یکی از متداول ترین سنسورهای مورد استفاده در خطوط تولید، سنسور مجاورتی است.

در این مقاله، بصورت فوق العاده ای با انواع سنسور مجاورتی (القایی و خازنی) آشنا شده و
در مورد نحوه سیم کشی سنسورهای نوع  NPN و PNP و روش اتصال آنها به سایر دستگاه ها یاد می گیرید.

ویدیوها و تصاویر این مقاله به شما کمک می کند که درک مناسبی از این قطعه مهم پیدا کنید.
پس تا انتهای این مقاله با ما همراه باشید.

1# سنسور proximity چیست؟

مواردی که در این مبحث خواهید آموخت:

  1. ویژگی‌های اصلی سنسورهای مجاورتی
  2. آشنایی با ویژگی ها، کاربردها و تئوری های مربوز به سنسورهای مجاورتی القایی
  3. تفاوت بین سنسورهای خازنی (capacitive) و سنسورهای القایی (inductive)
  4. آشنایی و شناسایی طراحی ساختمان داخلی یک سنسور القایی
  5. مقایسه تفاوت های سنسورهای القایی شیلدد (shielded) و نان شیلدد (nonshielded) و شناخت مزایا و معایب هر یک
  6. انتخاب صحیحی بین دو مدل NPN و PNP  برای سیم کشی و اتصال سنسور به سایر دستگاه ها

2# سنسور مجاورتی چیست؟

سنسور یا حسگر وسیله برای تشخیص اشیا، وسایل، موقعیت های خاص و حتی افراد است و
برای این کار از ساز و کارهای متفاوتی استفاده میکند.
اما در برخی از موارد لازم است که حسگر بتواند از فاصله دورتر و
بدون ایجاد تماس و برخورد فیزیکی با جسم آن را تشخیص دهد که
در این شرایط اهمیت سنسورهای مجاورتی مشخص می شود
ویدیوی زیر حاوی اطلاعات مفیدی درباره سنسورهای مجاورتی و طرز کار آنهاست.

یک سنسور مجاورتی (Proximity Sensor)  که سوئیچ پراکسیمیتی هم نامیده می شود،
توانایی تشخیص اشیای اطراف را بدون ایجاد تماس فیزیکی با آنها دارد.
در واقع نحوه کار یک سنسور مجاورتی اینگونه است:

  • ایجاد میدان، پرتو الکترومغناطیسی (مثل مادون قرمز یا هر پرتو نوری)، پالس صوتی
  • انتشار و تابش سیگنال به سمت اجسام
  • برخورد سیگنال به جسم هدف و ایجاد تغییر در سیگنال
  • دریافت سیگنال بازگشتی ناشی از برخورد پرتو
  • بررسی و محاسبه تغییرات در میدان یا سیگنال بازگشتی
  • تشخیص اهداف با توجه به ساختار و نوع سنسور

سنسور به نزدیک شدن یک شیء به سنسور و حضور آن در نزدیکی خودش پاسخ می‌دهد.
البته در اکثر موارد حداکثر فاصله‌ای که شیء می‌تواند از سنسور مجاورتی داشته باشد تا
سنسور بتواند آن را تشخیص دهد، در حدود ۰ تا ۲۰ میلی‌متر است.
جسم پیدا شده در واقع هدف امواج ارسالی از طرف سنسور مجاورتی است.

سنسور مجاورتی

3# مزایای سنسور مجاورتی

  • سنسورهای مجاورتی قطعات مکانیکی نداشته و برای تشخیص اهداف خود نیازی به ارتباط فیزیکی با آنها ندارند که همین مسئله باعث افزایش عمر مفید و
    ضریب اطمینان سنسورهای مجاورتی نسبت به دیگر سنسورها میشود.
  • قابل اعتماد بودن حتی در محیط های بسیار سخت و
    خشن (مثلا در محیط‌های نفتی یا محیط‌های صحرایی و فضای آزاد)
  • نصب و راه‌اندازی آسان
  • قیمت‌های بسیار مناسب و جذاب (مثلا ارزان‌تر از سنسورهای نوری)

