Sensörleri bağlamak için pratik şemalar. Akım çıkışlı sensörlerin ikincil cihazlara bağlanması Akım sisteminin tasarlanması

1950'lerden bu yana, izleme ve kontrol uygulamalarında vericilerden veri iletmek için akım döngüleri kullanılmaktadır. Düşük uygulama maliyetleri, yüksek gürültü bağışıklığı ve sinyalleri iletme yeteneği ile uzun mesafeler akım döngüsünün endüstriyel ortamlarda kullanım için özellikle uygun olduğu kanıtlanmıştır. Bu materyal açıklamaya adanmıştır temel prensipler akım döngüsü çalışması, tasarım temelleri, kurulum.

Dönüştürücüden veri aktarmak için akımı kullanma

Endüstriyel sensörler, bir voltaj sinyali kullanan termokupllar veya gerinim ölçerler gibi diğer çoğu dönüştürücünün aksine, verileri iletmek için sıklıkla bir akım sinyali kullanır. Bilgi aktarımı için bir parametre olarak voltajı kullanan dönüştürücüler birçok endüstriyel uygulamada gerçekten etkili olmasına rağmen, akım karakteristiklerinin kullanımının tercih edildiği bir takım uygulamalar da vardır. Endüstriyel ortamlarda sinyalleri iletmek için voltaj kullanmanın önemli bir dezavantajı, kablolu iletişim hatlarının direncinin varlığı nedeniyle uzun mesafelerde iletildiğinde sinyalin zayıflamasıdır. Sinyal kaybını aşmak için elbette yüksek giriş empedanslı cihazları kullanabilirsiniz. Ancak bu tür cihazlar yakındaki motorlar, tahrik kayışları veya yayın vericileri tarafından üretilen gürültüye karşı çok hassas olacaktır.

Kirchhoff'un birinci yasasına göre, bir düğüme akan akımların toplamı, düğümden çıkan akımların toplamına eşittir.
Teorik olarak devrenin başlangıcında akan akımın tam olarak sonuna ulaşması gerekir,
Şekil 1'de gösterildiği gibi. 1.

Şekil 1. Kirchhoff'un birinci yasasına göre devrenin başlangıcındaki akım akıma eşit sonunda.

Bu, ölçüm döngüsünün çalıştığı temel prensiptir. Akım döngüsünün (ölçüm döngüsü) herhangi bir yerindeki akımın ölçülmesi aynı sonucu verir. Endüstriyel uygulamalar, düşük giriş empedanslı akım sinyallerini ve veri toplama alıcılarını kullanarak gelişmiş gürültü bağışıklığından ve artırılmış bağlantı uzunluğundan büyük ölçüde yararlanabilir.

Mevcut döngü bileşenleri
Bir akım döngüsünün ana bileşenleri, Şekil 2'de gösterildiği gibi bir DC kaynağı, bir sensör, bir veri toplama cihazı ve bunları sıraya bağlayan kablolardan oluşur.

İncir. 2. Fonksiyonel diyagram akım döngüsü.

Bir DC kaynağı sisteme güç sağlar. Dönüştürücü, kablolardaki akımı 4 ila 20 mA arasında düzenler; burada 4 mA, canlı sıfırı ve 20 mA, maksimum sinyali temsil eder.
0 mA (akım yok) açık devre anlamına gelir. Veri toplama cihazı düzenlenmiş akımın miktarını ölçer. Akımı ölçmek için etkili ve doğru bir yöntem, akımı bir ölçüm voltajına dönüştürmek için veri toplama cihazının enstrümantasyon amplifikatörünün girişine (Şekil 2'de) hassas bir şönt direnç yerleştirmek ve sonuçta voltajı açıkça yansıtan bir sonuç elde etmektir. Dönüştürücünün çıkışındaki sinyal.

Bir akım döngüsünün çalışma prensibini daha iyi anlamaya yardımcı olmak için, örneğin aşağıdakilere sahip bir dönüştürücü sistem tasarımını düşünün. özellikler:

Dönüştürücü basıncı ölçmek için kullanılır
Dönüştürücü ölçüm cihazından 2000 feet uzakta bulunur
Veri toplama cihazı tarafından ölçülen akım, operatöre dönüştürücüye uygulanan basınç miktarı hakkında bilgi sağlar.

