Je ťažké si dnes predstaviť moderné automatizačné systémy bez pokročilých senzorov priblíženia. Takéto prvky hrajú kľúčovú úlohu v mnohých zariadeniach a ich použitie je obmedzené iba vynaliezavosťou inžinierov. Senzory priblíženia zahŕňajú niekoľko typov, vrátane: indukčných senzorov, laserových a optických senzorov, ultrazvukových senzorov, magnetických senzorov a kapacitných senzorov. Aké sú ich vlastnosti a aké je ich použitie? Pozrite sa na to!
V tomto článku sa dozviete:
- Aký je princíp fungovania senzora priblíženia?
- Ako fungujú indukčné senzory?
- Ako fungujú laserové a optické senzory?
- Ako fungujú ultrazvukové senzory?
- Ako fungujú magnetické senzory?
- Ako fungujú kapacitné senzory?
Na čo sa používajú senzory priblíženia?
21. storočie nie je len rýchlym rozvojom počítačov a IT, ale aj automatizácie. Čoraz pokročilejšie zariadenia však potrebujú stále viac a viac rôznych typov senzorov. Medzi nimi nájdeme ako jednoduché senzory , ktorých základnou úlohou je signalizovať prítomnosť, tak aj veľmi pokročilé senzory na spracovanie trojrozmerných obrazov. Automatizácia však najčastejšie využíva senzory priblíženia . Na čo slúžia? Ich základnou úlohou je bezkontaktne signalizovať prítomnosť objektu. Najobľúbenejšie typy senzorov priblíženia sú uvedené nižšie.
Senzory priblíženia v Onninene
Indukčné senzory
Prvé modely takýchto senzorov sa objavili v 60. rokoch 20. storočia a stále patria medzi najobľúbenejšie v automatizačných systémoch. Takéto indukčné senzory (napr. Truck BI2-EG08-AN6X-V1131) sú ideálne, keď je potrebné detekovať prvok vyrobený z kovu vo veľmi malej vzdialenosti od senzora. Indukčné senzory priblíženia sa môžu líšiť puzdrom a typom. Konštrukcia každého indukčného senzora však pozostáva z nasledujúcich častí:
- cievka,
- oscilátor,
- detekčné obvody,
- výstupné obvody.
Aký je princíp fungovania indukčného snímača priblíženia? V takýchto snímačoch je striedavý prúd generovaný oscilátorom a potom prechádza cievkou, čím vytvára magnetické pole. Smer inštalácie cievky určuje, kde sa nachádza aktívny povrch snímača. Keď kovový predmet vstúpi do detekčného poľa snímača, generuje magnetické pole smerované opačne ako pole generované cievkou. To spôsobí zníženie amplitúdy kmitov, ktoré detekuje detekčný obvod. Týmto spôsobom sa aktivujú výstupné obvody. Snímače priblíženia tohto typu sa najčastejšie používajú v priemyselnom sektore.
Kryty indukčných senzorov môžu byť veľmi odlišné, ale najobľúbenejšie a najčastejšie kupované sú valcové senzory (napr. XSAV11373 SCHNEIDER). Indukčné senzory priblíženia dokážu detekovať rôzne druhy kovov.
Pri výbere indukčného senzora by ste mali venovať pozornosť takým parametrom, ako sú:
- dosah senzora – zvyčajne sa vyjadruje ako maximálny dosah indukčného senzora. Záleží od toho, z akého kovu je detekovaný objekt vyrobený.
- hysterézia – najčastejšie vyjadrená ako percentuálna hodnota, zahrnutá vo funkcii rozsahu senzora. Ide o rozdiel vo vzdialenosti, na ktorú indukčný senzor reaguje pri priblížení sa k čelnej ploche senzora alebo od neho. Hodnota hysterézie závisí najmä od typu a veľkosti senzora a zvyčajne nepresahuje 20 % rozsahu merania.
- materiálový faktor (redukcia rozsahu) – pre tento typ senzora sa používa stupnica hodnôt materiálových faktorov. Určuje približný rozsah indukčného senzora pre daný materiál.
- plocha snímača – veľmi dôležité je aj to, ako je plocha snímača vytvorená. To určuje, či bude dosah snímača dlhší alebo kratší. Vstavaná plocha indukčného snímača priblíženia má zvyčajne kratší dosah, ale presnejší bod pripojenia. Na druhej strane, nezabudované plochy snímačov majú dlhší dosah, ale menej presný bod pripojenia.
- Stupeň ochrany (účel a odolnosť snímača) – definícia podmienok, v ktorých a kde je možné použiť snímače priblíženia.
Optické a laserové senzory
Ďalším typom senzorov priblíženia sú fotoelektrické senzory, v ktorých je zdrojom svetla napríklad laserové diódy (napr. Banner QS18VP6LAF). Výrobcovia často používajú moduláciu svetelného lúča, čo výrazne znižuje rušenie a spotrebu energie. Najčastejšie na trhu nájdeme laserové senzory priblíženia, v ktorých je vysielač kombinovaný so zdrojom svetla, hoci existujú aj modely so samostatnými modulmi. Vďaka laserovým senzorom je možné detekovať aj veľmi malé objekty a dokonca aj ich minimálne pohyby. Tieto typy senzorov reagujú okamžite a vyznačujú sa veľmi veľkým detekčným dosahom. Na druhej strane môže byť problémom vysoká citlivosť laserových senzorov na kontamináciu. Na trhu nájdeme laserové senzory využívajúce priamy odraz od objektu, využívajúce odraz od reflektora na objekte (objekt je detekovaný, keď ho zakryje vyžarovaný svetelný lúč), využívajúce odraz polarizovaného svetla (reaguje iba na lúč z vopred určeného smeru a ostatné lúče sú ignorované). Niektoré modely fungujú s využitím tzv. bariér (oddelený vysielač a prijímač). Detekcia objektu nastane, keď tento objekt preruší lúč medzi dvoma modulmi. Na trhu sú dostupné aj optické senzory , ktoré namiesto laserovej diódy používajú LED diódy (napr. XUX1ARCNT16 SCHNEIDER). Princíp fungovania optického senzora je podobný ako pri laserovej verzii.
