بلاگ

تصور کنید که پس از کلی صرف زمان از طراحی مدارات کنترل برای یک سیستم الکتریکی و یا یک ماشین صنعتی ، پس از راه‌اندازی یا در حین تست ، به شما خبر دهند که به دلیل طراحی ناصحیح در یکی از بخش‌های مدارات کنترل ، یک نفر جانش را از دست داد یا صدمه جدی خورد یا در محلی آتش‌سوزی بوجود آمد.

این در حالی بوده که شما به طراحی خود کاملاً مطمئن بوده‌اید ولی این اتفاق افتاده ولی دلیل چیست؟‌

یکی از بخش‌های مهم و جدا‌نشدنی تابلوهای برق و سیستم‌های الکتریکی ، مدارات کنترل و فرمان آنها می‌باشد و طراحان تابلو‌های برق و سیستم‌های الکتریکی لازم است به طراحی آنها مسلط باشند چون مدارات فرمان و کنترل مغز سیستم‌های الکتریکی به شمار می‌ٰروند و در صورتی که یک مغز فرمان اشتباهی به بخش‌های مختلف سیستم بدهد یا در شرایط بحرانی تصمیم سریع نگیرد ، بروز فاجعه‌های مختلف ، اجتناب‌ناپذیر است.

مدار فرمان چیست؟

سیم بندی های تک فازی که بعد از گذشت از المان های حفاظتی و کنتاکت های NO و NC (نرمالی اپن و نرمالی کلوز) فرمان مورد نظر برای نحوه ی کارکرد مدار ما را صدور می کند مدار فرمان نامیده می شود. مدار فرمان بسته به نوع راه اندازی و المان های حفاظتی که باید در مدار مورد استفاده قرار دهیم طراحی می شود و این مدار فرمان است که مدار قدرت را وارد مدار می کند و هر گونه اشتباه در طراحی مدار فرمان امکان بوجود آمدن حادثه هایی همچون اتصال کوتاه در سیم پیچی های الکترو موتور که باعث آتش سوزی و از بین رفتن الکترو موتور می شود, اتفاق می افتد.

تعریف مدارات فرمان و کنترل

مدارات فرمان و کنترل به منظور قطع و وصل و کنترل و حفاظت بخش‌های مختلف ماشین‌آلات صنعتی و تابلوهای قدرت بکار می‌روند.

مدارات فرمان و کنترل در بخش حفاظت سیستم‌ها نیز نقش مهمی دارند مانند مدارات قطع و وصل کلید‌های قدرت و ارتباط آنها با رله‌های حفاظتی

کاربرد مدارات فرمان و کنترل :

1. کنترل ماشین‌آلات صنعتی (شامل راه‌انداز‌های موتور و ….. )

2. مدارات حفاظتی کلیدهای قدرت در رده‌های فشارضعیف ، فشارمتوسط و فشارقوی در سیستم‌های قدرت

3. مدارات اینترلاک و قفل‌های الکتریکی در سیستم‌های قدرت

4. تبادل سیگنال‌ها بین بخش‌های مختلف سیستم و …     

اهمیت طراحی مدارات فرمان و کنترل ماشین‌آلات صنعتی

در بسیاری از سیستم‌ها و تابلوها ، مدارات فرمان و کنترل با جان و سلامتی بهره‌برداران و همچنین امنیت سیستم‌ها و محافظت از سرمایه‌های هنگفت در ارتباط هستند و این موارد همگی باعث می‌گردد که به دیده ساده‌انگارانه به مدارات کنترل و فرمان سیستم‌ها نگریسته نشود و طراحان چنین سیستم‌هایی لازم است تخصص‌های لازم را در این خصوص داشته باشند و سپس به طراحی آنها بپردازند.

هنگامی که بحث طراحی مدارات فرمان برای ماشین‌آلات و فرآیند‌های صنعتی در میان است ، لازم است به موارد زیر هنگام طراحی مدارات کنترل توجه نمود:

1. ایمنی حفاظت اشخاصی که با ماشین‌آلات و تابلوها کار می‌کنند .

2. سادگی عملکرد و عدم پیچیدگی برای بهره‌بردار

3. پرهیز از سردرگمی بهره‌برداران با دادن بازخورد‌های مختلف به آنها

4. جلوگیری از خطاهای انسانی ایجاد شده توسط بهره‌بردار

5. اطمینان از صحت سیگنال‌های تبادل شده

6. اطمینان از صحت عملکرد مدارات کنترل در شرایط مختلف

7. وضعیت بهره‌برداران در شرایط اضطراری و سهولت اقدامات لازم

برخی نتایج طراحی اشتباه مدارات فرمان در ماشین‌آلات صنعتی

1. ایجاد جراحات و صدمات جدی و معلولیت‌ها برای بهر‌ه‌برداران از ماشین‌آلات صنعتی

2. پایین بودن بهره‌وری ماشین‌آلات و افزایش ضایعات و کاهش کیفیت محصولات

3. پایین رفتن عمر مفید ماشین‌آلات و کاهش زمان‌های بین تعمیرات و نگهداری آنها و افزایش زمان‌های خارج از سرویس بودن ماشین‌آلات

برخی نتایج طراحی اشتباه مدارات فرمان در تابلوهای قدرت

1. ایجاد صدمات برای بهره‌برداران مانند برق‌گرفتگی و سوختگی به علت عدم محدود‌کردن دسترسی‌ها و عملکرد‌های غیر مجاز

2. ایجاد حوادثی نظیر اتصال‌کوتاه ، قوس‌الکتریکی و ….. که صدمه‌خوردن پرسنل ، تجهیزات و تأسیسات الکتریکی را شامل خواهدشد.

3. عدم عملکرد به موقع کلید‌های قدرت به دلیل فرامین حفاظتی و بالارفتن زمان‌های ماندگاری خطا و شدید‌شدن تبعات خطا

4. ایجاد خاموشی‌های نامرتبط و ناخواسته که خسارات زیادی را به همراه دارد .

مدار فرمان :

برای راه اندازی موتورهای با قدرت بالا که جریان زیادی به یک باره از شبکه می کشند (3 تا 5 برابر جریان نامی موتور). در راه اندازی به روش ستاره مثلث، موتور ابتدا به صورت ستاره وارد مدار شده و با جریان و ولتاژ و گشتاور کمی شروع به دور گرفتن می کند. پس از مدتی موتور به وسیله ی مدار فرمان از اتصال  در آمده و در حالت ولتاژ و جریان و گشتاور نامی خود به کارش ادامه می دهد. این راه اندازی دو مرحله ای از تنش های جریانی و ولتاژ در الکترو موتور و شبکه جلوگیری خواهد کرد. 

نکته : به یاد داشته باشید که این راه اندازی مخصوص الکترو موتورهای القایی آسنکرون قفسه سنجابی می باشد. برای راه اندازی به روش ستاره مثلث به سه کنتاکتور نیاز داریم یکی از این کنتاکتورها اصلی می باشد, دیگر کنتاکتور  می باشد.

 برای این مدل راه اندازی ما نیاز به یک تایمر احتیاج داریم. این مدل راه اندازی به دلیل تعداد زیاد المان ها معمولاً احتیاج به یک تابلو برق صنعتی می باشد (ابعاد با توجه به اندازه های کنتاکتورها و سفارش کارفرما بسیار متغیر است.)

المان هایی که در این مدار قرار می گیرند عبارتند از : کنتاکتورها، فیوز مینیاتوری، کلید حفاظت موتوری MPCB، کنترل فاز، بی متال ( اگر از MPCB استفاده می کنید نیازی به این مورد نیست )، شستی های استپ و استارت و تایمر  و ... مدار فرمان  را در شکل زیر مشاهده می کنید.

وسایلی که در مدارهای فرمان به کار می روند عبارتند از:

1_کنتاکتور (کلید مغناطیسی)

2_شستی استاپ استارت

3_رله الکتریکی

4_رله مغناطیسی

5_لامپ های سیگنال

 6-فیوزها

 7_لیمیت سوئیچ

8_کلیدهای تابع فشار

 9_کلیدهای شناور

10_چشم های الکتریکی(سنسورها)

11_تایمر و انواع آن

12_ترموستات

13_کلیدهای تابع دور

بهره برداری مطمئن و بی وقفه از تأسیسات الکتریکی و مراکز تولید نیرو و تأمین انرژی الکتریکی مورد نیاز تجهیزات برقی کارخانه جات صنعتی و مراکز اقتصادی تا حدود زیادی به خصوصیات و ویژگی ها و طرز عمل کلیدها و وسایل کنترل مدارها بستگی دارد.

در مدارهای الکتریکی وسایل مختلفی به کار برده می شود که از مهمترین آنها کنتاکتور یا کلید مغناطیسی است. استفاده از این کنتاکتور در مدارهای کنترل تنوع طراحی های مختلف را به وجود می آورد.برای طراحی مدارهای کنترل و کار با آنها باید وسایل تشکیل دهنده آن را به طور کامل شناخت و به اصول ساختمان و مورد استفاده این وسایل آشنا شد. در ادامه برخی از این وسایل را توضیح می دهیم.

ساختمان کنتاکتور :

این کلید از دو هسته به شکل E یا U که یکی ثابت و دیگری متحرک است و در میان هسته ثابت یک بوبین یا سیم پیچ قرار دارد، تشکیل شده است. وقتی بوبین به برق وصل می شود با استفاده از خاصیت مغناطیسی، نیروی کششی فنر را خنثی می کند و هسته فوقانی را به هسته تحتانی متصل کرده باعث می شود که تعدادی کنتاکت عایق شده از یکدیگر به ترمینال‌های ورودی و خروجی کلید متصل می شود و باعث باز شدن کنتاکت‌های بسته کنتاکتور یا بسته شدن کنتاکت های باز کنتاکتور می گردد.در صورتی که مدار تغذیه بوبین کنتاکتور قطع شود، در اثر نیروی فنری که داخل کلید قرار دارد هسته متحرک دوباره به حالت اول باز می گردد.

شستی استاپ استارت و سلکتور سوئیچ های فرمان :

شستی ها از جمله وسایل فرمان هستند که تحریک آنها به وسیله دست انجام می گیرد و در انواع مختلف و برای کاربردهای متفاوت طراحی می شوند.شستی که پس از تحریک، دو کنتاکت وصل را قطع می کنند استاپ (قطع) و شستی هایی که پس از تحریک دو کنتاکت، قطع را وصل می کنند شستی استارت (وصل) نامیده می شوند. شستی هایی که هر دو عمل را در یک زمان انجام می دهند،به شستی استارت استاپ یا دوبل معروف هستنند یعنی با فشار کلید دو کنتاکت باز بسته و دو کنتاکت بسته باز می شود.
 

رله اضافه بار (حرارتی یا بیمتال) :

دستگاه‌های الکتریکی را باید در مقابل خطرات و خطاهای احتمالی حفاظت کرد. یکی از راه‌های حفاظت موتورهای الکتریکی، استفاده از رله حرارتی و رله مغناطیسی است. رله حرارتی موتور را در برابر اضافه بار حفاظت می کند. رله اضافه بار جهت کنترل جریان موتورهای الکتریکی بکار می رود و یک نوع رله حفاظتی است.

 این رله از دو فلز مختلف الجنس که ضرایب انبساط طولی مختلفی دارند تشکیل شده است. به اطراف این دو فلز به هم چسبیده، یک رشته سیم حامل جریان الکتریکی پیچیده شده طوری تنظیم شده است که در اثر افزایش کم جریان، دستگاه مربوطه بدون دلیل و به سرعت قطع نشود. با استفاده از این منحنی‌ها همچنین می‌توان آن را طوری تنظیم کرد که زمان قطع زیاد شده و عبور جریان اضافی موجب صدمه به دستگاه نشود. شرایط کار این رله ها از (۲۰ -) درجه تا (۶۰ +) درجه سانتی گراد متغیر است.

