Czujniki zbliżeniowe

Czujniki zbliżeniowe do automatyki przemysłowej

Czujniki zbliżeniowe są wykorzystywane do bezkontaktowego wykrywania obecności, położenia lub przejazdu obiektu. Nie wymagają fizycznego kontaktu z kontrolowanym elementem, dlatego mogą zastępować mechaniczne krańcówki w wielu aplikacjach automatyki przemysłowej.

Sygnał z czujnika może być przekazywany do sterownika PLC, przekaźnika, licznika lub innego elementu układu sterowania. Pozwala to między innymi potwierdzić pozycję detalu, zliczać elementy, kontrolować ruch mechanizmu albo sprawdzać położenie tłoka w siłowniku.

Wybór odpowiedniej technologii zależy przede wszystkim od materiału obiektu i sposobu, w jaki ma zostać wykryty.

Rodzaje czujników zbliżeniowych

Czujniki indukcyjne

Czujniki indukcyjne służą do bezkontaktowego wykrywania elementów metalowych. Stosuje się je między innymi do kontroli położenia części maszyn, wykrywania detali na przenośnikach, zliczania metalowych komponentów i potwierdzania pozycji mechanizmów.

W tej grupie dostępne są konstrukcje miniaturowe i standardowe, w tym czujniki Ø3 mm, M4, M5, Ø6,5 mm, M8, M12 i M18 oraz modele całometalowe. Szczegółowy podział według średnicy, sposobu montażu i parametrów znajduje się w podkategorii czujników indukcyjnych.

Czujniki pojemnościowe

Czujniki pojemnościowe mogą wykrywać materiały metalowe i niemetalowe, takie jak tworzywa sztuczne, szkło, papier, drewno, proszki, granulaty oraz ciecze. Są stosowane między innymi przy kontroli poziomu materiałów sypkich i płynnych. W niektórych aplikacjach umożliwiają detekcję przez ściankę zbiornika wykonaną z materiału niemetalowego.

Działanie czujnika pojemnościowego zależy od właściwości wykrywanego materiału, jego odległości oraz warunków otoczenia. Z tego względu podczas uruchamiania aplikacji może być konieczne ustawienie czułości.

Czujniki do siłownika

Czujniki do siłownika wykrywają pole magnetyczne magnesu umieszczonego w tłoku siłownika pneumatycznego. Montuje się je w odpowiednim rowku lub za pomocą dopasowanego uchwytu. Pozwalają potwierdzić położenie krańcowe albo pośrednie tłoka bez ingerencji w konstrukcję siłownika.

Przy wyborze należy sprawdzić przede wszystkim typ rowka, rodzaj wyjścia oraz sposób podłączenia. Dostępne są między innymi wersje z przewodem oraz modele z krótkim przewodem zakończonym złączem M8.

Czujniki pierścieniowe

Czujniki pierścieniowe służą do wykrywania niewielkich elementów metalowych przemieszczających się przez otwór czujnika. Sprawdzają się w systemach podawania, zliczania oraz kontroli przejazdu śrub, podkładek, sprężyn i innych drobnych detali.

Podczas doboru czujnika pierścieniowego należy uwzględnić średnicę otworu, wielkość wykrywanego elementu, prędkość jego przemieszczania oraz wymagany tryb pracy.

Akcesoria do czujników zbliżeniowych

Uzupełnieniem instalacji są akcesoria do czujników zbliżeniowych, takie jak wsporniki kątowe, adaptery i opaski montażowe. Właściwie dobrany element mocujący ułatwia zachowanie prawidłowej pozycji czujnika względem wykrywanego obiektu.

Jak dobrać czujnik zbliżeniowy?

Dobór czujnika warto rozpocząć od określenia kilku podstawowych parametrów:

• rodzaju wykrywanego materiału,
• wymaganego zasięgu działania,
• dostępnego miejsca i średnicy obudowy,
• sposobu montażu czujnika,
• rodzaju wyjścia PNP lub NPN,
• funkcji przełączającej NO lub NC,
• sposobu podłączenia,
• częstotliwości przełączania,
• temperatury pracy i warunków środowiskowych,
• wymaganego stopnia ochrony.

Do wykrywania elementów metalowych najczęściej wybierany jest czujnik indukcyjny. Jeżeli obiektem jest tworzywo sztuczne, szkło, ciecz lub materiał sypki, odpowiednim rozwiązaniem może być czujnik pojemnościowy. Pozycję tłoka w pneumatyce kontroluje czujnik do siłownika, natomiast małe metalowe elementy przesuwające się w przewodzie lub rurce można wykrywać czujnikiem pierścieniowym.