4# کاربرد سنسور مجاورتی

فهمیدیم سنسور مجاورتی چیست و چه مزایایی دارد،
غالبا از یک سنسور مجاورتی اینطور استفاده می شود که
سنسور قسمت پایانی یک ماشین یا یک دستگاه را تشخیص داده و
سپس سیگنالی را به خروجی ارسال می کند.
به واسطه‌ی سیگنال ارسالی، یک وسیله‌ی یا یک ماشین دیگر به حرکت درآمده و
برنامه‌ای را که ما برای آن تنظیم کرده‌ایم، اجرا می شود.
در همین رابطه با برخی از  مهمترین کاربردهای این سنسورها آشنا میشویم:

  • استفاده از سنسور مجاورتی تنظیم شده در محدوده های کوتاه، به جای سوئیچ لمسی
  • استفاده در کاربردهای صنعتی مثل: کارخانه ها، صنایع خودروسازی، تولیدی، صنایع غذایی و بازیافت
  • کاربرد در وسایل نقلیه برای تشخیص فاصله از دیگر خودروها و اجسام و قابلیت استفاده در سیستم پارک خودکار
  • مورد استفاده در گوشی های تلفن همراه به منظور خاموش کردن صفحه نمایش موقع برقراری تماس و
    نزدیک کردن گوشی به صورت، برای جلوگیری از لمس اشتباهی صفحه.
  • سیستم هشدار نزدیکی به زمین برای ایمنی هواپیما
  • سیستم های نظامی ضد حملات موشکی
  • اندازه گیری میزان چرخش شفت در موتورهای دوار
  • نوار نقاله (مورد استفاده در کارخانه های تولیدی و …)
  • شیرهای اتوماتیک (Automatic faucets)
  • ماشین های کارواش

کاربرد سنسور مجاورتی در کارخانه ها

5# انواع سنسورهای مجاورتی

با فهمیدن این مطلب که سنسور مجاورتی چیست ، حالا میخواهیم درباره انواع مختلف این سنسورها که
بسته به نوع اهدافشان، در صنعت مورد استفاده قرار میگیرند یاد بگیریم.

1-5 سنسور مجاورتی القایی (Inductive Proximity Sensor)

  • فقط مناسب اهداف فلزی
  • استفاده از یک سیم پیچ (نوسان ساز) برای تولید یک میدان الکترومغناطیسی فرکانس بالا
  • ارسال و انتشار میدان و برخورد آن با اجسام اطراف
  • قرار گرفتن جسم هدف در میدان
  • ایجاد میدان الکترومغناطیسی خلاف جهت میدان حسگر ناشی از جریان های ایجاد شده در هدف
  • تداخل دو میدان (سنسور و هدف) و کاهش دامنه سیگنال نوسان ساز
  • تشخیص میزان تغییرات در سنسور و در نتیجه تشخیص هدف

2-5 سنسور مجاورتی خازنی (Capacitive Proximity Sensor)

  • مناسب برای طیف گسترده ای از اهداف فلزی و غیر فلزی مثل: پلاستیک، کاغذ، شیشه، پارچه و مایعات
  • دارای عملکردی مشابه حسگرهای القایی و با تفاوت در نوع میدان (ایجاد میدان الکترواستاتیکی توسط دو الکترود)
  • نزدیک بودن هدف به سطح حساس حسگر و قرار گرفتن آن در میدان
  • تغییر ظرفیت خازن
  • ایجاد نوسان توسط نوسان ساز
  • خوانده شدن دامنه سیگنال نوسان ساز
  •  تغییر در خروجی حسگر و تشخیص هدف
  • دور شدن هدف و کاهش مقدار دامنه و بازگشت خروجی حسگر به حالت اول

3-5 سنسور  مجاورتی التراسونیک (Ultrasound Proximity Sensor)

