Как отремонтировать индуктивный датчик концевого выключателя

Индуктивные датчики. Разновидности, принцип работы

В первой части статьи были описаны возможные варианты выходов датчиков. По подключению датчиков с контактами (релейный выход) проблем возникнуть не должно. А по транзисторным не все так просто. Нужно учитывать много нюансов: полярность, логика работы, напряжение.

Для примера показаны упрощенные схемы подключения датчиков с транзисторным выходом (рис. 1). Нагрузка, как правило, это вход контроллера.

Рис. 1, а — датчик с выходным транзистором NPN. Коммутируется общий провод, который в данном случае — отрицательный провод источника питания. Нагрузка (Load) постоянно подключена к «плюсу» (+V). Здесь активный уровень (дискретный «1») на выходе датчика — низкий (0V), при этом на нагрузку подается питание через открывшийся транзистор.

Рис. 1, б — случай с транзистором PNP на выходе. Нагрузка (Load) постоянно подключена к «минусу» (0V), подача дискретной «1» (+V) коммутируется транзистором. Этот случай — наиболее частый, так как в современной электронике принято отрицательный провод источника питания делать общим (нулевым), а входы контроллеров и других регистрирующих устройств активировать положительным потенциалом.

Напряжение на транзисторном выходе, как правило, определяется напряжением питания, обычно ограниченным узкими пределами. Например, от 18 до 30 В. На это можно посмотреть с другой стороны — сейчас большинство устройств стандартизовано по напряжениям.

Далее от теории перейдем к практическим вопросам.

Принцип работы индуктивного выключателя

Индуктивные датчики положения и приближения работают на принципе изменения магнитного поля при сближении с объектом контроля. Благодаря этому выключатель реагирует только на определенные материалы:

металлические;
магнитные;
ферро-магнитные;
аморфные металлы.

Встроенный в индуктивный датчик генератор создаёт магнитное поле. Контролируемый объект из совместимого материала попадает в зону действия поля датчика. Это приводит к изменению амплитуды колебания генератора. В результате происходит срабатывание индуктивного датчика и формирование сигнала на выходе.

По типу выходного сигнала, индуктивный выключатель является дискретным датчиком. Выходной сигнал формируется только в момент сближения с объектом.

Выбрать и купить индуктивный датчик положения вы можете в интернет-магазине РусАвтоматизация …

Взаимозаменяемость датчиков

Как я уже писал в предыдущей части статьи, есть четыре вида датчиков с транзисторным выходом, которые подразделяются по внутреннему устройству и схеме включения: PNP NO; PNP NC; NPN NO; NPN NC.

Бывает, что нужного типа датчика нет под рукой, а оборудование должно работать без простоя! Хорошая новость — перечисленные типы датчиков можно заменить друг на друга.

Это реализуется следующими способами:

Переделка устройства инициации — механически меняется конструкция. Например, если NO датчик реагировал на наличие металла, то NC будет реагировать на его отсутствие. Если выход той же полярности, то не изменится ни программа, ни алгоритм работы.
Изменение имеющейся схемы включения датчика (рассмотрим подробнее ниже).
Переключение типа выхода датчика (если имеются такие переключатели на корпусе датчика).
Перепрограммирование программы контроллера (изменение активного уровня входа, изменение алгоритма программы).

Естественно, производители умалчивают о таких возможностях, чтобы продавать большое количество и номенклатуру изделий. Ниже приведен пример, как можно заменить датчик PNP на NPN, изменив схему подключения (рис. 2).

Понять работу этих схем поможет осознание того факта, что транзистор — это ключевой элемент, который можно представить обычными контактами реле.

На рис. 2, а показана схема датчика с нормально открытым выходом типа PNP. Когда датчик не активен, его выходные «контакты» разомкнуты, и ток через них не протекает. И наоборот, если контакты замкнуты, то протекающий ток создает падение напряжения на нагрузке.

При активации напряжение (+V) через открытый транзистор поступает на вход контроллера, и он активизируется. Как того же добиться с выходом NPN?

Смотрим на изменения в схеме на рис. 2, б. Прежде всего, обеспечен режим работы выходного транзистора датчика. Для этого в схему добавлен дополнительный резистор, его сопротивление обычно порядка 4,7–10 кОм. Теперь, когда датчик не активен, через дополнительный резистор напряжение (+V) поступает на вход контроллера, и вход контроллера активизируется.

Подготовка датчика перед проверкой

Для проверки этого устройства применяется несколько способов. Наиболее простой из них — использование тестера или же мультиметра, что позволит определить состояние датчика коленвала по его характеристикам. Однако допускается и использование осциллографа, что чаще можно встретить в сервисных мастерских.

Перед тестом необходимо снять устройство с автомобиля. Это выполняется в следующем порядке:

Отключается зажигание.
Отключается разъем датчика.
Снимается закрепляющий болт.
Снимается само устройство.

Процедура снятия с креплений может отличаться в зависимости от автомобиля и метода фиксации.

В процессе снятия стоит произвести внешний осмотр устройства. Если поломка существенна, то заметить ее можно без какой-либо диагностики. Если датчик коленвала имеет сильные внешние повреждения или трещины, то его стоит заменить без дополнительных проверок.

Как отремонтировать и проверить индуктивный датчик?

Ремонту датчики приближения практически не подлежат, поскольку имеют цельный корпус, залитый компаундом. К тому же, большинство поломок связано с механическими повреждениями из-за неаккуратного персонала или сдвига активатора.

Чтобы проверить датчик электрически, нужно подать на него питание, то есть подключить его в схему, а затем активировать (инициировать). При активации должен загораться индикатор. Но индикация не гарантирует правильной работы индуктивного датчика. Нужно подключить нагрузку и измерить напряжение на ней, чтобы быть уверенным на 100%.

Варианты исполнения современных индуктивных выключателей

Современные производители предлагают большое количество разнообразных вариантов индуктивных датчиков положения и приближения. Основные отличия:

конструкция и размеры корпуса: прямоугольные или цилиндрические датчики, также выпускаются специфические конструкции для специализированного применения;
диаметр чувствительного элемента;
расстояние срабатывания датчика;
вариант монтажа датчика: встраиваемый (заподлицо) или невстраиваемый (незаподлицо);
совместимое напряжение питания;
выход управления;
способ подключения.

Цветовая маркировка выводов датчиков

Существует стандартная система маркировки датчиков. Все производители в настоящее время придерживаются ее.

Синий (Blue) — минус питания.
Коричневый (Brown) — плюс питания.
Черный (Black) — выход.
Белый (White) — второй выход, или вход управления.

Однако непосредственно перед монтажом нелишним будет убедиться в правильности подключения, обратившись к руководству (инструкции) по подключению. Кроме того, как правило, цвета проводов указаны на самом датчике, если позволяет его размер.

Конкретный производители

Ниже — мое субъективное мнение по датчикам, с которыми приходилось иметь дело.

«ТЕКО». Для тех, кто выбирает отечественного производителя. Эта челябинская компания существует с советских времен и в настоящее время выпускает большое разнообразие датчиков. К сожалению, по моему опыту, на их долю приходится большое количество электрических отказов. Также у них слабая механическая прочность. Надеюсь, в настоящее время фирма улучшила качество продукции. Несомненное преимущество этой компании — цена, которая может быть в 2–3 раза ниже импортных аналогов (исключение Китай). Пример применения индуктивного датчика «Теко» — рис. 4.

Рис. 4 — Пример применения индуктивного датчика «TEKO»

В данном случае активатор, который проезжает мимо датчика, сместился и поломал оригинальный датчик. Выход — был установлен датчик «Теко» с большой зоной срабатывания.

AUTONICS. Оптимальный выбор по соотношению цена/качество. Эта корейская фирма выпускает большое количество датчиков с неплохим качеством. Благодаря скромным вложениям в раскрутку бренда, цены остаются весьма приемлемыми.

На рис. 5 показан пример модернизации спаивающей головки упаковочной линии.

Рис. 5 — Пример модернизации спаивающей головки упаковочной линии

В верхней части — датчик Autonics. Ранее установили электрический концевой выключатель, как на нижней части фото. Чтобы исключить проблемы с контактами, было решено установить индуктивный датчик, с чем Autonics прекрасно справился и сбои прекратились. Завершением стала прокладка дополнительного провода питания и изготовление крепежной пластины.

OMRON. Это старый раскрученный бренд, поэтому цена на эти датчики довольно высока. Однако и качество на уровне.

На рис. 6 — датчики показывают положение механизма редуктора.

Рис. 6 — Датчик показывает положение механического редуктора.

В большинстве случаев установка датчиков раскрученных брендов нецелесообразна, поэтому они устанавливаются в оборудовании высокой ценовой категории.

ALLEN BRADLEY. Этот американский бренд, как Rolls-Royce в мире моторов. Цена весьма высока, а вот качество в конкретно взятом случае подкачало: датчик, установленный на крышке бункера сыпучего вещества, перестал работать (рис. 7).

Рис. 7 — Дитчик Allen Bradley

Оказалось, проблема в контактах разъема. Их подогнули и почистили. В данном случае при грамотной установке датчик «Теко» прекрасно бы справился. Кстати, разница в цене этих датчиков — примерно в 10 раз!

Следует сказать, что в настоящее время более 90% от общего числа индуктивных датчиков имеют замену на датчики других производителей. Редко бывают случаи, когда нужен какой-то определенный тип. Как правило, это связано с габаритами и особенностями монтажа. В пределах одного предприятия целесообразно остановить выбор на одном производителе.

Данная статья – вторая часть статьи про разновидности и принципы работы датчиков. Кто не читал – рекомендую, там очень много тонкостей разложено по полочкам.

Счетчик событий

Счетчик событий используется для определения скорости и положения ротора вентилятора, расходомера и тому подобного. Зачастую такие счетчики событий строятся с использованием датчиков Холла или оптических датчиков. И то, и другое решение позволяет реализовать бесконтактное измерение со своими особенностями. Необходимость использования магнита в решении на базе датчика Холла ведет к дополнительному удорожанию изделия. Решения, использующие оптические датчики, подвержены влиянию грязи и пыли, что сказывается на времени жизни изделия. Применение катушки индуктивности позволяет реализовать надежную систему с рядом дополнительных преимуществ, а именно – повторяемым порогом срабатывания, невосприимчивостью к таким внешним факторам как температура и влажность. Более того, данная технология чрезвычайно устойчива при работе в жестких условиях и может использоваться там, где необходимо обеспечить водозащищенное решение.

Рис. 8. Функциональная блок-схема решения TIDA-00851-LDC0851

Представленное решение TIDA-00851-LDC0851 (рисунок на базе индуктивного датчика не требует использования дополнительного магнита. Разработанный прибор обеспечивает надежную работу в среде с повышенной загрязненностью, влажностью или при наличии смазки, что является непростой задачей при использовании альтернативных датчиков. Применение индуктивного датчика упрощает задачу и увеличивает долговременную надежность для таких задач как подсчет количества зубьев, определение скорости вращения и тому подобного для промышленных и автомобильных систем. И если для большинства систем, где для обнаружения используется индуктивный датчик, проводящий объект должен быть расположен параллельно катушке индуктивности, то в предложенном варианте объект располагается перпендикулярно измерительной катушке. Индуктивность катушки будет увеличиваться или уменьшаться в зависимости от положения проводящего объекта. Соответственно, частота датчика увеличивается, когда объект приближается к катушке датчика, что вызвано уменьшением индуктивности. В приведенном примере в качестве детектируемых объектов применены медные полоски, прикрепленные к лопастям вентилятора. Полоски проходят около катушки при вращении вентилятора (рисунок 9).

Рис. 9. LDC0851 в схеме измерения числа оборотов вентилятора

При работе с объектами, которые имеют малую поверхностную площадь, например, такими как край вентилятора, применяются специальные решения. Это обусловлено необходимостью обнаруживать небольшое отклонение индуктивности при прохождении объекта рядом с сенсором. Объект, обладающий площадью большей или равной площади измерительной катушки, создает максимальный сдвиг частоты, поэтому в представленном решении для гарантирования того, что объект с малой поверхностной площадью может быть обнаружен на расстоянии до 3 мм, используется специальный подход. В разводку платы преднамеренно введено рассогласование между измерительной и опорной индуктивностью. Оно введено таким образом, что при отсутствии металлического объекта индуктивность измерительного датчика меньше опорной индуктивности, а когда объект присутствует – наоборот, опорная индуктивность меньше измерительной. Для этого в измерительной индуктивности могут использоваться короткие проводники или уменьшена индуктивность на половину витка. Это позволяет увеличить диапазон чувствительности при использовании LDC0851 для заданного объекта.

Для надежной работы необходимо, чтобы диаметр индуктивности был хотя бы в три раза больше измеряемого расстояния. Больший диаметр обеспечивает лучшие параметры системы. Тем не менее, следует учитывать некоторые ограничения. Если диаметр индуктивности превышает размер объекта, то минимальное воздействие малого объекта ослабит максимально возможный сдвиг по частоте. Использование большего объекта значительно увеличивает чувствительность системы, что может быть использовано либо для увеличения измеряемого диапазона, либо для улучшения точности измерения. Однако увеличение диаметра объекта до величины значительно больше размера катушки не дает пропорциональное улучшение отклика.

Дополнительно при использовании LDC08051 следует учитывать ограничения, накладываемые характеристиками микросхемы: частота датчика должна находиться в диапазоне 300 кГц…19 МГц; минимальная емкость датчика должна быть более 33 пФ; ток датчика не должен превышать 6 мА при питании 3,3 В.

В данном приложении LDC0851 постоянно измеряет основную и опорную катушки. При обнаружении объекта преобразователь вызывает прерывание микроконтроллера MSP430F5528. Алгоритм микроконтроллера сравнивает метку времени текущего события с предыдущей для определения скорости вращения. Для компенсации минимальных вариаций скорости вращения вентилятора метки времени обрабатываются с помощью фильтра со скользящим усреднением.

Схемы подключения датчиков PNP и NPN

Отличие PNP и NPN датчиков в том, что они коммутируют разные полюсы источника питания. PNP (от слова “Positive”) коммутирует положительный выход источника питания, NPN – отрицательный.

Ниже для примера даны схемы подключения датчиков с транзисторным выходом. Нагрузка – как правило, это вход контроллера.

PNP выход датчика. Нагрузка (Load) постоянно подключена к “минусу” (0V), подача дискретной “1” (+V) коммутируется транзистором. НО или НЗ датчик – зависит от схемы управления (Main circuit)

NPN выход датчика. Нагрузка (Load) постоянно подключена к “плюсу” (+V). Здесь активный уровень (дискретный “1”) на выходе датчика – низкий (0V), при этом на нагрузку подается питание через открывшийся транзистор.

Призываю всех не путаться, работа этих схем будет подробно расписана далее.

На схемах ниже показано в принципе то же самое. Акцент уделён на отличия в схемах PNP и NPN выходов.

Схемы подключения NPN и PNP выходов датчиков

На левом рисунке – датчик с выходным транзистором NPN. Коммутируется общий провод, который в данном случае – отрицательный провод источника питания.

Справа – случай с транзистором PNP на выходе. Этот случай – наиболее частый, так как в современной электронике принято отрицательный провод источника питания делать общим, а входы контроллеров и других регистрирующих устройств активировать положительным потенциалом.

Признаки неисправности датчика

Поломку датчика коленвала можно спутать с неполадками других механизмов автомобиля, в том числе, системы впрыска топлива или же блока, управляющего работой двигателя. Поэтому необходимо отличать характерные черты этого случая, ориентируясь на «симптомы» автомобиля. Среди распространенных признаком неполадок датчика коленвала отмечают:

самопроизвольное изменение динамики оборотов;
существенное снижение характеристик коленвала;
отсутствие устойчивости в оборотах на холостом ходу;
проблемы с запуском двигателя;
возможна детонация в двигателе при нагрузке.

Это лишь основные нюансы, свидетельствующие о поломке датчика коленвала. Их можно спутать с неполадками генератора или шкива привода ГРМ. Существует множество признаков поломки датчика, но большая часть из них индивидуальна и проявляется лишь в частных случаях.

Однако догадками ничего не добиться, при таких признаках стоит отвезти автомобиль в сервис или самостоятельно проверить состояние датчика коленвала. Хотя он довольно труднодоступен, использование инструкции позволит достаточно быстро добраться до него и проверить его работоспособность. Проверка довольно проста и дает точный результат, который сообщит об исправности устройства.

Замена датчиков

Как я уже писал, есть принципиально 4 вида датчиков с транзисторным выходом, которые подразделяются по внутреннему устройству и схеме включения:

Все эти типы датчиков можно заменить друг на друга, т.е. они взаимозаменяемы.

Это реализуется такими способами:

Переделка устройства инициации – механически меняется конструкция.
Изменение имеющейся схемы включения датчика.
Переключение типа выхода датчика (если имеются такие переключатели на корпусе датчика).
Перепрограммирование программы – изменение активного уровня данного входа, изменение алгоритма программы.

Ниже приведён пример, как можно заменить датчик PNP на NPN, изменив схему подключения:

PNP-NPN схемы взаимозаменяемости. Слева – исходная схема, справа – переделанная.

Понять работу этих схем поможет осознание того факта, что транзистор – это ключевой элемент, который можно представить обычными контактами реле (примеры – ниже, в обозначениях).

Скачать инструкции и руководства на некоторые типы индуктивных датчиков:

• Autonics_PR / Индуктивные датчики приближения. Подробное описание параметровэ, pdf, 135.28 kB, скачан: 2434 раз./
• Autonics_proximity_sensor / Каталог датчиков приближения Autonics, pdf, 1.73 MB, скачан: 1376 раз./

• Omron_E2A / Каталог датчиков приближения Omron, pdf, 1.14 MB, скачан: 1804 раз./

• ТЕКО_Таблица взаимозаменяемости выключателей зарубежных производителей / Чем можно заменить датчики ТЕКО, pdf, 179.92 kB, скачан: 1391 раз./

• Turck_InduktivSens / Датчики фирмы Turck, pdf, 4.13 MB, скачан: 1957 раз./

• pnp npn / Схема включения датчиков по схемам PNP и NPN в программе Splan/ Исходный файл., rar, 2.18 kB, скачан: 2881 раз./

А что там свежего в группе ВК СамЭлектрик.ру?

Подписывайся, и читай статью дальше:

Итак, схема слева. Предположим, что тип датчика – НО. Тогда (независимо от типа транзистора на выходе), когда датчик не активен, его выходные “контакты” разомкнуты, и ток через них не протекает. Когда датчик активен, контакты замкнуты, со всеми вытекающими последствиями. Точнее, с протекающим током через эти контакты)). Протекающий ток создает падение напряжения на нагрузке.

Внутренняя нагрузка показана пунктиром неспроста. Этот резистор существует, но его наличие не гарантирует стабильную работу датчика, датчик должен быть подключен к входу контроллера или другой нагрузке. Сопротивление этого входа и является основной нагрузкой.

Если внутренней нагрузки в датчике нет, и коллектор “висит в воздухе”, то это называют “схема с открытым коллектором”. Эта схема работает ТОЛЬКО с подключенной нагрузкой.

Так вот, в схеме с PNP выходом при активации напряжение (+V) через открытый транзистор поступает на вход контроллера, и он активизируется. Как того же добиться с выходом NPN?

Бывают ситуации, когда нужного датчика нет под рукой, а станок должен работать “прям щас”.

Смотрим на изменения в схеме справа. Прежде всего, обеспечен режим работы выходного транзистора датчика. Для этого в схему добавлен дополнительный резистор, его сопротивление обычно порядка 5,1 – 10 кОм. Теперь, когда датчик не активен, через дополнительный резистор напряжение (+V) поступает на вход контроллера, и вход контроллера активизируется. Когда датчик активен – на входе контроллера дискретный “0”, поскольку вход контроллера шунтируется открытым NPN транзистором, и почти весь ток дополнительного резистора проходит через этот транзистор.

Проверка датчика мультиметром

Для первого метода диагностики нужно применить мультиметр или тестер. Достаточно лишь измерить сопротивление обмотки устройства, присоединив его к измерительной технике. Если обмотка была повреждена, то это скажется на показателях сопротивления.

Поскольку поврежденная катушка изменяет сопротивление датчика коленвала, такая проверка позволит определить ее состояние. Нужно установить необходимый диапазон и подключить щупы к выходам устройства.

После проверки стоит сверить полученные показания с оригинальными. Среднее сопротивление работоспособного датчика коленвала варьируется в пределах 550-750 Ом, но можно найти точное значение в технической инструкции к автомобилю. Там наверняка имеется точный показатель сопротивления.

Также существует второй метод определения работоспособности датчика коленвала. Он гораздо труднее, а для его проведения необходимо взять несколько устройств, среди них:

измеритель индуктивности;
вольтметр;
мегаомметр;
сетевой трансформатор.

Последние два устройства заменяются мультиметром, если тот поддерживает эти функции.