Ultrazvukové senzory priblíženia
Ultrazvukové senzory sú určite mladším riešením, minimálne o 30 rokov mladšími ako optické alebo indukčné senzory. V ultrazvukových senzoroch (napr. Banner QS18UPAQ8) je ultrazvuková vlna vysielaná v smere detekovaných objektov. Keď táto vlna skutočne zasiahne objekt, odrazí sa od neho a vráti sa späť k senzoru. V tomto prípade je však problémom to, že ultrazvuk sa môže odrážať aj od objektov, ktoré nie sú predmetom merania (napr. kryt stroja). Preto, aby sa predišlo sfalšovaniu merania, počíta sa čas, ktorý uplynie od odoslania po prijatie vlny. Keď je tento čas kratší, ako sa pôvodne predpokladalo, senzor bude považovať objekt za detekovaný, keď je dlhší - za odraz od stroja alebo steny. Ultrazvukové senzory priblíženia majú mnoho výhod, medzi ktoré patrí odolnosť aj voči veľkému množstvu nečistôt, možnosť práce ponorené v kvapalinách a detekcia rôznych typov objektov.
Magnetické senzory priblíženia
Magnetické senzory (napr. Electronic MZ070186) patria medzi najjednoduchšie senzory priblíženia. Ich princíp fungovania je založený na ovládaní kontaktov pod vplyvom magnetického poľa, ktorého zdrojom môže byť elektromagnet alebo permanentný magnet. V závislosti od modelu senzora môžu byť kontakty prispôsobené na vedenie malých prúdov alebo na veľké indukčné zaťaženia. Na rozdiel od iných senzorov priblíženia sa magnetické senzory vyznačujú jednoduchou štruktúrou, neobsahujú elektroniku, ktorá by sa mohla pokaziť. Vďaka tomu, že magnetické senzory priblíženia sa vyznačujú vysokou odolnosťou voči prachu a vysokým teplotám, ako aj magnetickým vibráciám, možno ich použiť tam, kde sú prevádzkové podmienky náročné.
Takéto senzory priblíženia majú tiež vysokú odolnosť voči preťaženiu a prepätiu a senzory sa dajú použiť v rôznych automatizačných systémoch (napr. pre pneumatické pohony). Je však potrebné počítať s nízkou citlivosťou takýchto senzorov a potrebou použitia magnetov alebo elektromagnetov.
Kapacitné senzory priblíženia
Kapacitné senzory (napr. L80. CDWM3020ZPM SELS) sa dajú použiť na detekciu kovových predmetov aj iných typov prekážok (voda, drevo, plast atď.). Schopnosť detekovať najmä plastové predmety robí kapacitné senzory obľúbenými v systémoch baliacich strojov, ale používajú sa napríklad aj na detekciu naplnenia nádrže kvapalinou atď. Tento typ senzora funguje na princípe merania zmeny kapacity medzi predmetom a senzorom. Vytvorí sa tak kondenzátor, ktorého kapacita závisí od vzdialenosti medzi predmetom a senzorom. Keď sa v detekčnom poli objaví predmet, kapacita kondenzátora sa zvýši, čo vydá signál oscilátoru na činnosť. Detekčný obvod zistí, či frekvencia klesla alebo sa zvýšila, a spustí zosilňovač, ktorý napája kontakty relé.
Hlavnou výhodou kapacitných senzorov je možnosť jednoduchého nastavenia ich citlivosti (pracovnej vzdialenosti). Táto citlivosť závisí od veľkosti senzora, ako aj od materiálu detekovaného objektu.
Okrem toho sú kapacitné senzory mimoriadne odolné voči rušeniu, ako je prach, aerosól vo vzduchu alebo elektromagnetické rušenie. Z tohto dôvodu sa kapacitné senzory priblíženia používajú v rôznych odvetviach – potravinárskom, automobilovom, ako aj v skladovacej a prenosnej technike.
Senzory priblíženia v ponuke Onninen
Na trhu je možné vybrať si z rôznych typov senzorov priblíženia a výrobcovia medzi sebou súťažia v inovatívnych dizajnových riešeniach. To znamená, že si môžete jednoducho vybrať ten správny senzor pre daný automatizačný systém a naplno využiť jeho možnosti. Senzory priblíženia si môžete vybrať podľa svojich preferencií. Môžete si vybrať z kapacitného senzora, indukčného senzora, laserového alebo optického senzora, ultrazvukového senzora, magnetického senzora. Pozrite si ponuku senzorov priblíženia vo veľkoobchode s elektrotechnikou Onninen a vyberte si produkt prispôsobený vašim potrebám!