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• 關鍵詞：                                                                接近傳感器                                                                傳感器

• 摘要：在兩個案例中，管理人員要求工程師在滿足這些苛刻環境下為系統選擇恰當的元件，從而實現最少的停機時間和最少的維護。涉及水、化學品、極端溫度、壓力、射頻干擾/電磁干擾、焊接、火、爆炸的苛刻環境，對在這些過程中使用的設備是一個難題。通過采用為這些應用專門設計的傳感器，能實現更少的停機時間和更少的維護。在這些應用中混合使用專業傳感器經常延長更換和提供替代品的時間。

　　假如你是灌注機新生產線的設計者。經常用清潔劑或殺菌劑徹底清洗要求你在保證性能的前提下，實現材料和設備能滿足這些條件。你是一家汽車制造商的工程師。焊槍附近的傳感器在每臺機器每周清洗一次的頻率下失效。你的工作是找出一種使之一直正常運行的方法。　　在兩個案例中，管理人員要求工程師在滿足這些苛刻環境下為系統選擇恰當的元件，從而實現最少的停機時間和最少的維護。涉及水、化學品、極端溫度、壓力、射頻干擾/電磁干擾、焊接、火、爆炸的苛刻環境，對在這些過程中使用的設備是一個難題。通過采用為這些應用專門設計的傳感器，能實現更少的停機時間和更少的維護。在這些應用中混合使用專業傳感器經常延長更換和提供替代品的時間。　　因此你怎樣選擇恰當的傳感器？

徹底清洗應用

　　潮濕工業環境，在食品和飲料行業比較常見，例如牛奶廠、釀酒廠、冰凍食品、包裝和填充應用，為在這些應用中運行的設備提供不利條件。經常用水、泡沫、清潔劑/殺菌劑的徹底清洗使設備滿足由食品和藥物管理局和其他機構設置的衛生規章制度。

在這些環境中，傳感器用于運輸小車、裝瓶和罐頭生產線、包裝和填充功能以及其他機器。為抵抗這些潮濕導致的苛刻環境，傳感器在保證所有技術指標情況下被設計成防水和防蒸汽。通過集成設計特點到傳感器的前蓋、插入式連接器、一體化耐用封裝材料（例如316不銹鋼）來設計傳感器。

　　不同的制造商采用不同的方法阻止從傳感器的前蓋通過，一些制造商采用塑料或LCP罩；另一些制造商通過插入一個O型環修改罩的內部。制造商也用不同的材料封裝這些傳感器以及修改插入式連接器來幫助阻止潮濕入侵。這些方法確保傳感器為徹底清洗能力而設計，從而抵抗高壓、腐蝕性的清潔劑、急劇溫度變化。因為這些傳感器能在這些環境中正常工作，它們被評為IP68和IP69K（環境保護等級）。　　傳感器也被設計在淹沒應用中，例如石油鉆井平臺、海上鉆井平臺、堤防、輪船、污水槽。這些傳感器能在油、水或海（鹽）水的介質下侵入一定深度的情況下正常工作。通常這些傳感器用聚丙烯封裝從而抵抗液體的入侵，并防止沖擊、震動、腐蝕性的化學品。

極端溫度應用

　　在火爐、冷藏箱、面包烤箱、硫化、半導體、玻璃廠和鋼廠的應用經常需要極端溫度。許多傳感器能適應一定溫度范圍，但是一些傳感器更適用于極低或極高的環境；一些傳感器有更寬的量程從而它能承受極端的溫度。

　　在選擇傳感器使用前，因為不同材料適應環境不同，因此考慮傳感器安裝位置的溫度非常重要。塑料、不銹鋼、，聚四氟乙烯、鉻銅合金以及其他材料用于封裝這些傳感器。制造商也用專用封裝材料來封裝外殼、前蓋、插入式連接器，這些材料專門設計用于抵抗存在極端溫度的環境。記住：一些材料更適用于低溫——低至-40℃，而其他傳感器更適用于高溫——高達160℃。