رله مغناطیسی :

رله مغناطیسی نیز برای کنترل جریان به کار می رود. اصول کار این رله بر اساس پدیده مغناطیس پایه گذاری شده است.از این رله برای قطع جریان های اتصال کوتاه استفاده می شود. می دانیم که یک اتصال کوتاه باید سریع قطع شود بنابراین در چنین موقعیتی نمی توان از رله اضافه باری (حرارتی) استفاده نمود چون گرم شدن بیمتال رله به یک زمان نسبتاً طولانی نیاز دارد.

این رله از یک هسته مغناطیسی که اطراف آن چند دور سیم پیچیده شده تشکیل گردیده است. عبور جریان اتصال کوتاه باعث مغناطیس شدن و جذب اهرم قطع می شود. این رله را به طور مجزا به ندرت مورد استفاده قرار می دهند و در کلیدهای اتوماتیک از آنها به همراه رله های حرارتی بهره می گیرند.

لامپ‌های سیگنال :

لامپ‌های علامت دهنده یا لامپ‌های سیگنال در کلیه دستگاه‌های صنعتی و تابلو‌های توزیع و تابلو فرمان به کار می روند. نوع استفاده از این لامپ متفاوت است. این لامپ به عنوان لامپ خبر استفاده می‌شود و می تواند روشن بودن، خاموش بودن و یا عیب دستگاه و… را نشان دهد. چراغ‌های مورد استفاده در مدار فرمان، یک چراغ کم قدرت (۲ / ۱ تا ۵ وات) است که با ولتاژهای مختلف از ۲۴ تا ۲۲۰ ولت کار می کند.

 این چراغ‌ها معمولاً در سه رنگ استاندارد قرمز، سبز و نارنجی ساخته می‌شوند. برای مثال در کارخانه‌ای که تعداد زیادی موتور در آن واحد مشغول به کار بوده و فواصل آن‌ها تا تابلوی کنترل نسبتاً زیاد باشد از چراغ قرمزی که توسط کنتاکت بازی از کنتاکتور اصلی موتور روشن می‌شود استفاده می‌کنند. با استفاده از کنتاکت های باز کنتاکتور می‌توان چراغ سبزی را که نمایشگر حالت خاموشی مدار است روشن نمود. در نقشه‌ها برای نمایش چراغ سیگنال از حرف h استفاده می‌شود.

کلیدهای محدود کننده :

کلید محدود کننده (LIMIT SWITCH) که گاهی میکروسوئیچ نیز نامیده می شوند، کلیدی است که برای قطع و وصل یک حرکت خطی یا دورانی و یا تعویض جهت دوران یک متحرک به کار می رود.این کلید اهرمی دارد که وقتی دسته متحرک به آن برخورد می کند کنتاکتی را قطع می نماید.

کنتاکت مذبور خود عامل فرمانی است برای ماشینی که هدف کنترل آنست. چنانچه از اسم این کلید بر می آید کلید یاد شده برای محدود کردن حرکت متحرک ها به کار می رود. مثلاً در یک چرثقیل سقفی که در چند جهت حرکت می کند وقتی متحرک به انتهای هر قسمت از مسیر خود می رسد، یک کلید محدود کننده مدار رفت را از کار انداخته و مدار برگشت را مهیا می سازد.

کلید تابع فشار (کلید‌های گازی)

این کلید‌ها برای کنترل سطح گاز داخل مخازن و کمپرسورها، تنظیم فشار آب داخل لوله‌ها و روشن و خاموش کردن اتوماتیک این دستگاه‌ها مورد استفاده قرار می گیرند. عامل فرمان این کلید، فشار گاز یا مایع داخل مخزن است.عامل قطع و وصل این کلید گاز است. اصول کار آن به این صورت است که فشار گاز مؤثر بر هر صفحه نیرویی معادل F=P.A ایجاد می‌نماید (P فشار و A سطح مقطع صفحه است).

 در رله‌ها F باعث جابه جایی صفحه می‌شود. این جابه جایی از طریق یک اهرم منتقل شده و کنتاکتی را قطع و وصل می‌نماید. نیروی برگردان را فنر زیر صفحه ایجاد می‌کند. پس با انتخاب فنر‌های مختلف می‌توان فشار‌های کم یا زیاد را بر روی صفحه اثر داده و قطع و وصل کنتاکت را بطور دلخواه تنظیم نمود.

در پروژه های صنعتی همواره شرایط محیطی از عوامل مهم و تأثیر گذار است که می بایست در نظر گرفته شود. یکی از مهم ترین عوامل در این زمینه بی شک، دما می باشد. برای اندازه گیری دما از سنسورهای ویژه ای استفاده می گردد که در اصطلاح به سنسورهای دما معروف هستند.

سنسور چیست؟

سنسور در زبان لاتین به صورت کلی به معنای حسگر می باشد و به هر وسیله یا دستگاهی که عمل حس کردن را انجام می دهد سنسور گفته میشود. ) سنسور اسم فاعل فعل Sense به معنای حس و احساس می باشد ( امروزه لفظ سنسور بیشتر به المانها یا قطعاتی اطلاق می شود که توانائی حس کردن و تبدیل یک کمیت را به سیگنالهای الکتریکی صرف نظر از دیجیتال یا آنالوگ بودن سیگنال را داشته باشد. ) در جدول بعد کمیتهای قابل اندازه گیری با سنسور آمده است.

سنسورهای دما چه کاری انجام می دهند؟

کارکرد یک دماسنج به ولتاژ دیود بستگی دارد. تغییر دما مستقیماً با مقاومت دیود متناسب است. هر چه دما سردتر باشد، مقاومت آن کمتر خواهد بود و بالعکس. مقاومت در برابر دیود اندازه گیری شده و به واحد قابل خواندن دما (فارنهایت، سانتیگراد و غیره) تبدیل می شود و به صورت عددی بر روی واحدهای بازخوانی نمایش داده می شود. در زمینه نظارت ژئوتکنیکی، این سنسورهای دما برای اندازه گیری دمای داخلی سازه ها مانند پل ها، سدها، ساختمان ها، نیروگاه ها و غیره استفاده می شود.

انواع سنسور دما

متداول ترین نوع سنسورها، سنسورهای دما هستند. این نوع سنسورها انواع مختلفی دارند، از قطعات ترموستاتیک ساده ی خاموش/روشن که سیستم های گرمایشی آب گرم خانگی را کنترل می کند تا انواع نیمه هادی بسیار حساس که می تواند پروسه های پیچیده در کوره های حرارتی را کنترل کند.

از دروس دوره ی مدرسه به خاطر داریم که حرکت مولکول ها و اتم ها باعث تولید حرارت می شود (انرژی جنبشی) و حرکت بیشتر حرارت بیشتر تولید می کند. سنسورهای دمایی میزان انرژی حرارتی و یا حتی میزان سرمایی که توسط یک قطعه یا سیستم تولید می شود را اندازه گیری می کنند، که این امکان را برای ما فراهم می کند که تغییرات فیزیکی دما را به صورت خروجی های دیجیتال یا آنالوگ حس کرده و تشخیص دهیم.

انواع مختلفی از سنسورهای دما وجود دارند و همه ی آن ها ویژگی های متفاوتی دارند که به کاربرد واقعیشان بستگی دارد. سنسورهای دما بر دو نوع فیزیکی اصلی تقسیم بندی می شود:

سنسور دمای تماسی (contact type) : 

این نوع از سنسورهای دمایی باید با جسمی که میخواهیم دمای آن را بدانیم در تماس باشند و جهت مانیتور تغییرات دمایی از رسانش استفاده می کنند. آن ها می توانند جهت بررسی دمای جامدات، مایعات و گازها در محدوده ی وسیعی از دماها مورد استفاده قرار گیرند.

سنسور دمای بدون تماس (Non-contact type) : 

این نوع از سنسورهای دمایی از جریان های همرفتی و تابشی جهت مانیتور تغییرات دمایی بهره می برند. این سنسورها جهت بررسی دمای مایعات وگازها استفاده می شوند که هنگام افزایش حرارت از خود انرژی تابشی منتشر نموده و سرما در جریان های همرفتی پائین می ماند یا می توانند انرژی تابشی از یک جسم را که به صورت تابش های مادون قرمز است (مانند خورشید)، حس کنند.

سنسورهای دمایی مقاومتی (RTD)

این سنسورها به عنوان یکی از دقیق ترین سنسورهای موجود، از شهرت خوبی برخوردار هستند و در انواع مختلفی از کاربردها، دقت خوبی را ارائه می دهند. همچنین از ثبات و تکرار پذیری عالی برخوردارند.

RTD ها چگونه عمل می کنند؟

این سنسورهای دما با اندازه گیری مقاومت در مدار، دما را کنترل می کنند. با تغییر دما، مقاومت سنسور با مقدار مشخص و قابل اندازه گیری تغییر می کند. بنابراین، سنسور می تواند این تغییرهای مقاومتی را به مقادیر قابل اندازه گیری برای کنترلرها تبدیل کند.

وقتی RTD ها را ارزیابی می کنیم، معمولاً سنسور را با توجه به مقاومت آن در صفر درجه سانتیگراد مشخص می کنیم. در بازار یکی از پرکاربردترین سنسورها 100 اهم می باشد با نام اختصاری PT100. این بدان معناست که در دمای صفر درجه سانتیگراد، سنسور مقاومت 100 اهمی را می خواند.

دو نوع کلی از نوارهای بی متال وجود دارند که بر مبنای حرکتشان هنگامی که در معرض حرارت قرار می گیرند، دسته بندی می شوند. در نوع "عکس العمل ناگهانی" یک رفتار "خاموش/روشن" به صورت فوری در اتصالات الکتریکی در دمایی که تنظیم کرده ایم (set point) اتفاق می افتد. در مقابل در نوع "عکس العمل آهسته" با تغییر دما به تدریج تغییر موقعیت می دهد.

ترموستات های عکس العمل ناگهانی را عموماً در خانه هایمان برای کاربردهایی نظیر کنترل دمای فر، اتو، مخازن آب گرم استفاده می کنیم و نوع خاصی از آن به صورت نصب روی دیوار جهت کنترل سیستم گرمایش داخلی مورد استفاده قرار می گیرد.

نوع عکس العمل آهسته عموماً از یک پیچه یا بخش مارپیچی بی متال تشکیل شده است که با تغییر دما به آهستگی باز می شود. به طور کلی نوارهای بی متال نوع آهسته نسبت به تغییرات دمایی حساس تر از انواع استاندارد "خاموش/روشن" ناگهانی هستند، به طوری که بلندتر و باریک تر بودن نوارها باعث می شود برای استفاده در گیج ها و صفحات نمایشگر دما مناسب تر باشند.

امروزه وسایل و ابزار آلات برقی کاربرد های بسیاری دارند و برای آسایش و راحتی افراد در زمینه های مختلف طراحی و تولید شده اند. در صورت نبود نیروی برق و همچنین در دسترس نبودن ابزار آلات ویژه الکتریکی کارها و امور روزمره زندگی انسان با مشکلات بسیاری مواجه می شود که حتی می توان بیان کرد زندگی انسان ها با نبود تجهیزات الکتریکی کاملاً از بین خواهد رفت. افزایش جمعیت سبب شده است که زندگی مانند گذشته نباشد و برای ادامه آن به موارد خاصی نیاز باشد. در این مقاله از وب سایت آژند برق به بررسی کلید فرمان و کاربردهای آن می پردازیم، بنابراین برای کسب اطلاعات لازم و کافی تا انتهای این مقاله با ما همراه باشید.

