1. Czym jest czujnik
Czujnik to urządzenie, które może wyczuć określoną wielkość fizyczną lub chemiczną i przekształcić ją w użyteczny sygnał. W wielu dziedzinach czujniki odgrywają kluczową rolę, czy to w produkcji przemysłowej, medycynie, czy ochronie środowiska, czujniki odgrywają niezastąpioną rolę.
Tymczasem czujniki są niezbędnym elementem wyposażenia automatyki przemysłowej, stanowiąc ogniwo łączące systemy mechaniczne i sterujące sprzętu. System mechaniczny przekazuje parametry ruchu i stan działania do systemu sterowania za pośrednictwem czujników, a system sterowania wysyła polecenia, aby sterować systemem mechanicznym za pośrednictwem sygnałów i danych zwrotnych z czujników. Jego znaczenie jest oczywiste.
Czujniki są odpowiednikami różnych narządów zmysłów w ciele człowieka, a system sterowania urządzeniem musi określać za ich pomocą ważne parametry, takie jak położenie mechanizmu, obecność lub brak produktu i dokładność produktu, aby monitorować i kontrolować stan użytkowania urządzenia oraz proces produkcyjny produktu.
2.Klasyfikacja czujników
Czujniki można klasyfikować według ich przeznaczenia, metod wykrywania i typów modeli wyjściowych.
(1) Ze względu na zastosowanie czujniki są najczęściej używane w urządzeniach automatyki przemysłowej do pomiaru różnych wielkości fizycznych, takich jak wykrywanie obecności, położenia, kształtu, prędkości i temperatury.
(2) Ze względu na metodę wykrywania, do powszechnie stosowanych czujników w urządzeniach automatyki przemysłowej zalicza się przełączniki magnetyczne, przełączniki zbliżeniowe, przełączniki fotoelektryczne, czujniki światłowodowe, kraty, czujniki przemieszczenia, czujniki ciśnienia, termopary, czujniki laserowe, enkodery itp.
(3) W zależności od różnych typów modeli wyjściowych, czujniki można podzielić na trzy typy: typ wyjścia przełączającego, typ wyjścia analogowego i typ wyjścia cyfrowego. Istnieją dwa typy czujników dla wyjścia przełączającego: jeden jest normalnie otwarty (NO), a drugi jest normalnie zamknięty (NC). Trzyprzewodowe czujniki z wyjściem przełączającym mają zwykle dwa tryby wyjściowe: NPN i PNP, które są wyjściem niskiego poziomu i wyjściem wysokiego poziomu. Zazwyczaj interfejsy wejścia/wyjścia sterowników, których używamy - interfejsy PLC lub interfejsy kart wejścia/wyjścia przemysłowych komputerów sterujących - akceptują sygnały wyjściowe typu NPN. Jednak wyjścia NPN i PNP mogą być również konwertowane na siebie za pomocą przekaźników.
3.Wybór czujników
Przy wyborze czujników musimy jedynie zrozumieć ich cel i nie musimy zagłębiać się w zasady działania czujników. Generalnie musimy rozważyć następujące trzy kwestie:
(1) Wymagania i warunki testowania, pomiar charakterystyk obiektu docelowego, cel pomiaru, zakres wartości docelowych pomiaru, częstotliwość pomiaru itp.;
(2) Wydajność czujnika, dokładność wykrywania, szybkość reakcji, typ sygnału wyjściowego itp. czujnika;
(3) Warunki pracy odnoszą się głównie do środowiska użytkowania czujnika i środowiska połączeń z innymi urządzeniami.
Oprócz rozważenia powyższych trzech głównych kwestii, konieczne jest również rozważenie niezawodności i żywotności czujnika. Niezawodność czujników decyduje o ich stabilności i dokładności podczas długotrwałej eksploatacji, podczas gdy ich żywotność bezpośrednio wpływa na cykl konserwacji i ogólny koszt sprzętu. Ponadto, konserwowalność i zdolność diagnostyki usterek czujników są również ważnymi czynnikami branymi pod uwagę przy wyborze, ponieważ te cechy mogą znacząco wpłynąć na wydajność operacyjną i koszty konserwacji sprzętu. Dlatego w procesie wyboru czujników konieczne jest nie tylko spełnienie bieżących wymagań aplikacji, ale także rozważenie ich wydajności w całym cyklu życia urządzenia.