Czujniki zbliżeniowe - indukcyjne

Zbliżeniowe czujniki indukcyjne stosowane są wszędzie tam, gdzie zachodzi potrzeba bezdotykowej detekcji metalowych obiektów. Zasada działania oparta jest na interakcji związanej z wejściem obiektu kontrolowanego w zmienne pole elektromagnetyczne o wysokiej częstotliwości, jakie generuje czujnik. Wykrycie obecności metalowego obiektu daje możliwość kontroli jego położenia i przemieszczania. Czujniki zbliżeniowe podłączone do liczników, sterowników lub układów przekaźnikowych mogą zliczać elementy, obroty, pozycjonować oraz kontrolować ruchome części. Wykrywanie metalu przez czujnik zbliżeniowy następuje w jego strefie działania, która różni się zależnie od typu czujnika i może wynosić od kilku do kilkudziesięciu mm. Dzięki wysokim stopniu ochrony IP67, czujniki mogą pracować w trudnym środowisku (odporne są one na zapylenie i wodę), w zakresie temperatur pracy od -25oC do +70oC. Zbliżeniowe czujniki indukcyjne są bardzo trwałe i stosunkowo szybkie. Zaletą jest również szeroki zakres napięć zasilania. Wszystko to sprawia, że są powszechnie stosowane w automatyce przemysłowej.

Podczas doboru czujnika, należy pamiętać o:

• Nominalnej strefie działania, czyli odległości zbliżanej płytki stalowej od czoła czujnika, przy której następuje przełączenie wyjścia czujnika. Strefa działania zależy od wymiarów czujnika i jego rodzaju - wbudowany lub nie. Budowa czujnika ma z kolei wpływ na "patrzenie" boczne i szybkość zadziałania. Sposób odziaływania wykrywanego obiektu na czujnik zależny jest od rodzaju wykrywanego metalu. W katalogach strefa działania podana jest dla stali. W przypadku innych metali należy uwzględnić współczynnik korygujący  - strefa działania ulega skróceniu:
  • dla materiału chrom-nikiel x 0,95,
  • dla mosiądzu x 0,55,
  • dla aluminium x 0,5,
  • oraz dla miedzi x 0,4.

Należy pamiętać, iż robocza strefa działania będzie mniejsza od nominalnej strefy działania. Zaleca się, aby dla bezpieczeństwa przyjąć współczynik 0.8x nominalna strefa działania, co zapewni prawidłową pracę czujników w tym zakresie niezależnie od zmian temperatury otoczenia, zmian napięcia zasilania oraz obecności drgań urządzenia na którym zamontowany jest czujnik;

• Logice działania czujnika: NO - normalnie otwarty, NC - normalnie zamknięty.

• Napięciu zasilania czujnika, czyli odpowiednia wartość i rodzaj napięcia zapewniającego prawidłową pracę czujnika:
• Rodzaj czujnika, od którego zależy sposób jego podłączenia:

a) Czujniki trójprzewodowe, mające poza zasilaniem niezależne wyjście, na którym np. pojawia się napięcie z chwilą zbliżenia metalu (czujniki PNP, NO). W czujnikach PNP wyjście łączone jest do + zasilania,a w NPN wyjście zwierane jest do masy (-). Czujniki trójprzewodowe zalecane są jako bezpieczniejsze z punktu widzenia właściwego zasilania, niezależnego od obciążenia.

b) Inną wersją są czujniki czteroprzewodowe, które oprócz zasilania posiadają dwa wyjścia - typu NO i N

c)Czujniki dwuprzewodowe łączone są szeregowo z odbiornikiem i zależnie od wykrycie metalu przepuszczają prąd albo nie. Stosując czujniki dwuprzewodowe należy pamiętać, że napięcie pozostające na czujniku nie może być niższe niż minimalne wymagane.