مدار فرمان دستی

هنگامی که شخصی مدار را به صورت دستی کنترل کند، مدار فرمان دستی است. به عنوان مثال، ممکن است کسی سوئیچ راه‌انداز دستی یک موتور را بچرخاند تا آن را روشن یا خاموش کند.

مدار فرمان اتوماتیک

در حالی که کنترل دستی ماشین‌آلات هنوز هم رایج است، بسیاری از آن‌ها به طور خودکار راه‌اندازی و متوقف می‌شوند. در صنعت، غالباً ترکیبی از مدار فرمان دستی و اتوماتیک به کار می‌رود. ممکن است یک فرایند به صورت دستی آغاز شود، اما مدار آن را به طور خودکار متوقف کند.

کلید چیست ؟

برای تعریف کلید می توان بیان کرد که کلید یا همان سوئیچ، وسیله ‌ای برای قطع و وصل یا تغییر مسیر جریان الکتریسیته در یک مدار است. پر کاربرد ترین شکل آن، کلید مکانیکی است که اغلب با نیروی دست و تحت فرمان انسان عمل خواهد کرد. انواع دیگری از کلید های مکانیکی وجود دارند که بر اثر حرکت یا تغییر وضعیت به کار می ‌افتند. لازم به ذکر است که کلیدهای کوچک درب های برقی یا درب های خودرو از این گونه ‌می باشند. کلیدهای خودکار مانند کلید نوری، انواع دیگری از کلیدها می باشند که در زندگی ما از آن ها استفاده های بسیاری می شود.

نحوه کار هر کلید مکانیکی بر اساس دو قطعه رسانا می باشد که اگر به یکدیگر وصل شوند  آن گاه دو مدار مربوطه به یکدیگر اتصال می یابد و اگر از یک دیگر جدا شوند یا قطع شوند، نیروی الکتریکی بین مدار قطع خواهد شد. لازم به ذکر است که به این دو قطعه رسانا کنتاکت گفته می شود. نکته بسیار مهم درباره کنتاکت ها این است که:

• باید در برابر خوردگی مقاوم باشند. چرا که اغلب فلزات به سادگی دچار اکسایش و کاهش شده و این موضوع عملکرد صحیح کلید را متوقف می‌ کند.
• کنتاکت، نه تنها باید رسانا بوده و در برابر خوردگی مقاوم باشند، بلکه باید دارای سختی مناسب برای پیشگیری از سایش و مقاومت مکانیکی کافی باشند.

لازم به ذکر می باشد که طبقه بندی و یا تقسیم بندی کلیدها بر اساس کنتاکت هایشان صورت می گیرد، کلیدها در انواع زیر وجود دارند :

• کلید یک پل:

از کلید یک پل برای قطع و وصل کردن یک مدار استفاده می کنند. در کلید یک پل کنتاکت‌ ها متصل یا باز می باشند.

• کلید دو پل:

برای قطع و وصل دو مدار (مستقل و جدا از هم) از یک نقطه بکار می ‌رود و مانند دو کلید یک پل است که کنار هم و در یک بسته نصب شده باشند. در این کلید دو مجموعه دوتایی کنتاکت وجود دارد که مستقل و جدا از هم دو به دو بسته یا باز می باشند.

• کلید تبدیل:

باید بیان شود که کلید تبدیل برای قطع و وصل یک مدار از دو نقطه گوناگون به کار می ‌رود. نکته بسیار مهم درباره کلیدهای تبدیل این است که در این کلیدها سه کنتاکت وجود دارد که یکی از کنتاکت‌ ها در هر حالت به یکی از دو کنتاکت دیگر متصل می باشد.

• کلید صلیبی:

از کلید صلیبی برای قطع و وصل یک مدار، بیش از دو نقطه گوناگون استفاده می شود. این کلید ترکیبی از دو کلید تبدیل است و در نتیجه شش کنتاکت دارد که در هر حالت چهار تا از آن‌ها دو به دو به یکدیگر متصل می باشند.

• کلید فشاری:

از کلید فشاری برای قطع یا وصل مدار به صورت لحظه ‌ای استفاده می شود. در دو گونه به ‌طور معمول باز (برای وصل لحظه‌ای) و به ‌طور معمول بسته (برای قطع لحظه‌ای) ارائه می ‌شود.

• کلید چاقویی:

کلید چاقویی برای قطع و وصل همزمان چند مدار (مثلاً برای قطع و وصل همزمان سه فاز) بکار می‌ رود. این کلید مجموعه‌ای از کنتاکت‌ های دوتایی است که یا به هم متصل هستند یا بسته می باشند.

• کلیدهای خاص:

علاوه بر موارد فوق، کلیدهایی با اهداف خاص تولید و عرضه می‌ شوند.

از انواع دیگر کلیدها می توان به موارد زیر اشاره داشت:

• کلیدهای حساس به ارتعاش
• حساس به نور
• حساس به دما
• حساس به صدا
• کلیدهای دارای زمان‌ سنج ( مثل کلید راه پله )

کلید فرمان چیست؟

لازم به ذکر می باشد که کلیدها با توجه به وظیفه شان در مدار در گروه های زیر تقسیم بندی می شوند:

• کلیدهای فرمان
• کلیدهای قدرت
• کلیدهای اندازه گیری

و همچنین شایان به ذکر است که کلیدها با توجه به مکانیزم داخلی عملکردشان در دسته های زیر قرار می گیرند :

• کلیدهای دستی
• کلیدهای مرکب

کلیدهای فرمان به منظور کنترل فرآیند و تجهیزات در تأسیسات الکتریکی به کار می روند. در طول یک فرآیند برای راه اندازی، توقف یا تغییر در شرایط مدار از کلیدهای فرمان استفاده می گردد. این کلیدها ممکن است به صورت دستی یا اتوماتیک عمل کنند و بسته به تعداد وضعیت و پلاتین، موقعیت باز یا بسته بودن کنتاکت ها، اهرمی یا چرخشی بودن دسته، فرمان دائم یا برگشت فنری، سیستم اخباری و حفاظتی متفاوت هستند. همان گونه که بیان شد در مدار فرمان کارها به صورت دستی، نیمه ‌خودکار و یا خودکار انجام می ‌شود. در تمام حالت ‌های کاری، برای موارد زیر از کلیدهای فرمان استفاده خواهد شد :

• راه‌اندازی مدار
• متوقف کردن مدار
• ایجاد تغییر در شرایط مدار

برخی از تجهیزات و کلیدهایی که در مدار فرمان استفاده می شوند، به صورت زیر به آن ها اشاره می شود :

• کنتاکتور (کلید مغناطیسی)
• شستی استارت ـ استپ
• رله حرارتی
• رله مغناطیسی
• فیوزها
• لیمیت سوئیچ
• کلیدهای تابع فشار
• کلیدهای شناور
• کلیدهای تابع دور
• سنسورها و …

کاربردهای مختلف کلید فرمان :

بدون اغراق صنعت برق یکی از مهم ترین صنایع در جهان امروز می باشد و می توان ادعا نمود که بیشترین بازار کار را در کلیه گرایش ها از آن خود کرده است. در صنایع برقی ابزار و وسایل مختلفی وجود دارد که هر کدام از آن ها کاربری و یا کاربرد مخصوص به خود را دارند، لازم به ذکر است که کلیدهای فرمان از این حیث جدا نمی باشند و آن ها نیز کاربردهای ویژه خود را دارند. در زیر به کاربردهای بسیار مهم کلید فرمان اشاره می کنیم :

1_ از کلید فرمان در صنعت برای کنترل سطح گاز داخل مخازن و کمپرسورها، استفاده می شود.

2_ تنظیم فشار آب داخل لوله ها و روشن و خاموش کردن اتوماتیک دستگاه های صنعتی با استفاده از کلید فرمان امکان پذیر می باشد.

3_  برای کنترل سطح آب یا مایعات داخل منبع ها، استخرها و مخازن و ... می توان از کلیدهای فرمان استفاده کرد.

4_ کلیدهای فرمان با کاربری ترموستات ها می توانند وظیفه تعادل حرارتی دستگاه های مختلف را بر عهده داشته باشند.

5_ از کلید فرمان می توان در جرثقیل ها برای امور مختلف استفاده کرد.

ساده ترین کلید فرمان :

باید بیان شود که ساده ترین کلید فرمان، کلید دو حالته می باشد که می تواند برای روشن یا خاموش کردن یک سیستم و حتی ایجاد تغییر در آن مورد استفاده قرار گیرد. این کلید با توجه به نوع و تعداد پلاتین ها می تواند از نوع قطع و وصل یا چنج آور بدون صفر باشد.

کلید تابع فشار یا کلیدهای گازی :

کلیدهای تابع فشار یا همان کلیدهای گازی یکی از انواع کلیدهای فرمان می باشند که کاربری های خاص خود را دارد، از این کلیدهای گازی برای کنترل سطح گاز داخل مخازن و کمپرسورها، تنظیم فشار آب داخل لوله ها و روشن و خاموش کردن اتوماتیک این دستگاه ها استفاده می شود. نکته بسیار مهمی که درباره این کلیدهای گازی وجود دارد، این است که عامل فرمان این کلیدها، فشار گاز یا مایع داخل مخزن است. عامل قطع و وصل این کلید گاز است.

اصول کار این کلید فرمان بدین صورت است که فشار گاز مؤثر بر هر صفحه، نیرویی معادل F=P.A ایجاد می نماید، نیروی ایجاد شده برابر است با حاصل ضرب فشار در سطح مقطع ( p فشار است و A سطح مقطع می باشد )

شایان به ذکر است که در رله ها F باعث جا به جایی صفحه می شود این جا به جایی از طریق یک اهرم منتقل شده و کنتاکتی را قطع و وصل می نماید. نیروی برگردان را فنر زیر صفحه ایجاد می کند  پس با انتخاب فنرهای مختلف می توان فشارهای کم یا زیاد را بر روی صفحه اثر داده و قطع و وصل کنتاکت را به طور Bتنظیم نمود.

کلیدهای شناور نوع دیگری از کلیدهای فرمان:

کلیدهای شناور یکی دیگر از کلیدهای فرمان می باشد که برای کنترل سطح آب یا مایعات داخل منبع ها، استخرها و مخازن مورد استفاده قرار می گیرند و استفاده های زیادی از این نوع سوئیچ یا کلیدها می شود. لازم به ذکر است که ساختمان این کلید از وزنه تعادل، یک قسمت شناور و یک میکروسوئیچ تشکیل شده است. هنگامی که قسمت شناور را تنظیم می کنند با تغییر سطح مایع داخل مخزن، شناور تغییر مکان داده به میکروسوئیچ داخل کلید، فرمان می دهد و باعث قطع و وصل مدار می شود.

