חיישן קירבה קיבולי NPN

אחד היישומים הנפוצים של חיישנים קיבוליים הוא מיקום מדויק. חיישני תזוזה קיבוליים יכולים לשמש למדידת מיקום עצמים ברמת ננומטר. מיקום מדויק זה משמש בתעשיית המוליכים למחצה, שם יש למקם שבבי סיליקון לצורך חשיפה. חיישנים קיבוליים משמשים גם להתמקדות מוקדמת במיקרוסקופ אלקטרונים- בבדיקות ובדיקה של שבבים.

2. תעשיית כונני הדיסקים

בתעשיית כונני הדיסקים, חיישני תזוזה קיבוליים משמשים למדידת יציאת הציר של כונני דיסקים (מדידת מידת הסטייה של הציר המסתובב מקו קבוע אידיאלי). על ידי מדידה מדויקת של יציאת הציר, יצרני כונני דיסקים יכולים לקבוע את קיבולת כתיבת הנתונים המקסימלית של הכונן. חיישני קירבה קיבוליים של PNP NPN משמשים גם כדי להבטיח שדיסק כונן הדיסק מאונך לציר לפני כתיבת נתונים לדיסק כונן הדיסק.

3. מדידת עובי מדויקת

חיישני תזוזה קיבוליים יכולים לשמש למדידת עובי מדויקת מאוד. חיישני תזוזה קיבוליים פועלים על ידי מדידת שינויים במיקום. אם המיקום של אובייקט ייחוס עם עובי ידוע נמדד תחילה, ולאחר מכן נמדדים אובייקטים אחרים, ניתן להשתמש בהפרש המיקום כדי לקבוע את העובי של אובייקטים אלה.

על מנת שמדידה בודדת תהיה יעילה, האובייקט-המוזכר למעלה חייב להיות שטוח לחלוטין ונמדד על משטח שטוח לחלוטין. אם לאובייקט הנמדד יש כיפוף או עיוות כלשהו, ​​או שהוא אינו מונח בחוזקה על משטח ישר, המרחק בין האובייקט הנמדד למשטח עליו הוא מונח ייכלל כשגיאה במדידת העובי. ניתן לבטל שגיאה זו על ידי מדידת אובייקט בודד באמצעות שני חיישנים קיבוליים. חיישני קירבה קיבוליים PNP NPN ממוקמים משני צידי החלק הנמדד. על ידי מדידה משני הצדדים ובחינת כיפוף ועיוות במהלך המדידה, ניתן לבטל את השפעתם על קריאות העובי.

4. מדידת כלי מכונה

חיישני תזוזה קיבוליים משמשים לעתים קרובות ביישומי מטרולוגיה. במקרים רבים, חיישנים משמשים כדי 'למדוד שגיאות צורה של חלקים בייצור'. במקביל, ניתן למדוד שגיאות בציוד המשמש לייצור חלקים, נוהג המכונה מטרולוגיה של כלי מכונה. במקרים רבים, חיישנים משמשים לניתוח ואופטימיזציה של הסיבוב של צירים שונים של כלי מכונות, כגון מטחנות משטח, מחרטות, מכונות כרסום וצירים נושאי אוויר. על ידי מדידת השגיאה של הכלי עצמו, במקום פשוט מדידת השגיאה של המוצר הסופי, ניתן לפתור כמה בעיות בשלבים המוקדמים של תהליך הייצור.

5. בדיקת פס ייצור

חיישני תזוזה קיבוליים משמשים לעתים קרובות לבדיקת פס ייצור. לפעמים, חיישן זה משמש לבדיקת האחידות, העובי או תכונות עיצוב אחרות של חלקים מורכבים. לפעמים, הוא משמש רק כדי לקבוע את נוכחותו של רכיב מסוים, כגון דבק. שימוש בחיישן קירבה קיבולי PNP NPN לבדיקת חלקי פס ייצור עוזר למנוע בעיות איכות במהלך תהליך הייצור.

אילו פרמטרים טכניים של חיישן קירבה קיבולי PNP NPN משפיעים על מרחק הזיהוי?

I. פרמטרים של חיישן ליבה
1. מרחק חישה מדורג (Sn)
זהו מרחק החישה המרבי הנומינלי של החיישן בתנאים סטנדרטיים (למשל, האובייקט הנחוש הוא חומר ספציפי, טמפרטורת הסביבה היא 25 מעלות, ואין הפרעות). זה הפרמטר הבסיסי שמשפיע על מרחק החישה בפועל.
לדוגמה, חיישן עם מרחק חישה מדורג של 10 מ"מ בדרך כלל לא יעלה על הערך הזה (אלא אם כן הוא מכוון עדין- באמצעות כפתור הכוונון, אך טווח זה מוגבל).

2. חישת גודל וצורה של פני השטח
קוטר משטח החישה של חיישן גלילי משפיע ישירות על יכולתו לזהות עצמים קטנים: קוטר גדול יותר פירושו שמרחק החישה עבור עצמים קטנים (כגון עמוד פלסטיק בקוטר 5 מ"מ) קרוב יותר לערך המדורג; קוטר קטן יותר פירושו שמרחק החישה בפועל עבור עצמים קטנים מופחת באופן משמעותי (אולי רק 50% מהערך המדורג).

השטיחות של משטח החישה (למשל, בין אם יש בליטות או ציפויים) משפיעה גם על התפלגות שדה הקיבול, ומשנה בעקיפין את מרחק החישה.