  • اعمال ولتاژ بالا به یک دیسک، نوسان کردن دیسک متناسب با ولتاژ و ایجاد موج های صوتی فرکانس بالا
  • استفاده از مبدل پیزوالکتریکی برای ارسال و دریافت سیگنال های صوتی با فرکانس بالا
  • قرار گرفتن جسم هدف در محیط سیگنال و برخورد پالس های صوتی به آن
  • برگشت سیگنال تغییر کرده به سنسور
  • محاسبه طول پالس های برگشتی و مقایسه با مقدار از پیش تعیین شده
  • تغییر در خروجی حسگر و تشخیص هدف

4-5 سنسور مجاورتی نوری (Photoelectric Proximity Sensor)

  • سنسور های نوری برای اهداف غیر فلزی مثل: پلاستیک و … مناسب اند.
  • ایجاد پالس نوری  با فرکانس 30-5 کیلو هرتز و در طیف نور مرئی تا مادون قرمز
  • غالبا استفاده از نور مادون قرمز (طول موج 880 میلی متر) به دلیل کاهش تداخل با نور محیط
  • استفاده از یک پتانسیومتر برای تنظیم میزان حساسیت سنسور
  • ارسال پالس نوری و دریافت مجدد آن پس از برخورد با اجسام
  • بررسی و محاسبه تغییرات و تشخیص هدف

انواع سنسورهای مجاورتی حالت جامد

اگرچه سنسورهای القایی فقط اجسام فلزی را تشخیص می‌دهند، ولی به دلیل اینکه نسبت به اختلالات خارجی (نویز) اثر پذیری پایین تری دارند و ارزان‌تر نیز هستند، کاربردهای زیادی در صنعت دارند.
در ادامه به بررسی جزئیات سنسورهای القایی خواهیم پرداخت.

6# عملکرد سنسور مجاورتی القایی

یک سنسور مجاورتی القایی متشکل است از: یک کویل (سیم‌پیچ) که اطراف یک هسته‌ی فریتی(اکسید آهن) پیچیده شده و در قسمت ابتدایی (head) سنسور قرار دارد.
میدان الکترومغناطیسی نوسانی اطراف این کویل تولید شده و
یک مدار داخلی (electrical circuit) نظاره‌گر و کنترل‌کننده بر روی آن اثر می‌گذارد.
با جابجایی یک جسم فلزی در اطراف سنسور، جریان الکتریکی‌ای درون جسم ایجاد می‌شود.
این جریان منجر به ایجاد یک اثر ترانسفورمری (تبدیل کنندگی) می‌شود که
بر اثر آن، انرژی درونی کویل کاهش می یابد.
با کاهش نوسانات میدان الکترومغناطیسی، قدرت میدان الکترومغناطیسی نیز کم می شود.
سپس مدار نظاره‌گر و کنترل‌کننده‌ی کویل، این کاهش نوسانات را احساس کرده و
خروجی خود را سوئیچ می‌کند.
در نهایت سیگنالی به خروجی ارسال شده و مشاهده شدن یک جسم توسط سنسور را اطلاع می دهد.

به علت قواعد کاری ای که بر سنسورهای القایی و میدان‌های الکترومغناطیسی حاکم است،
در محیط‌های سخت، سنسورهای القایی نسبت سنسورهای نوری، مناسب‌تر و پرکاربردتر هستند.
به عنوان مثال در محیط‌های نفتی یا محیط‌های پر از گرد و غبار، عوامل خارجی تاثیر چندانی بر روی عملکرد این سنسورها ندارد.

1-6 خروجی سنسورهای القایی

امروزه سنسورهای القایی از خروجی ترانزیستوری (NPN  یا PNP)  بهره‌مند هستند.
ابن مدل سنسورها بسیار پرکاربرد هستند و احتمالا آنها را با اسم DC-3 wire  (دی سی سه سیمه) می شناسید.

