基于電感耦合原理，在面臨劇烈機(jī)械應(yīng)力造成的連接磨損時(shí)，圖爾克提供了非接觸式傳輸能量與數(shù)據(jù)的解決方案

當(dāng)把智能手機(jī)放在一個(gè)非接觸式充電站上時(shí)，總感覺有奇跡發(fā)生。沒有電纜也可以傳輸電能？

使這一奇跡成為可能的是電感耦合原理。此項(xiàng)技術(shù)并不新奇，但它在消費(fèi)領(lǐng)域還未得到廣泛應(yīng)用。具備充電功能的電動(dòng)牙刷和無繩電話是迄今為止此項(xiàng)技術(shù)為數(shù)不多的大眾應(yīng)用。

只有在一些特定市場(chǎng)中，電感耦合作為一種傳輸電能的方法才得到最好的利用。例如，心臟起搏器和其它醫(yī)用設(shè)備，植入設(shè)備通常必須采用非接觸式電能和信號(hào)傳輸。這樣做的好處是顯而易見的：在胸腔上裝一個(gè)給起搏器充電的USB端口，光是想象這一幕都感覺更像是恐怖片或科幻片中的畫面，而不是嚴(yán)肅的醫(yī)療技術(shù)。

零磨損操作

然而在這些應(yīng)用中，基于電感耦合原理的信號(hào)和電能傳輸?shù)囊粋€(gè)極大優(yōu)勢(shì)幾乎沒有體現(xiàn)：電感耦合完全不會(huì)產(chǎn)生磨損。在家庭應(yīng)用中，這一優(yōu)勢(shì)的重要性并不明顯；然而在工業(yè)應(yīng)用中，這可能是決定產(chǎn)品選擇的關(guān)鍵因素。它所帶來的更長(zhǎng)保養(yǎng)周期、更短停機(jī)時(shí)間和更高使用周期，對(duì)于采購員和生產(chǎn)計(jì)劃員來說是非常重要的考慮因素。

特別是在觸點(diǎn)插拔非常頻繁的應(yīng)用中，磨損是一個(gè)嚴(yán)重的問題——因此也是一個(gè)關(guān)鍵的成本動(dòng)因。當(dāng)連接終端和接插件的廠商開始采用鍍金觸點(diǎn)的解決方案，他們才清楚地意識(shí)到，當(dāng)下迫切需要

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機(jī)器人自動(dòng)換刀裝置或旋轉(zhuǎn)分度臺(tái)對(duì)于連接技術(shù)的要求非?？量?。易受磨損的觸點(diǎn)和連接器要求短期的維護(hù)時(shí)間，否則可能會(huì)導(dǎo)致機(jī)器停機(jī)。如今，圖爾克的非接觸式電感式耦合型傳感器為傳統(tǒng)連接技術(shù)提供了一種全新的替代方案。NIC耦合型傳感器最大可以傳輸12W的功率，最大可傳輸多達(dá)8路開關(guān)量信號(hào)，可以為易受劇烈機(jī)械應(yīng)力影響的滑環(huán)或連接器提供一種零磨損的替代方案。

解決方案1：連接一個(gè)VB2分線器，兩個(gè)PNP開關(guān)量信號(hào)可以通過客體單元（右面）傳輸

解決方案2：主體單元（左面）連接到一個(gè)IO-Link主站，IO-Link傳感器測(cè)得的數(shù)據(jù)可以雙向傳輸

解決方案3：客體單元當(dāng)作IO-Link主站，通過I/O-Hub（右面）可連接多達(dá)8路開關(guān)量信號(hào)

一種零磨損的解決方案。任何人都沒有把金子僅僅用作裝飾的想法。即使貴金屬可以減少接觸磨損，但它并不能阻止磨損的發(fā)生。因此，只要應(yīng)用中存在易受劇烈應(yīng)力影響的連接，不管應(yīng)力是源自振動(dòng)還是頻繁的接點(diǎn)通斷，這些應(yīng)用都可以成為“非接觸式連接”技術(shù)的大顯身手之地。機(jī)器人自動(dòng)換刀裝置或旋轉(zhuǎn)分度臺(tái)是這類應(yīng)用的典型例子。

當(dāng)電感式耦合型傳感器用作非接觸式連接時(shí)，它為耦合部件提供的運(yùn)動(dòng)自由度同樣令人印象深刻。例如需要采集機(jī)器人旋轉(zhuǎn)工具或旋轉(zhuǎn)軸上的傳感器信號(hào)。這里非接觸式連接的接口是其一大優(yōu)點(diǎn)。雖然滑環(huán)在工業(yè)中也被確立為一種替代解決方案，但由于存在磨損問題，所以并不是很受歡迎。電感式耦合型傳感器的另一個(gè)應(yīng)用領(lǐng)域是空中輸送吊具，這類系統(tǒng)通常應(yīng)用在汽車行業(yè)。

功能強(qiáng)大的耦合型系列產(chǎn)品

圖爾克的NIC系統(tǒng)包含一系列的電感式耦合型傳感器，可以輕松應(yīng)對(duì)前面提到的應(yīng)用領(lǐng)域的挑戰(zhàn)。這些耦合型傳感器由連接控制器側(cè)的主體單元和連接傳感器/執(zhí)行器側(cè)的客體單元構(gòu)成。NIC電感式耦合型傳感器最大能傳輸12W的功率，最大可傳輸多達(dá)8路PNP開關(guān)量信號(hào)，提供高達(dá)500mA的電流。

這使得光幕、壓電閥或小型的閥島這一類的傳感器和執(zhí)行器在工作時(shí)無需在客體端額外配備放大器。主體單元可通過4針M12針頭接插件或出30cm導(dǎo)線的12針M12針頭預(yù)鑄接插件相連；客體單元通過30cm導(dǎo)線的4針M12針頭預(yù)鑄接插件相連。圖爾克的耦合型傳感器長(zhǎng)度僅為80毫米，是M30外殼中最緊湊的設(shè)備。

三種方案——包含IO-Link

電感式耦合型傳感器的連接像接插件連接一樣容易。傳感器或其它信號(hào)源連接到客體單元(NICS-M30-IOL2P8-0,3-RKC4.4T)。主體單元(NICP-M30-IOL2P8XH1141)與其相對(duì)，并通過一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)4針M12接插件連接到控制器或現(xiàn)場(chǎng)總線設(shè)備。在客體單元通過連接VB2分線器，則此基礎(chǔ)系統(tǒng)可以非接觸式傳輸兩路PNP開關(guān)量信號(hào)。此時(shí)的空氣間隙可以達(dá)到7mm。

由主體和客體單元構(gòu)成的同一類系統(tǒng)還可以用于具有IO-Link功能的傳感器傳輸信號(hào)。要實(shí)現(xiàn)這一功能，只需將主體單元連接到一個(gè)IO-Link主站。在客體單元，用戶只需簡(jiǎn)單地連接一個(gè)合適的IO-Link傳感器或任何其他支持IO-Link功能的設(shè)備即可。這些組合甚至還能實(shí)現(xiàn)雙向IO-Link通信，涵蓋所有的IO-Link功能，如參數(shù)設(shè)置和數(shù)據(jù)診斷。如果在客體單元連接的是圖爾克的I/O-Hub（支持16位PNP輸入的TBIL-M1-16DIP），該系統(tǒng)還可以用于機(jī)器人自動(dòng)換刀裝置之類的識(shí)別任務(wù)，因?yàn)榇藭r(shí)的集線器可以通過IO-Link向控制器傳送唯一的ID。

