Wszystkie produkty
Bezdotykowe przełączanie obwodów stało się niezbędne w środowiskach przemysłowych i komercyjnych. Jest to możliwe dzięki przełącznikom i czujnikom zbliżeniowym. Reagują one na obecność obiektów w ich bezpośrednim sąsiedztwie i wyzwalają określone działania. Poza zastosowaniami w obszarze ochrony osób i systemów, czujniki te są przede wszystkim wykorzystywane w zautomatyzowanych procesach produkcyjnych, takich jak programowalne sterowniki logiczne (w skrócie PLC). W naszym poradniku przedstawiamy dwie dominujące technologie: czujniki indukcyjne i pojemnościowe.
Czujnik zbliżeniowy to urządzenie elektroniczne, które może rozpoznawać lub wykrywać zbliżanie się lub obecność obiektów w pobliżu bez konieczności fizycznego kontaktu.
Istnieją różne rodzaje przełączników zbliżeniowych, na przykład fotoelektryczne, które rozpoznają obiekty poprzez przerwanie wiązki światła podobnej do bariery świetlnej. Magnetyczne przełączniki zbliżeniowe, takie jak kontaktron, reagują na bezpośrednią obecność magnesu, a następnie automatycznie zamykają obwód.
Jednak najczęściej stosowane czujniki zbliżeniowe działają na zasadzie indukcyjnej lub pojemnościowej .
Indukcyjne przełączniki zbliżeniowe wykorzystują indukcję elektromagnetyczną i reagują na prądy wirowe. Indukcja jest definiowana jako zmiana prądu płynącego przez przewodnik, który wywołuje napięcie zarówno w danym przewodniku, jak i we wszystkich sąsiednich. Prąd wirowy to prąd indukowany w przewodniku przez zmieniające się pole magnetyczne. Powstające pole magnetyczne jest przeciwne do pola magnetycznego, które wygenerowało prąd wirowy.
Indukcyjny przełącznik zbliżeniowy składa się zasadniczo z cewki, oscylatora elektronicznego, obwodu detekcji, obwodu wyjściowego i gniazda do podłączenia źródła energii. Oscylator jest zasilany prądem elektrycznym ze źródła prądu stałego i generuje prąd przemienny. Jeśli prąd ten przepływa przez cewkę indukcyjną, na powierzchni czujnika generowane jest elektromagnetyczne pole oscylacyjne.
Gdy metalowy obiekt znajdzie się w zasięgu wykrywania indukcyjnego czujnika zbliżeniowego, w obiekcie powstają prądy wirowe, które zmniejszają pole oscylacyjne czujnika. Amplituda oscylacji jest niższa od określonej wartości progowej, a obwód detekcji czujnika wyzwala sygnał na wyjściu obwodu.
Czujnik pojemnościowy jest podobny do indukcyjnego przełącznika zbliżeniowego z tą różnicą, że zamiast pola elektromagnetycznego generowane jest pole elektrostatyczne. Umożliwia wykrycie zarówno metalowych, jak i niemetalowych obiektów, takich jak tworzywa sztuczne, ciecze, papier, tkaniny lub szkło.
Struktura wewnętrzna jest identyczna z wyjątkiem cewki. Zamiast niej czujnik pojemnościowy zawiera jedną lub dwie metalowe elektrody jako powierzchnię sensora, tworząc połowę lub cały kondensator. Zbliżający się obiekt powoduje zmianę pojemności obwodu oscylatora na dwóch elektrodach. Obwód czujnika odbiera tę zmianę i wyzwala sygnał wyjściowy po osiągnięciu wartości progowej.
Gdy aktywna powierzchnia czujnika pojemnościowego składa się tylko z jednej metalowej elektrody, zbliżający się obiekt zachowuje się jak druga elektroda kondensatora. Obecność drugiej elektrody umożliwia czujnikowi odbieranie i rozładowywanie prądu zmiennego. Zmienia to wartość prądu, która jest z kolei wykrywana przez obwód czujnika. Obwód wyjściowy wskazuje zmianę na wyjściu po osiągnięciu wartości progowej dla zmiennej wartości prądu.