در برخی از این سنسورها، پیکربندی به گونه‌ای است که
دارای ۲ سیم اتصالی (connections) مثبت و منفی است و DC-2 wire  (دی سیِ دو سیمه) نام دارد.
در این مدل، بار (مصرف‌کننده) را به هر دو سیم می‌توانیم متصل کنیم،
ولی در مدل سه سیمه، بار را بایستی مطابق با تصویر زیر، به سنسور وصل کنیم.

2-6 سنسور NO و  NC

سنسور مجاورتی را از نظر شرایط کاری به دو گروه تقسیم‌بندی می‌کنند.
این دو دسته توصیف‌کننده‌ی شرایط سیگنال خروجی سنسور در هنگام احساس کردن یک شیء است که در  حالت High (ولتاژ بالا) باشد یا در حالتی که هیچ شیئی وجود ندارد. به ‌این معنا که در کدام حالت، سیگنال خروجی ON است.

  • Normally open (NO) : سیگنال سطح بالا، در هنگام تشخیص دادن اجسام و سیگنال سطح پایین در شرایط عادی و بدون هیچ جسمی.
  • Normally closed (NC) : سیگنال سطح بالا، در شرایط عادی و بدون هیچ جسمی و سیگنال سطح پایین، در هنگام تشخیص دادن اجسام.

در تصویر زیر یک سنسور مجاورتی دو سیمه با خروجی NO را مشاهده می‌کند.
همان‌طور که از اسم این سنسور مشخص است، خروجی این سنسور در حالت عادی نرمالی اُپن یا به اصطلاح باز است،
پس از آنکه جسمی توسط این سنسور تشخیص داده شود، خروجی این سنسور فعال شده و به حالت ON (ولتاژ سطح بالا) در می‌آید.

با نزدیک شدن به سنسور، لامپ روشن می‌گردد (مسیر جریان بسته می‌شود)

در شکل زیر سنسوری با خروجی NC را مشاهده می‌کنید.
تا زمانی‌که جسمی(موس) به سنسور نزدیک نشود، خروجی سنسور، با سطح بالای ولتاژ (ON) بوده و
چراغ روشن می‌ماند؛ به محض آنکه جسمی به سنسور نزدیک شود، خروجی OFF شده و لامپ هم خاموش می‌شود.

سنسور مجاورتی ای که دارای هر دو مدل خروجی NO و NC باشند را مدل دو حالته یا آنتی وَلِنت (antivalent)  نام دارد.

لازم به تذکر است که برای هر دو نوع سنسورهای خازنی و القایی، حالت‌های کاری NO و NC وجود دارد.
سنسورهای نشان داده شده در این دو فیلم، از  نوع سنسورهای خازنی هستند.

3-6 برد سنسور (sensing distance)

برد سنسور از مهمترین مشخصات در انتخاب یک سنسور پراکسیمیتی است.

باید توجه داشت که سنسور مجاورتی القایی از نظر محورها و
جهت‌های قابل تشخیص به یک بعدی، دو بعدی و حتی سه بعدی تقسیم‌بندی می‌شوند.

بردی که برای سنسورهای مجاورتی در بخش مشخصات سنسور نقل می‌شود،
بر پایه‌ی حرکت دادن یک جسم استاندارد (standard target) در مقابل سنسور است.
این هدف یا شیء استاندارد، یک ورق مربعی از جنس فولاد با ضخامت 1mm است که
معمولا یکی شیء با رنگ سفید و سیاه و خاکستری مانند است.
(با توجه به استاندارد EN 60947-5-2 مشخص می‌شود)

توجه داشته باشید که این برد بر اساس حرکت اجسام به صورت مستقیم به طرف سطح سنسور یا عکس آن بوده و برد سنسور برای اجسامی که به صورت شعاعی حرکت داده می‌شوند، متفاوت است.

