汽车制造行业对电感式传感器的优化选择

2010年04月27日

摘要：以某汽车制造商项目为例，解读汽车制造业选择适宜的电感式传感器
关键词：电感式；定位检测；传感器

汽车制造业的发展及现状
汽车产品是一个高度综合的最终产品，其与普通产品有一定的区别，是建立在一个庞大的社会经济系统工程下，需要专业化、社会化，并需要相关工业产品与之配套。近年来，汽车消费市场在中国急速膨胀，从而汽车制造商纷纷扩大自己的生产规模，以适应这个庞大的市场。
汽车生产工艺上来看，近年来，国内汽车制造业的自动化水平大幅提升，明显趋势于提高装配精度、提高生产效率。作为定位及检测手段，多种传感器已经普及到生产线各个环节中，尤其是车厂广泛用于定位的电感式传感器，实时监控着整条线的运行状态。但面对于市场上不同厂家、多系列的传感器，如何选择最适合汽车制造领域应用的产品，成为关键。

电感式传感器产品特性探讨
        对于电感式传感器，大家都不会陌生，是用于近距离定位金属物体的通用方式。因为主要是通过霍尔效应来完成检测，所以也称为霍尔传感器。
        其内部结构由两部分构成：前端由缠绕着发射、接收线圈的铁芯构成检测部分；后端为电路部分，整体封装在塑料或金属外壳中。工作时，电磁铁芯部分发生交变磁场，对靠近的金属物体表面产生涡流效应，从而削弱LC震荡电路，放大电路部分分析电磁铁芯接收线圈的微弱LC震荡电路变化，并给予相应的输出。
        不同外形尺寸，其额定检测距离一般至多到100mm。通常状态下，各厂家对于其标称的检测距离为在实验室条件下测得的额定检测距离。实际应用中，考虑到各方面的环境因素，其可靠检测距离约为额定检测距离的80%，但对于被测物是有一定要求的。由于应用现场的被测物材料的导磁性和尺寸大小，一般情况下达不到标准被测物的要求，那么传感器的检测距离会进一步的衰减，这也就是很多用户感觉电感传感器的检测距离比厂家标称的小很多的原因。在这种非标检测的情况下，各厂家及其不同系列产品的差异较大。另外，更深入的讲，在抗电磁干扰性、环境温度、电压扰动以及安装要求等方面，都存在着差异。
        选择合适的传感器，会大幅提升设备运转的稳定性和可靠性，也最大的可能性减少传感器的失效或损毁，减少不必要的维护投入。汽车制造业在生产过程中，大量使用电感式传感器作为定位检测，如何针对此行业选择最适合的产品，显得尤为重要。

汽车生产线的稳定运转对电感式传感器的要求
        随着中国市场对汽车需求，以及对车辆性能要求的提升。汽车制造商在新建项目上，对其作业生产线也有更高的标准。一方面，需要达到汽车制造工艺的要求；再者，需要保证整条线稳定顺畅的运行、尽量减少维护和调试的时间，以保证较高的生产效率。
        众所周知，汽车制造环节主要包括四个主体部分：冲压、焊装、涂装、总装。而电感式传感器都大量的应用于每个部分。特别是焊装、涂装和总装车间，许多的电感式传感器分布在积放链输送线，起到滑翘检测或分轨到位检测作用。
        以新投产建设的某车厂为例，该厂采用大量ELCO（宜科）公司C40系列电感式传感器定位滑翘。此系列传感器为方形，检测面大小为40*40mm，额定检测距离达40mm。
        选择此系列传感器主要考虑到两个因素:
        1. 较远的检测距离：滑翘在运动中有时会有一定的震动，需要传感器具有一定的检测距离，以保证滑翘的被测部分不能因为震动脱离检测区域或撞到传感器造成损坏。
        2. 适中的外形尺寸：通常来讲，电感传感器的检测距离和体积是成正比的。对于40mm的检测距离来讲，40*40mm检测面的方形外壳尺寸是非常适宜的。
        除此主体参数的选择之外，还要考虑到更多的细节，以和现场工况相适宜，使传感器和现场环境、设备更加匹配。
    首先，检测距离的衰减性。滑翘为铁质，适合电感式传感器检测；而滑翘被测部分的尺寸略小于标准检测物尺寸（标准被测物尺寸为3倍额定检测距离，此应用中，标准尺寸应为120*120mm），这样的话就会有一定的衰减，上述款传感器在此方面做得比较优秀，衰减极小。
    其次，现场抗干扰能力。这个是不容忽视的问题，普通电感式传感器容易被电机或变频器干扰，很多技术人员只对在此附近的应用选择相应强抗电磁干扰的传感器。但在汽车制造车间，厂房大，现场技术人员习惯使用对讲机沟通，尤其是边走边用对讲机对话时，会不经意的靠近传感器，导致短暂失效。ELCO公司对C40系列产品在此方面非常关注，提升其整体电磁兼容性，避免因此造成误动作的发生。
    再者，安装方面。随着电感式传感器的普及，传感器不仅仅在电气性能方面有所提升，其机械方面的设计也越来越人性化。此应用中C40的电感式传感器感应面可以简单的调整到5个方向。不用任何工具辅助，也不用切断掉供电、输出插件，仅仅通过手动操作即可。对不同检测方向的安装使用提供了便利，最大程度的实现了人性化安装。减少了多种近似产品的备货和减少了安装、维护的时间。
    最后，稳定运行的保障。C40具有IP67的防护等级，在车厂的使用中，杜绝了任何油污、尘污的侵蚀。另外，滑翘经过轨道时，震动是长期存在的，C40优异的抗震动性同样是在此应用中发挥了非常重要的作用。
    此项目中，ELCO公司根据其工况，为该汽车制造商提供的传感器技术解决方案是比较成功的案例，整体上实现了为该项目中自动控制提供了稳定、可靠的检测环节。