Dnes je těžké si představit moderní automatizační systémy bez pokročilých senzorů přiblížení. Takové prvky hrají klíčovou roli v mnoha zařízeních a jejich použití je omezeno pouze vynalézavostí inženýrů. Existuje několik typů senzorů přiblížení, včetně: indukčních senzorů, laserových a optických senzorů, ultrazvukových senzorů, magnetických senzorů a kapacitních senzorů. Jaké jsou jejich vlastnosti a jaké je jejich použití? Šek!
Z tohoto článku se dozvíte:
- Jaký je princip činnosti 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 slouží senzory přiblížení?
21. století není jen o prudkém rozvoji počítačů a IT, ale také o automatizaci. Stále pokročilejší zařízení však potřebují stále více různých typů senzorů. Zahrnují jak jednoduché senzory , jejichž základním úkolem je signalizovat přítomnost, tak i velmi pokročilé senzory pro zpracování trojrozměrných obrazů. Automatizace však nejčastěji používá senzory přiblížení . Na co jsou? Jejich základním úkolem je bezkontaktně signalizovat přítomnost předmětu. Nejoblíbenější typy senzorů přiblížení jsou uvedeny níže.
Senzory přiblížení v Onninen
Indukční snímače
První modely takových senzorů se objevily v 60. letech minulého století a dodnes patří k nejčastěji instalovaným v automatizačních systémech. Tento typ indukčních snímačů (např. Truck BI2-EG08-AN6X-V1131) je ideální, když je potřeba detekovat prvek vyrobený z kovu ve velmi krátké vzdálenosti od snímače. Indukční snímače přiblížení se mohou lišit pouzdrem a typem. Struktura každého indukčního snímače se však skládá z následujících částí:
- cívka,
- oscilátor,
- detekční obvody,
- výstupní obvody.
Jaký je princip činnosti indukčního snímače přiblížení? V takových senzorech je střídavý proud generován oscilátorem a poté prochází cívkou a vytváří magnetické pole. Aktivní plocha snímače závisí na směru montáže cívky. Když se v detekčním poli senzoru objeví kovový předmět, vytvoří magnetické pole namířené proti poli generovanému cívkou. To způsobí snížení amplitudy kmitání a je detekováno detekčním obvodem. Tímto způsobem jsou aktivovány výstupní obvody. Přibližovací senzory tohoto typu se nejčastěji používají v průmyslovém sektoru.
Pouzdra indukčních snímačů se mohou velmi lišit, ale nejoblíbenější a nejčastěji nakupované jsou válcové snímače (např. XSAV11373 SCHNEIDER). Indukční senzory přiblížení mohou detekovat různé druhy kovů.
Při výběru indukčního snímače byste měli věnovat pozornost takovým parametrům, jako jsou:
- dosah snímače – obvykle se vyjadřuje jako maximální dosah indukčního snímače. Záleží na tom, z jakého kovu je detekovaný předmět vyroben.
- hystereze – nejčastěji vyjádřená jako procentuální hodnota, včetně funkce rozsahu snímače. Jedná se o rozdíl ve vzdálenosti, na kterou indukční snímač reaguje, když se kov přibližuje nebo oddaluje od čela snímače. Hodnota hystereze závisí především na typu a velikosti snímače a obvykle nepřesahuje 20 % rozsahu měření.
- materiálový koeficient (redukce rozsahu) – pro tento typ snímačů se používá škála hodnot materiálového koeficientu. Určuje přibližný dosah indukčního snímače na daném materiálu.
- plocha senzoru – velmi důležité je také to, jak je vyrobena plocha senzoru. To určuje, zda bude dosah snímače větší nebo menší. Uzavřená plocha indukčního snímače přiblížení má obvykle kratší dosah, ale přesnější místo připojení. Na druhé straně, nezabudované senzorové plochy mají větší dosah, ale méně přesný spojovací bod.
- Stupeň ochrany (zamýšlený účel a odolnost senzoru) – určuje, za jakých podmínek a kde lze senzory přiblížení použít.
Optické a laserové senzory
Dalším typem senzorů přiblížení jsou fotoelektrické senzory, ve kterých jsou zdrojem světla například laserové diody (např. Banner QS18VP6LAF). Výrobci často používají modulaci světelného paprsku, která výrazně snižuje rušení a spotřebu energie. Nejčastěji na trhu najdeme laserové senzory přiblížení, ve kterých je vysílač kombinován se světelným zdrojem, i když existují i modely se samostatnými moduly. Díky laserovým senzorům je možné detekovat i velmi malé předměty a dokonce i jejich minimální pohyby. Tyto typy senzorů reagují rychle a vyznačují se velmi dlouhým detekčním dosahem. Na druhou stranu může být problémem vysoká citlivost laserových senzorů na znečištění. Na trhu najdeme laserové senzory využívající přímý odraz od objektu, využívající odraz od reflektoru na objektu (objekt je detekován, když zakryje vyzařovaný světelný paprsek), využívající odraz polarizovaného světla (reaguje pouze na paprsek od dříve určený směr a ostatní paprsky jsou ignorovány). Některé modely fungují pomocí tzv bariéry (vysílač a přijímač odděleny). K detekci objektu dojde, když tento objekt přeruší paprsek mezi dvěma moduly. Na trhu jsou dostupné i optické senzory , které místo laserové diody využívají LED (např. XUX1ARCNT16 SCHNEIDER). Princip fungování optického senzoru je však podobný jako u laserové verze.
