Merkezi Karakteristik Olarak Çalışma Mesafesi

Endüktif bir sensör metalik nesneden belirli bir mesafede anahtarlama yapar. Bu mesafe "çalışma mesafesi" olarak adlandırılır. Çalışma mesafesi bir endüktif sensörün en önemli özelliğidir. Çalışma mesafesi sensör bobininin çapına bağlıdır. Aktüatörün boyutları ve malzeme bileşimi ile ortam sıcaklığı da ek etki faktörleridir.

Çalışma Mesafesinin Tanımı (s)

EN 60947-5-2, yuva ve halka şeklindeki tasarımlar dışındaki tüm sensör tipleri için çalışma mesafesini (mesafelerini) tanımlar. Standart, "çalışma mesafesi" ile "çıkıştaki sinyal değişikliğinin 'standart hedefin' referans ekseni boyunca algılama yüzeyine yaklaşmasından kaynaklandığı mesafeyi" kastetmektedir.

Bir sensörü harekete geçirmenin iki yolu vardır:

Eksenel bir yaklaşım kullanarak
Radyal bir yaklaşım kullanarak

Standart Hedef ile Çalışma Mesafelerinin Belirlenmesi
Standart hedef, çalışma için "optimum aktüatör elemanı" (~sönümleme elemanı) olarak tanımlanır. Boyutlardaki bir küçülme veya malzeme bileşimindeki bir değişiklik çalışma mesafesini azaltır.

Standart hedef, çalışma mesafesi veya anahtarlama frekansı gibi bazı sensör özelliklerini belirtir ve sensör özelliklerini karşılaştırılabilir hale getirir. Gerçek uygulamada kullanılan sönümleme elemanı malzeme ve boyut olarak standart hedefe uygunsa sensör özellikleri kullanılabilir. Gerçekte kullanılan sönümleme elemanı daha büyükse, bu genellikle sensör özelliklerini iyileştirmez. Kullanılan sönümleme elemanı EN 60947-5-2 standardında belirtilen standart hedeften daha küçükse veya farklı bir malzemeden oluşuyorsa, bu çalışma mesafesini azaltır. Sensör ve sönümleme elemanının düzenlemesi, azaltılmış çalışma mesafesi dikkate alınacak şekilde özelleştirilmelidir.

Eksenel Yaklaşımla Aktüasyon

Sensörün eksenel çalıştırılması için standart bir hedef kullanılarak aşağıdaki çalışma mesafeleri belirlenmiştir.

Standart hedef 1 mm kalınlığında kare şeklindedir ve pürüzsüz yüzeyli FE 360 (ST37) tipi çelikten yapılmıştır.
Hedef aşağıdaki kenar uzunluklarından birine sahiptir:

• 1 x algılama yüzeyinin iç daire çapı
• 3 x s_n

Daha büyük olan değer (yani daha büyük alan) her durumda geçerlidir.

Örnek 1

Sensör M18
Çalışma mesafesi 5 mm
3 x çalışma mesafesi = 15 mm < sensör çapı

• Bu nedenle aktüatör boyutları 18 x 18 x 1 mm olmalıdır..

Örnek 2

Sensör M18
Çalışma mesafesi 8 mm
3 x çalışma mesafesi = 24 mm > sensör çapı

• Bu nedenle aktüatör boyutları 24 x 24 x 1 mm olmalıdır.

Çalışma Mesafesi ("Nominal Çalışma Mesafesi") sn

Çalışma mesafesi sn veya EN 60947-2-5'e göre "nominal çalışma mesafesi", çalışma mesafesini belirlemek için kullanılan geleneksel bir değişkendir. Bu tür çalışma mesafesi, üretim toleranslarını veya voltaj ve sıcaklık gibi dış etkilerin neden olduğu değişiklikleri dikkate almaz.

Etkin Çalışma Mesafesi sr

Etkin çalışma mesafesi sr, aşağıdaki koşullar altında ölçülen tek bir sensörün çalışma mesafesidir:

• Ortam sıcaklığı +23 ± 5 °C
• Çalışma voltajı aralığındaki voltaj
• Belirtilen kurulum koşulları dahilinde

0,9 - sn ≤ sr ≤ 1,1 - sn

Kullanılabilir Çalışma Mesafesi su

Kullanılabilir çalışma mesafesi su, aşağıdaki koşullar altında ölçülen tek bir sensörün çalışma mesafesidir:

• Ortam sıcaklığı aralığı -25 °C ... +70 C
• Nominal çalışma geriliminin %85 ... %110'u arasında besleme gerilimi

0,9 - sr ≤ su ≤ 1,1 - sr

Garantili Çalışma Mesafesi sa

Garanti edilen çalışma mesafesi sa, sensörün ayarlanan koşullar altında çalıştırılmasının garanti edildiği algılama yüzeyinden olan mesafedir:

0 < s_a ≤ 0.81 · s_n

Tekrarlama Doğruluğu R

Tekrarlama hassasiyeti R, aşağıdaki koşullar altında ölçülen etkin çalışma mesafesi sr'deki değişimdir:

• Dönem: 8 saat
• Muhafaza sıcaklığı: +23 °C ± 5 °C
• Bağıl nem: farketmez
• Besleme gerilimi: Ue ± %5; veya voltaj: nominal çalışma voltajı aralığında herhangi 

R ≤ 0.1 ·s_r

Hysteresis H

Histerezis H, standart hedef sensöre yaklaştığında ve tekrar uzaklaştığında anahtar noktaları (SP) arasındaki mesafedir. Bu mesafe +23 °C ± 5 °C ortam sıcaklığında ve nominal çalışma geriliminde ölçülür.

