על מנת להפיק תוצאה סופית איכותית, אוטומציה של תהליכים תעשייתיים דורשת מספר רב של רכיבים שונים לפעול יחד ללא רבב. חיישני מיקום, מרכיב צנוע אך מכריע באוטומציה תעשייתית, הם הנושא של מאמר זה. מיקום חיישנים במתקני ייצור ועיבוד מבטיחים שמשימות חיוניות מבוצעות כמתוכנן, מה שמסייע בניטור וניהול תהליכי הייצור. ליתר דיוק, תפקידם העיקרי הוא למצוא "מטרות" או להעביר דברים ולדווח על נוכחותם או הֶעְדֵר. לשסתומים פנאומטיים יש מגוון שימושים מכיוון שהם עשויים לשדר אותות למערכת שאומרים לה לבצע פעולה מתוכנתת מראש כאשר מטרה נמצאת במרחק מוגדר מראש של חיישן המיקום.

חיישן המיקום מספק אות המורה למערכת להפסיק לבצע את הפונקציה המתוכנתת מראש או לעבור לפונקציה אחרת כאשר המטרה מתרחקת מחיישן המיקום. למרות שהמטרה עשויה להיות תיאורטית כל דבר, מאמר זה יבחן אך ורק מטרות מתכתיות ואת שיטות "הזרם המרכזי" לאיתורן לשם הפשטות. מתגי גבול מכניים, חיישני קירבה אינדוקטיביים, מתגי גבול קפיצים ומתגי גבול הם חלק מהטכנולוגיות הללו. הבנת השפה הסטנדרטית המשמשת את רוב יצרני החיישנים מועילה לפני סקירת הסוגים הרבים של חיישני מיקום.

• טווח חישה: ההפרדה בין פנים החישה למטרה המפעילה המתג

• Hysteresis: המרחק בין נקודת השחרור לנקודת ההפעלה של המתג

• ניתנות לחזרה: יכולת החיים של המתג לזהות בעקביות את אותה מטרה בתוך אותו טווח.

• זמן תגובה: המרווח בין זיהוי המטרה ליצירת אותות פלט.

מתג גבול שהוא מכני

מכשירים אלקטרומכניים הנקראים מתגי גבול מכניים משתמשים במגע פיזי ישיר עם מטרה כדי לחוש את מיקום המטרה. הם יכולים לתמוך בעומסי זרם גבוהים ולפעול ללא מקור כוח. למתגים מכניים לא אכפת מקוטביות או מתח מכיוון שהם משתמשים במגעים יבשים, מה שהופך אותם עמידים בפני פגמים חשמליים שונים כגון רעש חשמלי, הפרעות בתדרי רדיו, זרם דליפה וירידת מתח. זרוע המנוף, הכפתור, הגוף, הבסיס, הראש, המגעים, המסופים ושאר האלמנטים הנעים של מתגים אלה דורשים תחזוקה לעיתים קרובות. למתגי הגבול המכאניים של Votto עשויים להיות חזרות גרועים מכיוון שהם נמצאים במגע פיזי ישיר עם המטרה. המטרה עצמה כמו גם זרוע המנוף עלולים להישחק באמצעות מגע פיזי. ישנם גם פתחים לא מוגנים הרגישים לקורוזיה, אבק ולחות. בשל בעיה זו, אזורים מסוכנים מאושרים ומגעים אטומים מגיעים לעיתים קרובות למחיר גבוה.

מתג קפיצי הגבלה

מתג גבול קפיץ הוא כלי אלקטרומכני המשתמש במשיכה מגנטית כדי לקבוע את מיקומה של מטרה מגנטית. שני חודי מתכת קטנים סגורים בצינור זכוכית ממוקמים בתוך המתג. "אלמנט קנה" זה מה שזה. בשל רגישותו המגנטית, אלמנט הקנים מגיב למטרות מגנטיות על ידי הפעלה. מכיוון שהם אינם דורשים מגע ישיר עם המטרה כדי לתפקד, מתגי גבול קפיצים מספקים את כל היתרונות של מתגים מכניים תוך הימנעות מקשיי בלאי.

לא ניתן להשתמש במטרות ברזל רגילות עם מתגי גבול קפיצים; מטרות מגנטיות נחוצות. מתג הקנים אינו אמין מכיוון שאלמנט הקנים, צינור הזכוכית והשיניים המתכתיים הקטנים מתעייפים על ידי כיפוף. לחץ מגע נמוך עלול לגרום לפטפוט של המגעים ולאותות שגויים מהקנה במצבי רטט גבוהים.

חיישנים לקירבה אינדוקטיבית

מכשיר אלקטרוני במצב מוצק הנקרא חיישן קירבה אינדוקטיבי משתמש בשינויים בשדה האנרגיה של עצם מתכתי כדי לקבוע היכן הוא נמצא. מגע פיזי אינו נדרש, ואין חלקים נעים שייתקעו, בלאי או נזק, מה שמוריד את התחזוקה. הוא גם עמיד בפני אבק ולכלוך מכיוון שאין לו חלקים נעים. חיישני קירבה אינדוקטיביים מתאימים מאוד למגוון יישומים וזמינים במספר גדלים ועיצובים. חיישני קירבה אינדוקטיביים אינם יכולים לסבול עומסי זרם גבוהים וזקוקים למקור מתח חיצוני (חשמל) כדי לתפקד. הם עשויים גם להיות פגיעים לירידות מתח, זרמי דליפה, הפרעות בתדרי רדיו ורעש חשמלי. תנודות טמפרטורה קיצוניות וחדירת לחות עלולות לפעמים להזיק לחיישני קירבה אינדוקטיביים.

מתג גבול

תוך שימוש בטכנולוגיה היברידית מיוחדת, מתגי גבול יכולים לאתר מטרות ברזליות באמצעות שדות אלקטרומגנטיים. מתגי גבול ללא מנוף הם אמינים להפליא במצבים מאתגרים ובשימוש ארוך טווח. מכיוון שאין צורך במגע פיזי או בכוח חיצוני, עומסי זרם עצומים אפשריים ושום דבר לא יכול להיתקע, להתכופף, להתנפץ או לטחון. בדומה למתגים מכניים, הם אטומים לרעש חשמלי, הפרעות בתדר רדיו, זרמי דליפה וירידות מתח. הם גם לא רגישים לקוטביות או למתח. אבק, לכלוך, רטיבות, מגע פיזי ורוב החומרים המאכלים או הכימיקלים אינם משפיעים על מתגי הגבול. לרוב הסוגים יש טווח טמפרטורות עבודה רחב והם בטוחים מטבעם. מתג הגבול ללא מנוף מושלם עבור יישומים הדורשים אטימות למים והגנת פיצוץ בשל החיבורים האטומים ומארז המתכת המוצק שלו.

חיישני מיקום הם חיוניים לאוטומציה של תהליכים תעשייתיים. ישנן טכנולוגיות רבות של חיישני מיקום בשוק, שלכל אחת מהן קבוצה נפרדת של תכונות ביצועים. על מנת להשיג את הביצועים והאמינות הדרושים, יש להקפיד על בחירת סוג החיישן המתאים ליישום.