Senzory vířivých proudů detekují vzdálenost nebo vady kovových předmětů bezdotykově, dynamicky s přesností.

Obvykle se používají k měření feromagnetických a neferomagnetických látek. Jsou přijatelné pro aplikace v drsném průmyslovém prostředí kvůli jejich výjimečné toleranci, jako je olej, prach, vlhkost a rušení pole. Nabízené flexibilní a miniaturní verze lze také použít pro měření na vzdálenost, kde je místo omezené.

Princip vířivých proudů

Vířivý proud je elektrický proud indukovaný v kovech změnou magnetického pole. 

Vířivý proud proudí v uzavřené kruhové dráze uvnitř vodiče v rovině kolmé k magnetickému poli.

Jsou vířivé proudy střídavé nebo stejnosměrné?

Proud je vždy směrován jednosměrně v případě DC, kde je střídavý v případě AC. V DC neexistuje vůbec žádná oscilace. I když ve vířivých proudech nemají žádný pevný směr, cirkulují v přírodě. Koncept střídavého a stejnosměrného proudu se na tyto proudy nevztahuje, protože neexistuje žádný konkrétní směr, kterým tyto proudy proudí.

Proudy nejsou přiváděny zpět ke zdroji, protože jsou elektromagneticky indukovány. Proto je cesta mezi zdrojovou cívkou obecně a zátěží, kterou je v tomto případě vodivá plocha, neúplná. Proudy netečou zpět ke zdroji. Vodivý povrch, kde byly skutečně vyrobeny víry, rozptýlí svou energii ve formě tepla. A protože je obvod technicky otevřený, nelze jej nazvat střídavým ani stejnosměrným.

Vířivý proud versus indukovaný proud

Vířivý proud je indukovaný proud, ale v kovu nebo materiálech, kde nechcete indukovaný proud, jako je jádro transformátoru nebo montážní rám.

Jak se vířivý proud vytváří ve vodiči?

Když je vodič umístěn do časově proměnlivého magnetického toku, změna v tok v důsledku měnících se magnetických polí indukuje ve vodiči malé smyčky a těmito smyčkami protéká proud Faradayův zákon. Tyto proudy jsou známé jako vířivé proudy.

Jak funguje snímač vířivých proudů?

Princip fungování snímače vířivých proudů

Vířivý proud senzory využívají princip vytváření vířivých proudů k určení posunutí. Vzniká, když měnící se magnetické pole protíná vodič. Relativní pohyb způsobuje cirkulující proud elektronů nebo elektronů ve vodiči. Tyto cirkulující víry elektromagnetů s magnetickými poli, které působí proti dopadu aplikovaných magnetických polí. Čím silnější je magnetické pole nebo vyšší vodivost vodiče, nebo dokonce čím vyšší je srovnávací rychlost pohybu, tím budou indukované proudy a větší protilehlá plocha. Sondy vířivých proudů vnímají toto vytvoření sekundárních oblastí, aby objevily prostor mezi sondou a cílovou látkou.

Aplikace vířivých proudů

Existují různé průmyslové aplikace, ve kterých jsou využívány vířivé proudy, bez víření to nebude fungovat správně. Několik příkladů je magnetická brzda, aplikace založené na elektromagnetickém tlumení, indukční ohřívač, měřič elektrického výkonu, elektromagnetická levitace, charakterizace kovů, měření vibrací a polohy, strukturální zkouškyatd. Některé z nich byly podrobně vysvětleny takto:

• Magnetická levitace a odpudivé účinky: Zde se v různých aplikacích využívá odpudivá síla založená na vířivých proudech. Toto jsou základní kritéria, která byla využívána při aplikaci v magnetické levitaci. Tato síla může zvedat těžké předměty proti gravitaci, jako je vlak, jednokolejka atd., Tento systém také pracuje volně tření.
• Indukční pec: vířivý proud může být použit při tavení kovů a pro svařování, redesign nebo pro výrobu slitin. V ohřívači na bázi cívky je přípustné vysokofrekvenční střídavé napětí přenášet cívkou, která obklopuje příslušný kov, který se má roztavit.
• Magnetické brzdění ve vlacích: Vlaky se obvykle pohybují při nadměrných rychlostech, od nynějška by měl být brzdný systém vlaků účinný s plynulým přechodem na trhání ve volné formě. Účinek vířivých proudů zavedený silným elektromagnetem, umístěným přímo nad kolejnicemi, aktivuje vířivý proud v kolejích do opačného směru otáčení kola vlaku. Je bez tření, takže žádné mechanické spojení; od nynějška tato brzda pracuje na plynulém přechodu bez trhacích účinků, ale je použitelná pouze pro elektricky poháněný vlak.
• Aplikace založená na elektromagnetickém tlumení: Jen málo měřidel nebo přístrojů, tj. Galvanometr, využívá účinek vířivých proudů. Jejich nemagnetické pevné jádro z kovového materiálu se používá k generování kmitů vířivých proudů, které zase oponují pohybu cívky a usměrňují ji protichůdnými silami.
• U pohonu s nastavitelnou rychlostí:  Pohonu se spřaženými vířivými proudy lze dosáhnout proměnnou rychlostí, jak je požadováno pro různé průmyslové aplikace.
• Senzory vířivých proudů měří vibrace v zařízeních na galvanizaci oceli
• K měření tloušťky plechu z plechu, trubek nebo dutých trubek byl použit také snímač vířivých proudů
• Pohyb polohy válce ve spalovacím motoru má také snímač vířivých proudů
• Pro měření pohybu hydraulických válců může být užitečný také snímač vířivých proudů.
• Zaměstnán v letadle, jako je spínač zamykání dveří a klapka podvozku atd.