ترموستات چیست؟

باید بیان شود که کلیدهای فرمان تابع حرارت یا ترموستات نوعی رله حرارتی است که در مقابل حرارت محیط حساس بوده و عمل می کند. این وسیله در دستگاه های مختلف صنعتی کاربرد فراوان دارد و وظیفه تعادل حرارتی دستگاه را برعهده دارد در صورتی که درجه حرارت از حد تنظیمی فراتر رود، کلید عمل کرده یک کنتاکت باز را می بندد و یا کنتاکت بسته ای را باز می کند. از ترموستات بیشتر در وسایل حرارتی و برودتی مانند شوفاژ، یخچال و چیلر استفاده می شود. ساختمان این نوع کلید بسیار متفاوت بوده و به سه دسته زیر تقسیم بندی می شود :

1_  میله ایی

2_  گازی

3_ بی متالی

کلید فرمان جرثقیل :

ممکن است از نام کلید فرمان جرثقیل بسیار تعجب کرده باشید اما درست است! در جرثقیل و سیستم آن نیز از یک کلید فرمان استفاده شده تا بتوان به وسیله آن اموری که به وسیله جرثقیل انجام می شود را کنترل نمود. برای توضیح بیشتر باید بیان شود که کلید فرمان جرثقیل یا کلید جرثقیل آویزان ابزاری برای کنترل و هدایت جرثقیل های سقفی یا دروازه ای است. کلید فرمان جرثقیل اشنایدر در دو مدل تک سرعته و دو سرعته طراحی و ساخته شده اند. توسط کلید جرثقیل یا پندانت به آسانی می توان عمل هدایت و کنترل اجسام را فراهم نمود این کلید به همراه کابل به دستگاه متصل می شود.

سنسورها یا چشم های نوری :

لازم به ذکر است که چشم الکتریکی یا چشم نوری و یا سنسور نوعی کلید فرمان دهنده است که بدون برخورد فیزیکی با دست یا هر وسیله دیگری توسط سیستم چشم الکتریکی از فاصله حداقل یک میلی متری و حداکثر هشت متری واکنش نشان می دهد و توسط رله ای که در داخل آن به کار رفته، کنتاکت هایی را باز می کند یا می بندد، در نتیجه به دستگاه های مورد نظر فرمان می دهد. از این کلید در دستگاه های صنعتی و خطوط تولید استفاده فراوان می شود. سنسورها به صورت های مختلفی طراحی و ساخته می شوند که در زیر به آن ها اشاره می کنیم :

• سنسورهای حرارتی
• سنسورهای گازی
• سنسورهای مغناطیسی
• سنسورهای خازنی

شستی چیست؟

شایان به ذکر است که شستی یک وسیله کنترلی و از کلیدهای فرمان می باشد که به منظور باز و بسته کردن یک سری کنتاکت به صورت دستی استفاده می شود. در مدارهای دارای كنتاكتور، اغلب برای دادن فرمان لحظه ای شروع به كار و يا قطع و همچنین تغيير حالت مدار ازشستی استفاده می شود. با وارد كردن فشار به شستی، تمام كنتاكت ها تغيير وضعيت می دهند و با حذف فشار وارد شده به شستی، دوباره به حالت اول بر می گردند.

کاربرد شستی ها

در استفاده های صنعتی و تجاری، پوش باتن ها به طور معمول  برای محل هایی که فرمان ها می بایست  به صورت کاملا تفکیک شده باشند مناسب می باشند. پوش باتن ها معمولا بر اساس رنگ ها کدبندی می شوند. یعنی به هر عملکرد یک رنگ اختصاص داده می شود که از این طریق اپراتور دیگر در حین انجام کار دکمه اشتباه را فشار نمی دهد. برخی پوش باتن های قرمز رنگ،  از سرهای درشتی  برخوردار می باشند و کار کردن با آن ها آسان می باشد و به عنوان قطع کننده های اضطراری و ایمنی کاربرد دارند. به طور کلی شستی ها براساس نقش در مدار فرمان به سطوح دسترسی مختلفی مانند امنیتی، اختصاصی، مربوط به یک بخش، عمومی و اضطراری و … دسته بندی می گردند. هر یک از این شستی ها باید در محلی خاص و تحت شرایطی خاص نصب گردد.

کلید شستی برق چیست ؟

می توان بیان کرد که  نام دیگر شستی پوش باتن می باشد . شستی وسیله ای است با مکانیزم ساده سوئیچی که برای کنترل کردن پروسه یک سیستم عملیاتی و یا یک دستگاه به کار می رود. جنس بدنه و قسمت های مختلف شستی معمولا از جنس پلاستیک یا فلز یا باکالیت مقاوم و سخت و پلاستیک ساخته می شود.  پوش باتن های فلزی و پلاستیکی دارای کنتاکت کمکی می باشند. سطح پوش باتن یا شستی که اصطلاحاً سری پوش باتن یا شستی نیز نامیده می شود یا صاف و مسطح و یا گود است به گونه ای که حالت انگشت شست را دارا است و یا کله قارچی است که گاهی کلید هم برای قفل کردن تجهیز دارد. باید بدانید که سری شستی به شکل گرد یا مربعی ساخته می شود.

شستی دوبل چیست؟

باید بیان شود که این نوع شستی تابلویی جهت اپراتوری مدار فرمان سیستم های الکتریکی مورد استفاده قرار می گیرد که در انواع فلزی و باکالیتی تولید خواهد شد. ساختار مجموع کنتاکت آن از جنس پلاستیک فشرده است و در دو نوع فلزی و باکالیتی به طور مشترک استفاده می شود. جریان نامی پلاتین ها در حالت N.O و N.C 2 آمپر با ولتاژ ۲۲۰ ولت بوده و تغییرات در نوع پلاتین جهت ولتاژهای پایین تر AC و DC یا استفاده در محیط های غبارآلود امکان پذیر است.

شستی های دوبل از دو بخش مجزا شامل موارد زیر ساخته شده است:

مکانیزم قطع و وصل
    کنتاکت

این دو بخش هنگام نصب روی صفحه از یکدیگر ایزوله هستند، با ایجاد سوراخی به قطر ۲۲ میلی متر این مجموعه کمپکت قابل نصب روی صفحه هستند. این شستی های دوبل شامل یک شستی استارت به رنگ سبز و یک شستی استپ به رنگ قرمز می باشد که در دو نوع هم سطح و غیر هم سطح نسبت به یک دیگر تولید می شوند. جنس تیغه ی پلاتین ها مس آلیاژی و نقطه پلاتین ها از عنصر ترکیبی نقره، نیکل به صورت تخت یا شیار دار ساخته می شود. اضافه نمودن کنتاکت روی این مجموعه و جابجایی آن ها با یک دیگر امکان پذیر می باشد.

اجزای کلید فرمان

کلید تابع فشار (کلیدهای گازی)

کلید های تابع فشار یا کلید های گازی یکی از انواع کلیدهای فرمان برای کنترل سطح گاز داخل مخازن و کمپرسورها، تنظیم فشار آب داخل لوله ها و روشن و خاموش کردن اتوماتیک این دستگاه ها مورد استفاده قرار می گیرند. عامل فرمان این کلید، فشار گاز یا مایع داخل مخزن است. عامل قطع و وصل این کلید گاز است.

اصول کار این کلید فرمان بدین صورت است که فشار گاز موثر بر هر صفحه، نیرویی معادل F=P.A ایجاد می نماید (P فشار و  A سطح مقطع صفحه است). در رله ها F باعث جابه جایی صفحه می شود این جابه جایی از طریق یک اهرم منتقل شده و کنتاکتی را قطع و وصل می نماید.نیروی برگردان را فنر زیر صفحه ایجاد می کند  پس با انتخاب فنرهای مختلف می توان فشارهای کم یا زیاد را بر روی صفحه اثر داده و قطع و وصل کنتاکت را به طور دلخواه تنظیم نمود.

کلیدهای شناور

کلیدهای شناور برای کنترل سطح آب یا مایعات داخل منبع ها، استخرها و مخازن مورد استفاده قرار می گیرند. ساختمان این کلید از وزنه تعادل، یک قسمت شناور و یک میکروسوئیچ تشکیل شده است. هنگامی که قسمت شناور را تنظیم می کنند با تغییر سطح مایع داخل مخزن، شناور تغییر مکان داده به میکروسوئیچ داخل کلید، فرمان می دهد و باعث قطع و وصل مدار می شود.

کلیدهای تابع دور

کلیدهای تابع دور یا گریز از مرکز در بعضی الکتروموتورهای تک فاز جهت خارج کردن سیم پیچ کمکی از مدار و در موارد دیگر مانند ترمز جریان مخالف به کار می روند.ساختمان آنها از یک محور و دو وزنه تشکیل شده که بوسیله یک طوق و یک فنر حول محور حرکت می کنند و با زیاد و کم شدن سرعت موتور یا وسیلۀ چرخنده، وزنه های دو طرف به محور نزدیک یا دور می شوند به این ترتیب طوق روی محور حرکت می کند و باعث قطع و وصل کلید می شود.

ترموستات

کلیدهای فرمان تابع حرارت یا ترموستات نوعی رله حرارتی است که در مقابل حرارت محیط حساس بوده و عمل می کند. این وسیله در دستگاه های مختلف صنعتی کاربرد فراوان دارد و وظیفه تعادل حرارتی دستگاه را برعهده دارد در صورتی که درجه حرارت از حد تنظیمی فراتر رود، کلید عمل کرده یک کنتاکت باز را می بندد و یا کنتاکت بسته ای را باز می کند.

دنیای امروز پر از حسگر است و در دنیای امروز مردم تقریباً در تمام فعالیت های خود از اتوماسیون استفاده می کنند (اتوماسیون یعنی روشن و خاموش کردن فن ها و چراغ ها با استفاده از تلفن های هوشمند، کنترل تلویزیون با استفاده از برنامه های تلفن همراه، تنظیم دمای اتاق، آشکارسازهای دود و غیره. همه این کارها با کمک سنسورها انجام می شود). حسگرها به عنوان اعضای حسی سیستم وظیفه جمع آوری یا تبدیل اطلاعات را به گونه ای بر عهده دارند که برای سیستم کنترل و اندازه گیری قابل تجزیه و تحلیل باشد.

- سنسور استاتیک: در این روش محرک ها ثابت شده و حرکات انجام شده بدون مراجعه لحظه ای به سنسورها انجام می شود. برای مثال با این روش ابتدا موقعیت جسم شناسایی می شود و سپس به سمت آن نقطه حرکت می کند.
- سنسور حلقه بسته: در این روش بازوهای ربات در حین حرکت با توجه به اطلاعات سنسور کنترل می شوند. اکثر حسگرها در سیستم های بینایی از این مدل هستند.
یک سنسور را می توان با استفاده از چندین ویژگی زیر توصیف کرد:
- محدوده: حداکثر و حداقل مقادیری که سنسور می تواند اندازه گیری کند.
- حساسیت: حداقل تغییر پارامتر اندازه گیری شده که باعث تغییر قابل مشاهده در سیگنال های خروجی می شود.
- وضوح تصویر: حداقل تغییر در پدیده ای که سنسور می تواند تشخیص دهد.
حسگرها با توجه به فاصله ای که باید از هدف مورد نظر داشته باشند به سه قسمت تقسیم می شوند:
- سنسور تماسی: این نوع سنسورها در اتصالات محرک مختلف به ویژه در فاکتورهای انتهایی یافت می شوند و به دو قسمت تقسیم می شوند. سنسورهای تشخیص تماس و سنسورهای فشار
 - حسگرهای مجاورتی: این گروه شبیه سنسورهای تماسی است اما در این حالت برای حس کردن نیازی به تماس با جسم نیست.به طور کلی، ساخت این سنسورها نسبت به نوع قبلی دشوارتر است، اما سرعت و دقت بیشتری را در اختیار سیستم قرار می دهند.
 - سنسورهای غیر تماسی: سنسورهای غیر تماسی حسگرهایی هستند که در فاصله ای از جسم بدون اتصال به آن کار می کنند. مثلاً نزدیک شدن یک قطعه را حس می کنند و آن را فعال می کنند. این عمل می تواند یک رله، کنتاکتور یا سیگنال الکتریکی را به طبقه ورودی سیستم ارسال کند.

