સર તરીકે;
- ટેલિમિકેનિક્સ સિસ્ટમ્સમાં, એકમો અને મિકેનિઝમ્સની અંતિમ સ્થિતિના સેન્સર તરીકે;
- રોજિંદા જીવનમાં દરવાજા, સૅશની બંધ સ્થિતિના સંકેતની યોજનાઓમાં;
- વસ્તુઓની ગણતરી માટે (દા.ત. કન્વેયર બેલ્ટ પર ખસેડવું);
- ગિયર્સની રોટેશન સ્પીડ નક્કી કરવા માટે (સેન્સર દ્વારા પસાર થતા દરેક દાંત પલ્સ જનરેટ કરે છે);
- અન્ય પરિસ્થિતિઓમાં.
કોણીય સ્થિતિ એન્કોડરનો ઉપયોગ શાફ્ટ, ગિયર્સ અને અન્ય ફરતા એકમોના પરિભ્રમણના ખૂણા નક્કી કરવા માટે અને સંપૂર્ણ એન્કોડર તરીકે પણ થઈ શકે છે. તેનો ઉપયોગ લીનિયર એન્કોડર સાથે મશીન ટૂલ્સ અને રોબોટિક્સ એપ્લિકેશન્સમાં પણ થઈ શકે છે. જ્યાં પણ મશીનના ઘટકોની સ્થિતિ ચોક્કસ રીતે જાણવાની જરૂર છે.
ઇન્ડક્ટિવ સેન્સર માટે વ્યવહારુ અમલીકરણ ઉદાહરણો
વ્યવહારમાં, પ્રેરક સેન્સર ડિઝાઇનને વિવિધ રીતે લાગુ કરી શકાય છે. સૌથી સરળ ડિઝાઇન અને સમાવિષ્ટ બે-વાયર સિંગલ સેન્સર છે, જે તેના સેન્સિંગ એરિયામાં મેટલ ઑબ્જેક્ટ્સની હાજરી પર નજર રાખે છે. આવા ઉપકરણો ઘણીવાર ડબલ્યુ-આકારના કોરના આધારે બનાવવામાં આવે છે, પરંતુ આ એક સિદ્ધાંત વિનાનું બિંદુ છે. આવી ડિઝાઇનનું ઉત્પાદન કરવું વધુ સરળ છે.
જ્યારે તમે કોઇલનો પ્રતિકાર બદલો છો, ત્યારે સર્કિટમાં વર્તમાન અને સમગ્ર લોડમાં વોલ્ટેજ ડ્રોપ બદલાય છે. આ ફેરફારો શોધી શકાય છે. સમસ્યા એ છે કે લોડ પ્રતિકાર જટિલ બની જાય છે. જો તે ખૂબ મોટું હોય, તો જ્યારે ધાતુની વસ્તુ દેખાશે ત્યારે વર્તમાનમાં ફેરફાર પ્રમાણમાં નાનો હશે. આ સિસ્ટમની સંવેદનશીલતા અને રોગપ્રતિકારક શક્તિને ઘટાડે છે. જો તે નાનું હોય, તો સર્કિટમાં વર્તમાન વધુ હશે, અને વધુ સ્થિતિસ્થાપક સેન્સરની જરૂર પડશે.
તેથી, સેન્સર હાઉસિંગમાં બિલ્ટ માપન સર્કિટરી સાથેની ડિઝાઇન છે. જનરેટર કઠોળ પેદા કરે છે જે ઇન્ડક્ટર કોઇલને ફીડ કરે છે. જ્યારે કોઈ ચોક્કસ સ્તર પર પહોંચી જાય છે, ત્યારે ટ્રિગર સક્રિય થાય છે, 0 થી 1 અથવા તેનાથી વિપરીત ફ્લિપિંગ થાય છે.બફર એમ્પ્લીફાયર પાવર અને/અથવા વોલ્ટેજ દ્વારા સિગ્નલને એમ્પ્લીફાય કરે છે, એલઇડીને પ્રકાશિત કરે છે (ઓલવે છે) અને બાહ્ય સર્કિટમાં એક અલગ સિગ્નલ આઉટપુટ કરે છે.
