Je těžké si dnes představit moderní automatizační systémy bez pokročilých senzorů přiblížení. Tyto prvky hrají klíčovou roli v mnoha zařízeních a jejich použití je omezeno pouze vynalézavostí inženýrů. Senzory přiblížení zahrnují několik typů, včetně: indukčních senzorů, laserových a optických senzorů, ultrazvukových senzorů, magnetických senzorů a kapacitních senzorů. Jaké jsou jejich vlastnosti a jaké je jejich použití? Podívejte se na to!
V tomto článku se dozvíte:
- Jaký je princip fungování senzoru přiblížení?
- Jak fungují indukční senzory?
- Jak fungují laserové a optické senzory?
- Jak fungují ultrazvukové senzory?
- Jak fungují magnetické senzory?
- Jak fungují kapacitní senzory?
K čemu se používají senzory přiblížení?
21. století není jen rychlým rozvojem počítačů a IT, ale také automatizace. Stále pokročilejší zařízení však potřebují stále více různých typů senzorů. Mezi nimi najdeme jak jednoduché senzory , jejichž základním úkolem je signalizovat přítomnost, tak i velmi pokročilé senzory pro zpracování trojrozměrných obrazů. Automatizace však nejčastěji využívá senzory přiblížení . K čemu slouží? Jejich základním úkolem je bezkontaktně signalizovat přítomnost objektu. Nejoblíbenější typy senzorů přiblížení jsou uvedeny níže.
Snímače přiblížení v Onninenu
Indukční senzory
První modely takových senzorů se objevily v 60. letech 20. století a dodnes patří k nejoblíbenějším v automatizačních systémech. Takové indukční senzory (např. Truck BI2-EG08-AN6X-V1131) jsou ideální, když je potřeba detekovat kovový prvek ve velmi malé vzdálenosti od senzoru. Indukční senzory se mohou lišit pouzdrem a typem. Konstrukce každého indukčního senzoru se však skládá z následujících částí:
- cívka,
- oscilátor,
- detekční obvody,
- výstupní obvody.
Jaký je princip fungování indukčního senzoru přiblížení? V takových senzorech je střídavý proud generován oscilátorem a poté prochází cívkou, čímž generuje magnetické pole. Směr instalace cívky určuje, kde se nachází aktivní povrch senzoru. Když se kovový předmět dostane do detekčního pole senzoru, generuje magnetické pole směřující opačným směrem, než je pole generované cívkou. To způsobí snížení amplitudy kmitů, které je detekováno detekčním obvodem. Tímto způsobem se aktivují výstupní obvody. Senzory přiblížení tohoto typu se nejčastěji používají v průmyslovém sektoru.
Pouzdra indukčních senzorů se mohou velmi lišit, ale nejoblíbenější a nejčastěji kupované jsou válcové senzory (např. XSAV11373 SCHNEIDER). Indukční senzory přiblížení dokáží detekovat různé druhy kovů.
Při výběru indukčního senzoru byste měli věnovat pozornost takovým parametrům, jako jsou:
- dosah senzoru – obvykle se vyjadřuje jako maximální dosah indukčního senzoru. Záleží na tom, z jakého kovu je detekovaný objekt vyroben.
- hystereze – nejčastěji vyjádřená jako procentuální hodnota, zahrnutá ve funkci rozsahu senzoru. Jedná se o rozdíl vzdálenosti, na kterou indukční senzor reaguje při přiblížení se k čelní ploše senzoru nebo při oddálení od ní. Hodnota hystereze závisí hlavně na typu a velikosti senzoru a obvykle nepřesahuje 20 % měřicího rozsahu.
- materiálový faktor (redukce dosahu) – pro tento typ senzoru se používá stupnice hodnot materiálových faktorů. Ta určuje přibližný dosah indukčního senzoru pro daný materiál.
- čelní strana senzoru – velmi důležité je také to, jak je čelní strana senzoru konstruována. To určuje, zda bude dosah senzoru delší nebo kratší. Vestavěná čelní strana indukčního senzoru přiblížení má obvykle kratší dosah, ale přesnější bod připojení. Na druhou stranu, nezabudované čelní strany senzorů mají delší dosah, ale méně přesný bod připojení.
- Stupeň krytí (účel a odolnost senzoru) – definice podmínek, ve kterých a kde lze senzory přiblížení použít.
