Sensori di prossimità induttivi e capacitivi

Il mondo sta diventando sempre più connesso che mai, grazie alla continua ascesa dell'Internet delle Cose. Al centro di questo mondo connesso in crescita, ci sono i sistemi di monitoraggio, che utilizzano array di sensori per interagire con l'ambiente circostante. I sistemi di monitoraggio possono essere visti in ambienti industriali, che monitorano la qualità del prodotto e l'efficienza del processo, e persino nei bagni, consentendo ai rubinetti di accendersi e spegnersi senza tocco. Puoi ringraziare gli interruttori di prossimità per queste capacità di rilevamento degli oggetti.

I sensori di prossimità variano nel modo in cui funzionano. Questi sensori senza contatto utilizzano un segnale acustico (ultrasonico) per determinare quando un oggetto si trova nel campo visivo del sensore, oppure utilizzano il campo elettromagnetico in qualche modo. I sensori di prossimità comuni utilizzano la luce infrarossa per rilevare un oggetto, mentre altri utilizzano l'auto capacitanza o l'induttanza di un oggetto per generare un segnale elettrico.

Applicazioni dei Sensori di Prossimità

I sensori di prossimità induttivi e capacitivi operano sotto un concetto simile ai sensori touch capacitivi. Questi sensori rilevano oggetti vicini misurando alcune perturbazioni nel campo elettromagnetico circostante. A differenza dei sensori tradizionali, che richiedono un interruttore meccanico o una leva, i sensori di prossimità possono essere utilizzati per rilevare accuratamente un oggetto senza richiedere contatto. Un sensore di prossimità che è progettato o regolato per una breve portata può anche essere utilizzato come interruttore touch.

I sensori di prossimità sono ideali per l'uso in ambienti sporchi o bagnati grazie alla loro modalità di funzionamento senza contatto. Sono meno sensibili a polvere, umidità, vibrazioni e rumore, e il loro circuito interno basato su stato solido li rende in applicazioni dove le vibrazioni possono interferire con gli interruttori a contatto tradizionali. Come tali, i sensori di prossimità tendono ad avere una lunga vita funzionale e sono altamente affidabili a causa della mancanza di parti meccaniche e dell'assenza di contatto fisico con l'oggetto bersaglio.

Sensori di Prossimità Induttivi e Conduttivi

Al di fuori del dominio della rilevazione ultrasonica o infrarossa, i sensori di prossimità più comuni sono:

• Sensori di prossimità induttivi: Questi sensori sono utilizzati per il rilevamento senza contatto di oggetti metallici, sia ferrosi che non ferrosi, e utilizzano una bobina e un segnale AC per generare un campo elettromagnetico oscillante vicino all'elemento sensibile. Quando un oggetto metallico è vicino, la bobina induce una corrente di Foucault, che a sua volta induce una FEM di ritorno nella bobina, che smorza l'ampiezza del campo. L'aumento o la diminuzione di tale oscillazione viene identificato con un circuito a trigger di Schmitt. La sensibilità di questi sensori dipende dal metallo specifico che viene rilevato.
• Sensori di prossimità capacitivi: Questi sensori sono utilizzati per rilevare oggetti conduttivi o isolanti, rendendoli molto più flessibili dei sensori di prossimità induttivi. Questi sensori operano misurando l'impedenza del sensore mentre un segnale oscillante altamente stabile si propaga attraverso l'elemento sensibile. Quando un oggetto viene avvicinato, l'oggetto e l'elemento sensibile hanno una certa capacitanza reciproca, che cambia l'impedenza dell'elemento sensibile. Questo cambiamento di impedenza può anche essere rilevato con un trigger di Schmitt, ADC, o altro circuito di soglia.

Un sensore di prossimità capacitivo

Scegliere un sensore di prossimità

I sensori di prossimità o interruttori possono essere progettati per un funzionamento accurato sia in ambienti ad alta velocità che a bassa velocità. Possono fornire un'uscita analogica o digitale e utilizzano una tensione operativa tipica da 0 a 10 V DC con bassa corrente. Quando si seleziona un sensore di prossimità, alcuni aspetti da considerare sono:

• Materiale rilevato: Diversi sensori di prossimità sono ottimizzati per rilevare materiali differenti. I sensori induttivi sono tipicamente scelti per distinguere tra metalli e non metalli.
• Forma e distanza di rilevamento: Questi sensori sono disponibili in una varietà di forme e dimensioni. Possono anche essere schermati o non schermati. Un sensore di prossimità non schermato tipicamente offre una portata maggiore, mentre un sensore schermato permette generalmente un montaggio a filo.
• Sensibilità: Questo è principalmente relativo alla sensibilità del circuito di soglia e alla forza del segnale AC utilizzato nell'elemento di rilevamento. Come menzionato sopra, la sensibilità è anche relativa al materiale rilevato.

Omron, Serie E2J

La serie Omron E2J è un insieme di sensori capacitivi con due varianti principali: Omron E2J-W20MA e Omron E2J-W10MA. L'E2J-W10MA offre una distanza di rilevamento regolabile da 4 a 10 mm, mentre l'E2J-W20MA supporta una distanza di rilevamento regolabile da 8 a 20 mm. Entrambi hanno una frequenza di risposta di 70 Hz e una classificazione IP66. L'alimentazione tipica per i sensori è di 24 V DC e, quando montati su una mano robotica o in qualche sistema di manipolazione, ci si può aspettare di poter rilevare LCD, wafer, PDP e altri prodotti.

Sensore di prossimità capacitivo Omron E2J-W20MA. Dal datasheet E2J-W20MA.

Omron, TL-N20MD

Il Omron TL-N20MD inductivo offre una distanza di rilevamento di 20 mm. La frequenza di risposta è di 300 Hz e supporta un'alimentazione da 12 a 24 V DC. Con una temperatura operativa da -25 a 70°C (senza ghiaccio o condensa) e classificazioni IP67 secondo IEC 60529, questo sensore di prossimità può essere impiegato per una vasta gamma di applicazioni che richiedono una grande distanza di rilevamento. Altri modelli con distanza di rilevamento inferiore sono disponibili, anche se questi modelli hanno tempi di risposta più lunghi.

Sensore di prossimità induttivo Omron TL-N20MD. Dal datasheet TL-N20MD.

Omron, E2K-C25ME1

Continuando nella ricerca di sensori di prossimità con alta distanza di rilevamento, l'Omron E2K-C25ME1 è un sensore di prossimità capacitivo non schermato capace di fornire un rilevamento accurato fino a 25 mm. Supporta un'ampia gamma di tensioni di alimentazione da 10 a 40 V DC. La frequenza di risposta è di 70 Hz e il sensore è classificato IP66. L'Omron E2K-C25ME1 trova il suo posto in applicazioni che richiedono una grande distanza di rilevamento e tempi di risposta rapidi.

Sensore di prossimità capacitivo Omron E2K-C25ME1. Dal datasheet E2K-C25ME1.

I sensori di prossimità continueranno ad essere strumentali in una gamma in evoluzione di applicazioni. I sensori di prossimità mostrati qui sono solo alcuni esempi delle opzioni che puoi trovare sul mercato. Puoi trovare i componenti di cui hai bisogno per il rilevamento di oggetti e altre applicazioni dalla nostra guida al Selettore di Parti.

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