Важко уявити сучасні системи автоматизації без передових датчиків наближення. Такі елементи відіграють ключову роль у багатьох пристроях, і їх використання обмежується лише винахідливістю інженерів. Датчики наближення включають кілька типів, зокрема: індуктивні датчики, лазерні та оптичні датчики, ультразвукові датчики, магнітні датчики та ємнісні датчики. Які їхні характеристики та яке їхнє застосування? Дізнайтеся!
У цій статті ви дізнаєтесь:
- Який принцип роботи датчика наближення?
- Як працюють індуктивні датчики?
- Як працюють лазерні та оптичні датчики?
- Як працюють ультразвукові датчики?
- Як працюють магнітні датчики?
- Як працюють ємнісні датчики?
Для чого використовуються датчики наближення?
21 століття – це не лише стрімкий розвиток комп’ютерів та ІТ, а й автоматизації. Однак дедалі досконаліші пристрої потребують дедалі більше різних типів датчиків. Серед них можна знайти як прості датчики , основним завданням яких є сигналізація про присутність, так і дуже досконалі датчики для обробки тривимірних зображень. Однак, автоматизація найчастіше використовує датчики наближення . Для чого вони потрібні? Їхнє основне завдання – сигналізувати про присутність об’єкта безконтактним способом. Найпопулярніші типи датчиків наближення перелічені нижче.
Датчики наближення в Оннінені
Індуктивні датчики
Перші моделі таких датчиків з'явилися в 1960-х роках і досі є одними з найпопулярніших в системах автоматизації. Такі індуктивні датчики (наприклад, Truck BI2-EG08-AN6X-V1131) ідеально підходять, коли потрібно виявити елемент з металу на дуже малій відстані від датчика. Індуктивні датчики наближення можуть відрізнятися корпусом та його типом. Однак конструкція кожного індуктивного датчика складається з наступних частин:
- котушка,
- осцилятор,
- схеми виявлення,
- вихідні кола.
Який принцип роботи індуктивного датчика наближення? У таких датчиках змінний струм генерується генератором, а потім проходить через котушку, створюючи магнітне поле. Напрямок встановлення котушки визначає, де розташована активна поверхня датчика. Коли металевий предмет потрапляє в поле виявлення датчика, він генерує магнітне поле, спрямоване протилежно полю, що генерується котушкою. Це призводить до зменшення амплітуди коливань, що виявляється схемою виявлення. Таким чином активуються вихідні схеми. Датчики наближення цього типу найчастіше використовуються в промисловому секторі.
Корпуси індуктивних датчиків можуть бути дуже різними, але найпопулярнішими та найчастіше купуються циліндричні датчики (наприклад, XSAV11373 SCHNEIDER). Індуктивні датчики наближення можуть виявляти різні типи металів.
При виборі індуктивного датчика слід звернути увагу на такі параметри, як:
- діапазон датчика – зазвичай виражається як максимальний діапазон індуктивного датчика. Він залежить від того, з якого металу виготовлений виявлений об'єкт.
- гістерезис – найчастіше виражається у відсотковому значенні, включеному до функції діапазону датчика. Це різниця у відстані, на яку реагує індуктивний датчик під час наближення до поверхні датчика або віддалення від неї. Значення гістерезису залежить переважно від типу та розміру датчика та зазвичай не перевищує 20% від діапазону вимірювання.
- коефіцієнт матеріалу (зменшення діапазону) – для цього типу датчика використовується шкала значень коефіцієнта матеріалу. Вона визначає приблизний діапазон індуктивного датчика для заданого матеріалу.
- поверхня датчика – те, як побудована поверхня датчика, також дуже важливо. Це визначає, чи буде дальність дії датчика більшою чи меншою. Вбудована поверхня індуктивного датчика наближення зазвичай має менший радіус дії, але точнішу точку підключення. З іншого боку, невбудовані поверхні датчиків мають більший радіус дії, але менш точну точку підключення.
- Ступінь захисту (призначення та стійкість датчика) – визначення умов, за яких і де можна використовувати датчики наближення.