Optické a laserové senzory
Dalším typem senzorů přiblížení jsou fotoelektrické senzory, u kterých je zdrojem světla například laserové diody (např. Banner QS18VP6LAF). Výrobci často používají modulaci světelného paprsku, která výrazně snižuje rušení a spotřebu energie. Nejčastěji se na trhu setkáme s laserovými senzory přiblížení, u kterých je vysílač kombinován se zdrojem světla, ačkoli existují i modely se samostatnými moduly. Díky laserovým senzorům je možné detekovat i velmi malé objekty a dokonce i jejich minimální pohyby. Tyto typy senzorů reagují okamžitě a vyznačují se velmi velkým detekčním dosahem. Na druhou stranu může být problémem vysoká citlivost laserových senzorů na kontaminaci. Na trhu se setkáme s laserovými senzory využívajícími přímý odraz od objektu, využívajícími odraz od reflektoru na objektu (objekt je detekován, když jej zakrývá vyzařovaný světelný paprsek), využívajícími odraz polarizovaného světla (reaguje pouze na paprsek z předem určeného směru a zbývající paprsky jsou ignorovány). Některé modely fungují s využitím tzv. bariér (oddělený vysílač a přijímač). K detekci objektu dochází, když tento objekt přeruší paprsek mezi dvěma moduly. Na trhu jsou k dispozici také optické senzory , které místo laserové diody používají LED diody (např. XUX1ARCNT16 SCHNEIDER). Princip fungování optického senzoru je podobný jako u laserové verze.
Ultrazvukové senzory přiblížení
Ultrazvukové senzory jsou rozhodně mladším řešením, nejméně o 30 let mladším než optické nebo indukční senzory. U ultrazvukových senzorů (např. Banner QS18UPAQ8) je ultrazvuková vlna vysílána ve směru detekovaných objektů. Když tato vlna skutečně zasáhne objekt, odrazí se od něj a vrátí se zpět k senzoru. V tomto případě je však problém v tom, že ultrazvuk se může odrážet i od objektů, které nejsou předmětem měření (např. kryt stroje). Aby se proto zabránilo zkreslení měření, počítá se doba, která uplyne od vyslání do přijetí vlny. Pokud je tato doba kratší, než se dříve předpokládalo, senzor bude považovat objekt za detekovaný, pokud je delší - za odraz od stroje nebo stěny. Ultrazvukové senzory přiblížení mají mnoho výhod, mezi které patří odolnost i vůči velkému množství nečistot, možnost práce ponořené v kapalinách a detekce různých typů objektů.
Magnetické senzory přiblížení
Magnetické senzory (např. Electronic MZ070186) patří mezi nejjednodušší senzory přiblížení. Jejich princip fungování je založen na ovládání kontaktů vlivem magnetického pole, jehož zdrojem může být elektromagnet nebo permanentní magnet. V závislosti na modelu senzoru mohou být kontakty přizpůsobeny pro vedení malých proudů nebo pro velké indukční zátěže. Na rozdíl od jiných senzorů přiblížení se magnetické senzory vyznačují jednoduchou konstrukcí, neobsahují elektroniku, která by se mohla porouchat. Vzhledem k tomu, že se magnetické senzory přiblížení vyznačují vysokou odolností vůči prachu a vysokým teplotám, jakož i magnetickým vibracím, lze je použít tam, kde jsou provozní podmínky obtížné.
Takové senzory přiblížení mají také vysokou odolnost vůči přetížení a přepětí a senzory lze použít v různých automatizačních systémech (např. pro pneumatické pohony). Je však nutné počítat s nízkou citlivostí těchto senzorů a nutností použití magnetů nebo elektromagnetů.
Kapacitní senzory přiblížení
Kapacitní senzory (např. L80. CDWM3020ZPM SELS) lze použít k detekci jak kovových předmětů, tak i jiných typů překážek (voda, dřevo, plast atd.). Schopnost detekovat zejména plastové předměty činí kapacitní senzory oblíbenými v systémech balicích strojů, ale používají se také například k detekci naplnění nádrže kapalinou atd. Tento typ senzoru funguje na principu měření změny kapacity mezi předmětem a senzorem. Vzniká tak kondenzátor, jehož kapacita závisí na vzdálenosti mezi předmětem a senzorem. Když se v detekčním poli objeví předmět, kapacita kondenzátoru se zvýší, což dává signál oscilátoru k činnosti. Detekční obvod detekuje, zda se frekvence snížila nebo zvýšila, a spustí zesilovač, který napájí kontakty relé.
Hlavní výhodou kapacitních senzorů je možnost snadného nastavení jejich citlivosti (pracovní vzdálenosti). Tato citlivost závisí na velikosti senzoru a také na materiálu detekovaného objektu.
Kapacitní senzory jsou navíc mimořádně odolné vůči rušení, jako je prach, aerosol ve vzduchu nebo elektromagnetické rušení. Z tohoto důvodu se kapacitní senzory přiblížení používají v různých průmyslových odvětvích – potravinářském, automobilovém, ale i ve skladovací a přenosné technice.
Senzory přiblížení v nabídce Onninen
Na trhu je k dispozici výběr z různých typů senzorů přiblížení a výrobci mezi sebou soupeří v inovativních konstrukčních řešeních. To znamená, že si můžete snadno vybrat ten správný senzor pro daný automatizační systém a plně využít jeho možnosti. Senzory přiblížení si můžete vybrat podle svých preferencí. Můžete si vybrat z kapacitního senzoru, indukčního senzoru, laserového nebo optického senzoru, ultrazvukového senzoru, magnetického senzoru. Prohlédněte si nabídku senzorů přiblížení u velkoobchodníka s elektrotechnikou Onninen a vyberte si produkt šitý na míru vašim potřebám!