عوامل کاهش‌دهنده‌ی برد سنسور

متناسب با فلزی که استفاده می‌شود، رنج قابل تشخیص توسط سنسور می‌تواند کمتر از مقدار داده شده باشد.
مطابق با نمودار شکل زیر، برد قابل تشخیص توسط سنسور، برای فلزات مختلف تقریبا کاهش یافته و
کمتر از مقدار محاسبه شده برای فولاد می‌باشد. ممکن است اطلاعات جزئی‌تری پیرامون وابستگی نوع فلز و
برد قابل تشخیص توسط سنسور، در قسمت مشخصات فنی (technical information) در دیتاشیت سنسورهای القایی، وجود داشته باشد.

تاثیر اندازه و سایز اجسام در برد سنسور

برد قابل تشخیص توسط سنسور، به سایز جسم مورد نظر نیز وابسته است،
(برای اجسام کوچکتر، فاصله‌ی قابل تشخیص، کمتر می‌باشد)
در واقع هرچه ابعاد جسم بزرگتر، تشخیص جسم راحت‌تر است.

همچنین نوع و ضخامت روکشی که برای سطح جانبی جسم انتخاب شده است،
بر حداکثر مسافتی که برای تشخیص آن جسم می‌توانیم داشته باشم، اثر گذار است.

تاثیر هیستریسز (Hysteresis) در برد سنسور

در دیتاشیت سنسور ممکن است به عبارت هیستریسز  برخورده باشید،
این عبارت به معنای حداکثر خطایی است که در برد سنسور ممکن است وجود داشته باشد.
معمولا مقدار هیستریسز برای سنسورهای القایی بین ۵-۱۰% است.
این بدان معناست که اگر به اندازه‌ی ۵-۱۰% بیشتر از مقداری که برای برد سنسور ذکر شده است،
از سطح سنسور فاصله بگیریم، سنسور ریست شده و عملا جسم را تشخیص نمی‌دهد.
هر چه مقدار هیستریسز سنسور کمتر باشد، به معنای دقیق‌تر بودن برد سنسور است.

تاثیر فرکانس پاسخ گویی (Response Frequency) در برد سنسور

مطابق با استاندارد EN60947-5-2، فرکانس پاسخ‌گویی مشخصی کننده‌ی
تعداد دفعاتی است که در یک ثانیه می‌توان جسمی را درمقابل سنسور آورده و
سنسور آن جسم را تشخیص دهد.

به تصویر و نمودار زیر توجه کنید، همان‌طور که مشاهده می‌کنید برای محاسبه‌ی فرکانس پاسخ‌دهی،
سنسور را در فاصله‌ی ۵۰% (نصف) نسبت به حداکثر بردی که سنسور دارد، قرار می‌دهیم و همچنین
محاسبه‌ی فرکانس با میان‌گیری از تمامی زمان‌هایی که هم جسمی در مقابل سنسور قرار می‌گیرد
و هم فاصله‌ی زمانی‌ای که شیء بعدی را میآوریم، انجام می‌شود.

4-6  انواع سنسورهای القایی

سنسورهای القایی از نظر ساختار به دو دسته زیر تقسیم می شوند:

سنسورهای القایی محافظت‌شده  (Shielded Inductive Sensors)

سنسور مجاورتی شیلدد، به‌گونه‌ای ساخته می‌شوند که اطراف هسته‌ی فریتی را یک صفحه‌ی محافظ فراگرفته است.
این کار منجر می‌شود که میدان مغناطیسی فقط در راستای مستقیم و سطح جلویی سنسور ایجاد شود.
این بدان معناست که سنسور فقط امکان تشخیص اجسام در جهت مستقیم را دارد.

یک سنسور مجاورتی شیلدد می‌تواند به صورت فلشی بر روی سطوح فلزی نصب شود
(به‌خصوص در فضاهای محدود). این‌کار مزیت‌های حفاظت مکانیکی و پروتکشن‌های دیگری را نیز برای سنسور فراهم خواهد کرد.

اگرجه این‌کار باعث کاهش برد سنسور می‌شود، ولیکن می‌توان سنسور را به آسانی در جاهای مختلفی نصب نموده
و فلزاتی که در اطراف قرار دارند، هیچ اثری بر روی کارایی سنسور ندارند.

