Tuvošanās sensori – atrodiet ražotājus un piegādātājus

Tuvuma sensori noteiktā uztveršanas diapazonā bez fiziska kontakta uztver objektus, apstrādājamos izstrādājumus vai mašīnu detaļas.

Tos izmanto, lai uzraudzītu klātbūtni, pozīciju, galpozīcijas vai kustības secības. Sensora signālu pēc tam var apstrādāt kontrolieris, lai iedarbinātu mašīnas funkcijas, apturētu procesus vai uzsāktu turpmākus automatizācijas posmus.
Atkarībā no mērīšanas principa tuvuma sensori uztver metāla, nemetāla, caurspīdīgus, šķidrus vai cietus objektus. Izplatītākie veidi ir induktīvie, kapacitīvie, optiskie, magnētiskie un ultraskaņas tuvuma sensori.
Tipiski pielietojumi ir atrodami mehāniskajā un iekārtu inženierijā, automatizācijas un montāžas tehnoloģijās, konveijeru sistēmās, iepakošanas iekārtās, darbgaldos, noliktavu tehnoloģijās un kravu pārvietošanas iekārtās.
Turpmāk ir sniegts pārskats par tipiskiem tuvuma sensoru veidiem, pielietojumiem, priekšrocībām, ierobežojumiem un svarīgiem izvēles kritērijiem.

Tuvuma sensoru veidi

Induktīvie tuvuma sensori

Induktīvie tuvuma sensori uztver metāla objektus, reaģējot uz izmaiņām elektromagnētiskajā laukā.
Kad metāla objekts pietuvojas aktīvajai sensora virsmai, objektā rodas virpuļstrāvas. Tās ietekmē elektromagnētisko lauku un izraisa izejas signālu, kad tiek sasniegts noteiktais uztveršanas attālums.
Induktīvie sensori darbojas bez kontakta, praktiski nenolietojas un nodrošina īsu reakcijas laiku. Tie ir īpaši piemēroti tērauda, nerūsējošā tērauda, alumīnija, misiņa un citu metālu noteikšanai.
Tomēr sasniedzamais uztveršanas attālums ir atkarīgs no materiāla, mērāmā objekta izmēra un sensora konstrukcijas.

Kapacitīvie tuvuma sensori

Kapacitīvie tuvuma sensori uztver izmaiņas elektriskajā laukā.
Papildus metāliem tie var noteikt plastmasu, stiklu, koksni, papīru, pulverus un šķidrumus. Tādēļ tie ir piemēroti pildījuma līmeņa uzraudzībai, materiālu noteikšanai un nemetālisku detaļu uzraudzībai.
Kapacitīvie sensori dažkārt var noteikt materiālus arī caur nevadījošām tvertņu sienām.
Mitrums, putekļu nogulsnes un materiāla īpašību izmaiņas var ietekmēt sensora darbību. Tāpēc bieži ir nepieciešama precīza jutības regulēšana.

Optiskie tuvuma sensori

Optiskie tuvuma sensori izmanto redzamo vai infrasarkano gaismu objektu noteikšanai.
Difūzās atstarošanas sensori izvērtē objektā atstaroto gaismu. Retro-reflektīvie sensori darbojas ar pretī novietotu atstarotāju, savukārt caurstaru sensori izmanto atsevišķus raidītājus un uztvērējus.
Optiskie sensori nodrošina lielāku darbības attālumu nekā daudzi induktīvie vai kapacitīvie modeļi un spēj uztvert arī mazus objektus.
Tomēr krāsa, spīdums, caurspīdīgums, apkārtējā gaisma un netīrumi var traucēt atpazīšanu.

Ultraskaņas tuvuma sensori

Ultraskaņas tuvuma sensori izstaro skaņas impulsus un novērtē atstarojumu no mērķa objekta.
Tā kā mērījums lielā mērā nav atkarīgs no krāsas un optiskās caurspīdības, var noteikt arī tumšus, spīdīgus vai daļēji caurspīdīgus objektus.
Ultraskaņas sensori ir piemēroti klātbūtnes uzraudzībai, attāluma noteikšanai un pildījuma līmeņa mērīšanai.
Ļoti mazus, mīkstus, leņķveida vai objektus, kas ļoti labi absorbē skaņu, var būt grūtāk noteikt.