Uygun bir dönüştürücü seçerek örneğe bakmaya başlayalım.

Güncel Sistem Tasarımı

Dönüştürücü seçimi

Mevcut bir sistemi tasarlamanın ilk adımı bir dönüştürücü seçmektir. Ölçülen değişkenin türü ne olursa olsun (akış, basınç, sıcaklık vb.) önemli faktör Bir dönüştürücü seçerken çalışma voltajıdır. Yalnızca bir güç kaynağının dönüştürücüye bağlanması, iletişim hattındaki akımı düzenlemenize olanak tanır. Güç kaynağının voltaj değeri kabul edilebilir sınırlar içinde olmalıdır: gereken minimum değerden fazla, maksimum değer bu durum invertöre zarar verebilir.

Örnekteki mevcut sistem için, seçilen dönüştürücü basıncı ölçer ve 12 ila 30 V arasında bir çalışma voltajına sahiptir. Dönüştürücü seçildikten sonra, dönüştürücüye uygulanan basıncın doğru bir temsilini sağlamak için akım sinyalinin doğru şekilde ölçülmesi gerekir. .

Akım Ölçümü İçin Veri Toplama Cihazı Seçme

Bir akım sistemi kurarken dikkat etmeniz gereken önemli bir husus, toprak devresinde bir akım döngüsünün ortaya çıkmasını önlemektir. Bu gibi durumlarda yaygın olarak kullanılan teknik izolasyondur. Yalıtım kullanarak, oluşumu Şekil 3'te açıklanan topraklama döngüsünün etkisinden kaçınabilirsiniz.

Şek. 3. Topraklama döngüsü

İki terminal bir devreye bağlandığında topraklama döngüleri oluşur farklı yerler potansiyeller. Bu fark, iletişim hattına ilave akım girmesine neden olur ve bu da ölçüm hatalarına yol açabilir.
Veri toplama cihazı izolasyonu, Şekil 4'te gösterildiği gibi sinyal kaynağı toprağının ölçüm cihazının giriş amplifikatörü toprağından elektriksel olarak ayrılmasını ifade eder.

Akım yalıtım bariyerinden geçemediğinden amplifikatörün ve sinyal kaynağının toprak noktaları aynı potansiyeldedir. Bu, yanlışlıkla bir topraklama döngüsü oluşturma olasılığını ortadan kaldırır.

Şekil 4. Yalıtılmış Devrede Ortak Mod Gerilimi ve Sinyal Gerilimi

İzolasyon aynı zamanda yüksek ortak mod voltajları mevcut olduğunda veri toplama cihazının zarar görmesini de önler. Ortak mod voltajı, bir enstrümantasyon amplifikatörünün her iki girişinde de mevcut olan aynı polariteye sahip bir voltajdır. Örneğin, Şekil 4'te. Amplifikatörün hem pozitif (+) hem de negatif (-) girişleri +14 V ortak mod voltajına sahiptir. Birçok veri toplama cihazının maksimum giriş aralığı ±10 V'tur. Veri toplama cihazının yalıtımı yoksa ve ortak mod voltajı maksimum giriş aralığının dışındaysa cihaza zarar verebilirsiniz. Şekil 4'teki amplifikatörün girişindeki normal (sinyal) voltajı yalnızca +2 V olmasına rağmen, +14 V eklemek +16 V'luk bir voltajla sonuçlanabilir.
(Sinyal voltajı amplifikatörün "+" ve "-" uçları arasındaki voltajdır, çalışma voltajı normal ve ortak mod voltajının toplamıdır), bu da daha düşük çalışma voltajına sahip toplama cihazları için tehlikeli bir voltaj seviyesini temsil eder.

İzolasyonda amplifikatörün ortak noktası, sıfır noktasından elektriksel olarak ayrılır. Şekil 4'teki devrede amplifikatörün ortak noktasındaki potansiyel +14 V seviyesine "yükseltilir". Bu teknik, giriş voltajının 16 V'tan 2 V'a düşmesine neden olur. Artık veriler toplandığına göre cihaz, artık aşırı gerilim hasarı riskiyle karşı karşıya değildir. (İzolatörlerin reddedebilecekleri maksimum ortak mod voltajına sahip olduğunu unutmayın.)

