Yaklaşım Sensörleri (Proximity Sensors)

Sensörler ve Dönüştürücüler
Ögr. Gör. Ozan AKI
Yaklaşım Sensörleri (Proximity Sensors)
Yaklaşım Sensörleri Hakkında Genel Bilgiler
Yaklaşım sensörleri, endüstriyel alanda mekanik hareket
algılamak amacıyla kullanılan en yaygın sensör türüdür.
Yaklaşım sensörlerinin en büyük özelliği, mekanik hareketi,
fiziksel bir temas olmadan algılayabilmesidir.
Bu nedenle, mekanik sınır anahtarlarında olduğu gibi aşınma ve
kontakların yıpranması/tozlanması söz konusu değildir. Ancak
yaklaşım sensörleri, elektronik bir devre içerdiğinden, mekanik
anahtarlama elemanları için iki kablo ile bağlantı yeterli iken
yaklaşım sensörlerine ayrıca besleme hattı ve bu hattı besleyecek
bir güç kaynağı gerekir.
Algılama türüne göre yaklaşım sensörler ve optik sensörler;
 Endüktif Yaklaşım Sensörleri
 Kapasitif Yaklaşım Sensörleri
 Karşılıklı Optik Sensörler
 Cisimden Yansımalı Optik Sensörler
 Yansıtıcılı (Reflektörlü) Optik Sensörler
Endüktif Yaklaşım Sensörleri
Endüktif yaklaşım sensörlerinin uç kısmında bir ferit nüve üzerine sarılmış bobin, yüksek
frekansta bir elektromanyetik alan oluşturur. Sensör ucuna metal bir cisim yaklaştırıldığında
bu alan, metal cisim tarafından cisim tarafından bozularak bobinin endüktansı değişir.
Bozulan bu elektromanyetik alanın algılanmasıyla, metal bir cismin sensöre yaklaştığı
anlaşılır ve çıkış transistörü iletime geçer.
Endüktif yaklaşım sensörleri daha çok, makinelerin
hareketli metal parçalarının konumlarını algılamak
amacıyla kullanılır.
1/6
22.07.2017
Sensörler ve Dönüştürücüler
Ögr. Gör. Ozan AKI
Kapasitif Yaklaşım Sensörleri
Fiziksel şekil olarak endüktif yaklaşım sensörleri ile aynı
standart kılıflarda imal edilirler. Kullanım amacı, endüktif
sensörlerin algılayamadığı metal olmayan cisimlerin
algılanabilmesi amacıyla kullanılır.
Sensörün uç kısmında bir RC rezonans devresi bulunur. RC
devresindeki C kapasitesi, sensör önünde herhangi cisim yok
iken belirli bir frekansta osilasyona girecek şekilde
ayarlanmıştır. Sensör önüne herhangi cisim yaklaştığında, C kapasitesi değişir ve rezonans
frekansı değişir. Bu şekilde sensör önünde bir cisim olup olmadığı tespit edilerek sensör
çıkışındaki transistör iletime geçer.
Kapasitif sensörler, hareketli mekanik parçaların algılanmasında, cam, plastik, karton kutu ve
şişelerin algılanması ve sayılması amacıyla kullanılabilmektedir.
Optik Sensörler
Karşılıklı Optik Sensörler
Karşılıklı Optik Sensörler iki parçadır. Verici eleman ile alıcı eleman
karşılıklı olarak algılanmak istenen cismin konumuna göre mente
edilir. Cisim yok iken vericiden gönderilen ışık alıcı tarafından
algılanır ve çıkış normal konumdadır.
Verici ve Alıcı sensör arasına bir cisim girip ışığı kestiğinde, alıcıya
ışık ulaşamadığı için cisim algılanmış olur ve alıcı sensör çıkış verir.
Bu sensörlerde kullanılan ışık Kızılötesi
(İnfrared-IR) ışık olup, insan gözü
tarafından görülmez. Kızılötesi ışık
kullanılmasının sebebi ise, sensörlerin
gün ışığından etkilenmemesini sağlamak
içindir.
2/6
22.07.2017
Sensörler ve Dönüştürücüler
Ögr. Gör. Ozan AKI
Cisimden Yansımalı Optik Sensörler
Cisimden yansımalı optik sensörlerin üzerinde
hem verici hem alıcı optik elemanlar bulunur. Gün
ışığından etkilenmemesi için Genellikle IR –
İnfrared ışık kullanılır. Vericiden gönderilen
infrared ışık, sönsör önüne bir cisim geldiğinde
cisimden yansıyarak, aynı sensör üzerindeki
alıcıya ulaşır. Bu şekilde optik sensör çıkış
transistörünü tetikler.
Yansıtıcılı (Reflektörlü) Optik Sensörler
Yansıtıcılı Optik Sensörlerde tıpkı cisimden yansımalı optik sensörler gibi hem verici hem
alıcı elemanları tek sensör kılıfı üzerindedir. Ancak sensörün çalışması için, özel olarak
üretilmiş bir yansıtıcıya ihtiyaç duyulur.
Sensör ile yansıtıcı karşılıklı olarak, algılanacak cisim yansıtıcı ile sensör arasına girerek
şekilde monte edilir. Normal durumda verici elemandan çıkan ışık yansıtıcıya çarparak geri
yansır ve verici ile aynı sensör üzerinde bulunan alıcı elemana ulaşır. Alıcı sensör ışığı
algıladığı sürece sensör çıkışı normal konumdadır.