سنسورهای القایی محافظت نشده  (Non-shielded Inductive Sensors)

سنسورهای نان شیلدد (محافظت نشده) هیچ حفاظتی بر روی هسته‌ی فریتی سنسور ندارند
و بخش احساس کننده‌ی سنسور هیچ پوشش جانبی‌ای ندارد.
تفاوت بین سنسورهای شیلدد و نان‌شیلدد را به وضوح می‌توان مشاهده کرد.

این را هم ببینید
برنامه نویسی PLC S7 300

طراحی سنسورهای القایی به این سبک، رنج تشخیص بیشتری را نسبت به سنسورهای شیلدد، فراهم می‌کند.
برای سایزهای قطری مشابه، سنسورهای محافظت‌نشده (Non-shielded) عموما از این قابلیت بهره‌مند بوده که
توانایی تشخیص در دو جهت را دارند، حال آنکه سنسورهای شیلدد این ویژگی را ندارند.
درواقع مزیت سنسورهای نان شیلدد، توانایی تشخیص در چندین جهت است.

سنسور مجاورتی نان‌شیلدد را نمی‌توان به صورت فلشی نصب نمود، درنتیجه حفاظت مکانیکی آنها کمتر است.
همان‌طور که در تصویر هم واضح است، به علت میدانی که در اطراف (تمامی جهت‌های) سوئیچ مجاورتی ایجاد می‌شود،
این میدان ممکن است توسط اجسام فلزی تحت تاثیر قرار گیرد.

در نصب سنسورهای نان شیلدد، حتما دقت عمل بالایی داشته باشید و
دستورالعملی که برای راهنمایی نصب این سنسورها در دیتاشیت آنها ذکر شده را حتما مطالعه نمایید.

5-6  تداخل متقابل  (Mutual Interference)

اگر سنسورهای مجاورتی در کنار یکدیگر نصب شوند، ممکن است بر عملکرد یکدیگر تاثیر بگذارند.
این اثر را تداخل متقابل می‌گویند. این اتفاق ممکن است در حالت‌هایی که سنسورها در مقابل یکدیگر یا آنکه در کنار هم قرار می‌گیرند، رخ بدهد.

برای جلوگیری از این تداخل و یافتن حداقل فاصله‌ای که بایستی بین سنسورها باشد
تا سنسورها بر یکدیگر تاثیر نگذارند، به دیتاشیت سنسور مراجعه کنید.

از معایب سنسورهای نان‌شیلدد، می‌توان به اثر تداخل متقابل اشاره کرد.
البته احتمال رخ دادن این مشکل برای سنسورهای شیلدد بسیار کمتر است.

7# انتخاب یک سنسور پراکسیمیتی

هنگامی که قصد انتخاب یک سنسور مجاورتی مناسب برای یک کاربرد خاص را دارید، بایستی به یکسری از نکات توجه نمایید:

  • ویژگی‌های جسم مورد نظر (نوع فلز، سایز، روکش)
  • جهت حرکت جسم مورد نظر
  • سرعت جسم مورد نظر
  • اثر فلزات محیطی
  • اثر دما، ولتاژ، EMC، اغتشاشات، شوک، رطوبت، پودرها، مواد شیمیایی و شوینده
  • برد مورد نیاز

8# نحوه سیم کشی سنسور مجاورتی

اگرچه به این سوال که سنسور مجاورتی چیست و چه انواع و کاربردهایی دارد پاسخ دادیم ولی
برای استفاده صحیح از آنها باید در مورد سیم کشی و مدل های مختلف آن نیز اطلاعات کافی داشته باشیم.

ویدیوی کوتاه و فارسی زیر نحوه سیم کشی و اتصال سنسور به سایر دستگاه ها را نشان میدهد.

معمولا همه انواع سنسورهای مجاورتی از نوع حالت جامد (solid state sensors) و دارای 3 سیم هستند.
مفهوم حالت جامد در واقع به نوع اجزاء مورد استفاده در سنسور اشاره دارد.
از جمله قطعات الکترونیکی حالت جامد مورد استفاده در این سنسورها، میتوان ترانزیستور را نام برد.
این قطعه میتواند خروجی سنسور را پس از تشخیص یک شی سوئیچ کند.