Veri toplama cihazı izole edilip korunduktan sonra mevcut döngüyü oluşturmanın son adımı uygun güç kaynağının seçilmesidir.

Güç Kaynağı Seçme

İhtiyaçlarınıza en uygun güç kaynağının hangisi olduğunu belirlemek kolaydır. Bir akım döngüsünde çalışırken, güç kaynağı sistemin tüm elemanlarındaki voltaj düşüşlerinin toplamına eşit veya bundan daha büyük bir voltaj üretmelidir.

Örneğimizdeki veri toplama cihazı, akımı ölçmek için hassas bir şönt kullanıyor.
Bu direnç üzerindeki voltaj düşüşünü hesaplamak gerekir. Tipik bir şönt direnci 249 Ω'dur. 4 .. 20 mA akım döngüsü akım aralığı için temel hesaplamalar
şunları göster:

ben*R=U
0,004A*249Ω= 0,996V
0,02A*249Ω= 4,98 V

249 Ω'luk bir şöntten, veri toplama cihazının girişindeki voltaj değerini basınç dönüştürücünün çıkış sinyalinin değeriyle ilişkilendirerek 1 ila 5 V aralığındaki bir voltajı kaldırabiliriz.
Belirtildiği gibi, basınç vericisi minimum 12 V, maksimum 30 V çalışma voltajı gerektirir. Hassas şönt direnç üzerindeki voltaj düşüşünü vericinin çalışma voltajına ekleyerek aşağıdakileri elde ederiz:

12 V+ 5 V=17 V

İlk bakışta 17V'luk bir voltaj yeterlidir ancak elektrik direncine sahip kabloların güç kaynağı üzerinde oluşturduğu ek yükü de hesaba katmak gerekir.
Sensörün uzakta olduğu durumlarda ölçüm aletleri akım döngüsünü hesaplarken tel direnç faktörünü dikkate almalısınız. Bakır teller Direnç sahibi olmak DC uzunlukları ile doğru orantılıdır. Örnek basınç sensörüyle, güç kaynağının çalışma voltajını belirlerken 2000 feet iletişim hattı uzunluğunu hesaba katmanız gerekir. Tek çekirdekli bakır kablonun doğrusal direnci 2,62 Ω/100 feet'tir. Bu direncin dikkate alınması aşağıdakileri sağlar:

2000 feet uzunluğundaki bir çekirdeğin direnci 2000 * 2,62 / 100 = 52,4 m olacaktır.
Bir çekirdekteki voltaj düşüşü 0,02 * 52,4 = 1,048 V olacaktır.
Devreyi tamamlamak için iki kabloya ihtiyaç vardır, ardından iletişim hattının uzunluğu iki katına çıkar ve
Toplam voltaj düşüşü 2,096 V olacaktır. Bu, dönüştürücüden ikincil cihaza olan mesafenin 2000 feet olması nedeniyle yaklaşık 2,1 V ile sonuçlanır. Devrenin tüm elemanlarındaki voltaj düşüşlerini toplayarak şunu elde ederiz:
2,096 V + 12 V + 5 V = 19,096 V

Söz konusu devreye güç vermek için 17 V kullandıysanız, kabloların ve şönt direncinin direncindeki düşüş nedeniyle basınç dönüştürücüye sağlanan voltaj minimum çalışma voltajının altında olacaktır. Tipik bir 24V güç kaynağının seçilmesi, invertörün güç gereksinimlerini karşılayacaktır. Ayrıca basınç sensörünün daha uzak bir mesafeye yerleştirilmesi için voltaj rezervi de mevcuttur.

Doğru dönüştürücü, veri toplama cihazı, kablo uzunluğu ve güç kaynağı seçildiğinde basit bir akım döngüsünün tasarımı tamamlanır. Daha karmaşık uygulamalar için sisteme ek ölçüm kanalları dahil edebilirsiniz.

Endüstriyel otomasyon alanında en yaygın kullanılan sensörler olan 4-20, 0-50 veya 0-20 mA birleşik akım çıkışına sahip sensörler, çeşitli şemalar ikincil cihazlara bağlantılar. Düşük güç tüketimine ve 4-20 mA akım çıkışına sahip modern sensörler çoğunlukla iki telli bir devre kullanılarak bağlanır. Yani, bu sensörün beslendiği böyle bir sensöre yalnızca iki çekirdekli bir kablo bağlanır ve iletim aynı iki kablo üzerinden gerçekleştirilir.

