आगमनात्मक गैर-संपर्क सेंसर क्या है, इसका निर्माण और कार्य का सिद्धांत

सामान्य अर्थों में एक सेंसर एक ऐसा उपकरण है जो एक भौतिक मात्रा को प्रसंस्करण, संचरण या बाद के रूपांतरण के लिए उपयुक्त दूसरे में परिवर्तित करता है। एक नियम के रूप में, पहला एक भौतिक मात्रा है जिसे सीधे मापा नहीं जा सकता (तापमान, गति, विस्थापन, आदि), और दूसरा एक विद्युत या ऑप्टिकल संकेत है। सेंसर, जिसका मूल तत्व एक कुंडल है, माप उपकरणों के क्षेत्र में अपने स्वयं के स्थान पर कब्जा कर लेता है।

आगमनात्मक सेंसर कैसे डिज़ाइन किए जाते हैं और वे कैसे काम करते हैं

आगमनात्मक सेंसर अपने ऑपरेटिंग सिद्धांत द्वारा सक्रिय सेंसर होते हैं, यानी उन्हें बाहरी थरथरानवाला की आवश्यकता होती है। यह एक पूर्व निर्धारित आवृत्ति और आयाम के संकेत के साथ प्रारंभ करनेवाला कॉइल की आपूर्ति करता है।

कॉइल से बहने वाली धारा एक चुंबकीय क्षेत्र बनाती है। यदि कोई प्रवाहकीय वस्तु चुंबकीय क्षेत्र में प्रवेश करती है, तो कुंडल पैरामीटर बदल जाते हैं। इस परिवर्तन का पता लगाने के लिए जो कुछ बचा है।

साधारण गैर-संपर्क सेंसर कुंडल के निकट क्षेत्र में धातु की वस्तुओं की उपस्थिति पर प्रतिक्रिया करते हैं। यह कुंडल के प्रतिबाधा को बदल देता है, इस परिवर्तन को एक विद्युत संकेत में परिवर्तित किया जाना चाहिए, प्रवर्धित और (या) एक तुलना सर्किट की मदद से दहलीज के पारित होने को तय किया।

दूसरे प्रकार के सेंसर वस्तु की अनुदैर्ध्य स्थिति में परिवर्तन का जवाब देते हैं, जो कॉइल कोर के रूप में कार्य करता है। जैसे-जैसे वस्तु की स्थिति बदलती है, वह कुंडल के अंदर या बाहर खिसकती है, जिससे उसका अधिष्ठापन बदल जाता है। इस परिवर्तन को विद्युत संकेत में परिवर्तित किया जा सकता है और मापा जा सकता है। इस सेंसर का दूसरा संस्करण तब होता है जब ऑब्जेक्ट को बाहर से कॉइल पर धकेला जाता है। यह स्क्रीन प्रभाव के कारण अधिष्ठापन में कमी का कारण बनता है।

आगमनात्मक विस्थापन सेंसर का एक अन्य प्रकार लीनियर वेरिएबल डिफरेंशियल ट्रांसफॉर्मर (LVDT) है। यह निम्नलिखित क्रम में बना एक मिश्रित कुंडल है:

• माध्यमिक घुमावदार 1;
• प्राथमिक वाइंडिंग;
• द्वितीयक वाइंडिंग 2.

जनरेटर से संकेत प्राथमिक वाइंडिंग पर लागू होता है। मध्य कुंडली द्वारा उत्पन्न चुंबकीय क्षेत्र प्रत्येक द्वितीयक में एक EMF प्रेरित करता है (ट्रांसफार्मर सिद्धांत) कोर, जैसे ही चलता है, कॉइल के बीच आपसी युग्मन को बदल देता है, प्रत्येक वाइंडिंग में इलेक्ट्रोमोटिव बल को बदल देता है। इस परिवर्तन को मापने वाले सर्किट द्वारा पता लगाया जा सकता है। चूंकि कोर की लंबाई कंपाउंड कॉइल की कुल लंबाई से कम है, इसलिए सेकेंडरी वाइंडिंग में ईएमएफ का अनुपात वस्तु की स्थिति को स्पष्ट रूप से निर्धारित कर सकता है।

एक ही सिद्धांत - वाइंडिंग के बीच आगमनात्मक युग्मन को बदलना - एक रोटेशन सेंसर बनाने के लिए उपयोग किया जाता है। इसमें दो समाक्षीय कुंडल होते हैं। सिग्नल को एक वाइंडिंग पर लागू किया जाता है, दूसरी वाइंडिंग में EMF रोटेशन के आपसी कोण पर निर्भर करता है।

ऑपरेशन के सिद्धांत से यह स्पष्ट है कि आगमनात्मक सेंसर, उनके डिजाइन की परवाह किए बिना, गैर-संपर्क सेंसर हैं। वे एक दूरी पर काम करते हैं और निगरानी की जाने वाली वस्तु के साथ सीधे संपर्क की आवश्यकता नहीं होती है।

आगमनात्मक सेंसर के फायदे और नुकसान

आगमनात्मक सेंसर के लाभों में मुख्य रूप से शामिल हैं:

• डिजाइन की विश्वसनीयता;
• संपर्क कनेक्शन की अनुपस्थिति;
• उच्च उत्पादन शक्ति, जो शोर के प्रभाव को कम करती है और नियंत्रण सर्किट को सरल बनाती है;
• उच्च संवेदनशील;
• औद्योगिक आवृत्ति के एसी वोल्टेज स्रोतों से संचालन की संभावना।

आगमनात्मक सेंसर का मुख्य नुकसान उनका आकार, वजन और निर्माण की जटिलता है। निर्दिष्ट मापदंडों के साथ कुंडलियों की वाइंडिंग के लिए विशेष उपकरण की आवश्यकता होती है। एक और नुकसान मास्टर ऑसीलेटर से सिग्नल आयाम को सटीक रूप से बनाए रखने की आवश्यकता है। जब यह बदलता है, तो संवेदनशीलता रेंज भी बदल जाती है। चूंकि सेंसर केवल प्रत्यावर्ती धारा के साथ काम करते हैं, इसलिए आयाम बनाए रखना एक निश्चित तकनीकी समस्या बन जाती है। घरेलू या औद्योगिक नेटवर्क में सीधे (या स्टेप-डाउन ट्रांसफार्मर के माध्यम से) सेंसर को कनेक्ट करना संभव नहीं है - इसमें आयाम या आवृत्ति में वोल्टेज में उतार-चढ़ाव सामान्य मोड में भी 10% तक पहुंच सकता है, जो माप सटीकता को अस्वीकार्य बनाता है।

इसके अलावा माप सटीकता इससे प्रभावित हो सकती है:

• बाहरी चुंबकीय क्षेत्र (इसके संचालन के सिद्धांत के आधार पर सेंसर को परिरक्षित करना संभव नहीं है);
• आपूर्ति और माप केबल्स में बाहरी ईएमएफ प्रेरण;
• विनिर्माण त्रुटियां;
• सेंसर विशेषता की अशुद्धि;
• सेंसर के बढ़ते स्थान में बैकलैश या विकृति, जो सामान्य प्रदर्शन को प्रभावित नहीं करती है;
• सटीकता तापमान पर निर्भरता (घुमावदार तार मापदंडों में परिवर्तन, इसके प्रतिरोध सहित)।

अपने चुंबकीय क्षेत्र में ढांकता हुआ वस्तुओं की उपस्थिति का जवाब देने के लिए अधिष्ठापन सेंसर की अक्षमता को लाभ और नुकसान दोनों के रूप में वर्गीकृत किया जा सकता है। एक ओर, यह उनके आवेदन के दायरे को सीमित करता है। दूसरी ओर, यह उन्हें निगरानी की जाने वाली वस्तुओं पर गंदगी, ग्रीस, रेत आदि की उपस्थिति के प्रति असंवेदनशील बनाता है।

आगमनात्मक सेंसर के नुकसान और संभावित सीमाओं का ज्ञान उनके लाभों के तर्कसंगत उपयोग की अनुमति देता है।

आगमनात्मक सेंसर के लिए आवेदन के क्षेत्र

आगमनात्मक निकटता सेंसर अक्सर सीमा स्विच के रूप में उपयोग किए जाते हैं। ये उपकरण आम हो गए हैं:

• सुरक्षा प्रणालियों में, खिड़कियों और दरवाजों के अनधिकृत उद्घाटन के सेंसर के रूप में;
• टेलीमैकेनिक्स सिस्टम में, इकाइयों और तंत्रों की अंतिम स्थिति के सेंसर के रूप में;
• दरवाजे, सैश की बंद स्थिति के संकेत की योजनाओं में रोजमर्रा की जिंदगी में;
• वस्तुओं की गिनती के लिए (जैसे कन्वेयर बेल्ट पर चलना);
• गियर की रोटेशन गति निर्धारित करने के लिए (सेंसर से गुजरने वाला प्रत्येक दांत एक नाड़ी उत्पन्न करता है);
• अन्य स्थितियों में।

कोणीय स्थिति एन्कोडर का उपयोग शाफ्ट, गियर और अन्य घूर्णन इकाइयों के रोटेशन के कोणों को निर्धारित करने के लिए किया जा सकता है, और पूर्ण एन्कोडर के रूप में भी किया जा सकता है। उनका उपयोग मशीन टूल्स और रोबोटिक्स अनुप्रयोगों के साथ-साथ रैखिक एन्कोडर में भी किया जा सकता है। जहां भी मशीन के पुर्जों की स्थिति ठीक-ठीक पता होनी चाहिए।

आगमनात्मक सेंसर के लिए व्यावहारिक कार्यान्वयन उदाहरण

व्यवहार में, आगमनात्मक सेंसर डिजाइन को विभिन्न तरीकों से लागू किया जा सकता है। सबसे सरल डिजाइन और निगमन दो-तार एकल सेंसर है, जो अपने संवेदन क्षेत्र में धातु की वस्तुओं की उपस्थिति की निगरानी करता है। इस तरह के उपकरण अक्सर डब्ल्यू-आकार के कोर के आधार पर बनाए जाते हैं, लेकिन यह एक सिद्धांतहीन बिंदु है। इस तरह के डिजाइन का निर्माण करना आसान है।

जब आप कॉइल के प्रतिरोध को बदलते हैं, तो सर्किट में करंट और लोड के पार वोल्टेज गिर जाता है। इन परिवर्तनों का पता लगाया जा सकता है। समस्या यह है कि लोड प्रतिरोध महत्वपूर्ण हो जाता है। यदि यह बहुत बड़ा है, तो धातु की वस्तु के प्रकट होने पर धारा में परिवर्तन अपेक्षाकृत छोटा होगा। यह सिस्टम की संवेदनशीलता और प्रतिरोधक क्षमता को कम करता है। यदि यह छोटा है, तो सर्किट में करंट अधिक होगा, और अधिक लचीले सेंसर की आवश्यकता होगी।

इसलिए, सेंसर हाउसिंग में निर्मित माप सर्किटरी के साथ डिज़ाइन हैं। जनरेटर दालों को उत्पन्न करता है जो प्रारंभ करनेवाला कुंडल को खिलाते हैं। जब एक निश्चित स्तर तक पहुँच जाता है, तो एक ट्रिगर सक्रिय हो जाता है, 0 से 1 तक फ़्लिप करता है या इसके विपरीत।बफर एम्पलीफायर शक्ति और / या वोल्टेज द्वारा सिग्नल को बढ़ाता है, एलईडी को रोशन करता है (बुझाता है) और बाहरी सर्किट को एक असतत सिग्नल आउटपुट करता है।

आउटपुट सिग्नल उत्पन्न किया जा सकता है:

• विद्युत चुम्बकीय या . के माध्यम से सॉलिड स्टेट रिले - शून्य या इकाई वोल्टेज स्तर;
• "शुष्क अनुबंध" विद्युत चुम्बकीय रिले;
• खुला कलेक्टर ट्रांजिस्टर (एन-पी-एन या पी-एन-पी संरचना)।

इस मामले में, आपको सेंसर को जोड़ने के लिए तीन तारों की आवश्यकता होगी:

• शक्ति;
• आम तार (0 वोल्ट);
• संकेत तार।

ऐसे सेंसर डीसी वोल्टेज द्वारा भी संचालित किए जा सकते हैं। उनके अधिष्ठापन दालों को एक आंतरिक थरथरानवाला द्वारा उत्पन्न किया जाता है।

स्थिति की निगरानी के लिए विभेदक सेंसर का उपयोग किया जाता है। यदि निगरानी की जाने वाली वस्तु दोनों कॉइल के संबंध में सममित रूप से है, तो उनके माध्यम से करंट समान है। यदि दोनों में से कोई भी कुंडल क्षेत्र की ओर स्थानांतरित हो जाता है, तो असंतुलन होता है, कुल वर्तमान शून्य के बराबर होना बंद हो जाता है, जिसे संकेतक द्वारा पैमाने के बीच में एक तीर से पता लगाया जा सकता है। संकेतक का उपयोग विस्थापन की मात्रा और उसकी दिशा दोनों को निर्धारित करने के लिए किया जा सकता है। एक तीर उपकरण के बजाय, एक नियंत्रण सर्किट का उपयोग करना संभव है, जो स्थिति परिवर्तन के बारे में जानकारी प्राप्त करते समय, एक संकेत देगा, वस्तु को संरेखित करने के लिए उपाय करेगा, तकनीकी प्रक्रिया में समायोजन करेगा, आदि।

लीनियर-रेगुलेटेड डिफरेंशियल ट्रांसफॉर्मर के सिद्धांत के अनुसार बनाए गए सेंसर को पूर्ण डिजाइन के रूप में तैयार किया जाता है, जो प्राथमिक और सेकेंडरी वाइंडिंग के साथ एक फ्रेमवर्क का प्रतिनिधित्व करता है और एक रॉड अंदर चलती है (इसे स्प्रिंग-लोडेड किया जा सकता है)। द्वितीयक वाइंडिंग से जनरेटर सिग्नल और EMF निष्कर्षण के लिए तार हैं। नियंत्रित की जाने वाली वस्तु को यंत्रवत् रूप से तने से जोड़ा जा सकता है। इसे डाइइलेक्ट्रिक से भी बनाया जा सकता है - माप के लिए केवल रॉड की स्थिति महत्वपूर्ण है।

कुछ अंतर्निहित कमियों के बावजूद, आगमनात्मक सेंसर अंतरिक्ष में वस्तुओं की गैर-संपर्क पहचान से संबंधित कई क्षेत्रों को बंद कर देता है। प्रौद्योगिकी के निरंतर विकास के बावजूद, इस प्रकार के उपकरण निकट भविष्य में उपकरणों को मापने के बाजार को नहीं छोड़ेंगे, क्योंकि इसकी क्रिया भौतिकी के मूलभूत नियमों पर आधारित है।

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