Sensor Perpindahan Arus Eddy untuk Industri

Sensor perpindahan arus Eddy termasuk dalam kelompok sensor perpindahan induktif dan disesuaikan dengan baik untuk aplikasi industri. Tidak seperti sensor induktif konvensional, prinsip pengukuran untuk sensor arus eddy memungkinkan pengukuran pada bahan non-ferromagnetik (misalnya, aluminium) serta bahan feromagnetik (misalnya, baja). Mereka dirancang untuk pengukuran perpindahan, jarak, posisi, osilasi, getaran, dan ketebalan tanpa kontak dan bebas aus. Oleh karena itu, alat ini cocok untuk memantau mesin dan sistem — alat ini dapat melakukan pengukuran di lingkungan Industri yang keras, bahkan saat terjadi fluktuasi tekanan, kotoran, atau suhu.

Biasanya, sensor perpindahan arus eddy digunakan di mana akurasi pengukuran tinggi diperlukan dan sensor lain tidak dapat mengatasi kondisi sekitar yang berlaku. Sensor optik, misalnya, dipengaruhi oleh kotoran atau debu di celah pengukuran dan oleh suhu tinggi. Sensor perpindahan induktif konvensional menggunakan inti ferit, yang memiliki kesalahan linieritas yang relatif tinggi dan respons frekuensi yang lebih rendah. Selain itu, akurasi pengukurannya menurun seiring dengan fluktuasi suhu sekitar.

Hanya target logam konduktif, baik feromagnetik maupun non-ferromagnetik yang dapat diukur menggunakan sensor perpindahan arus eddy. Bahan non-konduktif tidak terlihat oleh sistem pengukuran arus eddy dan karenanya tidak berpengaruh pada hasil pengukuran. Untuk alasan ini, sensor ini dapat mengukur melalui bahan seperti plastik dan minyak ke benda logam. Hal ini memungkinkan aplikasi seperti pengukuran celah oli dan pengukuran jarak terhadap roller yang memandu film plastik.

Batasan Sensor Perpindahan Induktif Konvensional

Sensor perpindahan induktif klasik menggunakan lilitan kumparan di sekitar inti feromagnetik. Karena inti itu, outputnya nonlinier, sehingga harus dilinierkan dalam elektronik sensor atau pengguna harus memperhitungkan nonlinier ini dalam sistem kontrol pabrik mereka.

Selain non-linier, keterbatasan lain termasuk kerugian besi yang disebabkan oleh fakta bahwa inti itu sendiri menyerap medan magnet. Kerugian ini meningkat seiring dengan frekuensi, sejauh sensor perpindahan induktif mencapai batas kinerjanya pada sekitar 100 pengukuran per detik.

Masalah lain dengan sensor perpindahan induktif adalah kepekaan mereka terhadap variasi suhu ekstrim karena koefisien ekspansi termal yang tinggi dari inti ferit. Hal ini membuat kompensasi suhu menjadi sulit, biasanya menghasilkan penyimpangan termal yang tinggi.

Sensor Arus Eddy vs Sensor Perpindahan Kapasitif

Sensor arus eddy dan kapasitif mendeteksi jarak ke objek pengukuran konduktif elektrik berdasarkan perubahan medan listrik. Sensor arus Eddy mengukur jarak melalui perubahan impedansi kumparan sensor. Dengan penginderaan kapasitif, sensor dan objek pengukuran membentuk pelat kapasitor.

Kedua jenis dapat mengukur dalam rentang submikrometer. Namun demikian, mereka sangat berbeda sehubungan dengan lingkungan operasi. Sensor arus Eddy cocok untuk lingkungan industri yang keras yang mencakup kotoran, debu, dan kelembapan. Sensor kapasitif di sisi lain, membutuhkan jenis lingkungan bersih yang dapat ditemukan di produksi elektronik, laboratorium, dan kamar bersih.

Sensor Perpindahan Arus Eddy

Meskipun sensor arus eddy menggunakan hukum induksi magnetik yang sama dengan sensor perpindahan induktif dan proximity, konstruksi koil inti udaranya memungkinkan akurasi, kecepatan pengukuran, dan stabilitas yang lebih tinggi — nonlinier dan penyimpangan suhu tidak menjadi masalah.

Keuntungan mereka meliputi:

• Pengukuran cepat hingga 100 kHz.

• Resolusi tinggi hingga 0,5 m atau lebih baik.

• Linieritas tinggi.

• Stabilitas suhu tinggi dalam suhu lingkungan yang berfluktuasi, yang bahkan dapat ditingkatkan dengan kompensasi suhu aktif yang disematkan.

• Pengukuran menggunakan bahan target feromagnetik atau non-ferromagnetik.

• Mereka tidak terpengaruh oleh tekanan tinggi, suhu tinggi, kotoran, uap, atau minyak.

Prinsip Operasi Sensor Arus Eddy

Arus bolak-balik dalam kumparan penginderaan menghasilkan medan magnet yang berubah. Bidang ini menginduksi arus di target — arus eddy. Arus eddy bolak-balik menghasilkan medan magnetnya sendiri, yang menentang medan kumparan penginderaan, sehingga mengubah impedansi kumparan penginderaan. Jumlah perubahan impedansi tergantung pada jarak antara target dan kumparan penginderaan dalam probe. Aliran arus dalam kumparan penginderaan, yang bergantung pada impedansi, diproses untuk menghasilkan tegangan keluaran, yang merupakan indikasi posisi target relatif terhadap probe.

