سیم بندی سنسورهای دیجیتال:

در این مقاله به نحوه‌ی سیم‌بندی سنسورهای دیجیتال در مدارهای کنترل و فرمان می‌پردازیم. این سنسورها از نظر نوع سخت‌افزار خروجی به دو گروه رله‌ای و ترانزیستوری (نوع ترانزیستور می تواند PNP یا NPN و یا هر دو باشد) و از نظر نوع خروجی به گروه‌های قطع و وصل با پلاتین باز، بسته و چنج آور تقسیم می‌شوند. به عنوان مثال در تصویر زیر، علامت مداری پلاتین چنج آور یا مکمل را مشاهده می‌کنید.

سنسورهای دیجیتال به صورت کلی با روش‌های دو سیمه، سه سیمه، چهار و پنج سیمه در مدارهای فرمان نصب می‌شوند. روش نصب، سیم‌بندی و کانکتورهای سنسور به مدل آن بستگی داشته و باید قبل از تهیه به آن‌ها دقت کرد.

در اولین قدم، نصب سنسورهای دو سیمه را بررسی می‌کنیم. این سنسورها در دو مدل AC و DC ساخته شده و تنها دو رشته سیم ‌دارند. طبق تصویر زیر،  سنسور دو سیمه با بار به صورت سری قرار گرفته و نیازی به اتصال سیم‌های جداگانه برای تغذیه و پلاتین‌ها ندارد. لازم به ذکر است که بار می تواند یک یک چراغ، رله‌ی فرمان، کنتاکتور و … باشد. در تصویر زیر مشاهده می‌کنید که برخی از سنسورها دارای سیم و برخی دارای کانکتورهای استاندارد بوده و موقعیت قرارگیری بار در آن‌ها مهم نیست.

در سنسورهای دو سمیه جریان نشتی یا Leakage Current، جریان نامی و ولتاژ تغذیه مهم است. جریان نشتی میزان جریانی است که در حالت خاموش بودن سنسور از آن عبور می‌کند. این جریان در حد چند میلی آمپر بوده ولی می‌تواند در برخی بارهای حساس و با توان پایین اختلال ایجاد کند.

با روشن شدن سنسور، جریان نامی از آن عبور کرده و می‌تواند بار را روشن کند. این جریان در حد چند صد میلی آمپر بوده و برای تحریک رله‌های فرمان، کنتاکتور و … کافی است. قبل از سیم‌بندی باید جریان بار را با جریان نامی سنسور مطابقت دهیم. بیشتر بودن جریان بار ممکن است به سنسور آسیب زده و یا باعث عدم روشن شدن آن بشود.

ولتاژ تغذیه در این سنسورها می‌تواند به صورت AC، DC یا AC/DC با مقادیر مختلف باشد. نکته‌ی مهم در سیم‌بندی این سنسورها، مطابقت دادن ولتاژ تغذیه با ولتاژ منبع و عدم اتصال مستقیم سنسور به آن است.  طبق تصویر زیر، علاوه بر هم اندازه بودن ولتاژ منبع و سنسور، همواره باید بین آن‌ها یک بار وجود داشته باشد. حذف بار و اتصال مستقیم سنسور به منبع ولتاژ، ممکن است به آن آسیب برساند.

جریان نشتی در برخی از بارها می‌تواند اختلال ایجاد کند. این اختلال می‌تواند به صورت تحریک بدون علت و یا عدم خاموش شدن بار، بعد از قطع سنسور باشد. برای رفع این اشکال می‌توان بارهای بیشتری را با هم موازی کرده و یا از مقاومت استفاده کرد. هر دوی این موارد باعث افزایش جریان بار و جلوگیری از اختلال سنسور خواهد شد. میزان مقاومت مجاز و توان آن با توجه به ولتاژ تغذیه در کاتالوگ شرکت‌های سازنده درج شده است. در تصویر اتصال مقاومت موازی با بار در سنسورهای دو سمیه را مشاهده می کنید.

روش اتصال سنسورها به صورت دو سمیه، ساده و سریع بوده ولی برای تمام بارها و موقعیت‌ها مناسب نمی‌باشد. طبق تصویر زیر و  به منظور رفع برخی از مشکلات، ولتاژ تغذیه و خروجی فرمان از یکدیگر تفکیک شده و در نهایت سه رشته سیم از سنسور خارج می‌شود. اغلب این سنسورها از نوع DC با خروجی ترانزیستور در مدل‌های NPN و PNP بوده و می‌توانند به صورت نرمال باز و نرمال بسته در مدار فرمان استفاده شوند.