3. התאמת רגישות
לחיישנים מסוימים יש כפתור רגישות (או שניתן לכוונן באמצעות המעגל) שמשנה ישירות את מרחק הזיהוי:
הגברת הרגישות מגדילה את מרחק הזיהוי (אך עשויה להגביר את הסיכון להפעלה כוזבת, כגון עקב לחות הסביבה או אבק);
ירידה ברגישות מקצרת את מרחק הזיהוי (מתאים להפחתת הפרעות, אך עלול לפספס אובייקטים מעט יותר רחוקים).

II. פרמטרים הקשורים לאובייקט הזיהוי
1. קבוע דיאלקטרי (ε) של אובייקט המטרה
PNP NPN חיישן קירבה קיבוליפועלים על ידי זיהוי השינוי בקיבול בין האובייקט לחיישן, וערך הקיבול נמצא בקורלציה חיובית עם הקבוע הדיאלקטרי של האובייקט.
ככל שהקבוע הדיאלקטרי גבוה יותר (למשל, ε≈80 עבור נוזלים ומים), כך מרחק הזיהוי קרוב יותר לערך המדורג. ככל שהקבוע הדיאלקטרי נמוך יותר (למשל, ε≈1 עבור אוויר ו-ε≈2-5 עבור פלסטיק), כך מרחק הזיהוי בפועל קצר משמעותית (אולי רק 30%-70% מהערך המדורג).
למרות שלעצמי מתכת יש קבוע דיאלקטרי גבוה, המוליכות שלהם משפיעה על חלוקת השדה החשמלי. לכן, מרחק הזיהוי של חיישנים מסוימים עבור מתכות עשוי להיות מעט נמוך יותר מאשר עבור מתכות שאינן- (נא עיין במדריך לפרטים).

2. יעד גודל אובייקט ושטח פני השטח
כאשר שטח הפנים של האובייקט גדול או שווה לשטח הזיהוי של החיישן, מרחק הזיהוי קרוב לערך המדורג. עבור שטחי פנים קטנים יותר (כגון חוטים דקים או חלקיקים קטנים), מרחק הזיהוי יורד ככל שהשטח פוחת (חציית השטח עשויה להקטין את המרחק ב-30%-50%).
גם לעובי האובייקט יש השפעה: חפצים דקים מאוד (כגון סרטים דקים) עלולים לגרום להפחתת מרחק הזיהוי עקב שינויים עדינים בקיבול.

III. פרמטרים של התאמה סביבתית
1. טווח טמפרטורות
הPNP NPN חיישן קירבה קיבוליהמדריך יציין את טמפרטורת הפעולה (למשל, -25 מעלות עד 70 מעלות). שינויי טמפרטורה יכולים להשפיע על יציבות הפרמטרים של רכיבי קבלים פנימיים (כגון קבלי קרמיקה וסרטים):
טמפרטורות גבוהות עלולות לגרום לסחף קיבול ולהפחית את מרחק הזיהוי;
טמפרטורות נמוכות יכולות להאט את תגובת המעגל, להגדיל מעט את מרחק הזיהוי אך להפחית את היציבות.
כמה חיישני דיוק- גבוהים יציינו "מקדם אפקט טמפרטורה" (למשל, ±0.1% Sn/מעלה) כדי לכמת את השפעת הטמפרטורה על המרחק.

2. דירוג הגנה (דירוג IP)
דירוג ההגנה (למשל, IP67, IP68) משפיע על יציבות החיישן בסביבות לחות ומאובקות:
חיישנים בדירוג -IP- נמוך רגישים לעיבוי על משטח החישה בלחות גבוהה, אשר שווה ערך להוספת אובייקט עם קבוע דיאלקטרי גבוה, שעלול לגרום לעלייה חריגה של מרחק הזיהוי (הפעלה כוזבת).
הידבקות אבק משנה את הקיבול של משטח החישה, וגורמת לסחיפת מרחק (בדרך כלל מתקצרת).

3. התנגדות להפרעות
היכולת של החיישן לדכא הפרעות אלקטרומגנטיות (EMI) והפרעות בתדר רדיו (RFI) (כגון דירוג התנגדות ההפרעות הנדרש לאישור CE) יכולה להשפיע על יציבות הזיהוי:
אם התנגדות ההפרעות חלשה, השדה החשמלי עלול להשתבש בעת הפעלה ליד מנועים או ממירים, מה שיגרום לתנודות מרחק הזיהוי (אי יציבות).

IV. פרמטרים של פלט מעגל ואספקת חשמל
1. טווח מתח אספקה
רוב החיישנים דורשים ספק כוח DC (למשל, 12-24V DC). תנודות מתח יכולות להשפיע על היציבות של מעגל המתנד הפנימי:
תת מתח: אות התנודה נחלש, ומקצר את מרחק הזיהוי.
מתח יתר: הדבר עלול לגרום לעומס יתר במעגל, וכתוצאה מכך למרחק זיהוי חריג או נזק לחיישן.

2. זמן תגובה
בעוד שזמן התגובה (לדוגמה, פחות או שווה ל-1ms) אינו קובע ישירות את מרחק הזיהוי, הוא יכול להשפיע על זיהוי של עצמים-מהירים.
אם חפץ זז מהר יותר מזמן התגובה, הוא עלול לעבור בטווח הזיהוי לפני הפעלת החיישן, מה שיגרום לזיהוי שגוי של "המרחק האפקטיבי בפועל" כקצר יותר.