Endüktif veya Kapasitif Sensör Yanlış Tetikleniyorsa Ne Kontrol Edilmeli?

Endüktif sensörler metal nesneleri, kapasitif sensörler ise modele ve ayara bağlı olarak metal, plastik, cam, sıvı, granül veya benzeri malzemeleri temassız biçimde algılamak için kullanılır. Bu sensörler otomasyon makinelerinde konum kontrolü, parça sayımı, yaklaşım algılama ve seviye kontrolü gibi görevler üstlenir. CNC makineleri, konveyörler, paketleme hatları, dolum sistemleri, depolar ve üretim tesisleri yaygın kullanım alanlarıdır.

Sensörün hedef bulunmadığı hâlde çıkış vermesi, hedefi bazen görüp bazen görmemesi veya inverter çalıştığında kararsızlaşması genellikle tek bir nedene bağlı değildir. Sensör yanlış tetiklenmesi araştırılırken mekanik yerleşim, sensör ayarı, kablolama, besleme ve elektromanyetik uyumluluk birlikte değerlendirilmelidir.

Önce Yanlış Tetiklenmenin Biçimini Belirleyin

Kontrole başlamadan önce problemin hangi koşulda oluştuğu gözlemlenmelidir. Sensör sürekli aktif kalıyorsa algılama yüzeyinin önünde istenmeyen bir malzeme, çevrede metal etkisi veya aşırı hassasiyet bulunabilir. Çıkış rastgele açılıp kapanıyorsa kablo, besleme ya da parazit ihtimali daha güçlüdür.

Aşağıdaki sorular arıza kaynağını daraltmaya yardımcı olur:

• Sensör yalnızca motor veya inverter çalışırken mi tetikleniyor?
• Makine dururken sensör kararlı çalışıyor mu?
• Yağmur, yıkama, yoğun nem veya ürün birikmesi sonrasında mı sorun oluşuyor?
• Hedef sensöre çok yakın veya algılama sınırında mı hareket ediyor?
• Sensör kablosu motor, rezistans veya şebeke kablolarıyla aynı kanaldan mı geçiyor?
• Sensörün LED göstergesi mi, yoksa yalnızca PLC veya kontrol kartı girişi mi kararsız?
• Aynı besleme kaynağına bağlı röle, kontaktör veya valf çalıştığında tetikleme meydana geliyor mu?

Sorunun hangi ekipman devreye girdiğinde başladığını belirlemek, parça değiştirerek deneme yapmaktan daha hızlı sonuç verir.

Sensör Yanlış Tetiklenmesinde Algılama Mesafesi Kontrolü

Sensör ile hedef arasındaki mesafe, katalogda belirtilen azami algılama mesafesine çok yakın seçilmemelidir. Hedef, algılama alanının sınırında hareket ediyorsa mekanik titreşim, sıcaklık değişimi, hedef yüzeyindeki eğrilik veya küçük konum sapmaları çıkışın açılıp kapanmasına neden olabilir.

Kontrol sırasında:

1. Hedefi sensöre kontrollü şekilde yaklaştırın.
2. Sensörün çıkış verdiği noktayı belirleyin.
3. Hedefi uzaklaştırarak çıkışın kapandığı noktayı gözlemleyin.
4. Normal çalışma konumunun bu iki sınırın çok yakınında olmadığını doğrulayın.
5. Makine titreşirken hedef ile sensör arasındaki mesafenin değişip değişmediğini inceleyin.

Endüktif sensörlerde hedef metalin türü, boyutu, kalınlığı ve sensöre yaklaşma yönü algılama mesafesini etkileyebilir. Üreticinin verdiği nominal mesafe, belirli ölçülerde standart bir hedef kullanılarak belirlenir. Uygulamadaki küçük veya farklı metal hedef aynı mesafeden algılanmayabilir.

Kapasitif sensörlerde hassasiyet ayarı gereğinden yüksek olduğunda hedef dışındaki makine parçaları, ürün kalıntıları veya çevresel değişimler algılanabilir. Hassasiyet ayarı, gerçek hedef güvenilir biçimde algılanacak ancak çevredeki istenmeyen etkiler çıkış oluşturmayacak seviyede yapılmalıdır.

Endüktif Sensörlerde Çevredeki Metal Etkisi

Endüktif sensörün algılama yüzeyinin yanındaki veya arkasındaki metal parçalar sensörün elektromanyetik alanını etkileyebilir. Özellikle gömme montaja uygun olmayan, diğer adıyla ekranlamasız modeller metal bir braketin içine fazla yakın monte edildiğinde algılama mesafesi değişebilir veya sensör sürekli aktif kalabilir.