靠電池運行的移動設備

　　在移動設備中使用甩負荷傳感器對多種電子和機械組件來說是另一種選擇，這些組件測量機器部件的位置。傳感器的可靠性和少的維護也使它們取代機械開關是可取的。在重載和卸載應用中，開關設備，例如繼電器、交流發電機開關或用于負載轉換的電池，能導致持續5秒高達600V的放電。當一些設備供電時，使用12或24V電池系統的移動車輛，例如軍事車輛、起重機、農業機械容易受到瞬間放電產生電火花的影響。當電氣設備開或關時，這個討厭的電氣反饋是由電容、電感或射頻能量放電引起的。

　　傳統的感性傳感器測量機器組件的位置，例如鏟車上的叉形抓爪或反鏟挖土機的承力外伸支架，然而它們容易受到放電的影響。這些放電能導致常規接近傳感器暫時失靈或永久損壞。電源線上的電氣放電對甩負荷傳感器不起作用，因此它被開發用于減少停機時間、生產延誤以及超支。固態甩負荷傳感器能用于承受高的過載開關能量，比繼電器持續的時間長，更容易解決問題以及更換。這些傳感器內嵌保護電路，在非常苛刻的應用中，能增加它們良好的幾率。

　　甩負荷傳感器不僅設計用于承受電火花，而且當仍完成傳統非接觸固態電感傳感器的功能時，在極端燥聲的環境下仍能工作。燥聲對這些傳感器不起作用，它們持續工作，好象這里沒有干擾一樣：不能簡單的使用一個標準的電感傳感器或機械開關。

高射頻干擾/電磁干擾環境

　　在工廠車間，射頻燥聲是由變頻器、步進電機、高能通訊設備，例如AM/FM無線電、雙向無線電、尋呼機、一些蜂窩電話引起的。從這些設備中發射的能量/頻率能導致傳感器不管現在目標而錯誤輸出。

　　射頻燥聲是由上述設備電源開/關信號產生，并通過空氣耦合到附近傳感器的電子電路。它能通過在燥聲發射設備的板上濾波器抑制，或設計傳感器能承受一定級別的燥聲從而使運行不受影響。　　國際電工委員會（IEC）的60947-5-2標準是在接近開關上承受輻射能力是3V/ m[伏/米]或超過80 MHz 到1000 MHz的頻率范圍。另外，進行測試是為了測量一個電子產品承受射頻燥聲的能力，和IEC 61000-4-3一致，1 V/m、3V/m、10V/m。或著把傳感器上的干擾移除，或著保持非常低的干擾——典型距離不超過半英寸，每個都非常重要。　　開發成能承受這種燥聲的傳感器已集成專用內部電路、板上濾波器、屏蔽，以及在一些情況下，集成穩壓二極管，它能鉗位電壓從而降低射頻燥聲危害的程度。傳感器制造商持續努力使燥聲影響到最低限度。對這些發射源進行開發越來越困難，這種開發是在更大量程范圍內，用更大功率更接近信號。

沖壓應用

　　非接觸式接近開關用于工業金屬成型中的沖壓和沖模應用中，例如，在汽車模具應用中。這些傳感器用于測量一些量，包括位置（進給過多和進給過少）、零件脫模、孔定位和鑲嵌。傳感器校驗過程，并降低損壞模具的可能。

　　傳感器直接安裝在模具上從而決定零件位置和放置。在這些應用中，在沖模和彎曲階段，一些傳感器是獨立的。模具內的傳感器也用于雙沖擊、定位以及零件脫模。　　機械手使用的環境，也是用接近開關在其他設備之間移動大零件、把零件焊接到一起或保持零件原位。在這些應用中，一路傳感器通過安裝在手臂汽缸的附近放置的傳感器來測量活塞的運動，在汽缸對應的角度，鉗口或鉗子打開。這種方法能被配置從而允許鉗子開到與零件對應的精確的位置。這種方法的缺陷是鉗子不能判斷實際的零件是否在鉗子里，或這個零件是否移動到恰當位置。　　制造商在鉗位應用中使用的另一個測量方法是探測零件的位置和/或零件是否在鉗口里。這種方法是在鉗口的槽里放置一個傳感器。通過這樣做，傳感器能檢測零件是否真的在鉗口里，鉗口是否在正確的位置，或零件被移動到恰當的位置。