આઉટપુટ સિગ્નલ જનરેટ કરી શકાય છે:
- ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક અથવા માધ્યમ દ્વારા સોલિડ સ્ટેટ રિલે - શૂન્ય અથવા એકમ વોલ્ટેજ સ્તર;
- "શુષ્ક સંપર્ક" ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક રિલે;
- ઓપન કલેક્ટર ટ્રાન્ઝિસ્ટર (n-p-n અથવા p-n-p માળખું).
આ કિસ્સામાં, તમારે સેન્સરને કનેક્ટ કરવા માટે ત્રણ વાયરની જરૂર પડશે:
- શક્તિ
- સામાન્ય વાયર (0 વોલ્ટ);
- સિગ્નલ વાયર.
આવા સેન્સર ડીસી વોલ્ટેજ દ્વારા પણ સંચાલિત થઈ શકે છે. તેમના ઇન્ડક્ટન્સ કઠોળ આંતરિક ઓસિલેટર દ્વારા જનરેટ થાય છે.
પોઝિશન મોનિટરિંગ માટે ડિફરન્શિયલ સેન્સર્સનો ઉપયોગ કરવામાં આવે છે. જો દેખરેખ રાખવાની વસ્તુ બંને કોઇલના સંદર્ભમાં સમપ્રમાણરીતે હોય, તો તેમાંથી પસાર થતો પ્રવાહ સમાન છે. જો કોઇલને ક્ષેત્ર તરફ ખસેડવામાં આવે તો, અસંતુલન થાય છે, કુલ પ્રવાહ શૂન્યની બરાબર થવાનું બંધ કરે છે, જે સ્કેલની મધ્યમાં તીર વડે સૂચક દ્વારા શોધી શકાય છે. સૂચકનો ઉપયોગ વિસ્થાપનની માત્રા અને તેની દિશા બંને નક્કી કરવા માટે થઈ શકે છે. તીર ઉપકરણને બદલે, કંટ્રોલ સર્કિટનો ઉપયોગ કરવો શક્ય છે, જે સ્થિતિ પરિવર્તન વિશેની માહિતી પ્રાપ્ત કરતી વખતે, સંકેત આપશે, ઑબ્જેક્ટને સંરેખિત કરવાનાં પગલાં લેશે, તકનીકી પ્રક્રિયામાં ગોઠવણો કરશે, વગેરે.
લીનિયર-રેગ્યુલેટેડ ડિફરન્સિયલ ટ્રાન્સફોર્મર્સના સિદ્ધાંત અનુસાર બનાવેલા સેન્સર્સ સંપૂર્ણ ડિઝાઇન તરીકે બનાવવામાં આવે છે, જે પ્રાથમિક અને ગૌણ વિન્ડિંગ્સ સાથેના ફ્રેમવર્કનું પ્રતિનિધિત્વ કરે છે અને અંદર ફરતા સળિયા (તે સ્પ્રિંગ-લોડ હોઈ શકે છે). સેકન્ડરી વિન્ડિંગ્સમાંથી જનરેટર સિગ્નલ અને EMF નિષ્કર્ષણ માટે વાયર છે. જે ઑબ્જેક્ટને નિયંત્રિત કરવામાં આવે છે તે સ્ટેમ સાથે યાંત્રિક રીતે જોડાયેલ હોઈ શકે છે. તે ડાઇલેક્ટ્રિકથી પણ બનાવી શકાય છે - માપન માટે માત્ર સળિયાની સ્થિતિ મહત્વપૂર્ણ છે.
ચોક્કસ સહજ ગેરફાયદા હોવા છતાં, પ્રેરક સેન્સર અવકાશમાં પદાર્થોની બિન-સંપર્ક શોધથી સંબંધિત ઘણા ક્ષેત્રોને બંધ કરે છે. ટેક્નોલોજીના સતત વિકાસ છતાં, આ પ્રકારના ઉપકરણો નજીકના ભવિષ્યમાં માપન ઉપકરણોનું બજાર છોડશે નહીં, કારણ કે તેની ક્રિયા ભૌતિકશાસ્ત્રના મૂળભૂત નિયમો પર આધારિત છે.
સંબંધિત લેખો:
