Czujniki indukcyjne i pojemnościowe

Świat staje się bardziej połączony niż kiedykolwiek wcześniej, dzięki ciągłemu wzrostowi Internetu Rzeczy. W centrum tego rosnącego, połączonego świata, znajdują się systemy monitorujące, które wykorzystują tablice czujników do interakcji z otaczającym środowiskiem. Systemy monitorujące można zobaczyć w środowiskach przemysłowych, które monitorują jakość produktów i efektywność procesów, a nawet w łazienkach, pozwalając kranom włączać się i wyłączać bez dotyku. Możesz podziękować przełącznikom zbliżeniowym za te zdolności wykrywania obiektów.

Czujniki zbliżeniowe różnią się sposobem działania. Te bezkontaktowe czujniki używają sygnału akustycznego (ultradźwiękowego) do określenia, kiedy obiekt znajduje się w polu widzenia czujnika, lub wykorzystują pole elektromagnetyczne w jakiś sposób. Powszechne czujniki zbliżeniowe używają światła podczerwonego do wykrycia obiektu, podczas gdy inne używają samo pojemności lub indukcyjności obiektu do wygenerowania sygnału elektrycznego.

Zastosowania czujników zbliżeniowych

Indukcyjne i pojemnościowe czujniki zbliżeniowe działają na podobnej zasadzie co czujniki dotykowe pojemnościowe. Te czujniki wykrywają pobliskie obiekty, mierząc pewne zakłócenia w otaczającym polu elektromagnetycznym. W przeciwieństwie do tradycyjnych czujników, które wymagają mechanicznego przełącznika lub dźwigni, czujniki zbliżeniowe mogą być używane do dokładnego wykrywania obiektu bez wymagania kontaktu. Czujnik zbliżeniowy zaprojektowany lub dostosowany do krótkiego zasięgu może być również używany jako przełącznik dotykowy.

Czujniki zbliżeniowe są idealne do użytku w brudnych lub mokrych środowiskach dzięki ich bezkontaktowemu trybowi działania. Są mniej wrażliwe na kurz, wilgoć, wibracje i hałas, a ich wewnętrzne obwody oparte na stanie stałym sprawiają, że znajdują zastosowanie tam, gdzie wibracje mogą zakłócać tradycyjne przełączniki kontaktowe. W związku z tym, czujniki zbliżeniowe mają długą żywotność funkcjonalną i są wysoce niezawodne ze względu na brak części mechanicznych i brak fizycznego kontaktu z obiektem docelowym.

Indukcyjne i pojemnościowe czujniki zbliżeniowe

Poza dziedziną ultradźwięków lub wykrywania podczerwieni, najczęściej spotykanymi czujnikami zbliżeniowymi są:

• Indukcyjne czujniki zbliżeniowe: Te czujniki są używane do bezkontaktowego wykrywania obiektów metalowych, zarówno ferromagnetycznych, jak i niemagnetycznych, i używają cewki oraz sygnału AC do wygenerowania oscylującego pola elektromagnetycznego w pobliżu elementu czującego. Gdy obiekt metalowy znajduje się w pobliżu, cewka indukuje prąd wirowy, który następnie indukuje w cewce SEM zwrotny, co tłumi amplitudę pola. Wzrost lub spadek takiej oscylacji jest identyfikowany za pomocą obwodu Schmitta. Czułość tych czujników zależy od konkretnego wykrywanego metalu.
• Pojemnościowe czujniki zbliżeniowe: Te czujniki są używane do wykrywania obiektów przewodzących lub izolujących, co czyni je znacznie bardziej elastycznymi niż indukcyjne czujniki zbliżeniowe. Te czujniki działają, mierząc impedancję czujnika, gdy przez element czujący propaguje się wysoce stabilny sygnał oscylujący. Gdy obiekt jest przybliżany, obiekt i element czujący mają pewną wzajemną pojemność, która zmienia impedancję elementu czującego. Ta zmiana impedancji może być również wykryta za pomocą obwodu Schmitta, ADC lub innego obwodu progowego.

Czujnik zbliżeniowy pojemnościowy

Wybór czujnika zbliżeniowego

Czujniki zbliżeniowe lub przełączniki mogą być zaprojektowane do precyzyjnej pracy zarówno w środowisku o wysokiej, jak i niskiej prędkości działania. Mogą one dostarczać wyjście analogowe lub cyfrowe, a typowe napięcie robocze wynosi od 0 do 10 V DC przy niskim prądzie. Wybierając czujnik zbliżeniowy, należy wziąć pod uwagę:

• Materiał, który ma być wykryty: Różne czujniki zbliżeniowe są zoptymalizowane do wykrywania różnych materiałów. Czujniki indukcyjne są zwykle wybierane do rozróżniania metali od niemetali.
• Forma i odległość wykrywania: Te czujniki występują w różnych kształtach i rozmiarach. Mogą być także osłonięte lub nieosłonięte. Nieosłonięty czujnik zbliżeniowy zwykle zapewnia dłuższy zasięg, podczas gdy osłonięty czujnik pozwala na montaż w płaszczyźnie.
• Czułość: Jest to głównie związane z czułością obwodu progowego i siłą sygnału AC używanego w elemencie czującym. Jak wspomniano powyżej, czułość jest również związana z wykrywanym materiałem.

Omron, seria E2J

Seria Omron E2J to zestaw czujników pojemnościowych z dwoma głównymi wariantami: Omron E2J-W20MA oraz Omron E2J-W10MA. E2J-W10MA oferuje regulowaną odległość wykrywania w zakresie od 4 do 10 mm, podczas gdy E2J-W20MA obsługuje regulowaną odległość wykrywania w zakresie od 8 do 20 mm. Oba mają częstotliwość odpowiedzi 70 Hz i klasę szczelności IP66. Typowe zasilanie dla czujników to 24 V DC, a przy montażu na ręce robota lub w jakimś systemie manipulacyjnym można oczekiwać, że będą w stanie wykryć LCD, krzemień, PDP i inne produkty.

Czujnik zbliżeniowy pojemnościowy Omron E2J-W20MA. Z karty katalogowej E2J-W20MA.

Omron, TL-N20MD

Omron TL-N20MD indukcyjny czujnik zbliżeniowy zapewnia odległość wykrywania 20 mm. Częstotliwość odpowiedzi wynosi 300 Hz, a obsługuje zasilanie od 12 do 24 V DC. Przy temperaturze pracy od -25 do 70°C (bez oblodzenia lub kondensacji) i klasie szczelności IEC 60529 IP67, ten czujnik zbliżeniowy może być stosowany w wielu aplikacjach wymagających dużej odległości wykrywania. Dostępne są również inne modele o mniejszej odległości wykrywania, chociaż te modele mają dłuższy czas odpowiedzi.

Indukcyjny czujnik zbliżeniowy Omron TL-N20MD. Z dokumentacji technicznej TL-N20MD.

Omron, E2K-C25ME1

Kontynuując poszukiwania czujników zbliżeniowych o dużej odległości detekcji, Omron E2K-C25ME1 to nieekranowany czujnik pojemnościowy zdolny do precyzyjnego wykrywania obiektów do 25 mm. Obsługuje szeroki zakres napięć zasilania od 10 do 40 V DC. Częstotliwość odpowiedzi wynosi 70 Hz, a czujnik ma klasę szczelności IP66. Omron E2K-C25ME1 znajduje zastosowanie w aplikacjach wymagających dużej odległości detekcji i szybkiego czasu reakcji.

Czujnik zbliżeniowy pojemnościowy Omron E2K-C25ME1. Z dokumentacji technicznej E2K-C25ME1.

Czujniki zbliżeniowe będą nadal odgrywać kluczową rolę w ewoluującym zakresie zastosowań. Przedstawione tutaj czujniki zbliżeniowe to tylko kilka przykładów opcji, które można znaleźć na rynku. Możesz znaleźć potrzebne komponenty do wykrywania obiektów i innych zastosowań, korzystając z naszego przewodnika po selektorze części.

Zapoznaj się z naszymi najnowszymi artykułami, zapisując się do naszego newslettera.