प्रेरणिक सेंसर आउटपुट प्रकारों की व्याख्या के लिए मार्गदर्शिका

स्वचालित उत्पादन लाइनों में, अनगिनत निकटता सेंसर तंत्रिका समापन बिंदु के रूप में कार्य करते हैं, जो इस जानकारी को नियंत्रण प्रणालियों द्वारा पहचानने योग्य संकेतों में परिवर्तित करते हुए धातु की वस्तुओं की उपस्थिति और दूरी का सटीक पता लगाते हैं। ये सिग्नल विभिन्न प्रकार में आते हैं जो यह निर्धारित करते हैं कि सेंसर नियंत्रण प्रणालियों के साथ कैसे संचार करते हैं। इंजीनियरों को विशिष्ट अनुप्रयोगों के लिए उपयुक्त आउटपुट प्रकार का चयन कैसे करना चाहिए? यह आलेख निकटता सेंसर आउटपुट कॉन्फ़िगरेशन का गहन विश्लेषण प्रदान करता है।

निकटता सेंसर को सिग्नल विशेषताओं के आधार पर तीन प्राथमिक आउटपुट प्रकारों में वर्गीकृत किया जा सकता है: स्विचिंग (बाइनरी आउटपुट), एनालॉग, और डेटा ट्रांसमिशन (मापने) प्रकार। स्विचिंग सेंसर सरल ऑन/ऑफ नियंत्रण के लिए दो अलग-अलग स्थिति प्रदान करते हैं, एनालॉग सेंसर सटीक माप के लिए निरंतर आउटपुट प्रदान करते हैं, जबकि डेटा ट्रांसमिशन प्रकार समृद्ध डेटा सेट संचार कर सकते हैं।

स्विचिंग-प्रकार निकटता सेंसर, जिन्हें बाइनरी आउटपुट सेंसर भी कहा जाता है, सबसे आम श्रेणी का प्रतिनिधित्व करते हैं। ये अनिवार्य रूप से सरल ऑन/ऑफ स्विच के रूप में कार्य करते हैं जो लक्ष्य वस्तु पहचान के आधार पर दो पूर्वनिर्धारित आउटपुट स्थितियों के बीच टॉगल करते हैं। वाल्व, फ्लैप, सिग्नल लाइट और अन्य एक्चुएटर्स को नियंत्रित करने के लिए व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है, वे सीधे प्रोग्रामेबल लॉजिक कंट्रोलर (पीएलसी) डिजिटल इनपुट से जुड़ते हैं।

सक्रिय होने पर एनपीएन आउटपुट सेंसर आउटपुट टर्मिनल को ग्राउंड (0V) से कनेक्ट करते हैं। लोड बिजली आपूर्ति (+यूबी) और सेंसर के एनपीएन आउटपुट के बीच जुड़ता है। लक्ष्य वस्तु का पता लगाते समय, एनपीएन ट्रांजिस्टर लोड सर्किट को पूरा करते हुए संचालन करता है।

आवेदन उदाहरण:कन्वेयर सिस्टम में, एनपीएन सेंसर निर्दिष्ट स्थान पर पहुंचने वाले उत्पादों का पता लगाते हैं। पता चलने पर, निम्न-स्तरीय आउटपुट सिग्नल कन्वेयर ऑपरेशन को रोकने के लिए पीएलसी को ट्रिगर करता है।

लाभ:

• सरल सर्किट डिजाइन
• कम लागत कार्यान्वयन

नुकसान:

• बिजली आपूर्ति ध्रुवता के प्रति संवेदनशील
• अपेक्षाकृत कमजोर शोर प्रतिरोधक क्षमता

सक्रिय होने पर पीएनपी आउटपुट सेंसर आउटपुट टर्मिनल को बिजली आपूर्ति (+यूबी) से जोड़ते हैं। लोड पीएनपी आउटपुट और ग्राउंड (एल-) के बीच जुड़ता है। लक्ष्य का पता लगाने से लोड सर्किट को पूरा करने के लिए पीएनपी ट्रांजिस्टर सक्रिय हो जाता है।