Magnētiskie tuvuma sensori

Magnētiskie tuvuma sensori reaģē uz magnētisko lauku.
Tos bieži izmanto, lai noteiktu virzuļu pozīciju pneimatiskajos vai hidrauliskajos cilindros, vārstos, durvīs vai citās kustīgās detaļās.
Atkarībā no konstrukcijas tie darbojas ar reed kontaktiem, Halla sensoriem vai izmanto magnetorezistīvās mērīšanas metodes.
Objektam, kas jādetektē, ir jābūt vai nu pašam magnētiskam, vai aprīkotam ar magnētu.

Mehāniski iedarbināmi tuvuma sensori

Mehāniski iedarbināmi tuvuma slēdži uztver objektu, veicot tiešu kontaktu.
Tiem var būt virzulis, rullīša svira vai atsperes stienis, kas tiek iedarbināts, kad detaļa nonāk saskarē ar sensoru.
Stingri ņemot, šīs ierīces nav bezkontakta sensori, taču praksē tās bieži izmanto līdzīgiem uzdevumiem, piemēram, galējās pozīcijas vai klātbūtnes uzraudzībai.
Tie ir izturīgi un viegli izvērtējami, taču tiem piemīt mehāniska nodiluma risks.

Tuvuma sensoru pielietojumi

Mehānikas un iekārtu inženierija

Mašīnbūvē tuvuma sensori uztver detaļas, slīdņus, instrumentus, zobratus un citas kustīgas sastāvdaļas.
Tie uzrauga galapozīcijas, apstiprina pabeigtas kustības un sniedz signālus nākamajam procesa posmam.
Induktīvie sensori ir īpaši izplatīti gadījumos, kad ir nepieciešams uzticami noteikt metāla mašīnu detaļas.

Automatizācija un montāžas tehnoloģijas

Montāžas sistēmās tuvuma sensori pārbauda, vai detaļas ir klāt, pareizi ievietotas vai pilnībā novietotas.
Tie uzrauga satvērējus, padeves sistēmas, nostiprināšanas ierīces un detaļu turētājus.
Īsas reaģēšanas laiki un augsta atkārtojamība ir īpaši svarīgi pie augstiem mašīnu ciklu ātrumiem.

Konveijeru un loģistikas tehnoloģijas

Uz konveijerlentēm un rullīšu konveijeriem tuvināšanās sensori uztver konteinerus, iepakojumus, paletes un citas pārvadātās preces.
Tie atbalsta materiālu plūsmas kontroli, skaita detaļas un atklāj sastrēgumus vai brīvās pārvietošanas pozīcijas.
Atkarībā no materiāla un attāluma tiek izmantoti optiskie, kapacitīvie vai ultraskaņas sensori.

Iepakošanas tehnoloģijas

Iepakošanas iekārtās tuvuma sensori uzrauga produktus, plēves, kartona kastes, aizvākojumus un iepakojuma elementus.
Tie var noteikt trūkstošas detaļas, iedarbināt griešanas vai aizzīmogošanas darbības un pārbaudīt iepakoto preču novietojumu.
Caurspīdīgām plēvēm vai spēcīgi atstarojošām virsmām ir nepieciešamas īpaši piemērotas optiskās vai ultraskaņas metodes.

Metālapstrādes darbagaldi

Mehāniskajās apstrādes mašīnās tuvināšanās sensori uzrauga nostiprinājuma stāvokli, instrumentu pozīcijas, aizsargpārsegus un kustīgās asis.
Tiem bieži vien jāiztur dzesēšanas šķidrumi, metāla skaidas un vibrācijas.
Tāpēc īpaši svarīgi ir izturīgi korpusi un augsta aizsardzības pakāpe.