Необходимо проводить следующие измерения:

Измерение сопротивления обмотки посредством омметра.
Измерение индуктивности обмотки, используя измеритель индуктивности.
Определение сопротивления изоляции, используя мегаомметр. Пустив напряжение в 500В, необходимо определить показатель сопротивления.

На основе полученных данных определяется состояние датчика коленвала. Каждый показатель имеет определенную норму, на которую стоит ориентироваться. Индуктивность обмотки варьируется в пределах 200-400 мГн, выход за эти рамки свидетельствует о неисправности устройства. Норма сопротивления обмотки ранее упоминалась и составляет 550-750 Ом.

При измерении сопротивления изоляции полученный показатель не должен превышать 20 Мом.

Эти данные позволят определить работоспособность устройства или наличие поломок, что приведет к его дальнейшей замене. Однако имеются и более точные способы диагностики, среди которых основной — проверка посредством осциллографа. Он применяется на профессиональных станциях технического обслуживания и обеспечивает полную диагностику этого элемента.

Если проверка не выявила проблемы с датчиком коленвала, то нужно установить его обратно. При этом стоит руководствоваться ранее оставленными метками. Важно оставить небольшое расстояние от датчика до диска, которое должно соответствовать значению в пределах 0,5-1,5 мм.

Цветовая маркировка выводов датчиков

Существует стандартная система маркировки датчиков. Все производители в настоящее время придерживаются её.

Однако, нелишне перед монтажом убедиться в правильности подключения, обратившись к руководству (инструкции) по подключению. Кроме того, как правило, цвета проводов указаны на самом датчике, если позволяет его размер.

Вот эта маркировка.

Синий (Blue) – Минус питания
Коричневый (Brown) – Плюс
Чёрный (Black) – Выход
Белый (White) – второй выход, или вход управления, надо смотреть инструкцию.

Реальные датчики

Датчики купить проблематично, товар специфический, и в магазинах электрики такие не продают. Как вариант, их можно купить в Китае, на АлиЭкспрессе.

А вот какие оптические датчики я встречаю в своей работе.

Всем спасибо за внимание, жду вопросов по подключению датчиков в комментариях!

Вариант №1: воспользоваться специальным преобразователем, например устройством согласования сигналов УСМ, которое представлено у нас в ассортименте, или аналогичным.

Вариант №2: если вы хотя бы минимально дружите с паяльником, сделать преобразователь самому.

Если в наличии есть датчик с PNP выходом, а нужен NPN — собираем вот такую схему:

Транзистор Q1 — любой подходящий NPN, например 2SC495, BC445, BD237.

Если же в наличии имеется датчик с NPN выходом, а нужен PNP — такую схему:

Транзистор Q1 — любой подходящий PNP, например 2N5401, КТ502Д.

Прецизионный регулятор

Другим примером реализации датчика угла поворота является типовой проект TIDA-00508. В проекте показано, как с помощью индуктивных преобразователей Texas Instruments можно реализовать прецизионный диск управления, который позволяет определять угол поворота с точностью до 1° с разрешающей способностью 0,1° без использования дополнительных магнитов. Получаемые результаты не зависят от температуры и позволяют автоматически скорректировать качание по оси z. В качестве преобразователя индуктивности в проекте используется LDC1314 (рисунок 14). Использование индуктивного датчика позволяет реализовать бесконтактный узел управления и получить все выгоды от его использования, такие же, как и в предыдущих проектах: устойчивость к загрязнениям, надежность, отсутствие магнита и тому подобное, что позволяет использовать его в различных промышленных, автомобильных, потребительских применениях. Для реализации индуктивного датчика используется стандартная технология изготовления печатных плат, что позволяет получить недорогое решение. И хотя в примере применяется LDC1314, при необходимости вместо нее также могут быть использованы LDC1312, LDC1614, LDC1612.

Рис. 14. LDC1314 в cхеме прецизионного регулятора

Особенностью реализации прецизионного кругового регулятора является специальная конструкция сенсора и токопроводящего детектируемого объекта. Предложенная конструкция обеспечивает линейную зависимость перекрытия при повороте. Для достижения линейности измерений рисунок проводящего материала представляет собой форму, в которой ширина проводника линейно меняется в зависимости от угла (рисунок 15). При этом сам диск выполнен из стандартного материала FR4.

Рис. 15. Форма проводника для проводящего объекта

Дополнительно применение дифференциальной конструкции сенсора позволяет минимизировать нежелательное воздействие изменения температуры, точности сопряжения в пространстве и уменьшить различие между платами до 3° без дополнительной калибровки (рисунок 16). Данные об изменении частоты с LDC1314 передаются на микроконтроллер MSP430, который в данном проекте является мостом между I2C-интерфейсом LDC1314 и USB-интерфейсом. Вся обработка данных и их отображение производятся с помощью ПК. С помощью ПК также производится необходимая калибровка. Применяемый для обработки и калибровки алгоритм может быть легко перенесен в микроконтроллер для самостоятельных применений.

Рис. 16. Конструкция дифференциальных индуктивных датчиков с проводящим объектом над ним

Используемая микросхема LDC1314 является четырехканальным цифровым преобразователем индуктивности (рисунок 17). Четыре входных канала (от IN0A/IN0B до IN3A/IN3B) подсоединяются к четырем датчикам, реализованным в виде LC-контура. Выход каждого канала преобразования представлен в виде 12 бит информации о частоте LC-контура. Получение информации об измеренной частоте, а также настройка параметров преобразователя осуществляются при помощи I2C-интерфейса (рисунок 18).

Рис. 17. Функциональная блок-схема LDC1314

Рис. 18. Функциональная блок-схема прецизионного кругового регулятора

Для измерения резонансной частоты LC-контура в качестве опорного сигнала может быть использован как внутренний, так и внешний генератор.

При определении угла поворота с помощью измерения индуктивности возможно появление систематической ошибки. Величина данной ошибки зависит от точности согласования используемых катушек индуктивности, емкости, наличия механических девиаций системы и внешних металлических поверхностей. Калибровка может значительно уменьшить ошибки измерения, связанные со встроенными ошибками. В текущем проекте применяются три вида калибровки: калибровка по четырем точкам, калибровка полного поворота, автоматическая калибровка (калибровка во время работы).

Так что же это за «хитрость» — индуктивный датчик приближения?

Далее от теории перейдем к практическим вопросам.

Принцип работы индуктивного датчика

Параметры

Напряжение питания – диапазон напряжения, при котором датчик работает корректно.

Максимальный ток переключения – количество непрерывного тока, которое пропускаясь через датчик, не вызывает повреждение датчика.

Минимальный ток переключения – минимальное значение тока, которое должно протекать через датчик, чтобы гарантировать работу.

Рабочее расстояние (Sn) – максимальное расстояние от поверхности датчика, до квадратного куска железа толщиной 1 мм в осевом направлении. Расстояние будет уменьшаться для других материалов, зависимость Sn от материала представлена в таблице.

Частота переключения – максимальное количество переключений датчика в секунду.