Ekranlamasız endüktif sensörler genellikle daha uzun algılama mesafesi sağlayabilir ancak algılama başlığının çevresinde metalden arındırılmış daha geniş bir alan gerektirir. Schneider Electric de ekranlamasız modellerde çevredeki metalin etkisini önlemek için sensör yüzünün çevresinde boşluk bırakılması gerektiğini belirtmektedir.

Şu noktalar kontrol edilmelidir:

• Sensör gövdesinin montaj tipine uygun yerleştirilip yerleştirilmediği
• Algılama yüzünün önüne veya yanına sonradan metal koruyucu eklenip eklenmediği
• Sensörü taşıyan braketin gevşeyerek algılama alanına girip girmediği
• Birden fazla sensörün birbirine çok yakın monte edilip edilmediği
• Hedef dışındaki cıvata, sac veya makine parçasının algılama bölgesinde bulunup bulunmadığı

Gerekli montaj mesafeleri sensör modeline göre değiştiğinden kesin boşluk değeri için ilgili ürünün teknik dokümanı esas alınmalıdır. Panasonic de çevrede metal bulunduğunda model için belirtilen minimum ayırma mesafesine uyulmasını istemektedir. 

Metal algılama uygulamalarında farklı gövde ve çıkış seçenekleri için Endüktif Sensör kategorisi incelenebilir.

Kapasitif Sensörlerde Nem ve Malzeme Birikmesi

Kapasitif sensör, algılama yüzünün önündeki elektriksel alan değişimini izler. Bu nedenle yalnızca hedef malzeme değil; algılama yüzeyindeki su filmi, yoğun nem, yağ, toz veya ürün kalıntısı da sensörün gördüğü kapasitif değeri değiştirebilir.

Özellikle dolum, gıda, tarım, granül taşıma ve sıvı seviye uygulamalarında şu kontroller yapılmalıdır:

• Sensör yüzeyinde ürün tabakası oluşup oluşmadığı
• Sensör ile tank veya hazne duvarı arasında nem birikip birikmediği
• Temizlik sonrasında yüzeyde su filmi kalıp kalmadığı
• Plastik veya cam haznenin kalınlığının değişip değişmediği
• Algılanan malzemenin nem oranında önemli değişim bulunup bulunmadığı
• Hassasiyet ayarının boş hazneyi de algılayacak kadar yüksek olup olmadığı

Sensör yüzeyi enerji kesildikten sonra üreticinin izin verdiği yöntemle temizlenmeli ve kurutulmalıdır. Sensörün koruma sınıfı bilinmeden basınçlı su, solvent veya kimyasal temizleyici uygulanmamalıdır.

Hassasiyet ayarı bulunan bir kapasitif sensörde ayar, boş ve dolu durumlar karşılaştırılarak yapılmalıdır. Boş haznede çıkış kapalı, gerçek ürün seviyesinde ise kararlı biçimde açık olmalıdır. Seviye ve malzeme algılama uygulamalarına yönelik seçenekler Kapasitif Sensör kategorisinde yer almaktadır.

Sensör Kablosu Güç Kablolarıyla Birlikte Taşınırsa Ne Olur?

Sensör kablosunun inverter-motor kablosu, şebeke hattı, rezistans beslemesi, kontaktör çıkışı veya yüksek akım taşıyan kablolarla uzun mesafe boyunca paralel ilerlemesi sensör sinyaline parazit taşınmasına neden olabilir.

İnverterler motor hızını kontrol etmek için yüksek hızlı anahtarlama yapar. Motor kablosunda oluşan hızlı gerilim değişimleri, yakınındaki sensör kablosuna kapasitif veya endüktif yolla bağlanabilir. Bunun sonucunda:

• Sensör çıkışında kısa süreli darbeler oluşabilir.
• PLC girişi hedef varmış gibi sinyal görebilir.
• Sensör LED’i kararlı olduğu hâlde kontrol kartı girişi değişebilir.
• İnverter frekansı veya motor yükü değiştikçe arızanın şiddeti değişebilir.
• Uzun kablolarda problem daha belirgin hâle gelebilir.