Kural olarak, 4-20 mA çıkışlı ve iki kablolu bağlantı devresine sahip sensörlerin pasif bir çıkışı vardır ve dış kaynak beslenme. Bu güç kaynağı doğrudan ikincil bir cihaza (girişine) yerleştirilebilir ve sensör böyle bir cihaza bağlandığında, sinyal devresinde hemen akım belirir. Girişte yerleşik sensör için güç kaynağı bulunan cihazlara, aktif girişi olan cihazlar denir.

Çoğu modern ikincil cihaz ve kontrol cihazı, sensörleri pasif çıkışlarla çalıştırmak için yerleşik güç kaynaklarına sahiptir.

İkincil cihazın pasif bir girişi varsa - esas olarak, cihazın ölçüm devresinin devrede akan akımla orantılı voltaj düşüşünü "okuduğu" bir direnç, o zaman sensörün çalışması için ek bir giriş gerekir. Dış ünite Bu durumda güç kaynağı, sensöre ve ikincil cihaza açık bir akım döngüsünde seri olarak bağlanır.

İkincil cihazlar tipik olarak hem iki kablolu 4-20 mA sensörleri hem de üç kablolu bir devreye bağlı 0-5, 0-20 veya 4-20 mA sensörleri kabul edecek şekilde tasarlanıp üretilir. İki telli bir sensörü, üç giriş terminaline (+U, giriş ve ortak) sahip ikincil bir cihazın girişine bağlamak için “+U” ve “giriş” terminalleri kullanılır, “ortak” terminal boş kalır.

Yukarıda belirtildiği gibi sensörler yalnızca 4-20 mA çıkışına değil, örneğin 0-5 veya 0-20 mA çıkışına sahip olabileceğinden veya yüksek güç tüketimleri nedeniyle iki telli devre kullanılarak bağlanamadıklarından ( 3 mA'dan fazla) ise üç telli bağlantı şeması kullanılır. Bu durumda sensör güç devresi ile çıkış sinyal devresi ayrılır. Üç kablolu bağlantıya sahip sensörler genellikle aktif bir çıkışa sahiptir. Yani, aktif çıkışlı bir sensöre besleme voltajı uygularsanız ve çıkış terminalleri "çıkış" ve "ortak" arasına bir yük direnci bağlarsanız, çıkış devresinde bir akım akacaktır, büyüklükle orantılıÖlçülen parametre.

İkincil cihazlar genellikle sensörlere güç sağlamak için oldukça düşük güçlü yerleşik bir güç kaynağına sahiptir. Yerleşik güç kaynaklarının maksimum çıkış akımı genellikle 22-50 mA aralığındadır ve bu, yüksek güç tüketimine sahip sensörlere güç sağlamak için her zaman yeterli değildir: elektromanyetik akış ölçerler, kızılötesi gaz analizörleri vb. Bu durumda, üç telli sensöre güç sağlamak için gerekli gücü sağlayan harici, daha güçlü bir güç kaynağı kullanmanız gerekir. İkincil cihaza yerleşik güç kaynağı kullanılmaz.

Üç telli sensörleri bağlamak için benzer bir devre genellikle, cihaza yerleşik güç kaynağının voltajının bu sensöre beslenebilecek besleme voltajına karşılık gelmemesi durumunda kullanılır. Örneğin, yerleşik güç kaynağının çıkış voltajı 24V'tur ve sensöre 10 ila 16V voltajla güç verilebilir.

Bazı ikincil cihazlarda birden fazla giriş kanalı ve harici sensörlere güç sağlamak için yeterince güçlü bir güç kaynağı bulunabilir. Böyle çok kanallı bir cihaza bağlı tüm sensörlerin toplam güç tüketiminin, onlara güç sağlamak için tasarlanan yerleşik güç kaynağının gücünden daha az olması gerektiği unutulmamalıdır. Ek olarak, cihazın teknik özelliklerini incelerken, içine yerleştirilmiş güç ünitelerinin (kaynakların) amacını açıkça ayırt etmek gerekir. İkincil cihazın kendisine güç sağlamak için yerleşik bir kaynak kullanılır - ekranı ve göstergeleri, çıkış rölelerini, cihazın elektronik devresini vb. çalıştırmak için. Bu güç kaynağı oldukça büyük bir güce sahip olabilir. İkinci yerleşik kaynak, yalnızca sensör girişlerine bağlı olan giriş devrelerine güç sağlamak için kullanılır.