Yansıtıcı ile sensör arasına cisim girdiğinde ışık kesilir ve alıcı ışığı algılayamadığında sensör
çıkışındaki transistör tetiklenerek sensörün çıkış vermesi sağlanır.
Yaklaşım ve Optik Sensörlerin Devreye Bağlanması
Endüktif, Kapasitif ya da Optik sensörler olsun, bu sınıftaki tüm sensörler standart besleme
girişlerine ve çıkışlara sahiptir. Bu sensörler 24VDC besleme gerilimine ihtiyaç duyarlar. Bu
nedenle çalışamaları için harici bir güç kaynağına gereksinim duyarlar.
Bu sınıftaki tüm sensörler standar olarak NPN ve PNP çıkışlı olarak üretilirler. Bazı
sensörlerde ise hem NPN hem PNP çıkışları aynı anda buluınabilir.
Bu tip sensörler büyük çoğunlukla PLC girişlerine bağlanarak kullanılır. Ancak PLC olmadan
da bu sensörlerle 24VDC röle bağlanarak doğrudan yük kontrol edilebilir.
3/6
22.07.2017
Sensörler ve Dönüştürücüler
Ögr. Gör. Ozan AKI
Sensörn NPN ya da PNP olması durumuna göre çıkış bağlantıları aşağıdaki şemada
gösterilmiştir.
Ka: Kahverengi (+12..30VDC Besleme)
Si: Siyah (Çıkış)
Ma: Mavi (GND)
Sınır Anahtarları ve Mikrosiviçler
Sınır anahtarları, mekanik bir sistemde hareketli parçaların konumlarını algılamak için
kullanılır. En belirgin kullanım alanı, sıralı hareketler ile çalışan sistemlerde, bir hareket
tamamlandığında bir sonraki hareketi tetiklemek için kullanılmasıdır. İnsanlar tarafından değil
de mekanik sistem tarafından harekete geçirilen bir nevi sistemin durumunu algılamamızı
sağlayan devre elemanlarıdır.
Günlük hayattaki en belirgin örneği, buzdolabının kapağını açtığımızda içeride ışığın
yanmasını sağlayan mikrosivişlerdir. Ancak endüstride çok daha yaygın olarak kullanılırlar.
Mekanik Sınır Anahtarları
Mekanik sınır anahtarları, fiziksel temas ile üzerine uygulanan kuvvet yardımıyla devreyi
keser yada iletimi sağlarlar. Genellikle kuvvetin uygulanacağı bir doğrusal hareket eden bir
pim yada üzerinde makara monte edilmiş döner harekete sahip bir kol vardır.
4/6
22.07.2017
Sensörler ve Dönüştürücüler
Ögr. Gör. Ozan AKI
Çift kontaklı makaralı ve tek kontaklı pimli sınır anahtarının iç yapıları.
Manyetik Sınır Anahtarları (Reed Röleler)
Manyetik sınır anahtarlarının işlevi de tıpkı mekanik anahtarlarda olduğu gibi belli bir
mekanik harekete bağlı olarak devreyi kesmek yada iletimi sağlamaktır. Ancak manyetik sınır
anahtarlarında fiziksel temas yoktur. Manyetik özelliğe sahip iki kontak genellik cam bir tüp
içerisinde konularak imal edilir. Mekanik kısımda ise hareketi gözlenecek parçanın üzerine
sabit mıknatıs monte edilir. Böylece üzerinde mıknatısı taşıyan hareketli parça manyetik
anahtarın yakınına geldiğinde (anahtara değmeden) kontaklar çekerek iletimi sağlar yada
devresi keser.
Günlük hayatta en çok basit kapı alarmlarında kullanılır. Endüstriyel ortamda ise en çok
pnömatik silindirlerde, silindir konumunu tespit etmek amacıyla kullanılırlar.
Reed Anahtarın (Röle) çalışma prensibi ve reed röleler
Manyetik anahtarların montajında dikkat edimesi gereken husus, kontakların manyetik alanı
dik açıda görecek şekilde monte edilmeleridi. Manyetik anahtar mıknatısı doğru açıda
göremez ise düzgün çalışmayabilir yada hiç çalışmayabilir.
Hall Effect Manyetik Alan Sensörleri
Üzerinden akım geçen metal bir levha üzerine manyetik alan uygulandığında, akım yönüne
dik eksendeki kenarlar arasında bir gerilim meydana gelir. Bu etkiden yararlanarak manyetik
alan ile tetiklenebilen ve adına Hall-Effect adı verilen sensörler geliştirilmiştir.
Hall-Effect sensörler, uygulanan manyetik N ve S kutbuna farklı tepki vererek çıkışının
yükselmesini ya da düşmesine neden olur.
5/6
22.07.2017
Sensörler ve Dönüştürücüler
Ögr. Gör. Ozan AKI
Hall-Effect sensörler, fiziksel temas olmadan çeşitli
hareketleri algılamak amacıyla kullanılırlar. Bunun
için hareketi algılanmak istenen parçanın üzerine bir
mıknatıs yapıştırılması gerekir.
Örneğin dönen bir milin devrinin ölçülmesi
isteniyorsa, dönen mil üzerine bir mıknatıs
yapıştırarak bu mıknatısın Hall-Effect sensörü
önünden her geçişi kolayca algılanabilir.
Hall-Effect sensörler yapı olarak transistörlere
benzerler. Üç ucu vardır. Bu uçardan ikisi besleme
ucudur, biri ile sensör tipine göre analog çıkış ya da
dijital çıkış ucudur.
6/6
22.07.2017