Basic Operating Principle of an Inductive Proximity Sensor

heeft u zich ooit afgevraagd hoe een Inductive Proximity Sensor in staat is om de aanwezigheid van een metalen doelwit te detecteren? Hoewel de onderliggende elektrotechniek geavanceerd is, is het basisprincipe van de werking niet al te moeilijk te begrijpen.

in het hart van een inductieve nabijheidssensor (“prox” “sensor” of “prox sensor” in het kort) is een elektronische oscillator bestaande uit een inductieve spoel bestaande uit talrijke windingen van zeer fijne koperdraad, een condensator voor het opslaan van elektrische lading en een energiebron voor elektrische excitatie. De grootte van de inductieve spoel en de condensator worden aangepast om een zelfvoorzienende sinusgolf oscillatie bij een vaste frequentie te produceren. De spoel en de condensator werken als twee elektrische veren met een gewicht tussen hen, voortdurend duwen elektronen heen en weer tussen elkaar. Elektrische energie wordt in het circuit gevoerd om de oscillatie te starten en te ondersteunen. Zonder energie te behouden, zou de oscillatie instorten als gevolg van de kleine vermogensverliezen van de elektrische weerstand van de dunne koperdraad in de spoel en andere parasitaire verliezen.

inductieve nabijheidssensor cutaway met annotatie

de oscillatie produceert een elektromagnetisch veld voor de sensor, omdat de spoel zich vlak achter het “gezicht” van de sensor bevindt. De technische naam van het sensorvlak is “actief oppervlak”.

wanneer een stuk geleidend metaal de door de grenzen van het elektromagnetische veld gedefinieerde zone binnengaat, wordt een deel van de oscillatieenergie overgebracht naar het Metaal van het doel. Deze overgedragen energie verschijnt als kleine circulerende elektrische stromen genoemd wervelstromen. Daarom worden inductieve proxes ook wel wervelstroomsensoren genoemd.

de stromende wervelstromen ondervinden elektrische weerstand wanneer zij proberen te circuleren. Hierdoor ontstaat een klein stroomverlies in de vorm van warmte (net als een kleine elektrische kachel). Het stroomverlies wordt niet volledig vervangen door de interne energiebron van de sensor, waardoor de amplitude (het niveau of de intensiteit) van de trilling van de sensor afneemt. Uiteindelijk, de oscillatie vermindert tot het punt dat een andere interne circuit genaamd een Schmitt Trigger detecteert dat het niveau is gedaald onder een vooraf bepaalde drempel. Basic_Oper_Inductive_Sensordeze drempelwaarde is het niveau waarbij de aanwezigheid van een metalen doel definitief wordt bevestigd. Bij detectie van het doel door de Schmitt-Trigger wordt de uitgang van de sensor ingeschakeld.

de korte animatie rechts toont het effect van een metalen doelwit op het oscillerende magnetische veld van de sensor. Wanneer u de kabel uit de sensor rood ziet worden, betekent dit dat metaal werd gedetecteerd en de sensor is ingeschakeld. Wanneer het doel verdwijnt, kunt u zien dat de oscillatie terugkeert naar het maximale niveau en de uitgang van de sensor wordt terug uitgeschakeld.

wilt u meer weten over de basisprincipes van inductieve nabijheidssensoren? Hier is een korte YouTube video over de basis:

YouTube-Poster

Geef een antwoord

Het e-mailadres wordt niet gepubliceerd.