Sensörü ikincil bir cihaza bağlamadan önce kullanım talimatlarını dikkatlice okumalısınız. bu ekipman, giriş ve çıkış türlerini (aktif/pasif) belirleyin, sensör tarafından tüketilen gücün ve güç kaynağının gücünün (dahili veya harici) uygunluğunu kontrol edin ve ancak bundan sonra bağlantıyı yapın. Sensörler ve cihazlar için giriş ve çıkış terminallerinin gerçek tanımları yukarıda gösterilenlerden farklı olabilir. Böylece “Giriş (+)” ve “Giriş (-)” terminalleri +J ve -J, +4-20 ve -4-20, +In ve -In vb. olarak belirtilebilir. "+U güç" terminali +V, Besleme, +24V vb., "Çıkış" terminali - Çıkış, İşaret, Jout, 4-20 mA vb., "ortak" terminal - GND, -24V, 0V vb. ama bu anlamını değiştirmez.

Dört telli bağlantı şemasına sahip akım çıkışlı sensörler, iki telli sensörlerle benzer bir bağlantı şemasına sahiptir; tek fark, dört telli sensörlere ayrı bir kablo çifti yoluyla güç verilmesidir. Ek olarak, dört telli sensörler her ikisine de sahip olabilir ve bu, bir bağlantı şeması seçerken dikkate alınmalıdır.

Akım sensörünün mikrodenetleyiciye bağlanması

Teorinin temellerine aşina olduktan sonra verileri okuma, dönüştürme ve görselleştirme konusuna geçebiliriz. Yani basit bir DC akım ölçer tasarlayacağız.

Sensörün analog çıkışı mikro denetleyicinin ADC kanallarından birine bağlanır. Gerekli tüm dönüşümler ve hesaplamalar mikrodenetleyici programında uygulanmıştır. Verileri görüntülemek için 2 satır karakterli bir LCD göstergesi kullanılır.

Deneysel tasarım

Bir akım sensörüyle deneme yapmak için yapıyı Şekil 8'de gösterilen şemaya göre monte etmek gerekir. Yazar bunun için kullanmıştır. ekmek tahtası ve mikrodenetleyici tabanlı bir modül (Şekil 9).

ACS712-05B akım sensörü modülü hazır olarak satın alınabilir (eBay'de çok ucuza satılır) veya kendiniz yapabilirsiniz. Filtre kondansatörünün kapasitansı 1 nF olarak seçilmiş olup, güç kaynağı için 0,1 µF blokaj kondansatörü takılmıştır. Gücün açık olduğunu belirtmek için söndürme direncine sahip bir LED lehimlenmiştir. Sensörün güç kaynağı ve çıkış sinyali, modül kartının bir tarafındaki konnektöre bağlanır, karşı tarafta akan akımı ölçmek için 2 pinli bir konnektör bulunur.

Akım ölçüm deneyleri için, sensörün akım ölçüm terminallerine ayarlanabilir bir sabit voltaj kaynağı bağlarız. seri direnç 2,7 Ohm / 2 W. Sensör çıkışı, mikro denetleyicinin RA0/AN0 bağlantı noktasına (pim 17) bağlanır. Mikrodenetleyicinin B portuna iki satır karakterli bir LCD göstergesi bağlanır ve 4 bit modunda çalışır.

Mikrodenetleyici +5 V'luk bir voltajla çalıştırılır, aynı voltaj ADC için referans olarak kullanılır. Gerekli hesaplamalar ve dönüşümler mikrodenetleyici programında uygulanır.

Dönüşüm işleminde kullanılan matematiksel ifadeler aşağıda verilmiştir.