Взаимозаменяемость датчиков

Это реализуется следующими способами:

Переделка устройства инициации — механически меняется конструкция. Например, если NO датчик реагировал на наличие металла, то NC будет реагировать на его отсутствие. Если выход той же полярности, то не изменится ни программа, ни алгоритм работы.
Изменение имеющейся схемы включения датчика (рассмотрим подробнее ниже).
Переключение типа выхода датчика (если имеются такие переключатели на корпусе датчика).
Перепрограммирование программы контроллера (изменение активного уровня входа, изменение алгоритма программы).

Как отремонтировать и проверить индуктивный датчик?

Устройство и принцип действия

Индуктивный датчик LJ12A3-4-Z/BX (D-12мм)

Индукционные датчики положения, помимо электронного компаратора, содержат в своем составе следующие обязательные компоненты:

стальной корпус с разъемом для соединительного шнура;
встроенный чувствительный элемент, регистрирующий на изменения магнитного поля, выполнен в виде стального сердечника с катушкой;
исполнительный релейный модуль;
индикатор активации на светодиоде.

Конструкции различных моделей датчиков металла могут иметь некоторые отличия. Они не влияют на сам индукционный датчик, принцип работы его от этого не меняется.

Внутреннее строение индуктивного датчика перемещения

В соответствии с устройством прибора суть его работы описывается следующим образом:

перемещение металлической части контролируемого объекта приводит к изменению индуктивности чувствительного элемента датчика;
отклонение объясняется искажением его магнитного поля, следствием которого является изменение параметров электрической схемы и ее активация (светодиод загорается);
после этого срабатывает электронный модуль и посылает сигнал на исполнительное устройство;
при поступлении импульса о превышении перемещением допустимого предела выходной (релейный) узел отключает контролируемое оборудование от сети.

Каждая модель имеет собственный показатель чувствительности по перемещению – зазор смещения. Для различных образцов этот параметр варьируется в пределах от 1 микрона до 20 миллиметров.

Индуктивные датчики: назначение и принцип работы, устройство индуктивного датчика

Цветовая маркировка выводов датчиков

Существует стандартная система маркировки датчиков. Все производители в настоящее время придерживаются ее.

Синий (Blue) — минус питания.
Коричневый (Brown) — плюс питания.
Черный (Black) — выход.
Белый (White) — второй выход, или вход управления.

Конкретный производители

Ниже — мое субъективное мнение по датчикам, с которыми приходилось иметь дело.

Рис. 4 — Пример применения индуктивного датчика «TEKO»

На рис. 5 показан пример модернизации спаивающей головки упаковочной линии.

Рис. 5 — Пример модернизации спаивающей головки упаковочной линии

На рис. 6 — датчики показывают положение механизма редуктора.

Рис. 6 — Датчик показывает положение механического редуктора.

Рис. 7 — Дитчик Allen Bradley

Читать:

Vdd vcc что это

ПРИМЕНЕНИЕ И СПЕЦИФИКА

В промышленности и технике, индуктивные элементы постепенно вытесняют механические концевые выключатели. Индуктивный бесконтактный датчик замыкает-размыкает управляемую цепь при попадании металла в зону чувствительности.

Различные кинематические схемы позволяют использовать устройство для контроля состояния дверей, створок, люков, положения деталей, ограничения хода подвижных элементов, системах защитного отключения, блокировки включения.

Индуктивный датчик положения

позволяет фиксировать перемещение объекта расстоянием от нескольких микрометров до сантиметров. По устройству, в большинстве случаев, это дифференциальный трансформатор. Ток со вторичной обмотки подается на систему автоматизированного управления, которая контролирует работу всего агрегата, линии, машины. По такому же принципу устроены элементы измерения углов поворота.

Индуктивный датчик давления

имеет электромеханическую конструкцию. Основой является элемент фиксирующий перемещение, якорь которого соединен с поршнем или мембраной. Сила, возникающая в результате воздействия давления жидкости или газа, уравновешивается пружиной, вынуждает занимать якорь определенное положение. Информация переводится в форму электронного сигнала, передается на КИП или АСУ.

Подобным образом устроены приборы измерения расхода жидкостей (давление снимается после дросселя определенного диаметра и пропускной способности), уровня.

Индуктивный датчик скорости

отличается от бесконтактных выключателей наличием блока измерения частоты импульсов. Зубчатое колесо, вращаясь, периодически воздействует на зону чувствительности, генерируя импульсы определенной частоты, зависящие от скорости движения. Частота сравнивается блоком измерений, передается далее на КИП, АСУ, либо коммутирующий элемент.

По аналогичному принципу работают приборы измерения частоты, направления вращения, положения коленчатого вала.

По типу подключения, количеству выходов, промышленность выпускает датчики:

двухпроводные — включаемые непосредственно в управляемую сеть. Бесконтактные выключатели, элементы сигнализации, защиты.
трехпроводные — питание выделено отдельно (как правило это синий и красный выводы), нагрузка — сигнал, третий (черный) проводник;
четырехпроводные — имеют два выхода для передачи информации;
пятипроводные — пятый, вход, используется для управления режимами работы.

Схемы подключения датчиков PNP и NPN

Призываю всех не путаться, работа этих схем будет подробно расписана далее.

На схемах ниже показано в принципе то же самое. Акцент уделён на отличия в схемах PNP и NPN выходов.

Схемы подключения NPN и PNP выходов датчиков

Проблемы, которые может создать неисправный датчик распредвала

Работа распределительного вала заключается в управлении потреблением бензина и выбросом паров из выхлопной системы. На распределительном валу установлены компенсационные лопасти, которые управляют выпускными и впускными клапанами. Ремень привода газораспределительного механизма и цепь соединяют распределительный вал с коленчатым. Блок управления двигателем транспортного средства контролирует вращающееся положение распределительного вала с помощью компонента, называемого «датчиком положения распределительного вала». На основании информации, которую передаёт ДПРВ, блок управления двигателем определит, сколько топлива следует вводить в камеру сгорания. В вашем автомобиле есть много симптомов неисправного датчика распредвала.

Проблемы с зажиганием – смесь воздуха и топлива в двигателе внутреннего сгорания для зажигания требует искры. В некоторых транспортных средствах, если ДПРВ вышел из строя, искры не будет, что и является первым признаком неисправности ДПРВ. Если вы не можете создать искру, тогда вы не сможете завести двигатель. К сожалению, определить источник неисправности, тем более, если это ДПРВ, довольно сложно. Но не удивляйтесь, что это может оказаться именно он.

Уменьшение мощности – если в автомобиле с автоматической трансмиссией выйдет из строя ДПРВ, вы можете столкнуться с неисправностью блокировки коробки передач. Единственное, что вы сможете сделать, это заглушить двигатель, подождать несколько секунд и снова завести его. Это всего лишь временное решение, позволяющее быстро доставить свой автомобиль до ближайшего автомагазина. Если вы не замените ДПРВ, проблема с переключением передач вернётся обязательно.

