Czujniki indukcyjne

Czujniki indukcyjne

Czujniki indukcyjne to jedne z najpopularniejszych elementów stosowanych w układach automatyki maszyn. Reagują na metal, co sprawia, że ich zastosowanie może być bardzo szerokie. Najczęściej pełnią rolę bezkontaktowych sensorów pozycji krańcowych. Zasadę ich działania można scharakteryzować w oparciu o prawo o indukcji elektromagnetycznej Faradaya, opisujące wejście metalowego obiektu w zmienne pole elektromagnetyczne o wysokiej częstotliwości.

Czujniki indukcyjne – strefa działania i obudowy

Podczas doboru czujników indukcyjnych należy zwrócić uwagę na kilka zasadniczych parametrów, które musimy dostosować do nowo-projektowanej lub istniejącej aplikacji. Jednym z kluczowych jest strefa działania czujnika, czyli odległość wykrywanego obiektu od czoła czujnika, stanowiącego czuły element urządzenia. W ofercie firmy ANIM można znaleźć czujniki indukcyjne ze strefą działania od 1mm do nawet 100mm. Wymagana strefa działania czujnika często powiązana jest z rodzajem obudowy samego sensora. Wyróżniamy obudowy cylindryczne o średnicach od 3mm do 40mm, obudowy prostopadłościenne i inne, które możemy stosować w aplikacjach specjalnych. Czujniki cylindryczne mogą posiadać czoło zabudowane lub niezabudowane. Czoło zabudowane (montaż powierzchniowy) umożliwia bardziej precyzyjną detekcję, jednak ogranicza strefę działania względem urządzenia o tej samej średnicy z czołem niezabudowanym (montaż niepowierzchniowy) – Rys. 3 i Rys. 4.

Czujniki indukcyjne – z przewodem czy ze złączem?

Pod względem podłączenia elektrycznego wykorzystuje się czujniki indukcyjne ze zintegrowanym przewodem, najczęściej w wytrzymałej i odpornej izolacji. Istnieje możliwość wyboru czujników ze złączem M8, M12 lub innym. W takim przypadku przewód elektryczny zamawiany jest oddzielnie. Zaletą takiego rozwiązania jest prosta wymiana samego czujnika zainstalowanego na maszynie, bez konieczności wypinania żył kabla z urządzenia sterującego. Czujniki indukcyjne ze zintegrowanym przewodem używa się często w miejscach szczególnie narażonych na wilgoć, zalanie, czy w aplikacjach podwodnych.

Czujniki indukcyjne – zasilanie i wyjścia elektryczne

Czujniki indukcyjne, w zależności od konkretnego modelu mogą być zasilane napięciem od 20 do 250 V AC lub od 10 do 300 V DC. Najczęściej stosowanym napięciem zasilania czujników indukcyjnych w przemyśle jest 24 V DC. Sensory posiadają zwykle tranzystorowe wyjście elektryczne, co jest dostosowane do standardowych wejść przekaźników programowalnych, czy sterowników PLC. Wyróżnia się wyjścia PNP (SOURCE) – „sterowanie plusem” – bardziej popularne w Europie i NPN (SINK) – „sterowanie masą”. Stan wysoki na wyjściu, w przypadku kiedy metalowy obiekt znajduje się w strefie działania czujnika oznacza, że jest to czujnik z wyjściem normalnie otwartym (ang. NO – normally open). Stan wysoki na wyjściu w przypadku braku obiektu metalowego w strefie działania czujnika świadczy o tym, że jest to sensor normalnie zamknięty (ang. NC – normally closed). Oczywiście są dostępne w sprzedaży czujniki uniwersalne, komplementarne, posiadające zarówno wyjście NO, jak i NC. W takim przypadku przewód elektryczny, do podłączenia czujnika musi posiadać 4 żyły – 2 żyły zasilające i 2 żyły sygnałowe.

Niekiedy projekt lub konfiguracja istniejącego systemu sterowania uniemożliwia zastosowanie czujników z wyjściem tranzystorowym. W takim przypadku można zastosować czujniki indukcyjne 2-przewodowe. Ten typ czujnika łączy się szeregowo z odbiornikiem, o czym należy koniecznie pamiętać podczas instalacji urządzenia. Trzeba również zadbać o dostosowanie czujnika do odbiornika pod względem obciążalności prądowej.

 Standardowych wyjść 2-przewodowych czujników indukcyjnych nie należy mylić z 2-przewodowym wyjściem NAMUR. Czujniki typu NAMUR ze względu na niskie napięcie zasilania – 8,2 V DC często stosowane są w strefach zagrożenia wybuchem. Zwykle występują w wykonaniu przeciwwybuchowym, iskrobezpiecznym. Standard NAMUR szczegółowo opisano w artykule pt. „Czujniki zbliżeniowe Ex”, dostępnym w naszym serwisie internetowym w zakładce „Strefy zagrożone wybuchem”.

Czujniki indukcyjne wyposażone w IO-Link

Dzięki interfejsowi IO-Link istnieje możliwość zmiany parametrów takich jak strefa działania, czy funkcja wyjścia: NO/NC; PNP/NPN. Nowa technologia umożliwia także nastawę opóźnienia załączania wyjścia lub zaprogramowanie czujnika tak, aby pełnił funkcję monitora prędkości obrotowej. Dodatkowo czujniki posiadają możliwość kontrolowania temperatury otoczenia.

Czujniki indukcyjne odporne na zakłócenia – seria Uprox i seria Uprox3

Przez lata ewolucji technologicznej zmieniła się także rola czujników indukcyjnych w przemyśle. Rozszerzona została ich funkcjonalność, sposoby nastaw, a nawet budowa. Na szczególną uwagę zasługuje seria czujników uprox producenta TURCK. Dzięki zastosowaniu opatentowanej konstrukcji polegającej na wyeliminowaniu tradycyjnej cewki z rdzeniem ferrytowym i zastąpieniu jej systemem cewek powietrznych, czujniki stały się odporne na większość zakłóceń elektromagnetycznych, co stanowi ich wielką zaletę. Niedawno została zaprezentowana trzecia generacja uprox – uprox3. Nowa seria czujników zapewnia większy zasięg detekcji przy zachowaniu dawnych rozmiarów i  współczynnika korekcji = 1. Oznacza to, że takie czujniki indukcyjne posiadają deklarowany zakres detekcji dla wszystkich metali. uprox3 nieodłącznie charakteryzuje się doskonałą odpornością na pola magnetyczne i wysoką szczelnością (IP68), dzięki temu urządzenia tej serii mogą być stosowane w najbardziej wymagających aplikacjach. 

Czujniki indukcyjne – podsumowanie

Ze względu na szerokie zastosowanie czujników indukcyjnych w różnych aplikacjach, są to urządzenia niemal masowo sprzedawane przez dostawców systemów automatyki. Oprócz oferowania standardowych sensorów, firma Anim specjalizuje się w doborze czujników indukcyjnych przeznaczonych do pracy również w bardziej skomplikowanych warunkach. Specyfikujemy czujniki do przemysłu spożywczego, z odpowiednim poziomem szczelności, sensory odporne na wysokie ciśnienia, do zastosowań hydraulicznych, czy na przykład czujniki indukcyjne z wyjściem analogowym, gdzie wyjściowy sygnał w standardzie 0-10 V lub 4-20 mA zmienia się liniowo na skutek zmiany odległości metalowego obiektu względem czoła czujnika.