Siemens EMC kurulum kılavuzu, güç ve sinyal kablolarının ekranlı olsalar bile ayrı taşınmasını; paralel güzergâhların sınırlandırılmasını ve zorunlu kesişmelerde kabloların uzun süre yan yana ilerletilmemesini önermektedir. Aynı kılavuzda farklı kablo grupları arasında uygulamaya göre mesafe bırakılması ve kabloların mümkün olduğunca kısa tutulması gerektiği açıklanmaktadır.

Uygulanabilecek düzenlemeler şunlardır:

• Sensör kablosunu motor ve şebeke kablolarından ayrı bir kanala alın.
• Aynı kanal zorunluysa fiziksel ayırıcı kullanın.
• Sinyal ve güç kablolarını uzun mesafe boyunca paralel taşımayın.
• Kesişme zorunlu olduğunda mümkün olduğunca dik açıya yakın geçiş yapın.
• Gereksiz kablo fazlasını inverter veya motor kablosunun yanında rulo hâlinde bırakmayın.
• Üreticinin önerdiği ekranlı sensör kablosunu ve ekran bağlantı yöntemini kullanın.
• Kablo eklerini, gevşek klemensleri ve hasarlı izolasyonu kontrol edin.

Sensör, güç ve sinyal hatlarının düzenlenmesi için Kablo, Konnektör ve Klemens kategorisindeki uygun bağlantı ürünleri değerlendirilebilir.

Şase ve Topraklama Bağlantısı Nasıl Kontrol Edilmeli?

Makine gövdesi, pano şasesi, inverter gövdesi ve koruyucu toprak bağlantıları arasında uygun eş potansiyel bağlantı bulunmadığında yüksek frekanslı parazit farklı yollar üzerinden dolaşabilir. Gevşek, boyalı yüzeye bağlanmış veya gereğinden uzun topraklama bağlantıları özellikle inverterli sistemlerde EMC performansını düşürebilir.

Kontrol edilmesi gereken başlıca noktalar:

• Pano ve makine gövdesinin koruyucu toprak bağlantısı
• İnverterin üretici talimatına uygun topraklanması
• Metal montaj plakalarının elektriksel sürekliliği
• Kablo ekranının üreticinin belirttiği noktada ve yöntemle sonlandırılması
• Sensörün 0 V hattında gevşeklik veya kopukluk bulunup bulunmadığı
• Farklı güç kaynaklarının 0 V uçları arasında istenmeyen potansiyel fark oluşup oluşmadığı

Kablo ekranı her sistemde rastgele iki uçtan veya tek uçtan bağlanmamalıdır. Doğru yöntem; sinyal türüne, kabloya, frekansa, cihazların topraklama yapısına ve üretici talimatına göre değişebilir. Koruyucu toprak bağlantısı üzerinde yapılacak çalışmalar yetkin kişiler tarafından, enerji kesilerek gerçekleştirilmelidir.

Besleme Kalitesi ve SMPS Güç Kaynağı Kontrolü

Sensörün besleme gerilimi, sensörün izin verilen çalışma aralığında ve kararlı olmalıdır. Yetersiz güç kaynağı, gevşek terminal, uzun ve ince kablo, aynı hatta çalışan bobinli yükler veya arızalı SMPS; sensör beslemesinde kısa süreli düşme ve yükselmelere yol açabilir.

Ölçüm yapılırken yalnızca boşta görülen gerilim yeterli değildir. Röle, kontaktör, valf veya motor devreye girerken sensör beslemesinin nasıl değiştiği de kontrol edilmelidir.

Pratik kontroller:

1. Sensörün besleme uçlarındaki DC gerilimi ölçün.
2. Yükler devreye girerken gerilimin belirgin şekilde değişip değişmediğini izleyin.
3. Sensörün 0 V bağlantısını doğrudan güç kaynağına kadar takip edin.
4. Gevşek klemens, oksitlenme ve ince kablo kaynaklı gerilim düşümünü kontrol edin.
5. Kontrol devresi ile yoğun parazit üreten yüklerin aynı güç kaynağından beslenip beslenmediğini değerlendirin.
6. Bobinli yüklerin üreticiye uygun bastırma elemanlarına sahip olup olmadığını kontrol edin.

Kontrol devresinin toplam yüküne ve gerekli çıkış gerilimine uygun kaynak seçimi için DC SMPS Güç Kaynakları kategorisi kullanılabilir.

EMI Filtre ve Ferrit Nüve Ne Zaman Kullanılmalı?