Плохая работа двигателя – неисправный ДПРВ приведёт к неправильному впрыску топлива в камеру цилиндра. Поскольку двигатель зависит от правильной смеси воздуха и топлива, сразу возникнут неполадки в его работе. При нажатии на педаль газа ускорение авто будет значительно меньше. Вероятно, вы не сможете ехать быстрее, чем 50-70 км. в час. Более того – автомобиль может начать двигаться с рывками.

Низкая топливная эффективность – топливные форсунки будут направлять в камеру сгорания слишком много бензина, если у вас плохой ДПРВ. При этом значительно увеличивается расход топлива, что можно заметить уже после первых 50-ти км. Поломка устраняется заменой ДПРВ.

Замена датчиков

Все эти типы датчиков можно заменить друг на друга, т.е. они взаимозаменяемы.

Это реализуется такими способами:

Переделка устройства инициации – механически меняется конструкция.
Изменение имеющейся схемы включения датчика.
Переключение типа выхода датчика (если имеются такие переключатели на корпусе датчика).
Перепрограммирование программы – изменение активного уровня данного входа, изменение алгоритма программы.

Ниже приведён пример, как можно заменить датчик PNP на NPN, изменив схему подключения:

PNP-NPN схемы взаимозаменяемости. Слева – исходная схема, справа – переделанная.

Признаки неисправности датчика коленвала

В зависимости от года выпуска автомобиля, технической сложности двигателя и электроники симптомы одной неисправности могут проявляться по разному

. Бывают ситуации, когда все признаки указывают на определенную поломку, в итоге замене подлежит совершенно другой узел. Мы постарались максимально подробно описать все признаки неисправности датчика коленвала, что бы вы могли максимально точно определить поломку.

Симптом №1
Снижение динамических характеристик;
Симптом №2
Провалы при интенсивном ускорении;
Симптом №3
Детонация при интенсивном ускорении «из за топливовоздушной смеси»;
Симптом №4
Во время движения обороты могут самопроизвольно меняться;
Симптом №5
Нестабильный холостой ход;
Симптом №6
Появление ошибки на приборной панели «например ошибка №53»;
Симптом №7
Все пункты прогрессируют;
Симптом №8
Датчик коленвала полностью выходит из строя, двигатель завести не получится.

Как правило признаки неисправности не единичны, они комбинируются и быстро прогрессируют. Пункты №1, №2 и №3 как правило возникают в один момент с появлением ошибки, в дальнейшем появляются нестабильные обороты как на холостом ходу так и во время движения.

А что там свежего в группе ВК СамЭлектрик.ру?

Подписывайся, и читай статью дальше:

Если внутренней нагрузки в датчике нет, и коллектор “висит в воздухе”, то это называют “схема с открытым коллектором”. Эта схема работает ТОЛЬКО с подключенной нагрузкой.

Бывают ситуации, когда нужного датчика нет под рукой, а станок должен работать “прям щас”.

Проверка датчика на осциллографе

Для осуществления проверки датчика коленвала на осциллографе нет нужды снимать его с автомобиля. Такая диагностика позволяет увидеть сигналы в процессе работы, а не работоспособность отдельного устройства.

Для проверки необходимо сделать следующие шаги:

Подключить черный зажим осциллографа к массе двигателя.
Подключить пробник щупа параллельно выводу датчика.
Второй разъем щупа подключается к выходу № 5 USB Autoscope II.

После этого, все подключения, необходимые для получения данных с автомобиля, будут завершены. Далее нужно запустить режим осциллограмма «Inductive_Crankshaft». Это обеспечит трансляцию сигнала в понятном виде.

Для начала диагностики нужно завести автомобиль, запустив двигатель. Если поломка вывела его из строя, то необходимо покрутить его стартером.

Если датчик коленвала не подает сигналов, тогда это явный признак его неисправности. Если же он рабочий, но полученные данные отличаются от нормы, то это свидетельствует о неисправности устройства. Диагностика посредством осциллографа позволит обнаружить проблемы датчика и системы впрыска, демонстрируя все неполадки в работе автомобиля в виде волн и импульсов.

Цветовая маркировка выводов датчиков

Существует стандартная система маркировки датчиков. Все производители в настоящее время придерживаются её.

Вот эта маркировка.

Синий (Blue) – Минус питания
Коричневый (Brown) – Плюс
Чёрный (Black) – Выход
Белый (White) – второй выход, или вход управления, надо смотреть инструкцию.

Реальные датчики

А вот какие оптические датчики я встречаю в своей работе.

Всем спасибо за внимание, жду вопросов по подключению датчиков в комментариях!

Вариант №2: если вы хотя бы минимально дружите с паяльником, сделать преобразователь самому.

Если в наличии есть датчик с PNP выходом, а нужен NPN — собираем вот такую схему:

Транзистор Q1 — любой подходящий NPN, например 2SC495, BC445, BD237.

Если же в наличии имеется датчик с NPN выходом, а нужен PNP — такую схему:

Форум АСУТП

Niklog78 здесь недавно
Сообщения: 5 Зарегистрирован: 20 мар 2020, 10:31 Имя: Банни

Проблемы с индуктивными датчиками

Сообщение Niklog78 » 06 июн 2020, 09:11

Parliament74 корифей
Сообщения: 759 Зарегистрирован: 16 ноя 2016, 11:33 Имя: Максим Владимирович Страна: Россия город/регион: Магнитогорск Благодарил (а): 15 раз Поблагодарили: 193 раза

Проблемы с индуктивными датчиками

Может там какие-нибудь наводки или токи блуждающие на датчики оказывают воздействие?

Ryzhij почётный участник форума
Сообщения: 5429 Зарегистрирован: 07 окт 2011, 09:12 Имя: Гаско Вячеслав Эриевич Страна: Россия город/регион: Рязань Благодарил (а): 456 раз Поблагодарили: 638 раз

Проблемы с индуктивными датчиками

Сообщение Ryzhij » 07 июн 2020, 17:11

olexsa авторитет
Сообщения: 872 Зарегистрирован: 29 май 2009, 21:40 Имя: Александр Страна: Россия город/регион: Курган Благодарил (а): 43 раза Поблагодарили: 93 раза

Проблемы с индуктивными датчиками

Сообщение olexsa » 08 июн 2020, 14:46

Serex эксперт
Сообщения: 2030 Зарегистрирован: 15 авг 2011, 21:36 Имя: Пупков Сергей Викторович Страна: Россия город/регион: Москва Благодарил (а): 97 раз Поблагодарили: 124 раза

Проблемы с индуктивными датчиками

Сообщение Serex » 19 июн 2020, 21:02

Jackson администратор
Сообщения: 16205 Зарегистрирован: 17 июн 2008, 16:01 Имя: Евгений свет Брониславович Страна: Россия город/регион: Санкт-Петербург Благодарил (а): 602 раза Поблагодарили: 1070 раз

Проблемы с индуктивными датчиками

Сообщение Jackson » 20 июн 2020, 22:36

Индуктивные датчики бывают двух типов. Те что у Вас — это цифровые, то есть внутри катушка плюс несложная схема, выдающая нормированный импульс при срабатывании. А есть ещё простые, без этой схемы, представляют собой просто катушку на сердечнике с двумя выводами от неё. Предполагается что та же несложная схема в виде конвертера размещена в другом месте, либо контроллер содержит эту схему в себе. Такой датчик при прохождении мимо него металла генерирует просто синусоидальный импульс с амплитудой от десятков милливольт до десятков вольт — зависит от скорости прохождения металла, количества металла и т.д.

