Senzorji približevanja – poiščite proizvajalce in dobavitelje

Senzorji bližine zaznavajo predmete, obdelovance ali sestavne dele strojev brez fizičnega stika znotraj omejenega območja zaznavanja.

Uporabljajo se za spremljanje prisotnosti, položaja, končnih položajev ali zaporedij gibov. Signal senzorja lahko nato obdeluje krmilnik, da sproži funkcije stroja, ustavi procese ali sproži nadaljnje korake avtomatizacije.
Glede na merilni princip senzorji bližine zaznavajo kovinske, nekovinske, prosojne, tekoče ali trdne predmete. Med pogoste vrste spadajo induktivni, kapacitivni, optični, magnetni in ultrazvočni senzorji bližine.
Tipične aplikacije najdemo v strojništvu in gradnji naprav, avtomatizaciji in montažni tehnologiji, transportnih sistemih, pakirnih strojih, obdelovalnih strojih, skladiščni tehnologiji in opremi za ravnanje z blagom.
V nadaljevanju je podan pregled tipičnih vrst, uporab, prednosti, omejitev in pomembnih meril za izbiro senzorjev bližine.

Vrste senzorjev bližine

Induktivni senzorji bližine

Induktivni senzorji bližine zaznavajo kovinske predmete na podlagi sprememb v elektromagnetnem polju.
Ko se kovinski predmet približa aktivni površini senzorja, se v predmetu ustvarijo vrtinčni tokovi. Ti vplivajo na elektromagnetno polje in sprožijo izhodni signal, ko je dosežena določena zaznavna razdalja.
Induktivni senzorji delujejo brez stika, so v veliki meri odporni proti obrabi in zagotavljajo kratke odzivne čase. Posebej so primerni za zaznavanje jekla, nerjavečega jekla, aluminija, medenine in drugih kovin.
Vendar pa je dosegljiva zaznavna razdalja odvisna od materiala, velikosti ciljnega predmeta in zasnove senzorja.

Kapacitivni senzorji bližine

Kapacitivni senzorji bližine zaznavajo spremembe v električnem polju.
Poleg kovin lahko zaznavajo tudi plastiko, steklo, les, papir, praške in tekočine. Zaradi tega so primerni za nadzor ravni napolnjenosti, zaznavanje materialov in nadzor nekovinskih obdelovancev.
Kapacitivni senzorji lahko včasih zaznavajo materiale tudi skozi neprevodne stene posod.
Vlaga, usedline prahu in spremembe lastnosti materiala lahko vplivajo na delovanje senzorja. Zato je pogosto potrebna natančna nastavitev občutljivosti.

Optični senzorji bližine

Optični senzorji bližine za zaznavanje predmetov uporabljajo vidno ali infrardečo svetlobo.
Senzorji z difuznim odbojem ocenjujejo svetlobo, ki jo odbija predmet. Senzorji z retro-refleksijo delujejo z nasprotnim reflektorjem, medtem ko senzorji s prehodnim žarkom uporabljajo ločene oddajnike in sprejemnike.
Optični senzorji zagotavljajo večji doseg kot številne induktivne ali kapacitivne izvedbe ter lahko zaznavajo tudi majhne predmete.
Vendar lahko barva, sijaj, prosojnost, svetloba iz okolice in onesnaženost ovirajo zaznavanje.

Ultrazvočni senzorji bližine

Ultrazvočni senzorji bližine oddajajo zvočne impulze in analizirajo odboj od ciljnega predmeta.
Ker je merjenje v veliki meri neodvisno od barve in optične prosojnosti, je mogoče zaznati tudi temne, sijajne ali delno prosojne predmete.
Ultrazvočni senzorji so primerni za nadzor prisotnosti, zaznavanje razdalje in aplikacije za merjenje nivoja napolnjenosti.
Zelo majhni, mehki, poševni ali predmeti, ki močno absorbirajo zvok, so lahko težje zaznavni.

Magnetni senzorji bližine

Magnetni senzorji bližine se odzivajo na magnetno polje.
Pogosto se uporabljajo za zaznavanje položaja batov v pnevmatskih ali hidravličnih valjih, loputah, vratih ali drugih gibljivih sestavnih delih.
Odvisno od izvedbe delujejo z jezičnimi stikali, Hallovimi senzorji ali magnetorezistivnimi merilnimi metodami.
Ciljni predmet mora biti sam po sebi magneten ali opremljen z magnetom.

Mehansko aktivirani senzorji bližine

Mehansko sproženi bližinski senzorji zaznavajo predmet prek neposrednega stika.
Lahko imajo potisno palico, valjčno ročico ali vzmetno palico, ki se sproži ob stiku z obdelovancem.
Strogo gledano te naprave niso brezdotični senzorji, vendar se v praksi pogosto uporabljajo za podobne naloge, kot sta nadzor končnega položaja ali prisotnosti.
So robustni in enostavni za vrednotenje, vendar so podvrženi mehanski obrabi.