Pildījuma līmeņa uzraudzība

Kapacitīvie, optiskie un ultraskaņas tuvuma sensori var kontrolēt šķidrumu, granulātu un pulveru pildījuma līmeni vai klātbūtni.
Atkarībā no lietojuma mērījumi tiek veikti tieši vidē vai caur tvertnes sienu.
Piemērotība ir atkarīga no materiāla īpašībām, tvertnes ģeometrijas, nogulsnēm un vides apstākļiem.

Durvis, vāki un aizsardzības ierīces

Magnētiskie vai induktīvie tuvuma sensori uzrauga durvju, vāku un aizsargpārsegu stāvokli.
Tie var norādīt, vai aizsardzības ierīce ir atvērta vai aizvērta.
Drošības lietojumiem nepieciešami piemēroti un atbilstoši sertificēti drošības sensori.

Tuvuma sensoru priekšrocības

• Bezkontakta un maznolietojama objektu noteikšana
• Ātra reakcija automatizētos procesos
• Augsta atkārtojamība
• Kompakta integrācija mašīnās un iekārtās
• Dažādu materiālu noteikšana atkarībā no mērīšanas principa
• Klātbūtnes, pozīcijas un galapozīciju uzraudzība
• Piemērotība augstām komutācijas frekvencēm
• Vienkārša pieslēgšana kontrolieriem
• Versijas, kas paredzētas nelabvēlīgām rūpnieciskām vidēm
• Zemas apkopes prasības, ja izvēlēts pareizi

Tuvuma sensoru ierobežojumi

• Induktīvie tuvuma sensori uztver tikai metāla objektus. Uztveršanas attālums var ievērojami atšķirties atkarībā no metāla veida.
• Kapacitīvie sensori ir jutīgi pret mitrumu, nogulsnēm un materiāla īpašību izmaiņām. Tas var izraisīt nepieciešamību veikt atkārtotu regulēšanu vai izraisīt kļūdainu ieslēgšanos.
• Optiskos sensorus var ietekmēt netīrumi, putekļi, apkārtējā gaisma, caurspīdīgi materiāli vai ļoti atstarojošas virsmas.
• Ultraskaņas sensoriem nepieciešama pietiekami liela un labvēlīgi orientēta atstarojoša virsma. Mīkstus, mazus vai leņķveida objektus var uztvert tikai ierobežotā apjomā.
• Magnētiskajiem tuvuma sensoriem nepieciešams piemērots magnētiskais lauks, un tos var ietekmēt ārējie magnētiskie faktori.
• Faktiskais uztveršanas attālums ir atkarīgs ne tikai no sensora, bet arī no objekta izmēra, materiāla, uzstādīšanas pozīcijas un vides apstākļiem.
• Atkarībā no mērīšanas principa vairāki tuvu viens otram uzstādīti sensori var traucēt viens otra darbību.
• Standarta tuvuma sensori ne vienmēr ir piemēroti drošības funkcijām. Šādiem pielietojumiem ir jāizmanto speciāli testēti drošības sensori.

Svarīgi tuvuma sensoru izvēles kritēriji

Objekta materiāls

Mērīšanas principam jābūt piemērotam objektam, kas jādetektē.
Metāla detaļas īpaši uzticami var noteikt ar induktīvajiem sensoriem. Kapacitīvie, optiskie vai ultraskaņas sensori ir piemērotāki plastmasai, stiklam, šķidrumiem vai pulveriem.
Jāņem vērā arī krāsa, spīdums, caurspīdīgums un virsmas struktūra.

Uztveršanas attālums

Nepieciešamais uztveršanas attālums ir atkarīgs no uzstādīšanas apstākļiem un iespējamajām objekta novietojuma pielaidēm.
Datu lapā norādītais nominālais uztveršanas attālums parasti tiek noteikts noteiktos testa apstākļos. Faktiskajā lietošanā materiāls, temperatūra un uzstādīšanas vide var samazināt izmantojamo attālumu.
Atbilstoša darbības rezerve palielina uzticamību.