आवेदन उदाहरण:स्वचालित असेंबली लाइनों में, पीएनपी सेंसर उचित घटक स्थापना को सत्यापित करते हैं। सही स्थिति एक उच्च-स्तरीय सिग्नल उत्पन्न करती है जो पीएलसी को आगामी असेंबली चरण शुरू करने के लिए प्रेरित करती है।

लाभ:

• बेहतर शोर प्रतिरक्षा
• जमीनी हस्तक्षेप की संवेदनशीलता कम हो गई

नुकसान:

• अधिक जटिल सर्किट डिज़ाइन
• उच्चतर सापेक्ष लागत

एनपीएन और पीएनपी आउटपुट के बीच चुनाव नियंत्रण प्रणाली डिजाइन और ऑपरेटिंग वातावरण पर निर्भर करता है। यूरोपीय एप्लिकेशन आमतौर पर पीएनपी सेंसर का पक्ष लेते हैं, जबकि एशियाई बाजार आमतौर पर एनपीएन प्रकारों का उपयोग करते हैं। चयन संबंधी विचारों में शामिल हैं:

• नियंत्रण प्रणाली अनुकूलता:कुछ पीएलसी केवल विशिष्ट इनपुट प्रकारों का समर्थन कर सकते हैं
• विद्युत चुम्बकीय हस्तक्षेप:पीएनपी सेंसर आमतौर पर शोर वाले वातावरण में बेहतर प्रदर्शन करते हैं
• सुरक्षा कारक:पीएनपी कॉन्फ़िगरेशन ग्राउंड शॉर्ट-सर्किट जोखिमों को कम करता है

दो-तार निकटता सेंसर एक विशेष स्विचिंग प्रकार का प्रतिनिधित्व करते हैं जो केवल दो कंडक्टरों के माध्यम से बिजली की आपूर्ति और सिग्नल ट्रांसमिशन को जोड़ता है। यह सरलीकृत वायरिंग कुछ अनुप्रयोगों के लिए स्थापना लागत को कम कर देती है।

सेंसर और लोड श्रृंखला में जुड़ते हैं, व्यवस्था क्रम अप्रासंगिक होता है। सक्रिय उपकरणों के रूप में, दो-तार सेंसर एक ही कंडक्टर के माध्यम से स्थिति संकेतों को प्रसारित करते समय लगातार ऑपरेटिंग पावर खींचते हैं।

सर्किट को पूरी तरह से खोलने या बंद करने वाले यांत्रिक स्विचों के विपरीत, दो-तार सेंसर हमेशा "बंद" होने पर कुछ वोल्टेज ड्रॉप बनाए रखते हैं और "खुले" होने पर न्यूनतम लीकेज करंट बनाए रखते हैं। EN 61131-2 मानकों के अनुसार पीएलसी डिजिटल इनपुट से कनेक्ट करते समय इस विशेषता पर विचार करने की आवश्यकता है।

आवेदन उदाहरण:बुनियादी तरल स्तर नियंत्रण में, टैंक टॉप पर लगे दो-तार सेंसर ऊपरी सीमा का पता लगाते हैं, और पहुंचने पर इनलेट वाल्व को बंद करने के लिए पीएलसी को संकेत देते हैं।

लाभ:

• सरलीकृत दो-कंडक्टर स्थापना
• वायरिंग लागत में कमी

नुकसान:

• अवशिष्ट धाराएं और वोल्टेज की बूंदें कुछ भारों को प्रभावित कर सकती हैं
• पीएलसी इनपुट संगतता सत्यापन की आवश्यकता है

ये सेंसर पावर सर्किट के बजाय अलग नियंत्रण सर्किट के माध्यम से इलेक्ट्रोमैकेनिकल रिले को नियंत्रित करने वाले बाइनरी आउटपुट की सुविधा देते हैं।

कम से कम चार कनेक्शन (सेंसर इलेक्ट्रॉनिक्स के लिए दो, निष्क्रिय रिले संपर्कों के लिए दो) की आवश्यकता होती है, रिले आउटपुट इलेक्ट्रॉनिक स्विच की तुलना में उच्च वर्तमान क्षमता प्रदान करते हैं लेकिन यांत्रिक टूट-फूट से ग्रस्त होते हैं जो स्विचिंग आवृत्ति को प्रति सेकंड कुछ संचालन तक सीमित कर देते हैं।