Uporaba senzorjev bližine

Strojništvo in gradnja naprav

V strojništvu bližinski senzorji zaznavajo obdelovance, drsnike, orodja, zobnike in druge gibljive komponente.
Nadzorujejo končne položaje, potrjujejo zaključene premike in zagotavljajo signale za naslednji korak v procesu.
Induktivni senzorji so še posebej pogosti tam, kjer je treba zanesljivo zaznati kovinske sestavne dele strojev.

Avtomatizacija in montažna tehnologija

V montažnih sistemih senzorji bližine preverjajo, ali so komponente prisotne, pravilno vstavljene ali popolnoma nameščene.
Nadzorujejo prijemalce, dovajalne sisteme, vpenjalne naprave in nosilce obdelovancev.
Kratki odzivni časi in visoka ponovljivost so še posebej pomembni pri visokih hitrostih delovanja strojev.

Transportna in logistična tehnologija

Na transportnih trakovih in valjčnih transportnih trakovih senzorji bližine zaznavajo zaboje, pakete, palete in drugo prevozno blago.
Podpirajo nadzor pretoka materiala, štejejo obdelovance ter zaznavajo zastoje ali proste položaje za prenos.
Glede na material in razdaljo se uporabljajo optični, kapacitivni ali ultrazvočni senzorji.

Tehnologija pakiranja

V pakirnih strojih senzorji bližine nadzorujejo izdelke, folije, kartone, zapirala in pakirne elemente.
Zaznavajo lahko manjkajoče dele, sprožijo postopke rezanja ali zapiranja ter preverjajo položaj pakiranega blaga.
Za prosojne folije ali močno odbojne površine so potrebne posebej primerne optične ali ultrazvočne metode.

Strojna orodja

V obdelovalnih strojih senzorji bližine nadzorujejo stanje vpenjanja, položaj orodij, zaščitne pokrove in gibljive osi.
Pogosto morajo biti odporni proti hladilnim tekočinam, kovinskim ostružkom in vibracijam.
Zato so še posebej pomembna robustna ohišja in visoka stopnja zaščite.

Nadzor ravni napolnjenosti

Kapacitivni, optični in ultrazvočni senzorji bližine lahko nadzorujejo raven napolnjenosti ali prisotnost tekočin, granulatov in prahov.
Odvisno od uporabe se merjenje izvaja neposredno v mediju ali skozi steno posode.
Primernost je odvisna od lastnosti materiala, geometrije posode, usedlin in okoljskih pogojev.

Vrata, lopute in zaščitne naprave

Magnetni ali induktivni senzorji bližine spremljajo položaj vrat, loput in zaščitnih pokrovov.
Lahko signalizirajo, ali je zaščitna naprava odprta ali zaprta.
Varnostne aplikacije zahtevajo ustrezne in primerno odobrene varnostne senzorje.

Prednosti senzorjev bližine

• Brezstično zaznavanje predmetov z majhno obrabo
• Hiter odziv v avtomatiziranih procesih
• Visoka ponovljivost
• Kompaktna vgradnja v stroje in obrate
• Zaznavanje različnih materialov glede na merilni princip
• Spremljanje prisotnosti, položaja in končnih položajev
• Primernost za visoke frekvence preklapljanja
• Enostavno priključevanje na krmilnike
• Izvedbe za zahtevna industrijska okolja
• Majhne zahteve glede vzdrževanja ob pravilni izbiri

Omejitve senzorjev bližine

• Induktivni senzorji bližine zaznavajo le kovinske predmete. Zaznavna razdalja se lahko znatno razlikuje glede na vrsto kovine.
• Kapacitivni senzorji so občutljivi na vlago, usedline in spremembe lastnosti materiala. To lahko povzroči potrebo po ponovni kalibraciji ali napačno sprožanje.
• Na optične senzorje lahko vplivajo umazanija, prah, okoljska svetloba, prosojni materiali ali močno odbojne površine.
• Ultrazvočni senzorji zahtevajo dovolj veliko in ugodno usmerjeno odbojno površino. Mehki, majhni ali poševni predmeti se lahko zaznavajo le v omejenem obsegu.
• Magnetni senzorji bližine zahtevajo ustrezno magnetno polje, na njih pa lahko vplivajo zunanji magnetni vplivi.
• Dejanska zaznavna razdalja ni odvisna le od senzorja, temveč tudi od velikosti predmeta, materiala, položaja vgradnje in okoljskih pogojev.
• Več senzorjev, nameščenih blizu drug drugega, se lahko medsebojno moti, odvisno od načina delovanja.
• Standardni senzorji bližine niso avtomatično primerni za varnostne funkcije. Za takšne aplikacije je treba uporabiti posebej preizkušene varnostne senzorje.