Akım sensörü hassasiyeti Sens = 0,185 V/A. Vcc = 5 V besleme ve Vref = 5 V referans gerilimi ile hesaplanan ilişkiler aşağıdaki gibi olacaktır:

ADC çıkış kodu

Buradan

Sonuç olarak, akımı hesaplama formülü aşağıdaki gibidir:

Önemli Not. Yukarıdaki ilişkiler, ADC için besleme voltajı ve referans voltajının 5 V'a eşit olduğu varsayımına dayanmaktadır. Bununla birlikte, akım I ve ADC çıkış kodu Sayımı ile ilgili son ifade, güç kaynağı voltajı dalgalansa bile geçerli kalır. Bu, açıklamanın teorik kısmında tartışılmıştır.

Son ifadeden sensörün mevcut çözünürlüğünün 26,4 mA olduğu görülebilmektedir, bu da 513 ADC örneğine karşılık gelmektedir, bu da beklenen sonuçtan bir örnek fazladır. Dolayısıyla bu uygulamanın küçük akımların ölçülmesine izin vermediği sonucuna varabiliriz. Küçük akımları ölçerken çözünürlüğü ve hassasiyeti artırmak için işlemsel yükselteç kullanmanız gerekecektir. Böyle bir devrenin bir örneği Şekil 10'da gösterilmektedir.

Mikrodenetleyici programı

PIC16F1847 mikrodenetleyici programı C dilinde yazılmış ve mikroC Pro ortamında (mikroElektronika) derlenmiştir. Ölçüm sonuçları, iki ondalık basamak hassasiyetiyle iki satırlı bir LCD göstergede görüntülenir.

çıkış

Sıfır giriş akımıyla ACS712 çıkış voltajı ideal olarak kesinlikle Vcc/2 olmalıdır, yani. 512 sayısı ADC'den okunmalıdır. Sensör çıkış voltajının 4,9 mV kadar kayması, dönüşüm sonucunun ADC'nin en az anlamlı 1 biti kadar kaymasına neden olur (Şekil 11). (Vref = 5,0 V için, 10 bitlik ADC'nin çözünürlüğü 5/1024 = 4,9 mV olacaktır), bu da 26 mA giriş akımına karşılık gelir. Dalgalanmaların etkisini azaltmak için birkaç ölçüm yapılması ve ardından sonuçların ortalamasının alınması tavsiye edilir.

Düzenlenmiş güç kaynağının çıkış voltajı 1 V'a eşit olarak ayarlanırsa
direnç yaklaşık 370 mA'lık bir akım taşımalıdır. Deneyde ölçülen akım değeri 390 mA'dır ve bu değer, doğru sonuç ADC'nin en az anlamlı bitinin bir birimi başına (Şekil 12).

2 V voltajda gösterge 760 mA gösterecektir.

Bu, ACS712 akım sensörü hakkındaki tartışmamızı sonlandırıyor. Ancak bir konuya daha değinmedik. Bu sensörle nasıl ölçüm yapılır? alternatif akım? Sensörün, test uçlarından akan akıma karşılık gelen anlık bir yanıt sağladığını unutmayın. Akım pozitif yönde akarsa (pin 1 ve 2'den pin 3 ve 4'e), sensörün hassasiyeti pozitiftir ve çıkış voltajı Vcc/2'den büyüktür. Akım yön değiştirirse hassasiyet negatif olacak ve sensörün çıkış voltajı Vcc/2 seviyesinin altına düşecektir. Bu, bir AC sinyalini ölçerken mikro denetleyicinin ADC'sinin akımın RMS değerini hesaplayabilecek kadar hızlı örnekleme yapması gerektiği anlamına gelir.

İndirilenler

Mikrodenetleyici programının kaynak kodu ve ürün yazılımı dosyası -

Burada, endüktif sensörleri bir transistör çıkışına bağlamak gibi önemli bir pratik konuyu ayrı ayrı gündeme getirdim; endüstriyel ekipman- her yer. Ayrıca sensörler için gerçek talimatlar ve örneklere bağlantılar sağlanmaktadır.

Sensörlerin aktivasyonu (çalışması) prensibi herhangi bir şey olabilir - endüktif (yakınlık), optik (fotoelektrik), vb.

Açıklanan ilk bölüm olası seçenekler sensör çıkışları Sensörleri kontaklara (röle çıkışı) bağlarken herhangi bir sorun olmamalıdır. Ancak transistörlü olanlarda ve bir denetleyiciye bağlanan her şey o kadar basit değil.