Так вот простого магнитного типа датчики как раз и размещаются в неблагоприятных условиях, потому что ломаться там совсем нечему, даже пайки нет — это просто катушка на сердечнике, целиком залитая компаундом и всё это одето в корпус. Именно такие ставятся например на ДВС для определения оборотов коленвала, там и жара и маслотопливные пары и тряска и мороз и перепады и всё что хотите, и работают они дольше чем весь двигатель целиком, считай вечные (я знаю места где по 30-40 лет до сих пор стоят и работают).

Если Вы считаете что виной всему плохая атмосфера и тряска — меняйте на вот такие простые датчики а конвертеры ставьте в лучших условиях.

Другая возможная причина — вибрация. Для датчиков важен зазор между ними и контролируемым металлом. Вибрация может быть такой что кронштейн датчика трясётся с амплитудой, достаточной для срабатывания датчика (датчик реагирует на любой металл вокруг, даже на кронштейн на котором закреплён). Эта версия подтверждается тем, что на стенде датчики работают нормально.

Ещё возможная причина и её тут озвучили — наводки. В лучшем случае от каких-то плохо экранированных цепей, например выход ПЧ что стоит рядом или кабель от него рядом проходит, в худшем — на перемещающийся вокруг металл.

То мог быть и конструктивный просчёт, который привёл к недолговечности.

Датчик концевик индукционный ремонт

Принцип работы и виды индуктивных датчиков, способы подключения

Работа на промышленных предприятиях требует внедрения автоматической системы управления. С этой целью применяется разное оборудование, способное обеспечить бесперебойное функционирование производственных машин. Для контроля металлических объектов не редко используют бесконтактные индуктивные датчики, обладающие как положительными, так и отрицательными качествами. Но главное, что они отличаются небольшими размерами и прекрасно выполняют возложенные функции, поэтому пользуются популярностью и у производителей бытовой и даже медицинской техники.

Общее описание и назначение

Индуктивным датчиком принято называть устройство, способное преобразовывать механические перемещений контролируемых объектов в электрический сигнал. Представляет собой одну или несколько катушек индуктивности, объединенных с магнитопроводом и подвижным якорем, который регистрирует измерения линейного или углового размера и, перемещаясь, влияет на показатель индуктивности, изменяя ее в одну или другую сторону. Благодаря такой особенности, бесконтактные датчики активно используются в качестве элементов контроля положения металлических объектов.

По схеме построения индукционные датчики принято разделять только на 2 отдельных вида: одинарные и дифференцированные.

Одинарные

Устройства только с одним магнитопроводом. Такая схема обычно применяется при разработке бесконтактных выключателей.

Дифференциальные

Отличаются наличием сразу 2-ух магнитопроводов, каждый из которых специально сделанных в виде «ш». Это позволяет взаимокомпенсировать воздействие, оказываемое на сердечник, повышая таким образом точность производимых измерений. По сути, схема представляет из себя систему из 2-ух датчиков, соединенных общим якорем.

Устройство и схема

Индукционный датчик, как и любое электронное устройство, состоит из связанных друг с другом узлов, обеспечивающих бесперебойность его работы. В качестве основных элементов аппарата можно выделить следующее.

Генератор

Ключевой задачей генератора является создание магнитного поля, на основе которого, в частности, строится принцип действия индукционного датчика, а также образуются зоны активности с объектом.

Триггер Шмидта

Триггер Шмидта представляет собой отдельный элемент, основным назначением которого считается обеспечение гистерезиса в процессе переключения устройства.

Усилитель

Усилительное устройство используется в качестве элемента, способного повышать значение амплитуды импульса, что позволяет сигналу быстрее достигать необходимого параметра.

Специальный индикатор

Диодный индикатор, свидетельствующий о фактическом состоянии контроллера. Кроме того, светодиод используется для обеспечения достаточного контроля функционирования индукционного датчика, а также, чтобы обеспечить достаточную оперативность в процессе настройки.

Компаунд

Компаунд предназначается для защиты устройства, поскольку может предотвратить попадание жидкости, в частности воды, внутрь корпуса индукционного датчика, а также снижает риск загрязнения оборудования, так как пыль может спровоцировать его поломку.

Принцип работы

Принцип действия основывается на изменениях амплитудного значения колебаний генераторного узла при попадании в активную зону устройства объекта определенных размеров. В процессе подачи электропитания на концевик оборудования в районе его чувствительной части формируется изменяющееся магнитное поле. Оно наводит в находящемся в рабочей зоне датчика материале вихревые токи, ведущие к изменению амплитуды электромагнитных колебаний.

В результате начнет вырабатываться выходной сигнал, который в процессе может изменяться в зависимости от фактического расстояния между устройством и объектом контроля.

Параметры

Чтобы контролировать функциональность индукционного датчика, а также определять уровень его сигналов, надо разбираться в параметрах устройства.

Напряжение питания

Представляет собой диапазон допустимого напряжения, в рамках которого устройство работает корректно.

Минимальный ток переключения

Это минимально возможное значение электрического тока, которое обязательно должно поступать к датчику для обеспечения его работы.

Рабочие расстояния

Это максимально допустимое расстояние от устройства до железного квадрата миллиметровой толщины. При этом данное значение уменьшается, если используется другой материал.

Частота переключения

Это максимально возможное количество переключений, которые можно сделать в течение одной секунды.

Способ подключения

Вариант подключения любого бесконтактного датчика зависит от примененной в процессе его производства схемы построения.

Трехпроводные

Трехпроводные имеют 3 проводника, 2 из которых предназначаются для обеспечения устройства питанием, а третий применяется для подключения к нагрузке. Она, в зависимости от использованной при разработке структуры, может подсоединяться к аноду либо катоду источника напряжения электрического тока.

Четырехпроводные

Четырехпроводные индукционные датчики отличаются наличием четырех проводников: 2 провода идут на питание, а другие 2 — на загрузку.

Двухпроводные

Двухпроводные устройства подключаются прямо в нагрузочную цепь. Это самый элементарный вариант, но и он обладает отдельными особенностями. Данный способ для нагрузки требует номинальное сопротивление, если же его значение окажется больше или меньше, тогда индукционный датчик не сможет корректно работать.

Внимание! При подключении устройства к источнику постоянного тока следует помнить о полярности выводов.

Пятипроводные

Пятипроводной отличается от четырехпроводного только наличием пятого проводника, который позволяет выбирать режим работы устройства.

Цветовая маркировка

Все электротехническое оборудование, в том числе проводники, обязательно имеет цветовую маркировку. Ее принято наносить для удобства последующих монтажных работ и дальнейшего обслуживания. Это правило должно соблюдаться и в случае с индукционными датчиками. Их выходные проводники маркируются следующими цветами:

минус обычно указывается синим;
плюс — красным;
выход — черным;
белый — дополнительный выход или же вход управления, что определяется типом используемого датчика.