Powierzchnia czujnika może być ustawiona na różne odległości. Pomaga to na przykład przy wykrywaniu poziomu napełnienia pojemników. Dodatkowo możliwe jest dostosowanie do materiału docelowego. Podstawą tego dostosowania jest stała dielektryczna lub przenikalność elektryczna. Jest ona miarą podatności dielektryka na polaryzację elektryczną. Materiał o wysokiej stałej dielektrycznej polaryzuje się silniej pod wpływem przyłożonego pola elektrycznego niż materiał o niskiej stałej dielektrycznej, co skutkuje magazynowaniem większej ilości energii w materiale.
Efektywna odległość wykrywania dla materiałów docelowych o wyższej stałej jest większa niż dla materiałów docelowych o niższej stałej. Czujnik pojemnościowy dla alkoholu o stałej dielektrycznej 25 może mieć efektywną odległość wykrywania wynoszącą 10 milimetrów, podczas gdy ten sam czujnik pojemnościowy dla szkła o stałej dielektrycznej 5 ma odległość wykrywania wynoszącą tylko 2 milimetry.
Jednym z najczęstszych i najbardziej znanych zastosowań czujników indukcyjnych jest wykrywanie położenia w procesach produkcyjnych opartych na ruchu mechanicznym. Zapewniają one spójne ustawienie i funkcję przepływu podczas napełniania pojemników.
Dobrze wykonany i zabezpieczony czujnik indukcyjny jest odporny na zużycie w porównaniu z innymi typami sensorów. W procesach wymagających wysokiej higieny, takich jak puszkowanie, linie produkcyjne regularnie zmieniają składniki i roztwory czyszczące. Mimo że w takiej sytuacji można również zastosować mechaniczny wyłącznik krańcowy lub wyłącznik różnicowy, czujnik indukcyjny okazuje się bardziej odporny na awarie.
Czujniki indukcyjne, oprócz wykrywania samych produktów, mogą być również wykorzystywane do monitorowania dokładnej pozycji kół zębatych w systemach przenośników. Jeśli operator z jakiegokolwiek powodu musi zatrzymać przenośnik taśmowy, czujniki indukcyjne dostarczają wiarygodnych informacji, dzięki czemu proces może zostać wznowiony szybko i prawidłowo.
Zalety
Bezdotykowa detekcja
Odporność na typowe warunki panujące w obszarach przemysłowych, takie jak kurz i brud
Zdolność i elastyczność w wykrywaniu metali
Korzystna cena
Brak ruchomych części, dzięki czemu dłuższa żywotność
Wady
Mały zasięg wykrywania, średnio do 80 milimetrów
Może wykrywać tylko metalowe obiekty
Na wydajność mogą mieć wpływ warunki zewnętrzne, takie jak ekstremalne temperatury
Wrażliwy na chemikalia
Czujniki pojemnościowe mogą być stosowane do wykrywania szerokiej gamy materiałów, w tym cieczy o różnej lepkości lub ciał stałych, takich jak proszek, kamień i metale.
Czujniki pojemnościowe są na przykład często stosowane do wykrywania materiałów ziarnistych lub sypkich, takich jak granulki tworzyw sztucznych w zbiornikach wtryskarek.
Specjalnie opracowane czujniki pojemnościowe mogą nawet wytrzymać środowisko wybuchowe, dzięki czemu nadają się do montażu na silosach zbożowych w celu wykrywania materiałów takich jak ryż, słód jęczmienny, kukurydza i soja.
Zalety
Wykrywanie bezdotykowe
Szeroki zakres wykrywanych materiałów
Wykrywanie obiektów za pomocą szerokiego pasma czułości przez niemetalowe ściany
- Doskonale nadaje się do użytku w środowisku przemysłowym
- Często zawiera potencjometr, który pozwala użytkownikowi dostosować czułość czujnika do wykrywania tylko pożądanych obiektów
Brak ruchomych części, co zapewnia dłuższą żywotność
Wady
Stosunkowo krótki zasięg, choć zwiększa się on stopniowo w porównaniu z czujnikami indukcyjnymi
Wyższa cena w porównaniu do czujników indukcyjnych