על מנת לייצר תוצאה סופית באיכות גבוהה, אוטומציה של תהליכים תעשייתיים דורשת רכיבים רבים ושונים כדי לפעול יחד בצורה חלקה. חיישני מיקום, אלמנט צנוע אך חיוני באוטומציה תעשייתית, הם נושא המאמר הזה. חיישני מיקום במתקני ייצור ועיבוד מבטיחים שמשימות קריטיות מבוצעות כמתוכנן, מה שמסייע בניטור וניהול של תהליכי ייצור. ליתר דיוק, תפקידם העיקרי הוא למצוא "מטרות" או דברים נעים ולדווח על נוכחותם או היעדרם. לשסתומים פנאומטיים מגוון שימושים מכיוון שהם עשויים לשדר אותות למערכת המורים לה לבצע פעולה מתוכנתת מראש כאשר מטרה נמצאת במרחק מוגדר מראש מחיישן המיקום.

חיישן המיקום מספק אות המורה למערכת להפסיק לבצע את הפונקציה המתוכנתת מראש או לעבור לפונקציה אחרת כאשר המטרה מתרחקת מחיישן המיקום. למרות שהמטרה יכולה תיאורטית להיות כל דבר, מאמר זה יבחן אך ורק מטרות מתכתיות ואת השיטות ה"רגילות" לאיתורן לשם פשטות. מתגי גבול מכניים, חיישני קרבה אינדוקטיביים, מתגי גבול קפיצי ומתגי גבול הם חלק מהטכנולוגיות הללו. הבנת השפה הסטנדרטית בה משתמשים רוב יצרני החיישנים מועילה לפני סקירת הסוגים הרבים של חיישני מיקום.

• טווח חישה: המרחק בין משטח החישה לבין המטרה המפעילה את המתג

• היסטרזיס: המרחק בין נקודת השחרור לנקודת ההפעלה של המתג

• חזרתיות: יכולתו של המתג לזהות באופן עקבי את אותה מטרה באותו טווח לאורך כל חייו.

• זמן תגובה: המרווח בין גילוי המטרה ליצירת אות הפלט.

מתג גבול שהוא מכני

התקנים אלקטרומכניים הנקראים מתגי גבול מכניים משתמשים במגע פיזי ישיר עם המטרה כדי לחוש את מיקום המטרה. הם יכולים לתמוך בעומסי זרם גבוהים ולפעול ללא מקור חשמל. מתגים מכניים אינם מודעים לקוטביות או למתח מכיוון שהם משתמשים במגעים יבשים, מה שהופך אותם לעמידים בפני פגמים חשמליים שונים כגון רעש חשמלי, הפרעות תדר רדיו, זרם דליפה וירידת מתח. זרוע המנוף, הכפתור, הגוף, הבסיס, הראש, המגעים, הדקים ואלמנטים נעים אחרים של מתגים אלה דורשים לעתים קרובות תחזוקה. למתגי גבול מכניים של Votto עשויה להיות חזרתיות ירודה מכיוון שהם נמצאים במגע פיזי ישיר עם המטרה. המטרה עצמה כמו גם זרוע המנוף עלולים להישחק כתוצאה ממגע פיזי. ישנם גם פתחים לא מוגנים הרגישים לקורוזיה, אבק ולחות. עקב בעיה זו, אזורים מסוכנים מאושרים ומגעים אטומים מגיעים לעתים קרובות במחיר גבוה.

מתג קפיץ גבול

מתג גבול קפיצי הוא כלי אלקטרו-מכני המשתמש במשיכה מגנטית כדי לקבוע את מיקומה של מטרה מגנטית. שתי שיניים מתכת קטנות הכלולות בצינור זכוכית ממוקמות בתוך המתג. זהו "רכיב ריד". בשל רגישותו המגנטית, רכיב הריד מגיב למטרות מגנטיות על ידי הפעלה. מכיוון שהם אינם דורשים מגע ישיר עם המטרה כדי לתפקד, מתגי גבול קפיצי מספקים את כל היתרונות של מתגים מכניים תוך הימנעות מקשיי שחיקה.

לא ניתן להשתמש במטרות ברזליות רגילות עם מתגי גבול קפיצי; מטרות מגנטיות הן הכרחיות. מתג הקנה אינו אמין מכיוון שרכיב הקנה, צינור הזכוכית והשיני המתכת הקטנות מתעייפות כתוצאה מכיפוף. לחץ מגע נמוך עלול לגרום לרטט המגעים ולאותות שגויים מהקנה במצבי רטט גבוהים.

חיישנים לקרבה אינדוקטיבית

התקן אלקטרוני במצב מוצק הנקרא חיישן קרבה אינדוקטיבי משתמש בשינויים בשדה האנרגיה של עצם מתכתי כדי לקבוע את מיקומו. מגע פיזי אינו נדרש, ואין בו חלקים נעים שעלולים להיתקע, להתבלות או להינזק, מה שמפחית את התחזוקה. הוא גם עמיד בפני אבק ולכלוך מכיוון שאין בו חלקים נעים. חיישני קרבה אינדוקטיביים ניתנים להתאמה רבה למגוון יישומים וזמינים במספר גדלים ועיצובים. חיישני קרבה אינדוקטיביים אינם יכולים לסבול עומסי זרם גבוהים וזקוקים למקור כוח חיצוני (חשמל) כדי לתפקד. הם עשויים להיות פגיעים גם לירידות מתח, זרמי דליפה, הפרעות תדר רדיו ורעש חשמלי. תנודות קיצוניות בטמפרטורה וחדירת לחות עלולים לעיתים להזיק לחיישני קרבה אינדוקטיביים.

מתג הגבלה

באמצעות טכנולוגיה היברידית מיוחדת, מתגי גבול יכולים לאתר מטרות ברזליות באמצעות שדות אלקטרומגנטיים. מתגי גבול ללא ידית אמינים להפליא במצבים מאתגרים ובשימוש ארוך טווח. מכיוון שאין צורך במגע פיזי או בחשמל חיצוני, עומסי זרם עצומים אפשריים ושום דבר לא יכול להיתקע, להתכופף, להתנפץ או לשחוק. בדומה למתגים מכניים, הם אטומים לרעש חשמלי, הפרעות תדר רדיו, זרמי דליפה וירידות מתח. הם גם אינם רגישים לקוטביות או למתח. אבק, לכלוך, לחות, מגע פיזי ורוב החומרים המאכלים או הכימיקלים אינם משפיעים על מתגי גבול. לרוב הסוגים טווח טמפרטורות עבודה רחב והם בטוחים באופן מהותי. מתג הגבול ללא ידית מושלם ליישומים הדורשים אטימות למים ועמידות בפני פיצוץ הודות לחיבורים האטומים ומארז המתכת המוצק שלו.

חיישני מיקום הם חיוניים לאוטומציה של תהליכים תעשייתיים. קיימות טכנולוגיות רבות של חיישני מיקום בשוק, לכל אחת מערך ייחודי של תכונות ביצועים. על מנת להשיג את הביצועים והאמינות הנדרשים, יש להקפיד על בחירת סוג החיישן המתאים ליישום.