برای این سنسورهای حالت جامد 3 سیمه، دو نوع مدل خاص وجود دارد که
از نظر طراحی مدار داخلی و نوع ترانزیستور (نوع نیمه رسانا) مورد استفاده در آنها با هم متفاوت اند و
به همین دلیل در دو حالت زیر دسته بندی میشوند:

  • مدل PNP که به آن (sourcing sensor) هم گفته میشود زیرا خروجی را به توان مثبت وصل میکند.
    همچنین میتواند سمت مثبت مدار را سوییچ کند (Switched Positive).
  • مدل NPN که به آن (sinking sensor) هم گفته میشود زیرا خروجی را به زمین وصل میکند.
    همچنین میتواند سمت منفی مدار را سوییچ کند (Switched Negative).

مقایسه سنسورهای PNP و NPN

خیلی از سنسورهای سه سیمه، متناسب با NPN یا PNP طراحی شده اند و
همین مسئله تعیین کننده نحوه عملکرد سنسور در سیم کشی یک مدار است.
این سنسورها سه سیم دارند و متناسب با نیاز، به انواع بارها (loads) متصل میشوند.
منظور از بار، هر دستگاهی است که سنسور به آن نیرو میدهد و آن را روشن میکند مثل:

9# اتصال سنسور مجاورتی به دیگر دستگاه ها

در هر دو حالت 3 سیم وجود دارد که دو سیم به منبع تغذیه متصل میشوند و
رنگ بندی مشخصی برای اتصال دارند که در تصویر زیر مشخص است:
(سیم قهوه ای معمولا به 12+ یا 24+ ولت و سیم آبی یه زمین وصل شود)

رنگ بندی سیم های مربوط به یک سنسور مجاورتی

سنسور PNP

  • اتصال سیم قهوه ای به سر مثبت منبع تغذیه
  • اتصال سیم آبی به سر منفی منبع تغذیه
  • اتصال سیم مشکی (خروجی) به پایه مثبت بار (load)
  • وصل کردن سیم آبی به پایه منفی بار – سیم مشترک

سنسور NPN

  • اتصال سیم قهوه ای به سر مثبت منبع تغذیه
  • اتصال سیم آبی به سر منفی منبع تغذیه
  • اتصال سیم مشکی (خروجی) به پایه منفی بار (load)
  • وصل کردن سیم قهوه ای به پایه مثبت بار – سیم مشترک

جدول رنگ بندی و نحوه اتصال سیم ها در سنسور مجاورتی

سوییچ کردن در سنسورها به معنی سوییچ الکتریکی یک سمت بار کنترلی است.
ترانزیستور به کار رفته در سنسور مسئول سوییچ کردن خروجی و تعیین جهت جریان است.
اگر بار به منفی وصل شود، سمت مثبت سوییچ میشود (PNP).
اگر بار به مثبت وصل شود، سمت منفی سوییچ میشود (NPN).

نحوه اتصال سنسور مجاورتی به بار

توجه به اینکه نوع سنسور مجاورتی چیست و کدام یک از 4 نوع گفته شده انتخاب شود،
به کاربرد مورد نظرمان وابسته است اما اینکه بین PNP و NPN کدام مدل را انتخاب کنیم،
با توجه به ماهیت مدار مورد استفاده در دستگاه تعیین می شود.

1- اتصال سنسور پراکسیمیتی به کنتاکتور یا رله

در یک مدار کنترلی رله ای، امکان استفاده از هر دو نوع PNP یا NPN وجود دارد ولی
استفاده از سنسور PNP در این کاربرد متداول تر است.
در شکل های زیر نحوه اتصال به رله را در هر دو حالت می بینیم.

