Wprowadzenie do technologii czujników zbliżeniowych

Czujniki zbliżeniowe to bezdotykowe urządzenia detekcyjne zaprojektowane do identyfikacji obecności, braku lub pozycji obiektów bez fizycznej interakcji. Czujniki te konwertują wykrywanie obiektu na sygnały elektryczne, umożliwiając automatyzację w branżach od produkcji po elektronikę użytkową. Wykorzystując zasady takie jak indukcja elektromagnetyczna, zmienność pojemności i odbicie optyczne, czujniki zbliżeniowe zapewniają niezawodne działanie w trudnych warunkach, w których mogą zawodzić przełączniki mechaniczne. Ich zdolność do działania bez bezpośredniego kontaktu zapewnia minimalne zużycie, wydłużoną żywotność i wysoką niezawodność, co czyni je niezbędnymi w nowoczesnych systemach przemysłowych.

Zasady działania i warianty czujników

Czujniki zbliżeniowe są kategoryzowane na podstawie ich podstawowych mechanizmów detekcji. Czujniki indukcyjne generują pole elektromagnetyczne za pomocą wewnętrznego oscylatora i wykrywają metalowe obiekty, monitorując zakłócenia spowodowane przez prądy wirowe. Czujniki te są idealne do wykrywania metali, ale nie mogą wykrywać materiałów niemetalicznych. Czujniki pojemnościowe mierzą zmiany stałych dielektrycznych, co pozwala im wykrywać zarówno obiekty metaliczne, jak i niemetaliczne, w tym ciecze i tworzywa sztuczne. Są powszechnie stosowane w aplikacjach pomiaru poziomu i przenoszenia materiałów. Czujniki fotoelektryczne wykorzystują wiązki światła (widzialnego lub podczerwonego) emitowane przez diody LED lub diody laserowe, a odbite światło jest wykrywane przez odbiornik. Czujniki te obsługują detekcję dalekiego zasięgu i nadają się do małych lub szybko poruszających się obiektów. Czujniki ultradźwiękowe wykorzystują fale dźwiękowe o wysokiej częstotliwości do pomiaru odległości na podstawie opóźnienia czasowego między transmisją sygnału a odbiorem echa, działając skutecznie w warunkach zapylenia lub wilgoci.

Specyfikacje techniczne i cechy konstrukcyjne

Kluczowe specyfikacje obejmują zakres wykrywania, czas reakcji i trwałość środowiskową. Standardowe odległości wykrywania wahają się od kilku milimetrów do kilku metrów, a bardziej zaawansowane czujniki fotoelektryczne mogą wykrywać obiekty z odległości do 60 metrów. Czasy reakcji wahają się od mikrosekund w czujnikach indukcyjnych do milisekund w wariantach ultradźwiękowych, co wpływa na ich przydatność w zastosowaniach o dużej prędkości. Obudowy są oceniane na IP65-IP68 pod kątem odporności na kurz, wilgoć i chemikalia, podczas gdy tolerancja temperatury wynosi zazwyczaj od -20°C do 85°C. Opcje wyjściowe obejmują sygnały cyfrowe (PNP/NPN), sygnały analogowe (4–20 mA, 0–10 V) i IO-Link do dwukierunkowej komunikacji danych, umożliwiając integrację z programowalnymi sterownikami logicznymi (PLC) i sieciami przemysłowymi.

Scenariusze zastosowań w automatyce przemysłowej

W produkcji motoryzacyjnej czujniki indukcyjne monitorują pozycje ramion robota i wykrywają metalowe komponenty na liniach montażowych, zapewniając precyzję w produkcji z dużą prędkością. Elektronika użytkowa, taka jak smartfony, wykorzystuje zminiaturyzowane czujniki zbliżeniowe na podczerwień do wyłączania ekranów dotykowych podczas połączeń, zapobiegając przypadkowym wejściom. Systemy przenoszenia materiałów opierają się na czujnikach pojemnościowych do wykrywania poziomu w silosach lub zasobnikach, podczas gdy czujniki ultradźwiękowe ułatwiają unikanie kolizji w zautomatyzowanych pojazdach prowadzonych (AGV). Zastosowania związane z bezpieczeństwem obejmują osłony maszyn, gdzie czujniki zatrzymują sprzęt, gdy pracownicy przekraczają zdefiniowane strefy, zmniejszając ryzyko wypadków.

Zalety i ograniczenia

Czujniki zbliżeniowe oferują działanie bezdotykowe, zmniejszając zużycie mechaniczne i umożliwiając trwałość w cyklach o dużej częstotliwości. Ich szybkie czasy reakcji obsługują kontrolę w czasie rzeczywistym, a odporność na czynniki środowiskowe, takie jak kurz lub wilgoć, zapewnia stabilność w trudnych warunkach. Ograniczenia obejmują ograniczenia specyficzne dla materiału (np. czujniki indukcyjne wykrywają tylko metale) i potencjalne zakłócenia ze strony czynników zewnętrznych, takich jak światło otoczenia (w czujnikach fotoelektrycznych) lub szum akustyczny (w czujnikach ultradźwiękowych).

-Endress+Hauser Instruments    

-ALLEN BRADLEY PLC

-YOKOGAWA Instruments

-MTL

-P+F

-Więcej produktów