Оптичні та лазерні датчики
Іншим типом датчиків наближення є фотоелектричні датчики, в яких джерелом світла є, наприклад, лазерні діоди (наприклад, Banner QS18VP6LAF). Виробники часто використовують модуляцію світлового променя, що значно зменшує перешкоди та споживання енергії. Найчастіше на ринку можна знайти лазерні датчики наближення, в яких передавач поєднаний з джерелом світла, хоча є також моделі з окремими модулями. Завдяки лазерним датчикам можна виявляти навіть дуже маленькі об'єкти та навіть їх мінімальні рухи. Ці типи датчиків реагують миттєво та характеризуються дуже великою дальністю виявлення. З іншого боку, висока чутливість лазерних датчиків до забруднення може бути проблемою. На ринку можна знайти лазерні датчики, що використовують пряме відбиття від об'єкта, що використовують відбиття від відбивача на об'єкті (об'єкт виявляється, коли він перекриває випромінюваний світловий промінь), що використовують відбиття поляризованого світла (воно реагує лише на промінь із заздалегідь визначеного напрямку, а решта променів ігноруються). Деякі моделі працюють з використанням так званих бар'єрів (розділені передавач і приймач). Виявлення об'єкта відбувається, коли цей об'єкт перериває промінь між двома модулями. На ринку також доступні оптичні датчики , які використовують світлодіоди замість лазерного діода (наприклад, XUX1ARCNT16 SCHNEIDER). Принцип роботи оптичного датчика подібний до лазерного варіанту.
Ультразвукові датчики наближення
Ультразвукові датчики, безумовно, є молодшим рішенням, щонайменше на 30 років молодшим за оптичні або індуктивні датчики. В ультразвукових датчиках (наприклад, Banner QS18UPAQ8) ультразвукова хвиля випромінюється в напрямку виявлених об'єктів. Коли ця хвиля фактично потрапляє на об'єкт, вона відбивається від нього та повертається до датчика. Однак у цьому випадку проблема полягає в тому, що ультразвук також може відбиватися від об'єктів, які не є об'єктом вимірювання (наприклад, корпус машини). Тому, щоб уникнути фальсифікації вимірювання, враховується час, що проходить від надсилання до отримання хвилі. Коли цей час коротший, ніж передбачалося раніше, датчик вважатиме, що він виявив об'єкт, коли він довший - що відбиття відбулося від машини або стіни. Ультразвукові датчики наближення мають багато переваг, зокрема стійкість навіть до великої кількості бруду, вони можуть працювати зануреними в рідини та виявляють різні типи об'єктів.
Магнітні датчики наближення
Магнітні датчики (наприклад, Electronic MZ070186) є одними з найпростіших датчиків наближення. Їхній принцип роботи базується на керуванні контактами під впливом магнітного поля, джерелом якого може бути електромагніт або постійний магніт. Залежно від моделі датчика, контакти можуть бути пристосовані для проведення малих струмів або до великих індуктивних навантажень. На відміну від інших датчиків наближення, магнітні датчики характеризуються простою структурою, відсутністю електроніки, яка могла б вийти з ладу. Завдяки тому, що магнітні датчики наближення характеризуються високою стійкістю до пилу та високих температур, а також магнітних коливань, їх можна використовувати там, де складні умови експлуатації.
Такі датчики наближення також мають високу стійкість до перевантажень та перенапруг, і датчики можуть використовуватися в різних системах автоматизації (наприклад, для пневматичних приводів). Однак необхідно враховувати низьку чутливість таких датчиків та необхідність використання магнітів або електромагнітів.
Ємнісні датчики наближення
Ємнісні датчики (наприклад, L80. CDWM3020ZPM SELS) можуть використовуватися для виявлення як металевих предметів, так і інших типів перешкод (води, дерева, пластику тощо). Здатність виявляти, зокрема, пластикові предмети робить ємнісні датчики популярними в системах пакувальних машин, але вони також використовуються, наприклад, для виявлення, коли резервуар заповнений рідиною тощо. Цей тип датчика працює, вимірюючи зміну ємності між об'єктом і датчиком. Це створює конденсатор, ємність якого залежить від відстані між об'єктом і датчиком. Коли об'єкт з'являється в полі виявлення, ємність конденсатора збільшується, що дає сигнал генератору для роботи. Чи знизилася частота, чи збільшилася, виявляється схемою виявлення та запускає підсилювач, який живить контакти реле.
Основною перевагою ємнісних датчиків є можливість легкого налаштування їхньої чутливості (робочої відстані). Ця чутливість залежить від розміру датчика, а також від матеріалу об'єкта виявлення.
Крім того, ємнісні датчики надзвичайно стійкі до перешкод, таких як пил, аерозоль у повітрі або електромагнітні перешкоди. З цієї причини ємнісні датчики наближення використовуються в різних галузях промисловості – харчовій, автомобільній, а також у складській та портативній техніці.
Датчики наближення в пропозиції Onninen
На ринку представлені різні типи датчиків наближення, і виробники конкурують один з одним в інноваційних дизайнерських рішеннях. Це означає, що ви можете легко вибрати правильний датчик для певної системи автоматизації та повною мірою використовувати її можливості. Ви можете вибрати датчики наближення залежно від ваших уподобань. Ви можете вибрати ємнісний датчик, індуктивний датчик, лазерний або оптичний датчик, ультразвуковий датчик, магнітний датчик. Перегляньте асортимент датчиків наближення у оптового продавця електротоварів Onninen та оберіть продукт, що відповідає вашим потребам!