Pomembna merila za izbiro senzorjev bližine

Material ciljnega predmeta

Načelo merjenja mora biti primerno za predmet, ki ga je treba zaznati.
Kovinske obdelovance je mogoče zlasti zanesljivo zaznati z induktivnimi senzorji. Kapacitivni, optični ali ultrazvočni senzorji so bolj primerni za plastiko, steklo, tekočine ali praške.
Upoštevati je treba tudi barvo, sijaj, prosojnost in strukturo površine.

Zaznavna razdalja

Zahtevana zaznavna razdalja je odvisna od namestitvenih razmer in morebitnih odstopanj v položaju predmeta.
Nazivna razdalja zaznavanja, navedena v tehničnih podatkih, je običajno določena v opredeljenih preskusnih pogojih. V dejanski uporabi lahko material, temperatura in okolje namestitve zmanjšajo uporabno razdaljo.
Zadostna delovna rezerva poveča zanesljivost.

Oblika in način vgradnje

Približnostni senzorji so na voljo v cilindrični, pravokotni, obročasti in posebej kompaktni izvedbi.
Za valjaste senzorje se pogosto uporabljajo navoji velikosti M8, M12, M18 in M30.
Senzorje za vgradnjo v isti ravnini je mogoče v veliki meri vgraditi v kovinske površine. Izvedbe, ki niso vgrajene v isti ravnini, zahtevajo več prostora okoli aktivne površine, vendar pogosto zagotavljajo daljšo zaznavno razdaljo.

Frekvenca preklapljanja in odzivni čas

Hitro premikajoči se obdelovanci in visoke hitrosti delovanja stroja zahtevajo dovolj visoko frekvenco preklapljanja.
Senzor mora zaznati predmet v razpoložljivem času in brez zamude posredovati signal krmilniku.
Induktivni in optični senzorji so pogosto še posebej primerni za hitre preklopne operacije.

Izhodna funkcija

Senzorji bližine so na voljo z izhodi PNP, NPN, relejskimi in digitalnimi izhodi.
Prav tako je treba določiti, ali naj izhod deluje kot normalno odprt, normalno zaprt ali preklopljiv.
Izhodni signal, delovna napetost in vrsta priključka morajo biti združljivi z obstoječim krmilnikom.

Priključitev in vmesniki

Odvisno od izvedbe se električni priključek izvede prek fiksnega kabla, konektorja ali sponke.
Za preproste naloge preklapljanja zadostuje binarni izhod. Konfigurirani senzorji lahko prek digitalnih vmesnikov prenašajo dodatne diagnostične in procesne podatke.
Standardizirana komunikacija poenostavlja zagon, spremljanje stanja in zamenjavo naprav.

Okoljske razmere

Na izbiro vplivajo temperatura, vlaga, prah, olja, hladilne tekočine, kemikalije in vibracije.
Senzor mora imeti ustrezno stopnjo zaščite ter zadostno mehansko in kemično odpornost.
Za predelavo hrane, zunanje uporabe, potencialno eksplozivna okolja ali higienske procese so lahko potrebni posebni materiali in certifikati.

Motnje in vgradne razdalje

Kovinske konstrukcije, sosednji senzorji, električni kabli in elektromagnetna polja lahko vplivajo na delovanje senzorja.
Zato je treba upoštevati navodila proizvajalca glede namestitve in minimalnih razdalj.
Varno pritrditev preprečuje, da bi vibracije ali spremembe položaja povzročile nezanesljive točke preklopa.

Indikatorji in diagnostika

Mnogi senzorji bližine imajo LED-diode, ki prikazujejo stanje delovanja, stanje preklopa ali napake.
Napredne diagnostične funkcije lahko poročajo o kratkih stikih, onesnaženju, šibkih signalih ali nezadostnih delovnih rezervah.
Te informacije olajšajo zagon in preventivno vzdrževanje.

Povzetek

Senzorji bližine zaznavajo predmete in sestavne dele strojev znotraj določenega območja zaznavanja ter zagotavljajo signale za krmiljenje, nadzor in avtomatizacijo.
Glede na material cilja in uporabo se uporabljajo induktivni, kapacitivni, optični, magnetni ali ultrazvočni senzorji bližine.
Glavna merila za izbiro vključujejo material cilja, zaznavno razdaljo, izvedbo, frekvenco preklapljanja, izhodni signal in okoljske pogoje.
Za zagotovitev zanesljivega zaznavanja predmetov in preprečitev napačnega sproženja je treba upoštevati omejitve posameznega merilnega principa.

Senzorje bližine ponujajo različni proizvajalci in dobavitelji. Izčrpne informacije o proizvajalcih in dobaviteljih senzorjev bližine iz celega sveta najdete na Exportpages.