Погрешности

Погрешности в процессе преобразования диагностических значений оказывают влияние на способности индукционных датчиков выдавать достоверную информацию. К основным из них можно отнести следующие.

Электромагнитная

Данную погрешность принято учитывать только в качестве случайной величины. Как правило, она возникает в ходе индуцирования ЭДС в индукционной катушке в результате внешнего воздействия сторонними магнитными полями. Это происходит в процессе производства из-за силовых электроустройств. Они образуют магнитные поля, что впоследствии и формирует электромагнитную погрешность.

От температуры

Эта погрешность тоже выступает в качестве случайного значения, поскольку работа большого числа элементов индукционного датчика напрямую зависит от температурных показателей, поэтому это ключевая величина, которая даже учитывается в процессе проектировки подобного оборудования.

Магнитной упругости

Обычно такая погрешность может проявляться как следствие нестабильности деформации магнитопровода устройства в процессе сборки самого датчика, а также при деформационных изменениях во время работы. Кроме того, оказываемое нестабильным электронапряжением воздействие на магнитопровод оборудования вызывает снижение качества передаваемого сигнала на выходе.

Деформация элементов

Данная погрешность, как правило, проявляется в результате воздействия измеряющей силы на значение деформации частей индукционного датчика, а также под влиянием усилий, оказываемых на нестабильные деформирующие процессы. Кроме того, не меньшее влияние на нее могут оказывать люфты и зазоры, образовавшиеся в подвижных элементах конструкции устройства.

Кабеля

Такая погрешность обычно проявляется от непостоянного значения сопротивления, в случае деформации самого провода и под влиянием температуры. Также подобным образом может сказаться наводка внешними полями ЭДС в кабеле.

Старение

Данная погрешность может проявляться при износе движущихся элементов самого устройства, а также в случае постоянно изменяющихся магнитных свойств используемого магнитопровода. Ее принято считать, строго говоря, случайным значением. В процессе определения данной погрешности учитывают кинематику конструкции индукционного датчика, а во время проектирования подобного оборудования максимальный эксплуатационный срок рекомендуется определять только при работе в обычном режиме, чтобы при этом износ не успел превысить установленного значения.

Технологии

Погрешности технологии проявляются в случае отклонений от технического процесса производства, при явном разбросе технических параметров катушек и остальных элементов во время сборки, влиянии допущенных зазоров при соединении устройства. Для ее измерения принято использовать механическое измерительное оборудование.

Сферы использования

Возможная область применения индукционных датчиков настолько велика, что позволяет использовать их не только в быту и автомобилестроении, но и в промышленности с робототехникой, а также медицине.

Медицинские аппараты

Индуктивные датчики широко используются при производстве медицинского оборудования, поскольку магнитные свойства устройства позволяют регистрировать легочную вентиляцию, параметры вибрации, а также снимать баллистокардиограммы.

Бытовая техника

В бытовом плане датчики могут выступать в качестве приспособления контроля водоснабжения, уровня освещения и положения двери (закрыта или открыта), поэтому используются при производстве, к примеру, стиральных машин и другой бытовой техники. Кроме того, устройства применяются в процессе создания элементов «умного дома».

Автомобильная промышленность

Используется индукционный датчик и в автостроении, выступая в роли контроллера, определяющего положение коленчатого вала. При приближении металлического объекта, в данном случае, зуба шестерни, к устройству, генерируемое встроенным постоянным магнитом магнитное поле увеличивается, что приводит к наведению в катушке переменного напряжения.

Внимание! Некоторые производители для повышения эффективности стараются изменить конструкцию индукционного датчика, к примеру, используя внешние магниты для его активации.

Робототехническое оборудование

В случае с робототехникой, индуктивным датчикам нашли применение в производстве беспилотных аппаратов и промышленных роботов для повышения их чувствительности к препятствиям и способности распознавать объекты, а также устройствах, для которых важна самобалансировка.

Промышленная техника регулирования и измерения

Широко используются в работе систем транспортеров, упаковочных аппаратов и сборочных линий, а еще в составе всех видов станкового оборудования и запорной арматуры. Также индуктивные датчики помогают контролировать мелкие и крупные элементы промышленной техники (зубцы шестеренок, стальные флажки, штампы), объекты производства (металлические изделия, листы металла, крышки) и т.п. Кроме того, при их подключении к импульсным счетчикам можно в результате получить элементарное, но крайне эффективное считывающее устройство.

Индукционные датчики следующего поколения

Благодаря новым разработкам в этой области, были созданы усовершенствованные модели индукционных датчиков следующего поколения. Принцип работы остался прежним, однако подверглась тщательной переработке конструкция устройства. В результате датчики теперь оснащаются тонкими платами, распечатанными на 3D-принтерах, и современной цифровой электроникой. Кроме того, их производят на гибких подложках, что избавляет от необходимости использования традиционных кабелей и разъемов. Так что пользоваться устройствами можно даже в тяжелых погодных условиях.

К преимуществам новых разработок можно отнести следующее:

снижение стоимости и веса, более компактные размеры;
возможность выбора практически любых форм-факторов;
повышение точности реагирования на металлические объекты;
возможность проведения замеров, связанных со сложной геометрией, в двух или трех измерениях;
упрощение конструкции;
возможность устанавливать несколько индукционных датчиков близко друг к другу из-за высокой электромагнитной совместимости.

Все это позволило увеличить эффективность и доступность устройства, а также расширить сферу его применения.

Применение датчиков в промышленном оборудовании. Часть II

В статье рассмотрен такой важный практический вопрос, как подключение индуктивных датчиков с транзисторным выходом, которые в современном промышленном оборудовании встречаются повсеместно. Кроме того, описаны реальные датчики приближения — неотъемлемая часть работы инженера-электронщика, их плюсы, минусы и примеры применения. Часть первая опубликована в предыдущем номере (№ 5-6, 2017) журнала.

Индуктивные датчики

Далее от теории перейдем к практическим вопросам.

Взаимозаменяемость датчиков

Это реализуется следующими способами:

Переделка устройства инициации — механически меняется конструкция. Например, если NO датчик реагировал на наличие металла, то NC будет реагировать на его отсутствие. Если выход той же полярности, то не изменится ни программа, ни алгоритм работы.
Изменение имеющейся схемы включения датчика (рассмотрим подробнее ниже).
Переключение типа выхода датчика (если имеются такие переключатели на корпусе датчика).
Перепрограммирование программы контроллера (изменение активного уровня входа, изменение алгоритма программы).

Когда датчик активен, на входе контроллера дискретный «0», поскольку вход контроллера шунтируется открытым NPN транзистором, и почти весь ток дополнительного резистора проходит через этот транзистор.

Как отремонтировать и проверить индуктивный датчик?

Условное обозначение датчика приближения

На принципиальных схемах индуктивные датчики (датчики приближения) обозначают квадратом с двумя линиями в нем, повернутым на 45°. Пример на рис. 3.

На верхней схеме нормально открытый (НО) контакт (условно обозначен PNP транзистор). Вторая схема — нормально закрытый, и третья схема — оба контакта в одном корпусе.