Zasięg i sposób montażu czujnika

Nominalny zasięg działania podawany w dokumentacji nie powinien być traktowany jako maksymalna robocza odległość dla każdej aplikacji. Na rzeczywistą odległość przełączania wpływają między innymi materiał i wielkość obiektu, sposób zabudowy oraz warunki pracy. Układ należy projektować z odpowiednim zapasem, a działanie potwierdzić w docelowej aplikacji.

W przypadku czujników indukcyjnych znaczenie ma również konstrukcja czoła. Modele z czołem zabudowanym mogą być montowane równo z metalową powierzchnią zgodnie z wymaganiami producenta. Czujniki z czołem niezabudowanym zazwyczaj zapewniają większy zasięg, ale wymagają pozostawienia wolnej przestrzeni wokół aktywnej części sensora.

Wyjście PNP lub NPN oraz funkcja NO lub NC

Czujnik PNP po zadziałaniu podaje na wyjście dodatni potencjał zasilania, natomiast czujnik NPN przełącza wyjście w kierunku masy. Wybór musi odpowiadać typowi wejścia zastosowanego w sterowniku PLC lub innym urządzeniu odbierającym sygnał.

Oznaczenie NO oznacza wyjście normalnie otwarte, które zmienia stan po wykryciu obiektu. NC to wyjście normalnie zamknięte. Niektóre modele udostępniają obie funkcje, jednak każdorazowo należy sprawdzić schemat podłączenia konkretnego produktu.

Gdzie stosuje się czujniki zbliżeniowe?

Czujniki zbliżeniowe znajdują zastosowanie między innymi w:

• liniach produkcyjnych i montażowych,
• maszynach pakujących,
• systemach transportowych,
• podajnikach i systemach sortowania,
• automatyce pneumatycznej,
• kontroli położenia części maszyn,
• zliczaniu detali,
• kontroli obecności produktu,
• monitorowaniu poziomu materiałów sypkich i cieczy.

Standardowy czujnik zbliżeniowy nie powinien być traktowany jako element bezpieczeństwa maszyny, jeżeli nie ma odpowiednich certyfikatów i dopuszczeń do zastosowań związanych z bezpieczeństwem.

FAQ – czujniki zbliżeniowe

Co wykrywa czujnik zbliżeniowy?

Zależy to od zastosowanej technologii. Czujnik indukcyjny wykrywa metale, pojemnościowy może wykrywać również materiały niemetalowe, a czujnik magnetyczny do siłownika reaguje na pole magnesu znajdującego się w tłoku.

Czym różni się czujnik indukcyjny od pojemnościowego?

Czujnik indukcyjny jest przeznaczony do wykrywania elementów metalowych. Czujnik pojemnościowy może wykrywać również tworzywa sztuczne, szkło, papier, granulaty, proszki i ciecze, ale jego ustawienie może wymagać uwzględnienia właściwości materiału oraz warunków otoczenia.

Jaki czujnik wybrać do wykrywania metalu?

Do standardowej detekcji elementów metalowych najczęściej stosuje się czujniki indukcyjne. Przy wyborze należy sprawdzić materiał i wielkość obiektu, zasięg, średnicę obudowy oraz możliwość zabudowania czoła czujnika.

Co oznacza PNP i NPN w czujniku?

Są to dwa sposoby działania wyjścia tranzystorowego. Czujnik PNP podaje na wyjście dodatni potencjał, a NPN przełącza sygnał do masy. Typ wyjścia musi być zgodny z wejściem sterownika.

Co oznacza NO i NC?

NO oznacza styk lub wyjście normalnie otwarte, a NC – normalnie zamknięte. Określenie wskazuje stan wyjścia, gdy czujnik nie wykrywa obiektu.

Czy czujnik zbliżeniowy można podłączyć do PLC?

Tak, pod warunkiem dopasowania napięcia zasilania, rodzaju wyjścia PNP lub NPN, funkcji NO lub NC i dopuszczalnych parametrów wejścia sterownika. Podłączenie należy wykonać zgodnie ze schematem konkretnego modelu.

Czym różni się czoło zabudowane od niezabudowanego?

Czujnik z czołem zabudowanym może być montowany równo z odpowiednią powierzchnią montażową. Model z czołem niezabudowanym wymaga zachowania wolnej przestrzeni wokół aktywnej części, ale często oferuje większy zasięg działania.

Czy zwykły czujnik zbliżeniowy może zabezpieczać maszynę?

Nie należy stosować standardowego czujnika zbliżeniowego jako urządzenia bezpieczeństwa, jeżeli nie jest przeznaczony i certyfikowany do takiej funkcji.