کاربرد حسگرها در ربات ها و صنعت رباتیک:

سنسورها اغلب برای تشخیص تماس، استرس، مجاورت، اطلاعات دیداری و صوتی استفاده می شوند. حسگرها به گونه ای عمل می کنند که سطوح ولتاژ کوچکی را در پاسخ به تغییرات فاکتورهایی که به آنها حساس هستند تولید می کنند و این سیگنال های الکتریکی را پردازش می کنند. اطلاعات دریافتی را می توان تفسیر کرد و برای تصمیم گیری های بعدی استفاده کرد.

سنسورها از دیدگاه های مختلف به دسته های مختلفی تقسیم می شوند:
- سنسور محیطی: این حسگرها اطلاعاتی را از محیط خارجی و وضعیت اشیاء اطراف ربات دریافت می کنند
- سنسور بازخورد: این سنسور اطلاعاتی در مورد وضعیت ربات از جمله موقعیت بازوها، سرعت حرکت و شتاب آنها و نیرویی که به رانندگان وارد می کنند را دریافت می کند.
- سنسور فعال: این سنسورها هم گیرنده و هم فرستنده دارند و نحوه کار آنها به این صورت است که سنسور سیگنال ارسال می کند و سپس آن را دریافت می کند.
- سنسور غیرفعال: این سنسورها فقط گیرنده دارند و سیگنال ارسالی از منبع خارجی را تشخیص می دهند و به همین دلیل ارزان تر، ساده تر و کارآمدتر هستند.
 

سخن آخر :

در این مقاله برای شما از انواع کلیدها و همچنین کلیدهای فرمان و کاربری های متفاوت آن ها توضیحاتی را شرح داده ایم. قطعاً مبحث کلیدهای فرمان بسیار گسترده تر از مقاله پیش روی شماست و شما برای آگاهی کامل از کلیدهای فرمان نیاز به دانش و همچنین تجربه بیشتری خواهید داشت.برای کسب اطلاعات بیشتر به وب سایت آژند برق مراجعه فرمایید.

زندگی بشر امروز به برق وابسته است و در صورت نبود آن، زندگی انسان با مشکلات متعددی رو به رو خواهد شد. اگر نگاهی به اطراف خود بیاندازید، متوجه خواهید شد که برای به کار افتادن تمام لوازمات خانگی و صنعتی به برق نیاز می باشد. حال برای آن که بتوان استفاده بهتر و بهینه تری از نیروی برق داشت، ابزار و وسایل خاصی به وجود آمده اند. در این مقاله از وب سایت آژند برق به بررسی اینورتر و چگونگی کار آن می پردازیم. بنابراین برای کسب اطلاعات بیشتر تا انتهای این مقاله با تیم آژند برق همراه باشید.

اینورتر چیست و چگونه کار می کند ؟

لازم به ذکر می باشد که اینورتر (  Inverter) همان مبدل برق می باشد، مبدل برق یک دستگاه الکترونیکی است که جریان مستقیم (DC) را به جریان متناوب (AC) تبدیل می کند. جریان AC تبدیل شده می تواند بر اساس نیاز در هر ولتاژ (ماکزیمم تا سطح ولتاژ DC) و فرکانسی باشد.

اینورترها در طیف گسترده ای از ابزارهای کاربردی استفاده می شوند، مانند :

• منبع تغذیه انواع کامپیوتر ها
• درایو موتورهای AC در تجهیزات بزرگ حمل و نقل و ماشین آلات صنعتی

امروزه به دلیل کاربرد گسترده درایو موتور AC در صنعت و تکرار زیاد آن (در بین فعالان حوزه اتوماسیون صنعتی و عامه مردم) واژه اینورتر به جای واژه درایو موتور AC جایگزین شده است و ما در این مقاله پیش رو از این به بعد هر جا از واژه اینورتر استفاده کنیم، منظور همان درایو موتور AC  می باشد. به طور کلی اینورتر (درایو موتور AC) یا مبدل برق به دستگاهی گفته می شود که به کمک آن می توان سرعت یک موتور AC سه فاز را کنترل کرد.

پنل ‌های فتوولتائیک جریان مستقیم (DC  ) تولید می‌ کنند، اما جریان بسیاری از تجهیزات الکتریکی یا شبکه سراسری متناوب است. لذا در کاربردهایی که به برق سینوسی نیاز می باشد باید از اینورتر یا مبدل برق استفاده شود. شایان به ذکر است که اینورتر دستگاهی می باشد که یک ولتاژ سینوسی را از یک ولتاژ مستقیم تولید می‌ کند. در اینورتر از سوئیچ های الکترونیک قدرت استفاده می شود. ضمناً از نظر تعداد فاز اینورترها به دو دسته زیر تقسیم بندی می شوند :

• اینورتر تک فاز
• اینورتر سه فاز

نکته بسیار مهم درباره اینورترها این است که خروجی همه آن ها سه فاز است.

شایان به ذکر می باشد که اینورترها قطعات متحرکی ندارند و در طیف گسترده ای از ابزارهای کاربردی در زندگی ما استفاده می شوند. اینورتر نوسان ساز الکترونیکی قدرت بالا می باشد. دلیل این نام گذاری آن است که دستگاه اینورتر عمل عکس مبدل برق AC به DC متداول را انجام می دهد.

در واقع همان گونه که در ابتدای مقاله بیان کردیم اینورتر یا درایو AC به دستگاهی گفته می شود كه به كمك آن می توان سرعت یك موتور AC سه فاز را كنترل كرد و نکته حائز اهمیت درباره این دستگاه ها این است که بدون آن كه قدرت و گشتاور موتور كاهش یابد این عمل را انجام خواهد داد. اینورترها در ظرفیت های مختلف ساخته می شوند و در بازار ارائه می گردند برای مثال می توان اذعان داشت که یك موتور با توان 20 اسب بخار باید از اینورتر 20 HP استفاده كرد.

مزایای استفاده از اینورتر :

قطعاً این دستگاه تولید شده است تا نیازهای بشر را فراهم کند و مزایای فراوانی خواهد داشت، از جمله مزایای دستگاه اینورتر به صورت زیر می باشد :

• با استفاده از دستگاه اینورتر كاهش انرژی مصرفی و لذا كاهش هزینه برق را می توان تضمین کرد
• كاهش جریان راه اندازی و در نتیجه طولانی شدن عمر موتور با استفاده از این دستگاه نتیجه می دهد
• امكان تغییر سرعت موتور نیز وجود دارد
• امكان تغییر جهت حركت موتور
• داشتن حفاظت مناسب و تا حدی کامل در برابر اضافه بار
• امكان كار موتور در شرایطی كه ولتاژ ورودی متغیر می باشد
• امكان كنترل از راه دور نیز توسط این دستگاه وجود دارد
• ایجاد سرعت بیشتر از سرعت اسمی موتور
• برنامه ریزی كردن حركت.

از ویژگی های بسیار مهم دستگاه اینورتر می توان به این موضوع اشاره داشت که :

اینورتر به صورت هوشمند میزان بار وارده به موتور را تشخیص می دهد و متناسب با همان بار، به موتور جریان لازم را می دهد و این جریان در بسیاری از مواقع از جریان اسمی موتور كم تر می باشد. بنابراین با توجه به تمامی موارد ذکر شده می توان بیان کرد که اینورتر یک دستگاه الكترونیكی است كه به وسیله آن می توان سرعت موتورهای سه فاز را تغییر داد.

استفاده از اینورترها برای كنترل دور موتور ها مزایای فراوانی دارد كه مهم ترین آن ها به صورت زیر می باشد :

• عدم نیاز به دستگاه های كنترل دبی مكانیكی.
• ذخیره انرژی تا 50%
• نبودن شوك راه اندازی.
• افزایش عمر مفید قطعات مكانیكی

کاربردهای دستگاه اینورتر:

قبل از آن که به کاربردهای دستگاه اینورتر بپردازیم، باید بیان شود که از اینورترها در سه ناحیه می توان استفاده کرد:

• فعالیت های گشتاور ثابت مثل میكسرها، اكسترودرها، نوارهای نقاله و . . .
• فعالیت های توان ثابت مثل كشش و دستگاه های ماشینی.
• فعالیت های گشتاور متغیر مثل فن و پمپ.

دستگاه اینورتر کاربردهای بسیار فراوانی در صنعت خواهد داشت که از کاربردهای آن به صورت زیر اشاره می کنیم:

• با استفاده از دستگاه اینورتر می توان سرعت موتور مورد نظر را تنظیم نمود به عبارتی دیگر، می توان دور موتور را تنظیم کرد.
• با استفاده از دستگاه مبدل برق یا اینورتر می توان جهت دور را به راحتی تغییر داد بدون آن که به کنتاکتور نیازی باشد.
• با استفاده از دستگاه اینورتر می توان موتور را روشن و خاموش کرد بدون آن که به قطع کردن و وصل کردن برق اصلی نیازی باشد.
• دستگاه اینورتر سبب كاهش ضربه های مكانیكی می شود و در نتیجه افزایش طول عمر مفید قسمت مكانیكی را تضمین می کند.
• دستگاه اینورتر باعث حفاظت موتور در برابر افزایش ولتاژ می شود و این موضوع سبب خواهد شد که از آسیب دیدن موتور جلوگیری به عمل آید.
• با استفاده از دستگاه اینورتر می توان از گرم شدن دستگاه و سوختن موتور جلوگیری به عمل آورد. این موضوع در كاربردهایی است كه موتور به طور مداوم چپ گرد و راست گرد و یا خاموش می شود.

برای توضیح بیشتر درباره کاربرد مبدل برقی می توان اذعان داشت که دستگاه اینورتر سبب راه اندازی نرم موتور می شود بدون آن که ضربه ای به قسمت های مكانیكی مثل كوپلینگ ها، گیربكس ها، تسمه ها، زنجیرها و ... وارد شود و در نتیجه افزایش طول عمر مفید موتور و سایر قسمتهای مكانیكی را به دنبال خواهد داشت .

لازم به ذکر می باشد که اضافه بارها همیشه باعث آسیب زدن به موتور می شوند و استفاده از دستگاه اینورتر حفاظت موتور در برابر اضافه بار را به دنبال خواهد داشت، در این حالت چنانچه بار موتور از مقدار معمول و مجاز بیشتر شود، اینورتر موتور را خاموش می نماید و به كاربر پیام اضافه بار نشان می دهد.

همچنین چون در بسیاری از كاربردها انرژی زیادی برای راه اندازی لازم است موتور انتخاب شده را با توان بالاتری انتخاب می كنند. بنابراین میزان جریان زیاد تری هم در حین كار از شبكه استفاده می كند. حال اگر از دستگاه اینورتر استفاده شود، اینورتر به صورت كاملاً اتوماتیك این جریان را در حین راه اندازی به مقدار لازم افزایش می دهد و در حین كار به مقدار لازم كاهش خواهد داد، بنابراین به طور كلی هزینه برق مصرفی به صورت چشم گیری کاهش می یابد و در مصرف انرژی صرفه جویی می شود.

در بسیاری از كاربردها به هنگام راه اندازی،‌ موتور جریان بسیار بالایی از شبكه می كشد و موجب كاهش ولتاژ شبكه و ایجاد صدماتی به تأسیسات برق رسانی و سایر دستگاه ها می گردد. این جریان به 6 برابر جریان نامی موتور می رسد كه بسیار نا مطلوب می باشد.

اینورتر تک فاز :

لازم به ذکر است که در اینورتر تک فاز ولتاژ DC به ولتاژ تک فاز AC تبدیل خواهد شد. در این اینورتر تک فاز از 4 سوئیچ الکترونیک قدرت استفاده می شود. از دیگر تجهیزات تشکیل دهنده اینورتر می توان به موارد زیر اشاره داشت :

• فیلترها
• مدارات کنترلی
• منبع DC

نکته بسیار مهم در رابطه با اینورترهای تک فاز این است که سوئیچ ها می توانند از نوعIGBT  یاMOSFET  باشند.