आवेदन उदाहरण:मोटर नियंत्रण प्रणालियों में, रिले-आउटपुट सेंसर ओवरलोड स्थितियों का पता लगाते हैं, आवश्यक होने पर बिजली काटने के लिए संपर्क खोलते हैं।

लाभ:

• उच्च-वर्तमान लोड ड्राइविंग क्षमता
• शोर प्रतिरोधक क्षमता के लिए गैल्वेनिक अलगाव

नुकसान:

• यांत्रिक संपर्क घिसाव से जीवनकाल सीमित हो जाता है
• कम स्विचिंग आवृत्ति
• बड़ा भौतिक आकार

ये विशेष सेंसर बढ़ी हुई सुरक्षा के लिए NAMUR मानकों का अनुपालन करते हुए आउटपुट सिग्नल उत्पन्न करते हैं, जो खतरनाक स्थानों में निकटता सेंसर या एनकोडर के लिए उपयुक्त हैं।

NAMUR सेंसर EN 60947-5-6 के अनुसार परिभाषित वर्तमान मानों को पृथक स्विचिंग एम्पलीफायरों तक प्रसारित करते हैं जो शॉर्ट-सर्किट और वायर-ब्रेक डिटेक्शन प्रदान करते हुए इन्हें अलग आउटपुट में परिवर्तित करते हैं। पारंपरिक संस्करणों में निरंतर आउटपुट विशेषताएँ होती हैं, जबकि बाइनरी स्विचिंग प्रकार सामान्य रूप से खुले (N1) या बंद (N0) ऑपरेशन की पेशकश करते हैं।

आवेदन उदाहरण:रासायनिक संयंत्र आंतरिक रूप से सुरक्षित वाल्व स्थिति की निगरानी के लिए NAMUR सेंसर का उपयोग करते हैं।

लाभ:

• विस्फोट रोधी खतरनाक क्षेत्र संचालन
• एकीकृत दोष का पता लगाना

नुकसान:

• पृथक स्विचिंग एम्पलीफायरों की आवश्यकता है
• वर्तमान सिग्नल को रूपांतरण की आवश्यकता है

ये पारंपरिक बाइनरी सेंसर स्विच स्थिति को अलग-अलग वर्तमान मानों के रूप में प्रसारित करते हैं (आमतौर पर बिना किसी पहचान के 5mA, पहचानी गई वस्तुओं के लिए 10mA)।

आवेदन उदाहरण:गिनती प्रणालियाँ इन सेंसरों का उपयोग कन्वेयर पर वस्तुओं का मिलान करने के लिए करती हैं, 10mA सिग्नल प्राप्त करने पर काउंटरों को बढ़ाती हैं।

लाभ:

• अच्छा शोर प्रतिरक्षण
• प्रत्यक्ष पीएलसी इनपुट अनुकूलता

नुकसान:

• वर्तमान सिग्नल को रूपांतरण की आवश्यकता हो सकती है
• सीमित आवेदन दायरा

मापने-प्रकार के निकटता सेंसर एनालॉग करंट या वोल्टेज मान के रूप में कई संकेतों या स्थिति की जानकारी का पता लगाते हैं और प्रसारित करते हैं।

ये सेंसर मापे गए भौतिक चर (जैसे धातु की वस्तुओं से दूरी) को आनुपातिक 4-20mA वर्तमान संकेतों में परिवर्तित करते हैं।

आवेदन उदाहरण:रोबोटिक सिस्टम वर्कपीस के सापेक्ष सटीक अंत-प्रभावक स्थिति के लिए 4-20mA सेंसर का उपयोग करते हैं।

लाभ:

• लंबी दूरी के प्रसारण के लिए उत्कृष्ट शोर प्रतिरक्षा
• औद्योगिक मानक सिग्नल अनुकूलता

नुकसान:

• उच्चतर सापेक्ष लागत
• सिग्नल कंडीशनिंग की आवश्यकता है

वर्तमान-आउटपुट प्रकारों के समान लेकिन इसके बजाय माप को वोल्टेज संकेतों में परिवर्तित करना।