PNP ve NPN sensörleri için bağlantı şemaları

PNP ve NPN sensörleri arasındaki fark, güç kaynağının farklı kutuplarını değiştirmeleridir. PNP ("Pozitif" kelimesinden gelir) güç kaynağının pozitif çıkışını, NPN - negatifi değiştirir.

Aşağıda örnek olarak sensörleri bir transistör çıkışına bağlamak için şemalar verilmiştir. Yükle – kural olarak bu denetleyici girişidir.

Sensör. Yük (Yük) sürekli olarak “eksi”ye (0V) bağlanır, ayrık “1” (+V) beslemesi bir transistör tarafından anahtarlanır. NO veya NC sensörü – kontrol devresine bağlıdır (Ana devre)

Sensör. Yük (Yük) sürekli olarak “artı”ya (+V) bağlıdır. Burada yüke açık transistör üzerinden güç sağlanırken sensör çıkışındaki aktif seviye (ayrık “1”) düşüktür (0V).

Herkesin kafasını karıştırmamasını rica ediyorum; bu planların işleyişi aşağıda ayrıntılı olarak anlatılacaktır.

Aşağıdaki diyagramlar temelde aynı şeyi göstermektedir. PNP ve NPN çıkış devrelerindeki farklılıklara vurgu yapılır.

NPN ve PNP sensör çıkışları için bağlantı şemaları

Soldaki resimde çıkış transistörlü bir sensör var NPN. Bu durumda güç kaynağının negatif kablosu olan ortak kablo değiştirilir.

Sağda bir transistör durumu var PNPçıkışta. Bu durum en yaygın olanıdır, çünkü modern elektroniklerde güç kaynağının negatif kablosunu ortak hale getirmek ve kontrolörlerin ve diğer kayıt cihazlarının girişlerini pozitif potansiyelle etkinleştirmek gelenekseldir.

Endüktif sensör nasıl kontrol edilir?

Bunu yapmak için ona güç sağlamanız, yani devreye bağlamanız gerekir. Ardından – etkinleştirin (başlatın). Etkinleştirildiğinde gösterge yanacaktır. Ancak gösterge garanti etmez uygun operasyon endüktif sensör. %100 emin olmak için yükü bağlamanız ve üzerindeki voltajı ölçmeniz gerekir.

Sensörlerin değiştirilmesi

Daha önce de yazdığım gibi, transistör çıkışlı temel olarak 4 tip sensör vardır ve bunlar aşağıdakilere göre bölünmüştür: iç yapı ve bağlantı şeması:

• PNP NO
• PNP NC
• NPN YOK
• NPN NC

Tüm bu tip sensörler birbirleriyle değiştirilebilir; bunlar değiştirilebilir.

Bu, aşağıdaki şekillerde uygulanır:

• Başlatma cihazının değiştirilmesi - tasarım mekanik olarak değiştirilir.
• Mevcut sensör bağlantı devresinin değiştirilmesi.
• Sensör çıkışı tipinin değiştirilmesi (sensör gövdesinde bu tür anahtarlar varsa).
• Programın yeniden programlanması – belirli bir girişin aktif seviyesinin değiştirilmesi, program algoritmasının değiştirilmesi.

Aşağıda bağlantı şemasını değiştirerek bir PNP sensörünü NPN sensörle nasıl değiştirebileceğinize dair bir örnek verilmiştir:

PNP-NPN değiştirilebilirlik şemaları. Solda orijinal şema, sağda değiştirilmiş şema bulunmaktadır.

Bu devrelerin çalışmasını anlamak, transistörün sıradan röle kontaklarıyla temsil edilebilecek anahtar bir eleman olduğu gerçeğini anlamanıza yardımcı olacaktır (örnekler notasyonda aşağıdadır).

İşte soldaki diyagram. Sensör tipinin HAYIR olduğunu varsayalım. Daha sonra (çıkıştaki transistörün tipine bakılmaksızın), sensör aktif olmadığında çıkış “kontakları” açıktır ve bunlardan hiçbir akım geçmez. Sensör aktif olduğunda, kontaklar kapatılır ve bunun sonucunda ortaya çıkan tüm sonuçlar ortaya çıkar. Daha doğrusu, bu kontaklardan akım akarken)). Akım akışı yük boyunca bir voltaj düşüşü yaratır.