Konstrukcija un uzstādīšanas veids

Tuvuma sensori ir pieejami cilindriskā, taisnstūrveida, gredzenveida un īpaši kompakta izpildījumā.
Cilindriskajiem sensoriem plaši izmanto tādu vītņu izmērus kā M8, M12, M18 un M30.
Sensori, kas paredzēti iebūvei vienā līmenī ar virsmu, var tikt lielā mērā iegremdēti metāla virsmās. Variantiem, kas nav paredzēti iebūvei vienā līmenī ar virsmu, ap aktīvo virsmu nepieciešams lielāks atstarpes laukums, taču tie bieži nodrošina lielāku uztveršanas attālumu.

Komutācijas frekvence un reaģēšanas laiks

Ātri pārvietojamām detaļām un augstiem mašīnu ciklu ātrumiem nepieciešama pietiekami augsta komutācijas frekvence.
Sensors objektu jāuztver pieejamajā laikā un signāls bez kavēšanās jāpārraida vadības blokam.
Induktīvie un optiskie sensori bieži vien ir īpaši piemēroti ātrām komutācijas darbībām.

Izejas funkcija

Tuvuma sensori ir pieejami ar PNP, NPN, releja un digitālajām izejām.
Tāpat ir jānosaka, vai izejai jādarbojas kā parasti atvērtai, parasti aizvērtai vai pārslēdzamai.
Izejas signālam, darba spriegumam un savienojuma tipam jābūt saderīgam ar esošo kontrolieri.

Pieslēgums un saskarnes

Atkarībā no konstrukcijas elektriskā pieslēgšana tiek veikta ar fiksētu kabeli, savienotāju vai termināli.
Vienkāršām komutācijas darbībām pietiek ar bināro izeju. Konfigurējami sensori var pārraidīt papildu diagnostikas un procesa datus caur digitālajām saskarnēm.
Standartizēta komunikācija vienkāršo nodošanu ekspluatācijā, stāvokļa uzraudzību un ierīces nomaiņu.

Vides apstākļi

Izvēli ietekmē temperatūra, mitrums, putekļi, eļļas, dzesēšanas šķidrumi, ķīmiskās vielas un vibrācija.
Sensora aizsardzības pakāpei jābūt atbilstošai, kā arī tam jānodrošina pietiekama mehāniskā un ķīmiskā izturība.
Pārtikas pārstrādei, lietošanai ārpus telpām, potenciāli sprādzienbīstamās vidēs vai higiēniskos procesos var būt nepieciešami speciāli materiāli un sertifikāti.

Traucējumi un uzstādīšanas attālumi

Metāla konstrukcijas, blakus esošie sensori, elektrokabeļi un elektromagnētiskie lauki var ietekmēt sensora darbību.
Tāpēc ir jāievēro ražotāja norādītā uzstādīšana un minimālie attālumi.
Droša uzstādīšana novērš to, ka vibrācijas vai pozīcijas izmaiņas izraisa neprecīzus komutācijas punktus.

Indikatori un diagnostika

Daudziem tuvuma sensoriem ir LED indikatori, kas norāda uz darbības statusu, komutācijas stāvokli vai kļūmēm.
Uzlabotās diagnostikas funkcijas var ziņot par īsslēgumiem, piesārņojumu, vājiem signāliem vai nepietiekamām darbības rezervēm.
Šī informācija atvieglo iekārtas nodošanu ekspluatācijā un profilaktisko apkopi.

Kopsavilkums

Tuvuma sensori uztver objektus un iekārtu detaļas noteiktā uztveršanas diapazonā un nodrošina signālus vadībai, uzraudzībai un automatizācijai.
Atkarībā no mērķa materiāla un pielietojuma tiek izmantoti induktīvie, kapacitīvie, optiskie, magnētiskie vai ultraskaņas tuvuma sensori.
Galvenie izvēles kritēriji ietver mērāmā objekta materiālu, uztveršanas attālumu, konstrukciju, komutācijas frekvenci, izejas signālu un vides apstākļus.
Lai nodrošinātu uzticamu objektu noteikšanu un izvairītos no kļūdainas komutācijas, ir jāņem vērā attiecīgā mērīšanas principa ierobežojumi.

Tuvuma sensori ir pieejami no dažādiem ražotājiem un piegādātājiem. Izsmeļošu informāciju par tuvuma sensoru ražotājiem un piegādātājiem no visas pasaules var atrast vietnē Exportpages.