در سنسورهای سه سیمه به صورت معمول از سه رنگ قهوه‌ای، آبی و مشکی استفاده می‌شود. طبق تصویر بالا، سیم قهوه‌ای جهت اتصال به قطب مثبت منبع تغذیه، سیم آبی جهت اتصال به قطب منفی و سیم مشکی خروجی در نظر گرفته می‌شود.

بار که می‌تواند انواع لامپ، رله، کنتاکتور و … باشد با توجه به نوع ترانزیستورها و فرمان مورد نظر (استفاده به صورت نرمال باز یا نرمال بسته) بین سیم مشکی و قهوه‌ای یا مشکی و آبی قرار می‌گیرد. در ضمن این نوع از سنسورها را می‌توان به انواع رله‌های کنترلی و PLC ها متصل کرد. برای این کار حتما باید به نوع ورودی در رله‌های قابل برنامه‌ریزی توجه کرد.

برای استفاده از هر دو حالت نرمال باز و نرمال بسته به صورت هم‌زمان، می‌توان از سنسورهای چهار سیمه استفاده کرد. این سنسورها نیز معمولا به صورت جریان مستقیم بوده و دارای خروجی ترانزیستوری هستند. رنگ سیم‌ها در این سنسور می‌تواند قهوه‌ای، آبی، مشکی و سفید باشد. طبق تصویر زیر، رنگ قهوه‌ای برای اتصال به قطب مثبت منبع تغذیه، آبی به قطب منفی، مشکی به صورت نرمال باز و سفید به صورت نرمال بسته در نظر گرفته می‌شود.

در بین سنسورهای دیجیتال مدل‌های پنج سیمه نیز وجود دارد. سنسورهای پنج سیمه در مدل‌های ترانزیستوری و رله‌ای ساخته شده و می‌توانند به صورت هم‌زمان یک پلاتین نرمال باز و یک نرمال بسته داشته باشند. به عنوان مثال در تصویر زیر، سیم‌بندی یک سنسور پنج سیمه از نوع رله‌ای را مشاهده می‌کنید.

تغذیه‌ی سنسور در مدل‌های رله‌ای انعطاف بسیار بالایی دارد. به عنوان مثال و طبق تصویر بالا، می‌توان از ۲۴ تا ۲۴۰ ولت AC و DC را به صورت مستقیم به سنسور متصل کرد. این ولتاژ کاری باعث حذف پاور یا منبع تغذیه و کاهش پیچیدگی و هزینه‌های مدار می‌شود. از طرف دیگر خروجی رله توان بسیار بیشتری نسبت به مدل‌های ترانزیستوری داشته و می‌توان بدون نگرانی از آن در مدار فرمان استفاده کرد. در کنار مزایای ذکر شده، سنسورهای رله‌ای دارای معایبی مانند سرعت عملکرد پایین، ایجاد صدا هنگام کار، ایجاد جرقه، مصرف بیشتر و … نیز هستند.

همانند شستی‌ها، میکروسوئیچ‌ها و … می‌توان برای ساخت حالت‌های منطقی، سنسورها را نیز به صورت سری و موازی به یکدیگر متصل کرد. این کار باعث حذف کنترلرها، کاهش حجم سیم‌بندی و در نتیجه  کاهش هزینه‌ها خواهد شد. سری و موازی کردن سنسورها تنها مخصوص نوع رله‌ای نبوده و می‌توان مدل‌های دو، سه،  چهار و پنج سیمه ترانزیستوری را نیز با روش‌های مختلف به یکدیگر متصل کرد.

به عنوان مثال در تصویر زیر، سری کردن دو سنسور دو سیمه را مشاهده می‌کنید. اتصال سری و موازی سنسورها دارای معایبی مانند پیچیده شدن مدار، عیب یابی سخت، تاثیر سنسورها روی یکدیگر، تغییر زمان و حساسیت سنسورها و … بوده و به دانش و تجربه‌ی بالایی در این زمینه نیاز دارد.

دوره ی تصویری تجهیزات کنترل و فرمان