Индуктивные и емкостные датчики приближения

Мир становится всё более связанным, благодаря продолжающемуся росту Интернета вещей. В основе этого растущего, связанного мира находятся системы мониторинга, которые используют массивы датчиков для взаимодействия с окружающей средой. Системы мониторинга можно увидеть в промышленной среде, где они контролируют качество продукции и эффективность процессов, и даже в ванных комнатах, позволяя кранам включаться и выключаться без прикосновений. За эти возможности обнаружения объектов можно поблагодарить датчики приближения.

Датчики приближения различаются по способу функционирования. Эти бесконтактные датчики используют акустический (ультразвуковой) сигнал для определения нахождения объекта в поле зрения датчика, или они используют электромагнитное поле каким-либо образом. Распространенные датчики приближения используют инфракрасный свет для обнаружения объекта, в то время как другие используют собственную емкость или индуктивность объекта для генерации электрического сигнала.

Применение датчиков приближения

Индуктивные и емкостные датчики приближения работают на аналогичном принципе, что и емкостные сенсорные датчики. Эти датчики обнаруживают близлежащие объекты, измеряя некоторые изменения в окружающем электромагнитном поле. В отличие от традиционных датчиков, которые требуют механического переключателя или рычага, датчики приближения могут использоваться для точного обнаружения объекта без необходимости контакта. Датчик приближения, который спроектирован или настроен для короткого диапазона, также может использоваться в качестве сенсорного переключателя.

Датчики приближения идеально подходят для использования в грязных или влажных средах благодаря их бесконтактному режиму работы. Они менее чувствительны к пыли, влаге, вибрации и шуму, а их внутренняя схемотехника на основе твердотельных устройств делает их применимыми в условиях, где вибрация может мешать традиционным контактным переключателям. Таким образом, датчики приближения имеют долгий срок службы и высокую надежность из-за отсутствия механических частей и отсутствия физического контакта с целевым объектом.

Индуктивные и емкостные датчики приближения

Вне области ультразвукового или инфракрасного обнаружения, наиболее распространенными датчиками приближения являются:

• Индуктивные датчики приближения: Эти датчики используются для бесконтактного обнаружения металлических объектов, как ферромагнитных, так и немагнитных, и используют катушку и переменный сигнал для генерации колеблющегося электромагнитного поля возле элемента обнаружения. Когда металлический объект находится поблизости, катушка индуцирует вихревой ток, который затем индуцирует обратную ЭДС в катушке, что ослабляет амплитуду поля. Повышение или понижение такой колебательной активности определяется с помощью схемы Шмитта. Чувствительность этих датчиков зависит от конкретного обнаруживаемого металла.
• Емкостные датчики приближения: Эти датчики используются для обнаружения проводящих или изоляционных объектов, что делает их гораздо более гибкими, чем индуктивные датчики приближения. Эти датчики работают, измеряя импеданс датчика, поскольку через элемент обнаружения проходит высокостабильный колеблющийся сигнал. Когда объект приближается, между объектом и элементом обнаружения возникает некоторая взаимная емкость, которая изменяет импеданс элемента обнаружения. Это изменение импеданса также может быть обнаружено с помощью схемы Шмитта, АЦП или другой схемы порогового переключения.

Емкостной датчик приближения

Выбор датчика приближения

Датчики приближения или переключатели могут быть разработаны для точной работы как в условиях высокоскоростной, так и низкоскоростной среды. Они могут обеспечивать аналоговый или цифровой выход и используют типичное рабочее напряжение от 0 до 10 В постоянного тока при низком токе. При выборе датчика приближения следует учитывать:

• Обнаруживаемый материал: Разные датчики приближения оптимизированы для обнаружения различных материалов. Индуктивные датчики обычно выбираются для различения металлов и неметаллов.
• Форм-фактор и дистанция обнаружения: Эти датчики выпускаются в различных формах и размерах. Также эти датчики могут быть защищены или незащищены. Незащищенный датчик приближения обычно обеспечивает большую дальность, в то время как защищенный датчик обычно позволяет монтаж вровень.
• Чувствительность: Это в основном связано с чувствительностью схемы порогового значения и силой переменного сигнала, используемого в элементе обнаружения. Как упоминалось выше, чувствительность также связана с обнаруживаемым материалом.

Omron, серия E2J

Omron E2J - это набор емкостных датчиков с двумя основными вариантами: Omron E2J-W20MA и Omron E2J-W10MA. E2J-W10MA обеспечивает регулируемую дистанцию обнаружения от 4 до 10 мм, в то время как E2J-W20MA поддерживает регулируемую дистанцию обнаружения от 8 до 20 мм. Оба имеют частоту отклика 70 Гц и рейтинг IP66. Типичное питание для датчиков - 24 В постоянного тока, и при монтаже на роботизированную руку или в некоторой системе обработки вы можете ожидать возможность обнаружения ЖК-дисплеев, кремниевых пластин, PDP и других продуктов.

Емкостной датчик приближения Omron E2J-W20MA. Из технического описания E2J-W20MA.

Omron, TL-N20MD

Индуктивный датчик приближения Omron TL-N20MD обеспечивает дистанцию обнаружения 20 мм. Частота отклика составляет 300 Гц, и он поддерживает питание от 12 до 24 В постоянного тока. С рабочей температурой от -25 до 70°C (без обледенения и конденсации) и рейтингами IP67 по IEC 60529, этот датчик приближения может быть использован для множества приложений, требующих высокой дистанции обнаружения. Доступны и другие модели с меньшей дистанцией обнаружения, хотя эти модели имеют более длительное время отклика.

Индуктивный датчик приближения Omron TL-N20MD. Из даташита TL-N20MD.

Omron, E2K-C25ME1

Продолжая поиски датчиков приближения с высоким расстоянием срабатывания, Omron E2K-C25ME1 является незащищенным емкостным датчиком приближения, способным обеспечивать точное обнаружение объектов на расстоянии до 25 мм. Поддерживает широкий диапазон напряжений питания от 10 до 40 В постоянного тока. Частота отклика составляет 70 Гц, а датчик имеет класс защиты IP66. Omron E2K-C25ME1 находит свое применение в приложениях, требующих высокого расстояния срабатывания и быстрого времени отклика.

Емкостной датчик приближения Omron E2K-C25ME1. Из даташита E2K-C25ME1.

Датчики приближения будут продолжать играть важную роль в развивающемся спектре приложений. Показанные здесь датчики приближения - лишь некоторые примеры вариантов, которые вы можете найти на рынке. Вы можете найти необходимые компоненты для обнаружения объектов и других приложений с помощью нашего руководства по выбору компонентов.

Оставайтесь на связи с нашими последними статьями, подписавшись на нашу рассылку.