اینورترهای سه فاز :

شایان ذکر است که برای تولید جریان سه فاز از یک جریان DC از اینورتر سه فاز استفاده می‌شود. اینورتر سه فاز 6 سوئیچ دارد که با تنظیم زمان روشن و خاموش شدن می توان جبران سه فاز با اختلاف زمانی 120 درجه تولید کرد.

 جهت کاهش میزان هارمونیک‌ های تولید شده به وسیله‌ی سوئیچ ها و همچنین برای سینوسی ‌تر شدن ولتاژ خروجی از فیلترهای سلفی ـ خازنی استفاده می شود. انواع فیلترها را می توان برای بهبود کیفیت ولتاژ در خروجی اینورتر نصب کرد. با این وجود انتخاب فیلتر به پارامترهای مختلف از جمله دو مورد زیر بستگی خواهد داشت:

• میزان هزینه
• کیفیت ولتاژ مورد نیاز

ولتاژ هارمونیک و مشکلات رایج آن :

قبل از آن که به بررسی ولتاژ هارمونیک بپردازیم، باید بیان کنیم که اینورترها در حالت خاص به دو دسته زیر تقسیم بندی می شوند :

• اینورترهای تمام سینوسی
• اینورترهای شبه سینوسی

حال منظور از تمام سینوسی و شبه سینوسی، ولتاژ خروجی تولید شده توسط دستگاه اینورتر می باشد. این که ولتاژ خروجی تولیدی تا چه حد و اندازه سینوسی است از اهمیت بسیاری برخوردار می باشد. شایان  ذکر است که هر چه قدر ولتاژ خروجی اینورتر از حالت سینوسی خارج شود و به عبارتی دارای هارمونیک باشد مشکلات مختلفی را می ‌تواند ایجاد کند. به عنوان مثال به موارد زیر توجه داشته باشید:

• در اینورترهای متصل به شبکه موجب تزریق جریان هارمونیکی به شبکه شده و تلفات را افزایش خواهد داد.
• همچنین در صورتی که کیفیت ولتاژ خروجی مناسب نباشد در راه اندازی و عملکرد موتور های دوار مشکل ایجاد خواهد شد.

لازم به ذکر است که کیفیت ولتاژ خروجی به طور کلی به پارامترهای زیر بستگی دارد:

• فیلتر مورد استفاده در خروجی اینورتر
• فرکانس سوئیچینگ
• روش کنترلی

نکته بسیار مهم این است که تفاوت اصلی بین اینورترهای شبه سینوسی و تمام سینوسی موارد ذکر شده در بالا می باشد.

اینورترهای تمام سینوسی :

همان گونه که از نام اینورترهای تمام سینوسی مشخص است، این نوع اینورترها ولتاژ تمام سینوسی خالص تولید می کنند و دارای تکنولوژی بالاتر و فیلترهای بهتر و مناسب تری می باشند.این اینورترها معمولاً در کنترل بارهایی که دارای موتور هستند مورد استفاده قرار می ‌گیرند.

مناسب ‌ترین شکل موج مورد استفاده برای تجهیزات حساس الکترونیکی، شکل موج سینوسی می باشد. به دلیل آن که شکل موج های متناوب غیر سینوسی به دلیل طبیعت خود، حاوی مؤلفه های فرکانسی بالاتر از 50 هرتز هستند که در حقیقت به عنوان فرکانس های ناخواسته حکم نویز یا اختلال را داشته و در برخی از موارد موجب اختلال در عملکرد این تجهیزات می گردند.

اینورترهای شبه سینوسی :

باید بیان شود که اینورترهای شبه سینوسی ولتاژ مربعی تولید می کنند و قیمت آن ها نسبت به سایر اینورترها ارزان می باشد. همچنین تلفات اینورترهای شبه سینوسی از اینورترهای تمام سینوسی معمولاً پایین تر است.

برندهای اینورتر:

از برندهای خاص موجود در بازار ایران این دستگاه می توان به صورت زیر اشاره داشت:

برندهای گوناگون غربی مانند:

• اینورتر زیمنس (SIEMENS)
• اینورتر ای بی بی (ABB)
• اینورتر دانفوس (DONFOOS)
• اینورتر اشنایدر (SCHNEIDER)
• اینورتر لنز (LENZE) و …

و اینورترهای شرقی مانند:

• اینورتر دلتا (DELTA)
• اینورتر اینوت (INVT)
• اینورتر ال اس (LS)
• اینورتر امرن (OMRON)
• اینورتر تکو (TECHO)

سخن آخر :

در این مقاله به طور مختصر درباره اینورتر ها و نحوه کارکرد آن ها نکات بسیار مهمی را عنوان کرده ایم. اینورترها مزایای بی شماری دارند و استفاده از آن ها بسیار مفید می باشد. در صورت استفاده از اینورتر می توان در مصرف انرژی یا برق صرفه جویی کرد و همچنین میزان هزینه انرژی را تا حد بسیاری کاهش داد.برای کسب اطلاعات بیشتر به وب سایت آژند برق مراجعه فرمایید.

میکرو سوئیچ (میکروسوئیچ)  نوعی سوئیچ قطع و وصل آنی است که بیشتر در حوزه اتومبیل، صنعتی و دارویی به عنوان سنسور به کار می رود. نام میکرو سوئیچ (میکروسوئیچ)  برگرفته از نام شرکتی است که اولین بار به صورت تجاری اقدام به تولید آن کرد.

عملگر یا اکچوئیتور میکرو سوئیچ (میکروسوئیچ)  غالباً به صورت یک میله کج بر روی دکمه قطع و وصل آن قرار گرفته است. میکرو سوئیچ (میکروسوئیچ) کاربردهای عمومی زیادی نیز دارد که از جمله آن می توان به قفل درها، سوئیچ اطمینان آسانسور و دستگاه های اتوماتیک فروش خوراکی ها اشاره کرد. وقتی شیء یا سیال در حال حرکت باشد بر روی اهرم فشار می آورد.

با این فشار اهرم خم شده بر روی دکمه قطع و وصل فشرده می شود و سوئیچ اتفاق می افتد. از لحاظ وضعیت قطع و وصل، میکرو سوئیچ (میکروسوئیچ)  دارای سه پورت مختلف است که به سه نوع معمولی، باز و بسته تقسیم می شود. برای موارد معمول بهتر است از دو نوع میکرو سوئیچ (میکروسوئیچ)  معمولی یا باز استفاده شود. در این حالت میکرو سوئیچ (میکروسوئیچ)  به صورت معمولی باز است و با فشار بر روی اهرم و دکمه بسته خواهد شد.

طرز کار میکروسوئیچ

در این بخش با روش کار این وسیله بیشتر آشنا می شود، میکروسوئیچ متشکل  از ۳ بن است که عملکرد آن را تعریف می کند . این سه بن شامل :

• بن COM
• بن NC
• بن NO

اولین بن در تمامی میکرو سوئیچ ها مشترک است و در بخش ورود به آن جای گرفته شده است. به صورت معمول بن NO از دو دسته ی دیگر مجزا می باشد، زمانی که تراکم صورت می گیرد این بن جای خود را با NC  عوض می کند، حال اتصال بین com و nc  برقرار می گردد.

هنگام تعویض میکروسوئیچ به نکاتی باید دقت نماییم؟

• پیچ اتصال رابط برنجی 6 گوش را تا حد ممکن سفت نمایید.
• میکروسوئیچ را طوری تنظیم نمایید که با حداقل فشار آب ممکن، آبگرمکن روشن شود.
• میکروسوئیچ را طوری تنظیم نمایید که پس از بسته شدن شیر آب، آبگرمکن جرقه نزند.
• سوکت های سیم های نارنجی میکروسوئیچ را کمی محکم نمایید سپس متصل کنید.

کاربرد میکروسوئیچ  بدون اهرم

امروزه در صنعت برندها و مدل های مختلفی از این کلیدها ساخته شده که هر کدام قابلیت هایی دارند که با دیگری متفاوت است اما همه یک کار را انجام می دهند و تنها تفاوت آنها در کیفیت مواد به کار رفته برای ساختشان است.

قیمت میکروسوئیچ بدون اهرم و طول عمر بسیار بالای آن، از دلایل اصلی محبوبیت این محصول شده است. طبق گفته یکی از سازنده های معروف میکروسوئیچ در جهان ( تله مکانیک) این میکروسوئیچ عمر بالای 1 تا 100 میلیون بار عمل کردن را دارد.

حتی برای برعکس شدن شرایط کار یک پروژه مثلاً برای روشن کردن یک دستگاه و خاموش کردن سایر دستگاه ها توسط میکروسوییچ می توان از آن استفاده کرد.برندهای محبوبی که در میکروسوئیچ بدون اهرم موجود می باشد عبارتند از : اشنایدر، تله مکانیک  KIEPE ، شمرسال و … که چند نمونه از بهترین برندهای تولید کننده این کلید های محبوب هستند.

این دستگاه های اندازه گیری مطلق و بدون تماس، حرکت را در سطح زیر نانومتر بدون تماس مستقیم تشخیص می دهند. سنسور خازنی ترکیبی از دقت، وضوح و پایداری بیشتر را نسبت به سنسورهای نوع فشار سنج (سنسورهای مقاومت پیزو) ارائه می دهد.

یکی از سنسور های مورد نیاز در صنعت، سنسور خازنی می باشد. باید بیان شود که سنسورهای خازنی سنسورهای بدون تماس و همچنین بدون کنتاکت الکتریکی هستند که در مقابل فلزات و اغلب غیر فلزات عمل می ‌نمایند و وظیفه خود را انجام می دهند. لازم به ذکر است که این سنسور‌ها برای کنترل سطوح در مخازنی که از مواد پودری، مایع و با دانه دانه پر شده اند مناسب می ‌باشند. همچنین از آن ‌ها می‌توان به عنوان مولد پالس به منظور کنترل وضعیت برنامه ماشین آلات برای شمارنده ‌ها و همچنین نمایان سازی تقریبا تمام مواد فلزی و غیر فلزی استفاده کرد. می توان اذعان داشت که سنسور های خازنی با الکترود سنجش رسانا در یک دی الکتریک، با ولتاژ محرک در طیف پنج ولت و مدارهای تشخیص که به نوبه خود یک تغییر خازن را به ولتاژ، فرکانس، و طیف گسترده پالس تغییر می دهد، کار می کند.

سه نکته بسیار مهمی که درباره سنسور های خازنی می توان بیان کرد، به صورت زیر می باشد:

•    سنسور های خازنی نوعی دیگر از سنسورهای مجاورتی می باشند.
•    سنسور های خازنی  شباهت بسیار زیادی با سنسورهای القایی دارند.
•    از تفاوت های اصلی سنسور خازنی با  سنسور القایی در این است که سنسور القایی یک میدان الکترومغناطیسی تولید می نماید.

از این سه نکته می توان نتیجه گرفت که سنسور القایی فقط قابلیت تشخیص مواد فلزی را دارد ولی سنسور خازنی علاوه بر مواد فلزی قابلیت تشخیص مواد غیر فلزی مانند شیشه، کاغذ، پلاستیک، مایعات و پارچه را نیز دارد.