焊接領域

　　在汽車工業中，焊接用于熔合車體的零件，傳感器用于檢測汽車金屬零件放置的位置，從而確保在焊接前恰當的放置零件。一個自動（機器人）焊接臂運動到正確位置，在車輛周圍焊接多個點。這導致傳感器在接近焊接火花時經歷了不同程度的暴露的影響。傳感器在涉及依靠焊接量的速率情況下失效，以及根據焊接指令（速度、角度、焊接火花的距離）定位的地方失效。

　　傳感器受到焊接產生的條件的影響，強大的電磁場導致標準接近開關不能觸發或跟蹤。焊接火花或火星累積到傳感器上或熔化封裝材料，以致形成“麻點”。這些地方很容易再受到焊接火花或火星的影響。　　一些制造商通過使用不同材料（例如聚四氟乙烯）制成前蓋解決這個問題。一些制造商使用不同的材料封裝，例如聚四氟乙烯或銅。一些制造商使用專門抵抗焊接的特殊材料用于封裝和前蓋。當封裝不能完全密封以防止熔渣/火花，以及不能完全抵抗電磁場的干擾時，確保前蓋（測量面）有抵抗焊接區、熔渣、火花的測量能力。這是因為傳感器的測量面經常直接暴露在焊接火花下，熔渣和火星會依附在傳感器的表面，而不是有更少累積可能地滑到一邊。　　工作在焊接環境下的傳感器也把技術集成到它們的設計里，從而使傳感器能抵抗更強的電磁場。在PCB板上使用分離的獨立發送和接收線圈并刪除鐵心的一類傳感器根本不受磁場干擾，這種干擾常發生在電氣焊接、起重機、電爐中。沒有鐵心也允許一類傳感器運行在更高的開關頻率下。　　對用戶來說，在這種環境下，通過簡單地更換傳感器來處理傳感器故障很常見。一些用戶通過使用工具（螺絲刀）鏟下溶渣來修理傳感器。這種方式下修理的傳感器能工作一段時間，但是在更少的弧光灼傷作用下，故障會再次發生，直到放棄使用。不建議采取這種方式修理傳感器，當損壞面時會導致傳感器故障。用戶不需要接受這種困境，研究發現：高端傳感器能抵抗高達20000-30000次的焊接火花。　　當為焊接環境選擇一個傳感器時，記住根據傳感器安放的位置，也會受到人為的損傷或機械損傷。在這種情況下，用戶需要比聚四氟乙烯或銅更具保護性的封裝。制造商用保護套安裝這些傳感器阻止兩邊和前部受影響。一些制造商在封裝傳感器之前把安裝面板集成到傳感器，使傳感器成為一塊，實際上密封防止來自兩邊的物理損壞和來自前部的損壞（當采用專用防焊接前罩或涂層時）。

電纜

　　焊接環境也為電纜產生了一些問題。很象傳感器，電纜受到焊接熔渣的損壞。到傳感器的連接器也被焊接熔渣熔化。保護套管能用在電纜以及其他能抵抗高溫和熔化的應用上，焊接熔渣累積在保護套管上，而不是累積到電纜外殼上，從而保持連接器和電纜的完整。這種套管是由編織玻璃絲制造，用于高溫環境，雖然在低溫環境下工作的也好。

　　帶PVC護套的電纜最適于長期暴露在徹底清洗化學品的環境中，例如氯化鈉、硫酸，硫酸，能導致用其他材料（例如PUR）制造的電纜變脆。這些化學品對PVC不起作用，316不銹鋼連接螺母極好地適應這些環境。也有為另一種方法設計的電纜，通過電纜槽布線，直接埋在地下和電纜橋架布線。鋁護套和PVC電纜外殼阻止化學品、切削、磨損等，也能連接屏蔽到螺母。　　當用在危險或安全場合時，使用凱裝ITC電纜能提供重要的好處，因為沒有要求進一步的機械保護。這種凱裝金屬電纜自接地，被視為開放接線，特別適用于NEC允許的危險場合。能抵抗它們安裝的環境條件的集成組件是確保連續運行的相關步驟。在長期的運行中，花時間調查哪種傳感器和相應的組件能最好適用于特殊的環境條件，能節省時間和金錢，以及使解決故障和維護簡單。