• Nie mniej ważnym zachowaniu właściwej odległosci między sąsiednimi czujnikami oraz metalowymi częściami konstrukcji mechanicznych. Minimalne odległosci pokazane są w kartach katalogowych czujników.
• Maksymalnej częstotliwości przełączania

W przypadku czujników krańcowych, lub bezpieczeństwa stosowane będą większe czujniki NC (zatrzymywanie przez przerwanie obwodu ruchu i ewentualne zatrzymanie przy urwaniu czujnika, zaniku zasilania), a do liczenia drobnych elementów, np. zębów obracającego się koła, właściwszy będzie mały, wbudowany czujnik typu NO.

Większość czujników posiada wbudowaną diodę LED, która sygnalizuje wykrycie obiektu przez czujnik. Ułatwia to diagnostykę czujnika na maszynie.

Czujniki możemy łączyć szeregowo lub równlolegle. Sposób połączenia zależny jest od posiadanego rodzaju czujników. Maksymalna ilość połączonych czujnków uzależniona jest od wartości napięcia zasilania, spadku napięcia na czujniku oraz wydajności prądowej czujnika.

Oferowane czujniki dostępne są w następujących obudowach:

• obudowy metalowe, gwintowany cylinder z czołem zabudownym lub nie
• obudowy prostopadłościenne, mocowane wkrętami

Jeżeli chodzi o sposób połączenia z resztą systemu, czujniki dostępne są w następujących wersjach:

• z przewodem wyprowadzonym na stałe,
• z przewodem dołączanym,
• lub bez przewodu ( zakończone gniazdem, np. M12,4piny). 

W przypadku ostatniego rozwiązania pomocne będą gotowe przewody połączeniowe, które dostępne są w różnych długościach oraz gniazdami: prostym lub kątowym.

Czujniki indukcyjne to jeden z elementów automatyki przemysłowej. Reagują one na metal, który zbliża się do ich powierzchni aktywnej. Czujniki te znajdują wykorzystywane są w celu dokładnego określania położenia części ruchomych urządzeń. Są to zdecydowanie najpopularniejsze czujniki spośród wszystkich rodzajów czujników zbliżeniowych. Czujnik indukcyjny stosowany jest w zdecydowanej większości maszyn oraz linii technologicznych.

Zastosowanie czujników indukcyjnych

Czujnik indukcyjny pozwala na wykrywanie obiektów, określanie ich cech oraz nadzór nad pracą urządzeń. Stosowane są na przykład w celu kontroli poziomu cieczy lub też materiałów sypkich. Niekiedy wykorzystywane są także w systemach bezpieczeństwa. Monitorują zmiany pola magnetycznego, które wytwarzają się, kiedy w pobliżu sensora znajduje się obiekt metaliczny. Pojedyncze czujniki różnią się od siebie zasięgiem działania, który zależy od rozmiaru cewki (element detekcyjny) i jest proporcjonalny do długości czujnika. Czujnik indukcyjny zbudowany jest z oscylatora, pola czujnika, przerzutnika, demodulatora oraz członu sterującego. Zasilany jest prądem stałym lub przemiennym.

Czujnik indukcyjny właściwości

Czujniki indukcyjne wyróżnia wysoka wytrzymałość, także w bardzo niekorzystnych warunkach środowiskowych. Oprócz tego wykazują odporność na wibracje oraz zanieczyszczenia. Jeśli porównamy czujnik indukcyjnych chociażby z czujnikiem stykowym, zauważymy, że gwarantuje on znacznie lepszą trwałość, dzięki czemu zużywa się dużo wolniej. Czujniki indukcyjne najczęściej produkowane są w szczelnych obudowach, co sprawia, że pracują przez długi czas w 100% bezawaryjnie.

Biorąc pod uwagę typ obwodu wyjściowego, wyróżnia się: czujniki indukcyjne z wyjściem analogowym oraz czujniki indukcyjne z wyjściem dwustanowym. Dodatkowo spośród tych drugich wyróżnia się dwa rodzaje wyjść: normalnie otwarte (NO) – tranzystory wyjściowe złączane, gdy przedmiot jest wyczuwany oraz normalnie zamknięte (NC) – tranzystory wyjściowe złączane, gdy przedmiot nie jest wyczuwany.