Czujniki zbliżeniowe dla przemysłu w ofercie Micros

Czujniki indukcyjne, pojemnościowe, fotoelektryczne, hallotronowe – przegląd czujników zbliżeniowych dostępnych w ofercie firmy Micros.

Czujniki indukcyjne

Czujniki indukcyjne są prawdopodobnie najbardziej rozpowszechnionym w przemyśle rodzajem czujników zbliżeniowych. Reagują na wprowadzanie metalu w strefę czułości. Charakteryzują się dużą pewnością działania i niezawodnością. Czujniki reagują na wszystkie metale. Dzięki wysokiemu stopniu ochrony IP67 czujniki mogą pracować w trudnym środowisku (odporne są one na zapylenie i wodę). Zaletą jest również szeroki zakres napięć zasilania. Stosowane są wszędzie tam, gdzie zachodzi potrzeba bezdotykowej detekcji metalowych obiektów.

Zasięg działania, czyli tzw. strefa robocza, jest zależny od wielkości zastosowanego elementu detekcyjnego, którym jest cewka i zazwyczaj jest proporcjonalny do wymiarów, a konkretnie do długości czujnika.

W klasycznych rozwiązaniach, po demodulacji, sygnał z oscylatora jest kierowany na przerzutnik Schmitta. Typowo na wyjściu lub wyjściach czujnika są tranzystory NPN lub PNP, które mogą być skonfigurowane na dwa sposoby: tranzystory wyjściowe mogą  być załączane, gdy czujnik wykrywa przedmiot (typ NO – Normally Open), lub gdy go nie wykrywa (typ NC – Normally Close).

Czujniki indukcyjne wykonane są najczęściej w owalnych, metalowych i gwintowanych obudowach. Zaletą cylindrycznej obudowy jest łatwość montażu. Wiele czujników ma zamontowane diody LED, które wskazują na aktualny stan sensora.

Oprócz czujników klasycznych, producenci oferują także modele do stref zagrożonych wybuchem, do zastosowań w przemyśle spożywczym, o podwyższonej odporności na temperatury, do zastosowań w pojazdach czy też odporne na konkretne środki chemiczne i mycie myjkami ciśnieniowymi.

Cechy: szeroki zakres napięcia zasilania, długa żywotność i łatwość instalacji, długość przewodu 2 m, klasa szczelności IP67, dostępne wielkości zasięgu 2-8 mm, dostępne różne rodzaje czoła i konfiguracje wyjść.

Czujniki pojemnościowe

W sytuacjach, kiedy czujniki indukcyjne nie mogą zostać zastosowane – np. ze względu na wykrywanie obiektów niemetalowych, alternatywnym wyborem są najczęściej czujniki pojemnościowe. Pozwalają one na wykrywanie praktycznie dowolnych materiałów (zarówno metalicznych, jak i niemetalicznych), ale mają mniejszy zasięg niż analogiczne przetworniki indukcyjne. Do grupy materiałów nieprzewodzących wykrywanych przez czujniki pojemnościowe możemy zaliczyć np. tworzywa sztuczne, szkło, porcelana, drewno, papier, materiały organiczne  i wiele innych. Są wrażliwe na różnego rodzaju zabrudzenia i przeszkody pojawiające się pomiędzy nimi a elementem wykrywanym.

Typowo czujników pojemnościowych używa się do wykrywania przekroczenia poziomu przez ciecz lub materiał sypki, wykrywania różnych obiektów np. transportowanych na taśmociągu, pomiarów grubości np. drewna lub folii. Są zbudowane w sposób zbliżony do modeli indukcyjnych i różnią się jedynie zasadą działania. Zamiast cewki jest stosowany kondensator złożony z jednej okładki. Drugą okładkę stanowi obiekt zbliżany do czoła czujnika. Jego pojawienie się zmienia parametry kondensatora i jest to wykrywane przez obwody czujnika.