İç yükün bir nedenden dolayı noktalı çizgiyle gösterilmesi. Bu direnç mevcuttur ancak varlığı garanti etmez. istikrarlı çalışma sensör, sensörün kontrolör girişine veya başka bir yüke bağlanması gerekir. Bu girişin direnci ana yüktür.

Sensörde dahili yük yoksa ve kolektör "havada asılı duruyorsa" buna "açık kollektör devresi" denir. Bu devre SADECE bağlı bir yük ile çalışır.

Yani, PNP çıkışlı bir devrede, etkinleştirildiğinde, açık bir transistör aracılığıyla kontrolör girişine voltaj (+V) sağlanır ve etkinleştirilir. Aynısını NPN çıkışıyla nasıl başarabiliriz?

Öyle durumlar var ki istenilen sensör elimizde değil ama makinenin "şu anda" çalışıyor olması gerekir.

Sağdaki diyagramdaki değişikliklere bakıyoruz. Her şeyden önce sensör çıkış transistörünün çalışma modu sağlanır. Bunu yapmak için devreye ek bir direnç eklenir; direnci genellikle yaklaşık 5,1 - 10 kOhm'dur. Artık sensör aktif değilken ilave bir direnç üzerinden kontrolör girişine voltaj (+V) sağlanarak kontrolör girişi aktif hale getirilir. Sensör aktif olduğunda, kontrolör girişi açık bir NPN transistörü tarafından şöntlendiğinden ve ek direnç akımının neredeyse tamamı bu transistörden geçtiğinden, kontrolör girişinde ayrı bir "0" bulunur.

Bu durumda sensör işleminin yeniden aşaması meydana gelir. Ancak sensör modunda çalışır ve kontrolör bilgi alır. Çoğu durumda bu yeterlidir. Örneğin, darbe sayma modunda - bir takometre veya iş parçası sayısı.

Evet, tam olarak istediğimiz şey bu değildi ve npn ve pnp sensörleri için değiştirilebilirlik şemaları her zaman kabul edilebilir değildir.

Tam işlevselliğe nasıl ulaşılır? Yöntem 1 – metal plakayı (aktivatör) mekanik olarak hareket ettirin veya yeniden yapın. Veya optik bir sensörden bahsediyorsak ışık boşluğu. Yöntem 2 – denetleyici girişini, ayrık “0” denetleyicinin aktif durumu ve “1” pasif durum olacak şekilde yeniden programlayın. Elinizde bir dizüstü bilgisayar varsa, ikinci yöntem hem daha hızlı hem de daha kolaydır.

Yakınlık sensörü sembolü

Açık Devre diyagramları Endüktif sensörler (yakınlık sensörleri) farklı şekilde tasarlanmıştır. Ama asıl önemli olan 45° döndürülmüş bir kare ve içinde iki dikey çizginin olmasıdır. Aşağıda gösterilen diyagramlarda olduğu gibi.

NC sensörleri YOK. Şematik diyagramlar.

Üstteki şemada normalde açık (NO) bir kontak (geleneksel olarak belirlenmiş PNP transistörü) vardır. İkinci devre normalde kapalıdır ve üçüncü devrenin her ikisi de bir mahfazadaki kontaklardır.

Sensör kablolarının renk kodlaması

Standart sensör etiketleme sistemi mevcuttur. Şu anda tüm üreticiler buna bağlı kalıyor.

Ancak kurulumdan önce bağlantı kılavuzuna (talimatlara) bakarak bağlantının doğru olduğundan emin olmak iyi bir fikirdir. Ek olarak, kural olarak, boyutu izin veriyorsa, kablo renkleri sensörün kendisinde gösterilir.

Bu işaretlemedir.

• Mavi – Güç eksi
• Kahverengi – Artı
• Siyah – Çıkış
• Beyaz – ikinci çıkış veya kontrol girişi, talimatlara bakmanız gerekir.

Endüktif sensörler için tanımlama sistemi

Sensör tipi, sensörün ana parametrelerini kodlayan dijital alfabetik kodla gösterilir. Aşağıda popüler Autonics sensörleri için etiketleme sistemi bulunmaktadır.

Bazı endüktif sensör türleri için talimatları ve kılavuzları indirin:İşimde tanışıyorum.

İlginiz için hepinize teşekkür ederim, sensörlerin bağlanmasıyla ilgili soruları yorumlarda bekliyorum!