Kablo güzergâhı, topraklama ve besleme sorunları düzeltilmeden yalnızca ferrit nüve eklemek temel problemi gizleyebilir. Önce parazitin kaynağı ve sensöre hangi yoldan ulaştığı belirlenmelidir.

EMI filtre, inverter veya başka bir anahtarlamalı cihazın şebeke tarafına taşıdığı elektromanyetik gürültünün azaltılmasında kullanılabilir. Filtrenin akım, faz, gerilim ve uygulama tipine uygun seçilmesi; üretici talimatındaki bağlantı ve topraklama şartlarına göre monte edilmesi gerekir.

Ferrit nüve ise kablo üzerinden taşınan yüksek frekanslı ortak mod parazitlerin azaltılmasına yardımcı olabilir. Ancak ferritin malzemesi, boyutu, kablonun nüveden geçiş biçimi ve parazitin frekansı sonucu doğrudan etkiler. Bu nedenle her ferrit her arızada aynı sonucu vermez.

Parazit azaltma bileşenleri için EMI Filtre ve Ferrit Nüve Manyetik Halka kategorileri incelenebilir. Meon Robotik Otomasyon EMI filtre kategorisinde monofaze, trifaze ve kablo tipi parazit azaltma çözümleri bulunmaktadır.

Sensör mü, Kablo mu, PLC Girişi mi Arızalı?

Yanlış tetikleme sensörün kendisinden kaynaklanabileceği gibi sensör ile kontrol sistemi arasındaki bölümde de oluşabilir. Ayrım yapmak için LED ve giriş durumu birlikte izlenmelidir.

Sensörün başka bir sistemde denenmesi veya aynı sistemde bilinen sağlam bir sensörle karşılaştırılması tanıya yardımcı olabilir. Ancak PNP, NPN, normalde açık, normalde kapalı, besleme gerilimi ve bağlantı yapısı doğrulanmadan sensör değişimi yapılmamalıdır.

Adım Adım Sensör Yanlış Tetiklenme Kontrol Sırası

En hızlı sonuç için kontrol sırası basitten karmaşığa doğru ilerlemelidir:

1. Algılama yüzeyini ve hedefi temizleyin.
2. Hedef ile sensör arasındaki çalışma mesafesini kontrol edin.
3. Braket, titreşim ve çevredeki metal parçaları inceleyin.
4. Kapasitif sensörde hassasiyet ayarını boş ve dolu durumlara göre yeniden değerlendirin.
5. Sensör LED’i ile PLC giriş durumunu karşılaştırın.
6. Sensör besleme gerilimini yükler devreye girerken ölçün.
7. Soket, ek, klemens ve 0 V bağlantılarını kontrol edin.
8. Sensör kablosunu geçici olarak motor ve şebeke kablolarından uzaklaştırarak test yapın.
9. İnverter ve motor kablosunun ekranlama ile topraklama düzenini inceleyin.
10. Gerekli görülürse uygulamaya uygun EMI filtre veya ferrit çözümünü değerlendirin.
11. Sorun devam ediyorsa sensörü, kabloyu ve kontrol girişini ayrı ayrı test edin.

Bu sıra, doğrudan sensör değiştirmek yerine arızanın gerçek kaynağını belirlemeye yardımcı olur.

Sonuç

Endüktif veya kapasitif sensörde yanlış tetikleme görüldüğünde ilk şüphe yalnızca sensör olmamalıdır. Algılama mesafesinin sınırda olması, endüktif sensörün metal içine yanlış monte edilmesi, kapasitif sensör yüzeyindeki nem, kararsız DC besleme ve inverter kablosuyla paralel taşınan sensör hattı aynı belirtiyi oluşturabilir.

Kalıcı çözüm için sensör ayarı, mekanik montaj, kablo güzergâhı, şase bağlantısı ve besleme kalitesi birlikte kontrol edilmelidir. EMI filtre ve ferrit nüve ise doğru kablolama ve topraklama uygulamalarını tamamlayan bileşenler olarak değerlendirilmelidir.

Kaynaklar ve dokümanlar

• Meon Robotik Otomasyon Kapasitif Sensör kategorisi
• Meon Robotik Otomasyon Endüktif Sensör kategorisi
• Meon Robotik Otomasyon EMI Filtre kategorisi
• Meon Robotik Otomasyon Ferrit Nüve Manyetik Halka kategorisi
• Meon Robotik Otomasyon DC SMPS Güç Kaynakları kategorisi
• Meon Robotik Otomasyon Kablo, Konnektör ve Klemens kategorisi