** Přestože je vířivý proud v některých aplikacích nežádoucí, může v požadovaném signálu způsobit nežádoucí magnetické rušení. Tam, kde používáme magnety s vysokým polem, je třeba vypočítat analýzu chybového pole vytvořenou vířením a postarat se o lepší přesnost.

Snímač posuvu typu vířivých proudů

Princip detekce

Vysokofrekvenční magnetická pole se používají v metodě vířivých proudů. Tento vysokofrekvenční magnetické pole je vytvářeno prouděním vysokofrekvenčních proudů uvnitř cívky umístěné uvnitř senzorů vířivých proudů nazývaných někdy sondy nebo hlava senzoru. Předpokládejme, že cíl (kov) zavedený do tohoto magnetického pole. V takovém případě způsobí elektromagnetická indukce magnetický tok přes povrch této věci. Vířivý proud proudí kolmo. To způsobí změnu impedance snímače vířivých proudů. Tímto způsobem lze tedy měřit vzdálenost.

Detektory posuvu typu vířivých proudů produkují poddajné magnetické pole využitím vysokofrekvenčního přítomného v hlavě detektoru. Když je uvnitř tohoto magnetického pole měřený předmět (kov), generuje se nadbytečný proud kolem magnetického toku, který prochází povrchem předmětu kvůli výsledku elektromagnetické indukce. To ovlivňuje impedanci cívky uvnitř hlavy detektoru.

Jelikož se prostor mezi měřeným předmětem (slitinou) a špičkou snímače zmenšuje, generuje se značnější proud a ztrácí se energie ve špičce snímače s vířivými proudy. Z tohoto důvodu, jakmile se prostor vytvoří blíže, oscilace se zmenší. Jakmile je prostor vyšší, oscilace se zvětší. Detektory opravují varianty v kmitání, což vyvolává změnu stejnosměrného napětí. Linearita je ale fixována linearizací a lze najít výsledek úměrný prostoru.

Vzájemné rušení někdy ovlivňuje toto měření.

Montáž tváří v tvář

Paralelní montáž

Mezi interferencí existuje několik metod; některé z nich jsou následující:

• Senzory vířivých proudů musí být instalovány s roztečí, aby nedocházelo k rušení.
• Je třeba nainstalovat spolu s jiným typem frekvence.
• Je třeba nainstalovat s ohledem na funkci prevence interference.

Chcete-li se dozvědět více o vířivém proudu, klikněte Brzda s vířivými proudy a Testování vířivých proudů.

Také čtení:

• Ir senzory
• Aplikace kritérií návrhu hmatového senzoru
• Barevný senzor
• Pir senzor
• Charakteristika robotických senzorů
• Snímač plamene

Dr.Subrata Jana

Jsem Subrata, Ph.D. ve strojírenství, konkrétněji se zajímají o oblasti související s jadernou a energetickou vědou. Mám zkušenosti s více doménami od servisního technika pro elektronické pohony a mikrokontroléry až po specializovanou práci ve výzkumu a vývoji. Pracoval jsem na různých projektech, včetně jaderného štěpení, fúze se solární fotovoltaikou, konstrukce ohřívače a dalších projektů. Mám velký zájem o oblast vědy, energii, elektroniku a přístrojové vybavení a průmyslovou automatizaci, především kvůli široké škále stimulačních problémů zděděných v této oblasti a každý den se mění s průmyslovou poptávkou. Naším cílem je zde tyto nekonvenční a složité přírodovědné předměty snadno a srozumitelně doložit.