Czujniki są dostępne w różnych wykonaniach, przystosowanych do specyficznych środowisk pracy. Dzięki różnym typom wyjść czujnik można dopasować do indywidualnych wymagań kupującego. Mogą pracować one w logice NO – Normally Open lub NC – Normally Close. Występują również dwa rodzaje tranzystorów wyjściowych, czyli typu PNP lub NPN. Dobierając czujnik pojemnościowy warto również zwrócić uwagę na maksymalną częstotliwość przełączania sensora, która w praktyce wynosi kilkadziesiąt herców. Ogranicza to możliwość stosowania tych elementów w bardzo szybkich aplikacjach. Obecnie coraz częściej odchodzi się od stosowania czujników pojemnościowych na rzecz modeli optycznych. Oba rodzaje są podatne na zabrudzenia, ale jednak różnie reagują na różnego rodzaju zanieczyszczenia i, w zależności od sytuacji, jedne lub drugie mogą stanowić lepsze rozwiązanie. W porównaniu np. do czujników indukcyjnych, zaletą czujników pojemnościowych jest ich duża odporność na zakłócenia elektromagnetyczne.

Cechy: szeroki zakres napięcia zasilania (6-36 V), długa żywotność i łatwość instalacji, długość przewodu 1,5 m, klasa szczelności IP67, dostępne wielkości zasięgu 4-15 mm, dostępne różne rodzaje czoła i konfiguracje wyjść.

Czujniki fotoelektryczne

Czujniki fotoelektryczne to czujniki zbliżeniowe, zwane inaczej optycznymi, które wykorzystują transmisję energii do wykrywania obiektów przezroczystych i nieprzezroczystych. Składają się z emitera źródła światła i jego odbiornika. Przerwanie wiązki światła powoduje wyzwolenie czujnika. Są stosowane zarówno w zaawansowanej automatyce, jak i przy prostych aplikacjach. Mogą być także stosowane w automatyce domowej. Dostępne są różne typy czujników:

• odbiciowe: nadajnik i odbiornik zabudowane są w jednej obudowie, wiązka promieni wysyłana jest przez emiter, gdy na drodze tej wiązki pojawi się obiekt, zostanie ona przez niego odbita, wówczas wraca do detektora. Zaletą jest prosty montaż, a wadą – stosunkowo krótki zasięg oraz fakt, że dokładność działania może zależeć od koloru czy barwy wykrywanego obiektu.
• refleksyjne: nadajnik i odbiornik w jednej obudowie, wiązka promieni odbijana jest od reflektora, który umieszczony jest na końcu obszaru detekcji czujnika. Obiekt zostaje wykryty, gdy wiązka nie dotrze do odbiornika. Montaż jest bardziej skomplikowany, niż przy czujniku odbiciowym, jednak zaletą jest większy zasięg – wynoszący nawet kilkanaście metrów. Czujniki te są również bardziej uniwersalne i niewrażliwe na barwę wykrywanego przedmiotu.

Czujniki zróżnicowane są ze względu na logikę pracy: NO – Normally Open oraz NC – Normally Close. Na wyjściu mogą również wystąpić tranzystory typu: PNP lub NPN.

Działanie tych czujników może być utrudnione w środowisku o dużym zapyleniu – pył może osiadać na nadajniku lub odbiorniku w konsekwencji czego przerywać wiązkę promieni, przez co fałszować pracę czujnika.

Cechy: szeroki zakres napięcia zasilania (10-30V), długa żywotność i łatwość instalacji, długość przewodu 2m, klasa szczelności IP66, szeroki zasięg działania – dostępne wielkości 70mm-4m, wysoka dokładność, dostępne różne konfiguracje wyjść.

Czujniki hallotronowe

Czujniki hallotronowe są to czujniki zbliżeniowe, które wykrywają obecność magnesu stałego w zasięgu 10mm. W odróżnieniu od czujników indukcyjnych nie reagują na metale.

Są powszechnie stosowane w budowie maszyn oraz automatyce przemysłowej. Są przystosowane do pracy w trudnych warunkach, gdzie wysoka wilgotność i zapylenie mogą powodować przekłamania. Posiadają wysoką efektywność działania i charakteryzują się dobrą trwałością. Są stosowane powszechnie w liniach produkcyjnych oraz w maszynach obróbczych oraz w automatyce.

Cechy: szeroki zakres napięcia zasilania (5-24V), długa żywotność i łatwość instalacji, długość przewodu 2m, klasa szczelności IP67, czoło zabudowane, dostępne różne konfiguracje wyjść.

Źródło: Micros