當(dāng)需要傳輸兩個(gè)以上的開關(guān)量信號(hào)時(shí)，則可以采用第三種解決方案：該情況下，IO-Link協(xié)議可以用于傳輸多達(dá)8個(gè)開關(guān)量信號(hào)。一個(gè)主體單元、一個(gè)客體單元再加上一個(gè)I/O-Hub，即可實(shí)現(xiàn)8個(gè)PNP信號(hào)的傳輸。此時(shí)使用的NICP-M30-8P8-0,3-RSC12T的12針客體單元被用作IO-Link主站，I/O-Hub則作為從站。主體單元通過12針M12連接器連接到現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的常規(guī)PNP輸入采集端，也就是說，該系統(tǒng)只在內(nèi)部基于IO-Link技術(shù)運(yùn)作，因而對(duì)用戶的功能沒有絲毫影響。

金屬檢測(cè)的診斷

除了8個(gè)PNP傳感器信號(hào)，系統(tǒng)還提供了兩個(gè)用于診斷信號(hào)的通道。一個(gè)信號(hào)指示客體單元是否存在，另一個(gè)用于檢測(cè)異物。一旦有任何金屬異物落入主體和客體單元之間，導(dǎo)致傳輸質(zhì)量降低，故障信號(hào)就會(huì)被發(fā)送到控制器，以迅速定位誤差源。帶4針端子的客體單元可通過全方位可見的LED狀態(tài)指示燈直接在設(shè)備上指示診斷信息。如果連接的是一個(gè)IO-Link設(shè)備，診斷數(shù)據(jù)在控制器中也是可用的。

7mm的空氣間隙

圖爾克的電感式耦合型傳感器相較于其他解決方案的優(yōu)異之處在于其寬達(dá)7mm的空氣間隙和12W的傳輸功率。在采用同類外殼的所有電感式耦合型傳感器中，圖爾克的電感式耦合型傳感器可提供最大的傳輸距離，它們的主體和客體單元的抗沖擊和抗扭轉(zhuǎn)表現(xiàn)也更為出色。如果主體和客體單元以標(biāo)稱距離正對(duì)放置，它們可以沿橫向偏移多達(dá)5mm。

如果在實(shí)際應(yīng)用中兩個(gè)耦合器不能同軸安裝，耦合器系統(tǒng)也可呈一定角度安裝。當(dāng)彼此之間的空氣氣隙為4mm時(shí)，允許高達(dá)15°的偏轉(zhuǎn)角度。即使是更大的偏轉(zhuǎn)角度，信號(hào)也不會(huì)直接中斷。雖然此時(shí)功率會(huì)逐漸減弱，但就某些特定應(yīng)用而言，它仍然足以勝任工作。

10ms內(nèi)進(jìn)入工作狀態(tài)

在許多要求頻繁變換連接的應(yīng)用中，客體單元的準(zhǔn)備運(yùn)行狀態(tài)也是一個(gè)重要考慮因素。特別是在機(jī)器人自動(dòng)換刀裝置應(yīng)用中，連接解決方案所允許的循環(huán)時(shí)間是一個(gè)關(guān)鍵因素。圖爾克電感式耦合型傳感器的客體單元在10ms內(nèi)即可進(jìn)入工作狀態(tài)。固定的主體單元具備永久供電。就啟動(dòng)時(shí)間而言，這是當(dāng)下市場(chǎng)最快的耦合器系統(tǒng)之一。當(dāng)然一個(gè)主體單元也可根據(jù)實(shí)際情況與任意數(shù)量的客體單元結(jié)合使用，反之亦然。多個(gè)主體單元和多個(gè)客體單元通過動(dòng)態(tài)配對(duì)則可以輕易實(shí)現(xiàn)更復(fù)雜的應(yīng)用。

連接技術(shù)和傳感器

客戶可以利用圖爾克的一系列連接、現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)和傳感器產(chǎn)品以完成這些新的NIC電感式耦合型傳感器的便捷安裝和使用。相關(guān)附件的選擇也十分靈活，從標(biāo)準(zhǔn)的4針M12連接器和多種Y型分線器，到I/O-Hub，直到適用于BL67模塊化現(xiàn)場(chǎng)總線系統(tǒng)的12針適配器電纜。作為自動(dòng)化領(lǐng)域?qū)＜遥瑘D爾克還可為各種不同的應(yīng)用提供廣泛的傳感器產(chǎn)品組合。