Kompensasi Suhu

Karena beberapa desain sensor arus eddy yang berbeda tersedia dari Micro-Epsilon, para insinyur dapat memilih sensor yang optimal untuk aplikasi khusus mereka. Misalnya, kompensasi suhu aktif diperlukan jika pengukuran yang sangat tepat diperlukan. Dengan suhu yang bervariasi ada dua faktor yang dapat mempengaruhi sinyal pengukuran:perubahan mekanis, dimana dimensi geometris sensor dan target berubah dalam bentuk perpanjangan atau kontraksi sensor dan target. Dan efek listrik memiliki dampak yang lebih besar daripada mekanis karena perubahan karakteristik elektromagnetik.

Misalnya, seri eddyNCDT 3001 dirancang khusus untuk aplikasi di mana sensor perpindahan induktif konvensional sering mencapai batas kinerjanya. Mereka memiliki dimensi yang ringkas dan tersedia dalam housing M12 dan M18, yang mencakup rentang pengukuran dari 2mm hingga 8mm. Mereka dilindungi ke IP67, dan juga berlaku dalam otomatisasi, pembuatan mesin, dan desain. Selain itu, mereka diberi kompensasi suhu hingga 70 °C. Mereka memiliki akurasi dan linearitas pengukuran yang tinggi serta tingkat respons frekuensi 5 kHz dan dikalibrasi dari pabrik untuk objek feromagnetik dan non-ferromagnetik seperti aluminium dan baja.

Bantalan Hidrostatik

Salah satu aplikasi untuk sensor perpindahan arus eddy adalah pada mesin besar seperti pabrik batu atau instalasi teleskopik, yang sering bekerja dengan bantalan hidrostatik. Sistem bantalan ini terus menerus disuplai dengan pelumas cair melalui suplai tekanan eksternal. Pelumas ditekan di antara permukaan bantalan, yang oleh karena itu terus menerus dipisahkan satu sama lain oleh film pelumas tipis. Permukaan bantalan tidak terkena gesekan dan karenanya beroperasi bebas aus. Ini memungkinkan kontrol posisi sub-mikrometer. Setiap gangguan pada hidrolika, atau penurunan tekanan, bagaimanapun, dapat memiliki konsekuensi bencana. Hal ini dapat mengakibatkan kerusakan pada bantalan dan akhirnya kegagalan sistem, menyebabkan biaya perawatan dan perbaikan yang tinggi. Celah oli pada bantalan hidrostatik, oleh karena itu, memerlukan inspeksi yang andal secara terus menerus. Untuk aplikasi ini, sensor dipasang secara horizontal ke bantalan sepatu, sehingga tidak langsung terkena tekanan oli. Ini mengukur melalui film oli ke permukaan bantalan yang berlawanan.

Mesin Pembakaran

Posisi yang tepat dari piston, ring piston, dan kondisi tekanan yang ada merupakan informasi penting bagi produsen mesin pembakaran. Dengan menggunakan alat simulasi, data ini terutama digunakan untuk membuat prediksi yang andal tentang keausan, gesekan, dan konsumsi oli. Sensor arus eddy mengukur ring piston dan apa yang disebut gerakan sekunder piston, dengan akurasi tinggi. Di sini, keunggulan sensor arus eddy — ketahanan terhadap suhu tinggi di mesin pembakaran (hingga 180°C dan bahkan lebih tinggi untuk waktu yang singkat) — terlihat jelas. Getaran, tekanan, oli, bahan bakar, gas pembakaran, dan gerakan mekanis yang terus menerus, tidak mempengaruhi ketepatan hasil. Selain itu, sensor eddyNCDT menawarkan kecepatan pengukuran yang cepat dengan rentang pengukuran yang kecil (0 – 0,5 mm) dan resolusi yang sangat tinggi (kurang dari 1μm).

Miniaturisasi

Micro-Epsilon telah mengembangkan sensor yang menggunakan teknologi kumparan tertanam (ECT) untuk miniaturisasi. Teknik produksi ini memungkinkan cakupan yang hampir tak terbatas dalam hal desain eksternal dan bentuk geometris sensor, sekaligus memungkinkan elektronik evaluasi untuk diintegrasikan ke dalam sensor. Itu dibangun dengan menyematkan kumparan arus eddy dua dimensi dalam bahan anorganik, yang meningkatkan stabilitas, ketahanan, dan ketahanan termal sensor. Sensor ini cocok untuk aplikasi yang sangat keras seperti vakum ultra-tinggi dalam produksi semikonduktor.

Sensor Perpindahan Arus Eddy — Pekerja Industri Kecil namun Kuat

Sensor kecil ini ideal untuk lingkungan industri, di mana lingkungan paling keras dan paling menantang, namun membutuhkan pengukuran yang sangat presisi. Mereka dapat digunakan dalam segala hal mulai dari mengukur celah pada bantalan hidrostatik pada mesin besar, jarak bebas antara piston dan silinder, hingga pengukuran jarak terhadap rol yang memandu film plastik.

Artikel ini ditulis oleh Martin Dumberger, Managing Director, Micro-Epsilon USA, (Raleigh, NC). Untuk informasi lebih lanjut, hubungi Tn. Dumberger di Alamat email ini dilindungi dari robot spam. Anda perlu mengaktifkan JavaScript untuk melihatnya. atau kunjungi di sini .