Индуктивные датчики

В систему нужно подавать сигналы не только о положении исполнительных устройств, но также о наличии деталей, заготовок, о состоянии других подвижных элементов машины, в том числе защитных приспособлений. Для бесконтактного обнаружения объектов в пространстве в технике автоматизации используются в том числле индуктивные датчики. В большинстве случаев они работают в дискретном режиме, но иногда применяются для измерения расстояния.

Принцип действия индуктивного датчика основан на изменении параметров магнитного поля, создаваемого катушкой индуктивности. При подаче на датчик напряжения перед его чувствительным элементом генерируется переменное магнитное поле. Если в пределах действия этого поля окажется электропроводный объект, например, из металла или графита, колебания поля ослабляются. В результате вырабатывается аналоговый выходной сигнал, величина которого зависит от расстояния до объекта. Выходной триггер преобразует аналоговый сигнал в дискретный, который после усиления подается на выход. В индуктивном датчике с аналоговым выходом триггер не используется, а уровень сигнала растет с уменьшением расстояния до объекта.

Формы и размеры индуктивных датчиков

Для использования в различных окружающих условиях индуктивные датчики могут иметь различные форму и материал корпуса.

Индуктивные датчики: внешний вид, УГО (2 варианта обозначения катушки индуктивности)

Круглые датчики выпускаются с диаметром от 4 до 30 мм, причем, начиная с диаметра 5 мм, на корпусе датчика обычно нарезается наружная метрическая резьба.

Датчики прямоугольной или кубической формы могут иметь размеры от 5х5х12 до 40х40х120 мм.

Естественно, зона чувствительности, в пределах которой может распознаваться объект, увеличивается с ростом размеров датчика. Типовые значения дистанции переключения у современных индуктивных датчиков лежат в диапазоне 0,5…15 мм при точности повторения 30…40 мкм, а у датчиков с аналоговым выходом до 20 мм при точности до 1 мкм.

Дистанция срабатывания индуктивных датчиков

При этом производитель может указывать следующие дистанции переключения:

• номинальная, которая дается без учета допусков при изготовлении и отклонений из-за изменения окружающих условий, в первую очередь, напряжения питания и окружающей температуры;
• реальная, которая определяется при номинальном напряжении и окружающей температуре +20°С (может отличаться от номинальной на ±10%);
• эффективная, которая соответствует данному датчику при номинальных условиях и может отличаться от реальной на ±10%;
• гарантированная, которую датчик обеспечивает во всем диапазоне допустимых окружающих условий (например, датчик диаметром 4 мм имеет номинальную дистанцию 0,8 мм, а гарантированную всего 0,6 мм).

Дистанция в зависимости от материала объекта

Кроме этого, при работе с индуктивными датчиками следует учитывать то, что дистанция переключения сильно меняется в зависимости от вида металла или сплава. На максимальной дистанции, указанной в его технических данных, он может обнаружить только объект из магнитного железа или черной стали. Для нержавеющей стали фактор редуцирования дистанции лежит в диапазоне 0,6…0,95, для латуни 0,35…0,6, алюминия 0,3…0,5, для меди 0,25…0,45 и т.д. Но есть и специальные индуктивные датчики, которые одинаково реагируют на все металлы.

Способы монтажа индуктивных датчиков

Еще одной важной особенностью индуктивных датчиков, о которой нужно знать при их выборе, является способ монтажа. Различают датчики скрытого и выступающего монтажа. У первых чувствительная поверхность располагается только с торца корпуса, а у вторых – еще и на части боковой поверхности.

При равных размерах датчики скрытого монтажа имеют меньшую дистанцию переключения, зато их можно установить заподлицо даже с металлической поверхностью, дав лучшую защиту от внешнего механического воздействия. А при необходимости ставить датчики рядом их можно располагать друг от друга всего на расстоянии одного диаметра корпуса. Датчики выступающего монтажа, хотя и обнаруживают объект с большего расстояния, имеют определенные ограничения по установке и могут быть повреждены внешним воздействием.

Характеристики индуктивных датчиков

Как и другие электронные датчики, индуктивные датчики приближения могут иметь PNP или NPN выход, работать в режиме НО, НЗ или переключающегося контакта, иметь два или три провода, светодиод статуса, встроенный кабель разной длины или разъем под него.

Для использования в сложных условиях корпуса датчиков выполняют из нержавеющей стали или полимера, которые обладают высокой стойкостью к коррозии. Напряжение питания может колебаться в диапазоне 20…320 В переменного или постоянного тока, степень защиты обычно IP65 или IP67, типовой диапазон температур –30...+70°С. Аналоговый выход может изменяться в стандартном диапазоне 0…10 В или 4…20 мА.