برتری های سنسور خازنی نسبت به انواع دیگر به شرح زیر است:

• پهنای باند بالاتر
• عدم وجود خطای دوره ای
• عدم نیاز به تماس
• ایده آل برای اندازه گیری موازی
• قابلیت تکرار بهتر
• پایداری بلند مدت
• اندازه گیری مستقیم

قابلیت های سنسور خازنی چیست؟

سنسورهای خازنی، دقیق ترین سیستم های اندازه گیری برای کاربردهای نانو موقعیت موجود در بازار هستند. بر خلاف سنسورهای با وضوح بالا که تغییر شکل محرک را اندازه گیری می کنند، مانند سنسور فشار سنج یا سنسورهای پیزوریزیستور، سنسورهای خازنی دستگاه های بدون تماس و اندازه گیری مستقیم هستند. این قابلیت ها باعث می شود تا این سنسورها از مزایای زیادی برخوردار باشند.

سنسور خازنی، با اندازه گیری تغییرات در قطعه الکتریکی به نام خازن فعالیت می کنند. ظرفیت بیان می کند که چگونه دو جسم رسانا با وجود فاصله بین آنها، به اختلاف ولتاژ اعمال شده، پاسخ دهند. وقتی ولتاژ به هادی ها وارد می شود، یک میدان الکتریکی بین آنها ایجاد می شود و باعث جمع شدن بارهای مثبت و منفی روی هر جسم می شود. اگر قطبیت ولتاژ معکوس شود، شارژها نیز معکوس می شوند.

سنسورهای خازنی از ولتاژ متناوب استفاده می کنند که باعث می شود بارها به طور مداوم موقعیت خود را معکوس کنند. این حرکت بارها باعث ایجاد یک جریان الکتریکی متناوب می شود که توسط سنسور تشخیص داده می شود.

نحوه عملکرد سنسور خازنی

این سنسور از نظر فنی، ظرفیت کاملاً متناسب با سطح اشیا دارد و ثابت دی الکتریک هم با فاصله مناسبی از هم قرار گرفته اند. تمرکز بر میدان الکتریکی، یکی از فاکتورهای مهم در انواع سنسور است که در سنسور خازنی هم دیده می شود. وقتی ولتاژ به یک رسانا وارد می شود، میدان الکتریکی از هر سطح خارج می شود. در یک سنسور خازنی، ولتاژ حسگر بر روی ناحیه حسگر اعمال می شود.

هنگامی که ولتاژ به ناحیه سنجش وارد می شود، یک مدار جداگانه، ولتاژ دقیقاً مشابه را به محافظ اعمال می کند. از آنجا که هیچ تفاوتی در ولتاژ بین ناحیه سنجش و محافظ وجود ندارد، هیچ میدان الکتریکی بین آنها وجود ندارد. هر هادی دیگر در کنار یا پشت کاوشگر به جای ناحیه سنجش، یک میدان الکتریکی با محافظ تشکیل می دهد. فقط قسمت جلوی محافظ ناحیه سنجش مجاز است که یک میدان الکتریکی را با هدف تشکیل دهد. این موارد توسط سنسورها تنظیم می شود.

انواع سنسور خازنی و نکات آن ها

سنسورهای خازنی در دو نسخه اصلی در دسترس هستند. نوع اول، سنسور محافظ یا قابل جاسازی است اما با وجود نوع دیگر سنسور خازنی، از آنها به عنوان سنسورهای تشخیص شی استفاده می شود.  نوع دوم، سنسور محافظت نشده یا غیرقابل جاسازی است. این نوع هم یکی از انواع سنسور خازنی است اما گاهی اوقات به آن سنسور تشخیص سطح هم گفته می شود.

سنسورهای خازنی فلاش یا شیئی محافظت می شوند و از یک میدان الکترواستاتیک خط مستقیم استفاده می کنند. این میدان متمرکز فقط از قسمت جلوی سنسور ساطع می شود که این امکان را به وجود می آورد تا فقط چهره سنسور قابل مشاهده باشد.

میدان الکترواستاتیک بسیار متمرکز برای تشخیص مقادیر کمی از مواد با ثابت دی الکتریک مناسب است. محدوده معمول یک سنسور خازنی 18 میلی متری تقریباً 2 تا 8 میلی متر است که به ثابت دی الکتریک اجسام بستگی دارد. مانند هر سنسور خازنی، سنسور باید پس از نصب تنظیم شود.

اگر سنسورها در مجاورت یکدیگر نصب شده باشند، شکاف باید برابر قطر یا فاصله تنظیم شده یا کمتر باشد. این سنسورها همچنین می توانند در مقابل یکدیگر نصب شوند اما فاصله باید از فاصله تنظیم شده برای اندازه گیری سنسور کم تر باشد.

ویژگی های سنسور خازنی چیست؟

سنسورهای خازنی برای تشخیص جامدات یا مایعات از طریق دیواره های ظرف غیر فلزی تا ضخامت 4 میلی متر مناسب هستند. سنسورهای خازنی نوع دوم تشخیص ناپایداری دارند و در سطح محافظت نمی شوند. این سنسور از یک میدان الکترواستاتیک کروی استفاده می کند. این میدان از قسمت جلوی سنسور ساطع می شود و به طرفین سنسور می پیچد. برخلاف سنسور نوع اول، این نسخه را نمی توان در ماده ای نصب کرد که فقط ظاهر سنسور قابل مشاهده باشد.

سنسورهای غیر فلاش دارای ویژگی های بهتر و عملکرد بهتری هستند. این سنسور خازنی، میدان الکترواستاتیک کروی سطح فعال بزرگتری را ایجاد می کند و برای تشخیص مواد فله و مایع به صورت مستقیم یا غیر مستقیم بسیار مناسب است. سنسورهای خازنی برای تشخیص دامنه کوتاه تقریباً هر جسم بدون در نظر گرفتن رنگ، بافت و مواد مناسب هستند.

سنسور خازنی برای تشخیص مقادیر مکانیکی همه به یک اندازه گیری جا به جایی متکی است. حرکت یک الکترود معلق با توجه به یک الکترود ثابت، ارتباط خازن را بین الکترودها برقرار می کند. این اثر را می توان اندازه گیری کرد و اگر کمیت مکانیکی در الکترود متحرک به وجود آید، سنسور فعالیت خود را شروع می کند. از آنجا که حساسیت خازن ارتباط مستقیمی با اندازه آن دارد، یک خازن کوچک به معنای حساسیت بالا است. به همین دلیل سنسورهای خازنی باید تا حد ممکن بزرگ باشند. این سنسورها در صنایع مختلفی کاربرد دارند.

کاربرد سنسور خازنی چیست؟

بیشتر مراکز تخصصی در سنسورهای سیلیکون علاقه به بهره برداری از فناوری سیلیکون برای تولید حسگرهای فشار خازنی را نیز نشان می دهند. اصل سنسورهای خازنی امکان تحقق سیستم های اندازه گیری با عملکرد نامعلوم را فراهم می کند. در واقع، سنسور خازنی مزایای متمایزی را در مقایسه با نمونه های دیگر از خود نشان می دهد. این سنسور از ویژگی هایی مثل حساسیت بالا، مصرف کم انرژی، عملکرد بهتر دما، حساسیت کمتر به رانش برخوردار است. با وجود تمام مزایای سنسور خازنی، در برخی موارد می توان معایبی را هم برای آن مطرح کرد. یکی از آن ها پیچیدگی طراحی و الزامات مدار سنجش است.

اساساً سنسورهای خازنی در مقایسه با سنسورهای دیگر، از نظر نحوه اندازه گیری، میزان جا به جایی و تحرک متفاوت هستند. این تفاوت ها پیامدهای مهمی در دستگاه مونتاژ نهایی دارند. با این حال، مسئله بسیار مهم تر، حساسیت بسیار زیاد این سنسورها همراه با مصرف کم انرژی است. این موارد باعث کاربرد بیشتر آنها به ویژه در دستگاه های کاشت پزشکی شده است. این سنسورها با قابلیت تشخیصی بالا به عنوان انتخاب مناسب برای استفاده در دستگاه ها شناخته می شوند.

کاربرد انواع سنسور خازنی

از نظر عملکرد سنسورهای خازنی نوع اول و دوم به ترتیب به صورت منفعل و فعال شناخته می شوند. سیستم های فعال بر اساس طول کابل، دچار محدودیت نمی شوند. آنها در پهنای باند خروجی بالاتر و فرکانس های بالاتر کار می کنند. سنسور خازنی فعال برای برنامه هایی که ممکن است حاوی نویز الکتریکی سرگردان روی هدف باشند مانند تجزیه و تحلیل اسپیندل، مناسب هستند. سیستم های فعال انعطاف پذیری کمتری در تنظیمات دارند و برای به کار بردن آن ها باید هزینه های بیشتری در نظر گرفته شود.

سیستم های غیرفعال دارای مزایای خاصی هستند. انعطاف پذیری بالاتری از نظر پایداری، پیکربندی آسان و هزینه کمتری دارند. پهنای باند پایین تر، محدودیت های طول کابل و فرکانس پایین تر درایو، از معایب این سنسور است که باعث می شود تا برای برخی از برنامه ها مناسب نباشد.

هر چه اندازه سنسور بزرگتر باشد، وضوح تصویر نیز بهتر است. انتخاب اندازه سنسور به اندازه هدف بستگی دارد. اندازه سنسور باید به همان اندازه که عملاً امکان پذیر است، بزرگ باشد. اندازه سنسور نیز بر دامنه تأثیر می گذارد. هر چه سنسور خازنی بزرگتر باشد، دامنه عملیاتی آن نیز بیشتر است. به عنوان یک قاعده استاندارد برای سنسور های گرد، قطر سنسور نباید کمتر از چهار برابر حداکثر دامنه باشد.

اهمیت پایداری و ثبات سنسور خازنی

پایداری سنسور تابعی از عوامل متعدد است. این عوامل را می توان به عنوان عوامل بیرونی و درونی دسته بندی کرد. ثبات اندازه گیری نسبی برای اندازه گیری های متعدد مانند کنترل، تجزیه و تحلیل اسپیندل یا دیگر اندازه گیری های کوتاه مدت چندان مهم نیست اما برای اندازه گیری هایی که دقت در مدت زمان طولانی لازم است، انتخاب دقیق سیستم های سنجش و عوامل خارجی بسیار مهم است. از این رو با درک شرایط، باید سنسور مناسب انتخاب شود.

برخی از ویژگی های مهم در مورد سنسور خازنی به صورت زیر است: 

• سوئیچ مجاورت برای تشخیص اندازه مایعات و همچنین اجسام جامد
• فاصله سوئیچینگ بالا تا 30 میلی متر حتی از طریق دیوارهای غیر فلزی
• کاملاً قابل اعتماد حتی در صورت تداخل شرایط محیطی، به عنوان مثال نور محیط یا خاک

سختی و مقاومت مواد را می توان برای ایجاد طیف وسیعی از حساسیت ها و فشارهای کاری انتخاب کرد. برای دریافت سیگنال بزرگ، باید سنسور نسبتاً بزرگ باشد که می تواند دامنه عملکرد فرکانس را محدود کند. با این حال، سنسور خازنی کوچکتر حساس تر هستند و زمان پاسخ سریع تری دارند.

چه موادی برای سنسورهای خازنی استفاده می شود؟

حسگرهای خازنی حسگرهای غیر تماسی هستند که روی فلزات و اغلب بر روی غیر فلزات کار می کنند. این سنسورها برای کنترل سطح در مخازن پر از مواد پودری، مایع یا دانه ای مناسب هستند. سنسورهای مجاورتی خازنی برای تشخیص اجسام غیر فلزی مانند شیشه، چوب، پلاستیک و غیره مناسب تر هستند. از حسگرهای القایی برای تشخیص اجسام فلزی استفاده کنید. آنها همچنین می توانند به عنوان مولدهای پالس برای کنترل وضعیت های برنامه ماشین ها، شمارنده ها و تشخیص تقریباً تمام مواد فلزی و غیرفلزی استفاده شوند.