Ultrazvukové senzory přiblížení
Ultrazvukové snímače jsou rozhodně řešením, které je minimálně o 30 let mladší než například optické nebo indukční snímače. U ultrazvukových senzorů (např. Banner QS18UPAQ8) je ultrazvuková vlna vysílána směrem k detekovaným objektům. Když tato vlna skutečně narazí na objekt, odrazí se od něj a vrátí se zpět do senzoru. Problémem však v tomto případě je, že ultrazvuk se může odrážet i od předmětů, které nejsou předmětem měření (například od krytu stroje). Proto, aby se předešlo zfalšování měření, počítá se čas, který uplyne od odeslání k přijetí vlny. Když je tato doba kratší, než se dříve předpokládalo, senzor bude předpokládat, že detekoval objekt, když je delší - byl odražen od stroje nebo stěny. Ultrazvukové senzory přiblížení mají mnoho výhod, včetně: jsou odolné i proti silnému znečištění, mohou pracovat ponořené do kapaliny a detekovat různé druhy předmětů.
Magnetické senzory přiblížení
Magnetické senzory (např. Electronic MZ070186) patří mezi nejjednodušší senzory přiblížení. Jejich principem činnosti je ovládání kontaktů vlivem magnetického pole, jehož zdrojem může být elektromagnet nebo permanentní magnet. V závislosti na modelu snímače mohou být kontakty navrženy pro přenos malých proudů nebo velkých indukčních zátěží. Na rozdíl od jiných senzorů přiblížení mají magnetické senzory jednoduchou konstrukci, není zde žádná elektronika, která by se mohla porouchat. Vzhledem k tomu, že magnetické senzory přiblížení se vyznačují vysokou odolností vůči prachu a vysokým teplotám a také magnetickým vibracím, lze je použít v náročných provozních podmínkách.
Takové senzory přiblížení mají také vysokou odolnost proti přetížení a přepětí a senzory lze použít v různých automatizačních systémech (např. pro pneumatické pohony). Je však třeba vzít v úvahu nízkou citlivost takových snímačů a nutnost použití magnetů nebo elektromagnetů.
Kapacitní senzory přiblížení
Kapacitní senzory (např. L80. CDWM3020ZPM SELS) lze použít jak pro detekci kovových předmětů, tak i jiných typů překážek (voda, dřevo, plast atd.). Zejména díky schopnosti detekovat plastové předměty jsou kapacitní senzory ochotně instalovány v systémech balicích strojů, ale používají se například i pro detekci, kdy je nádrž naplněna kapalinou apod. Tento typ senzorů funguje tak, že měří změnu v kapacita mezi objektem a senzorem. Vznikne tak kondenzátor, jehož kapacita závisí na vzdálenosti mezi objektem a senzorem. Když se v detekčním poli objeví nějaký předmět, kapacita kondenzátoru se zvýší, což signalizuje oscilátoru, aby pracoval. Detekční obvod detekuje, zda se frekvence snížila nebo zvýšila a aktivuje zesilovač pro napájení kontaktů relé.
Velkou výhodou kapacitních snímačů je možnost snadného nastavení jejich citlivosti (pracovní vzdálenosti). Tato citlivost závisí na velikosti senzoru a také na tom, z jakého materiálu je detekovaný objekt vyroben.
Kapacitní senzory jsou navíc mimořádně odolné vůči rušení, jako je prach, aerosol ve vzduchu nebo elektromagnetické vlivy. Z tohoto důvodu se kapacitní senzory přiblížení používají v různých průmyslových odvětvích – potravinářském, automobilovém, ale i skladových a mobilních technologiích.
Přibližovací senzory v nabídce Onninen
Na trhu jsou k dispozici různé typy senzorů přiblížení a výrobci se předhánějí v inovativních konstrukčních řešeních. To umožňuje jednoduše vybrat vhodný senzor pro daný automatizační systém a plně využít jeho schopnosti. Senzory přiblížení si můžete vybrat podle svých preferencí. Vybírat můžete mimo jiné z: kapacitní senzor, indukční senzor, laserový nebo optický senzor, ultrazvukový senzor, magnetický senzor. Prohlédněte si nabídku přibližovacích senzorů ve velkoobchodě s elektro Onninen a vyberte si produkt na míru vašim potřebám!