आवेदन उदाहरण:दबाव नियंत्रण प्रणालियाँ सटीक सिलेंडर स्ट्रोक माप के लिए 0-10V सेंसर का उपयोग करती हैं।

लाभ:

• सरल सर्किट कार्यान्वयन
• कम लागत वाला समाधान

नुकसान:

• कम शोर प्रतिरक्षा संचरण दूरी को सीमित करती है
• लोड प्रतिबाधा संवेदनशीलता

एनालॉग प्रारूपों के बीच चयन इस पर निर्भर करता है:

• संचरण दूरी:वर्तमान सिग्नल लंबे समय तक उत्कृष्ट रहते हैं
• लोड स्थिरता:वोल्टेज सिग्नल प्रतिबाधा भिन्नता से ग्रस्त हैं
• नियंत्रण प्रणाली अनुकूलता:कुछ पीएलसी इनपुट प्रकारों को प्रतिबंधित करते हैं

ये सेंसर एएस-इंटरफ़ेस औद्योगिक फील्डबस के माध्यम से संचार करते हैं, सरलीकृत इंस्टॉलेशन के लिए पियर्सिंग-क्लैंप तकनीक का उपयोग करके दो-तार नेटवर्क में स्विच स्थिति और अतिरिक्त डेटा संचारित करते हैं।

आवेदन उदाहरण:स्वचालित उत्पादन लाइनें केंद्रीकृत नियंत्रण के माध्यम से वितरित स्टेशन की निगरानी के लिए कई एएस-इंटरफ़ेस सेंसर तैनात करती हैं।

लाभ:

• वायरिंग की जटिलता और लागत में कमी
• एकीकृत निदान क्षमताएं

नुकसान:

• सीमित संचरण गति
• एएस-इंटरफ़ेस मास्टर की आवश्यकता है

मानकीकृत एम8/एम12 कनेक्टर्स का उपयोग करते हुए, आईओ-लिंक सेंसर पारंपरिक एसआईओ (मानक इनपुट/आउटपुट) ऑपरेशन अनुकूलता को बनाए रखते हुए उद्योग 4.0 अनुप्रयोगों के लिए बुद्धिमान पॉइंट-टू-पॉइंट संचार सक्षम करते हैं।

आवेदन उदाहरण:स्मार्ट फ़ैक्टरियाँ वास्तविक समय उपकरण निगरानी और क्लाउड-आधारित विश्लेषण के लिए आईओ-लिंक सेंसर का लाभ उठाती हैं।

लाभ:

• उच्च-डेटा-क्षमता दूरस्थ कॉन्फ़िगरेशन
• मानकीकृत इंटरफ़ेस एकीकरण

नुकसान:

• आईओ-लिंक मास्टर आवश्यकता
• उच्च कार्यान्वयन लागत

लक्ष्य का पता लगाते समय सेंसर चयन में आउटपुट लॉजिक-सिग्नल स्थिति का भी ध्यान रखना चाहिए। सामान्य कॉन्फ़िगरेशन में शामिल हैं:

• सामान्य रूप से खुला (नहीं):विश्राम के समय कम/खुला, पता लगाने पर उच्च/बंद
• सामान्य रूप से बंद (एनसी):विश्राम के समय उच्च/बंद, पता लगाने पर निम्न/खुला

सुरक्षा प्रणालियाँ अक्सर सेंसर विफलताओं के दौरान अलार्म ट्रिगर करने के लिए एनसी तर्क का उपयोग करती हैं।

निकटता सेंसर विविध आउटपुट प्रकार प्रदान करते हैं, प्रत्येक विशिष्ट अनुप्रयोगों के लिए अद्वितीय विशेषताओं के साथ। इष्टतम चयन के लिए विश्वसनीय सिस्टम प्रदर्शन सुनिश्चित करने के लिए परिचालन आवश्यकताओं, नियंत्रण प्रणाली अनुकूलता, पर्यावरणीय स्थितियों और लागत कारकों के मूल्यांकन की आवश्यकता होती है। यह व्यापक विश्लेषण इंजीनियरों को सूचित सेंसर विनिर्देश निर्णय लेने के लिए आवश्यक मार्गदर्शन प्रदान करता है।