اتصال سنسور مجاورتی به رله

2- اتصال سنسور پراکسیمیتی به PLC

برای انتخاب سنسوری که قرار است به همراه PLC استفاده شود، باید به این نکته توجه کرد که
سنسور باید با نوع کارت ورودی PLC هماهنگ باشد.

دو نوع کارت ورودی وجود دارد:

  • نوع جریان سینک (sink) که به عنوان منطق مثبت (positive logic) هم شناخته می شود.
  • نوع جریان سورس (source) که به عنوان منطق منفی (negative logic) هم شناخته می شود.

اگرچه این اصطلاحات و عناوین برای کارت های ورودی PLC، در برخی از صنایع به خوبی شناخته شده هستند،
ولی استفاده از آنها متداول نیست.
بنابراین انتخاب نوع سنسور مورد استفاده با کارت  PLC که
بر اساس اطلاعات سازنده PLC و نقشه سیم کشی باشد، بسیار مهم است.

این را هم ببینید
نحوه سیم بندی پی ال سی

خوب است بدانیم که هر یک از انواع کارت های ورودی PLC با کدام نوع از سنسورها استفاده میشود:

  • برای ورودی سینک (sinking) از سنسور نوع PNP یا sourcing استفاده میشود.
    (استفاده از این مدل کارت در اروپا رایجتر است)
  • برای ورودی سورس (sourcing) از سنسور نوع NPN یا sinking استفاده میشود.
    (این مدل کارت در آسیا رایج بوده ولی امروزه کمتر از آن استفاده میشود)

اتصال سنسور به PLC

شیوه دیگر نمایش اتصال این دو نوع PLC به سنسورها و بر اساس جهت سوییچ، در تصویر زیر دیده میشود.

نحوه سیم کشی سنسور به PLC

10# نکات مهم سنسور مجاورتی

  • سنسور مجاورتی، حسگری غیر تماسی و دارای 4 نوع مختلف است که در صنایع مختلف به کار میروند.
  • در آن از ترانزیستورهای حالت جامد استفاده میشود.
  • عملکردی شبیه یک سوییچ دارد، با این تفاوت که جریان فقط در یک جهت عبور میکند.
  • از نظر نوع ترانزیستور به کار رفته در آن و نحوه اتصال به سایر وسایل،
    دارای دو دسته بندی NPN و PNP است که نحوه کار مشابه و سیم کشی متفاوتی  دارند.
  • سه سیم دارند که یک سیم به منبع تغذیه، یک سیم به بار و
    یک سیم به طور مشترک به منبع و بار وصل شود.
  • در هر دو نوع PNP و NPN، سیم مشترک باید به پایه های هم نام منبع و بار متصل شود.
  • لازم نیست که منبع و بار، به طور مستقیم بهم وصل شوند و فقط باید به سنسور متصل باشند.
  • انتخاب بین این دو مدل، به سیم کشی مدار و نوع بار ( رله، PLC و …) وابسته است.

امیدواریم این پست به طور کامل شما را به جواب این سوال که سنسور مجاورتی چیست و
چه تفاوتی در نحوه اتصال و سیم کشی نوع NPN و PNP وجود دارد، رسانده باشد.

مقاله بالا بخشی از بسته جامع آموزش اتوماسیون صنعتی (AUT) است.

ویدیوهای اصلی با کیفیت عالی (FullHD) هستند. برای مشاهده کامل بسته کلیک کنید.

مشاهده بسته اتوماسیون صنعتی
بسته آموزش اتوماسیون صنعتی

به آموزش اتوماسیون صنعتی علاقه مندم

اگر محتوای آموزشی اتوماسیون صنعتی را می پسندید برای دریافت آموزش های رایگان فرم را تکمیل کنید.

شماره موبایل پشتیبانی: ۰۹۰۱۷۰۳۹۳۲۹


نظرتون درباره این مقاله چیه؟
ما رو راهنمایی کنید تا اون رو کامل تر کنیم و نواقصش رو رفع کنیم.

توی بخش دیدگاه ها منتظر پیشنهادهای فوق العاده شما هستیم.