سنسورهای خازنی چگونه کار می کنند؟

ساختار این سنسورها از چهار قسمت آمپلی فایر،  اشمیت تریکر،  دمدو لاتور،  اسیلاتور، قسمت اساسی اسیلاتور از دو قسمت فلزی تشکیل شده است که موقعیت نسبت به یکدیگر باعث ایجاد ظرفیت خازنی می شود. هرچه ثابت دی الکتریک قطعه مورد نظر بیشتر باشد، تشخیص آن برای سنسور آسان تر خواهد بود. هوا با ثابت دی الکتریک 1 به عنوان مقدار پایه قرار می گیرد. حسگرهای خازنی اجزایی را با ثابت دی الکتریک بیشتر از 2 تشخیص می دهند. همچنین، هرچه اندازه قطعه بزرگتر باشد، تشخیص آن توسط سنسور آسانتر است.

بدون این عنصر در مقابل یک سنسور خازنی، ثابت دی الکتریک برابر با 1 است و ظرفیت خازن به دلیل وجود هوا بین صفحات خازن دی الکتریک کم است. در نتیجه اسیلاتور کار نمی کند و خروجی سنسور خاموش می شود. هرگاه جزء با ضریب الکتریکی E به صفحه حساس نزدیک شود، باعث تغییر در ظرفیت بین صفحات می شود (C1>C0). این تغییرات محدوده خروجی اسیلاتور را تغییر می دهد. دمودولاتور دامنه نوسانگر را نمایش می دهد و این مقدار را با یک سطح مرجع مقایسه می کند. هنگامی که محدوده مقدار بیشتر از محدوده مرجع باشد، خروجی سنسور فعال می شود. تقویت کننده خروجی وظیفه تامین جریان بار را بر عهده دارد.

کاربرد سنسورهای خازنی در صنعت

یکی از کاربردهای حسگرهای خازنی در صنعت، تشخیص پر شدن مایع مورد نظر در بطری است. برای این منظور بطری هایی که باید پر شوند بر روی یک تسمه نقاله جابجا می شوند. مطابق شکل زیر از سنسور 1 برای تشخیص وجود بطری و سنسور 2 برای تشخیص مایع داخل بطری استفاده می شود. به محض اینکه وجود بطری در موقعیت در نظر گرفته شده توسط سنسور 1 تشخیص داده شد، فرآیند پر کردن بطری آغاز می شود.در این حالت سنسور 2 غیر فعال می ماند. فرآیند پر کردن بطری زمانی متوقف می شود که مایع به سطح مورد نیاز سنسور 2 برسد.

کلام آخر
سنسور خازنی یکی از سنسورهای غیر تماسی است که برای تشخیص اجسام فلزی و غیرفلزی استفاده می شود. سنسورهای خازنی حساسیت و پهنای باند بالایی دارند. یکی از مزیت های سنسورهای خازنی اندازه کوچک و سهولت نصب آنهاست.

سنسور خودرو چیست؟

بهتر است ابتدا نام اصلی سنسور را بررسی کنید. حسگر دستگاهی است که به محرک های فیزیکی پاسخ می دهد و محرک ها را به عنوان ورودی دریافت می کند ، آنها را به سیگنال های الکتریکی قابل اندازه گیری تبدیل می کند و آنها را به عنوان خروجی منتقل می کند. سنسور می تواند مکانیکی ، الکتریکی ، مغناطیسی یا نوری باشد.
علاوه بر این ، هر حسگر به محرک های فیزیکی خاصی پاسخ می دهد و برای اندازه گیری متغیرهای خاص استفاده می شود. این سنسورها در همه خودروها از جمله کاربراتوری و انژکتوری استفاده می شوند. اما منابع اطلاعاتی آنها متفاوت است. در خودروهای کاربراتوری ، اطلاعات سنسور به طور مستقیم به راننده گزارش می شود ، در خودروهای انژکتوری ، اطلاعات به ECU منتقل می شود که پس از پردازش ، در اختیار راننده قرار می گیرد. گاهی اوقات ، سنسور به طور مستقیم به برخی از عملگرها متصل می شود و با توجه به شرایط ، دستورات لازم برای این اپراتورها صادر می شود.

البته سنسورهای بسیار بیشتری در خودروهای انژکتوری نسبت به خودروهای کاربراتوری وجود دارد. سنسور ، وضعیت برخی از محرک های فیزیکی مربوط به آن را بررسی می کند ، نقص ها ، خرابی ها یا مشکلات را گزارش می دهد و اعلام می کند که باید تعمیر شود. بنابراین ، هرگونه ضعف در گزارش سنسورها و انتقال گزارش هایی که دریافت می کنند ، پیامدهای نامطلوبی برای اجزای فنی خودرو خواهد داشت. خودروها دارای انواع مختلفی از سنسورها هستند و انواع آنها هر روز در حال افزایش است. تنوع سنسورهای خودرو یکی از مزایای آن است. سازندگان خودرو سعی کرده اند با طراحی و استفاده از حسگرهای مختلف ، شرایط قسمت های مختلف خودرو را رصد کرده و گزارش دهند .

مهمترین انواع سنسورهای خودرو

از گذشته تا به امروز ، خودروها همیشه دارای سنسور بوده اند. اما خودروهای مدرن امروزی علاوه بر سنسورهای قدیمی دارای سنسورهای پیشرفته نیز هستند و این سنسورها به تدریج اهمیت و ضرورت وجود آنها را در خودروها ثابت می کنند. در میان آنها ، مهمترین و قدیمی ترین سنسورهای مورد استفاده در خودروها عبارتند از:
•    سنسور فشار داخل مانیفولد یا MAP
•    سنسور دور موتور یا RPM
•    سنسور دریچه گاز یا TPS
•    سنسور دمای آب یا خنک کننده موتور یا CTS
•    سنسور دمای هوای ورودی یا ATS
•    سنسور اکسیژن
•    سنسور ضربه Knock Sensor
•    سنسور استپر موتور Idling Regulation Step Motor
•    سنسور سرعت VSS
•    سنسور جریان هوا یا MAF
•    سنسور موقعیت میل سوپاپ
•    سنسور سطح بنزین
•    سنسور فشار روغن

چنین مواردی سالهاست که در خودروها ظاهر شده است. به عنوان مثال ، حتی در خودروهای کاربراتوری ، از سنسورهای دمای آب یا سنسورهای دور موتور استفاده می شود ، اما اکنون سنسورهای جدیدتری به خودروها اضافه شده است. مثل سنسور فشار باد لاستیک ها. سنسور MAP مخفف(Absolute Pressure Sensor (Manifold یکی از اجزای کلیدی موتور انژکتوری است در منیفولد هوای ورودی نصب می‌شود و برای محاسبه فشار ورودی داخل موتور و ارسال اطلاعات به ECU استفاده می شود. علاوه بر سنسور MAP ، برخی از خودروها دارای سنسور دمای هوای منیفولد برای اندازه گیری دمای هوای ورودی به موتور هستند. گاهی اوقات این دو سنسور به طور جداگانه نصب می شوند و گاهی هردو در یک قطعه ترکیب می شوند.

مطمئناً وظیفه این جزء بررسی فشار ورودی منیفولد و گزارش وضعیت آن به ECU است. این بدان معناست که وقتی پدال گاز را می فشاریم یا رها می کنیم ، این فشار تغییر می کند.با وجود این تغییرات ، همکاری MAP و ECU هنوز بهترین شرایط کار را برای موتور فراهم می کند. به این ترتیب تزریق سوخت به سیلندر بر اساس این تغییر فشار تنظیم می شود.

ساختار انواع سنسور خازنی

ساختمان اساسی این سنسور‌ها از چهار قسمت تشکیل شده است:

قسمت اساسی اسیلاتور از دو قطعه فلزی تشکیل شده است. وضعیت قرارگیری این قطعات فلزی نسبت به هم طوری است که باعث ایجاد یک ظرفیت خازنی می‌شود. هرگاه قطعه‌ای با ضریب الکتریکی E. به صفحه حساس نزدیک گردد باعث تغییر ظرفیت خازنی بین صفحات می‌شود. این تغییر ظرفیت خازنی باعث تغییر دامنه خروجی اسیلاتور می‌شود. دمدولاتور دامنه اسیلاتور را آشکار می‌کند و این مقدار را با سطح مرجع مقایسه می‌نماید. هرگاه دامنه این مقدار از دامنه مرجع بیشتر باشد، خروجی سنسور تحریک می‌شود. آمپلی فایر خروجی وظیفه تامین جریان بار را به عهده دارد.

مزایای استفاده از سنسور خازنی

در ادامه ی مبحث سنسور خازنی چیست؟ لازم بوده، تا مزایا و منافع ناشی از بهره وری از این سنسور ها را بیان کنیم. به موارد زیر توجه کنید؛

دقت بالا: سنسورهای خازنی دارای دقت بالایی در اندازه گیری تغییرات حجم یا فاصله هستند. این دقت بالا باعث می شود که اطلاعات دقیقی درباره فاصله یا حجم مورد نظر دریافت شود.

قابلیت تشخیص در فاصله های کوتاه: این محصولات قابلیت تشخیص تغییرات در فاصله های کوتاه را دارا هستند. این قابلیت به صنایعی که نیاز به تشخیص و کنترل فاصله در فاصله های بسیار کوتاه دارند، مانند صنایع الکترونیکی و رباتیک، بسیار مفید است.

قابلیت سازگاری با محیط های مختلف: در پاسخ به سوال سنسور خازنی چیست؟ باید گفت، که این تجهیز قابلیت سازگاری با محیط های مختلف را دارا هستند. این سنسورها می توانند در شرایط دمایی و رطوبتی متفاوت عمل کنند و در محیط های صنعتی سخت نیز قابل استفاده هستند.

عدم نیاز به تماس مستقیم: سنسورهای خازنی برای اندازه گیری فاصله یا حجم، نیازی به تماس مستقیم با شیء مورد نظر ندارند. این به معنی عدم وجود اصطکاک و سایش است که می تواند در برخی از کاربردها مانند صنایع غذایی و دارویی بسیار مهم باشد.

سرعت بالا: این محصولات دارای سرعت بالایی در تشخیص و اندازه گیری تغییرات هستند. این سرعت بالا به صنایعی که نیاز به عملکرد سریع و پاسخگویی فوری دارند، مانند صنایع خودروسازی و رباتیک، بسیار کمک می کند. در مبحث سنسور خازنی چیست؟ توجه به این مزایا بسیار مهم می باشد.

قابلیت استفاده در برنامه های کنترلی: سنسورهای خازنی قابلیت استفاده در برنامه های کنترلی را دارا هستند. این به معنی این است که اطلاعات دریافتی از سنسورها می تواند برای کنترل و کنترل دستگاه ها و سیستم ها استفاده شود.

قابلیت تعیین موقعیت: ابن تجهیزات قابلیت تعیین موقعیت دقیق را دارا هستند. با استفاده از این سنسورها، می توان موقعیت دقیق یک شیء یا سیستم را تعیین کرد، که در برخی از کاربردها مانند رباتیک و خودروهای هوشمند بسیار مهم است.

کلام آخر

سنسور خازنی یکی از سنسورهای غیر تماسی است که برای تشخیص اجسام فلزی و غیرفلزی استفاده می شود. سنسورهای خازنی حساسیت و پهنای باند بالایی دارند. یکی از مزیت های سنسورهای خازنی اندازه کوچک و سهولت نصب آنهاست.