H ≤ 0.2 · s_r

Pepperl+Fuchs endüktif sensörlerin tipik histerezisi, etkin çalışma mesafesi sr'nin %5'i ... %10'u arasındadır.

"Güvenli Bir Şekilde Kapatıldı" Durumu

Standart hedefin algılama yüzeyine olan mesafesi çalışma mesafesi sn'nin en az üç katı ise bir sensör güvenli bir şekilde kapatılır.

Radyal Yaklaşımla Aktüasyon

Standart hedefin eksenel yaklaşımına ek olarak radyal (yanal) yaklaşım da vardır. Standart hedef yanal olarak sensörün algılama yüzeyinin alanına doğru hareket ettirilirse, sonuç farklı bir anahtar noktası (SP) ve buna bağlı olarak farklı histerezis (H) ile farklı bir çalışma mesafesi (s) olur. Bu, eksenel mesafeye bağlıdır. Bu ilişki yanıt eğrisi ile tanımlanır.

Sensör 0 eksenel mesafede aktif yüzeyin yaklaşık %15'ini kapsayarak anahtarlama yapar. 0,5 * etkin çalışma mesafesinde (sr), sensör yüzeyi zaten yaklaşık %35 oranında kaplanmış olmalıdır. Eksenel mesafe 0,8 * sr olduğunda, kapsama alanı %50 olmalıdır. 1* sr'de, sensörün geçiş yapabilmesi için tamamen kaplanması gerekir.

Uygulamalarda Sönümleme Elemanları

Gerçek uygulamalarda boyut ve malzeme genellikle standart hedef için normatif spesifikasyonlardan sapar. Uygulamada elbette standart hedeften farklı boyutlara sahip ve farklı malzemelerden oluşan sönümleme elemanları kullanılmaktadır. Bu iki faktör buna göre dikkate alınabilir.

Standart Hedeften Sapma Gösteren Boyutlar

Endüktif sensörler genellikle makine parçalarını sorgulamak için kullanılır. Bu tür makine parçaları nadiren bir sensörün teknik verilerinin atıfta bulunduğu standart hedefle aynı boyut ve şekle sahiptir. Çalışma mesafesi özellikle sensörü sönümlemek için kullanılan metalin boyutuna bağlıdır. Genel olarak, nesneler standart hedef tarafından belirtilenden daha büyükse çalışma mesafesi daha fazla artmaz. Bununla birlikte, nesneler standart hedeften daha küçük hale gelirse, çalışma mesafesi belirgin bir düşüşe uğrar. Sorgulanan nesnenin boyutu standart hedeften farklıysa, seçilen sensörün çalışma mesafesini kontrol etmenizi öneririz.

Olası Sapma Değişkenleri

Nesne alanı a * b standart hedeften daha küçüktür
► algılama aralığı küçülür

Nesne alanı a * b standart hedeften daha büyüktür
► etki yok

Nesne standart hedeften daha kalındır
►Bu durumda manyetik alanın metale nüfuz etme derinliği çok önemlidir:

• Yüksek osilatör frekansına sahip sensörler için penetrasyon derinliği düşüktür: etki yoktur
• Düşük osilatör frekansına sahip sensörler için penetrasyon derinliği yüksektir: Algılama aralığı biraz daha küçülür

Nesne standart hedeften daha incedir
► algılama aralığı biraz daha genişler (demir dışı metaller için)

Standart Hedeften Sapma Gösteren Malzeme: Azaltma Faktörü

Boyutlara ek olarak, sönümleme elemanının malzeme bileşimi özellikle önemli bir rol oynar. Bu, indirgeme faktörü ile tanımlanır. İndirgeme faktörü, endüktif sensörler için çalışma mesafesinin farklı malzemeler nedeniyle çelik FE 360'dan (St37) farklı olduğu faktörü gösterir.

İndirgeme faktörü ne kadar küçükse, belirli malzeme için çalışma mesafesi de o kadar küçük olur. Endüktif yaklaşım sensöründeki bu azaltma faktörü, muhafaza ve koruyucu malzeme gibi faktörlere bağlı olduğundan, türden türe değişebilir. Her bir sensör için ayrı değer çok önemlidir.

İşte bazı tipik azaltma faktörü değerleri (kaynak: Pepperl+Fuchs):

• Operating Distance as Central Characteristic – Kaynak

        Blog Sayfası