Czujniki indukcyjne do wykrywania metalu

Czujnik indukcyjny to rodzaj bezkontaktowego czujnika zbliżeniowego przeznaczonego do wykrywania elementów metalowych. Po zbliżeniu obiektu do aktywnego czoła sensora następuje zmiana pola elektromagnetycznego, a układ elektroniczny przełącza sygnał wyjściowy przekazywany do sterownika PLC, przekaźnika lub innego urządzenia sterującego.

Brak fizycznego kontaktu z wykrywanym elementem ogranicza zużycie mechaniczne. Dlatego czujniki indukcyjne stosowane są jako elektroniczne wyłączniki krańcowe, detektory obecności, elementy kontroli położenia oraz sensory służące do zliczania metalowych części.

Czujniki indukcyjne stanowią jedną z grup dostępnych w nadrzędnej kategorii czujniki zbliżeniowe. W przeciwieństwie do czujników pojemnościowych i fotoelektrycznych ich podstawowym zadaniem jest wykrywanie metalu.

Rodzaje czujników indukcyjnych według rozmiaru

Rozmiar obudowy wpływa między innymi na wymagane miejsce montażowe, możliwy zasięg detekcji oraz rodzaj przyłącza. W ofercie znajdują się zarówno sensory miniaturowe, przeznaczone do bardzo ciasnej zabudowy, jak i większe modele stosowane w standardowych maszynach przemysłowych.

Miniaturowe czujniki indukcyjne

Czujniki indukcyjne Ø3 mm są przeznaczone do bardzo małych mechanizmów, chwytaków, kompaktowych zespołów montażowych oraz aplikacji, w których standardowa obudowa gwintowana zajmuje zbyt dużo miejsca.

Czujniki indukcyjne M4 mają miniaturowy gwintowany korpus umożliwiający precyzyjne ustawienie położenia sensora. Sprawdzają się przy wykrywaniu niewielkich metalowych elementów z małej odległości.

Nieco większe czujniki indukcyjne M5 mogą być stosowane w kompaktowych maszynach, systemach pozycjonowania i mechanizmach wymagających wysokiej częstotliwości przełączania. Dostępne wykonania różnią się sposobem wyprowadzenia przewodu i rodzajem przyłącza.

Czujniki indukcyjne Ø6,5 mm łączą niewielką średnicę z konstrukcją odpowiednią do montażu w ograniczonej przestrzeni. Przed zakupem należy zwrócić uwagę, czy wskazany wymiar oznacza średnicę gładkiej obudowy, czy rozmiar gwintu.

Czujniki indukcyjne M8

Czujniki indukcyjne M8 są częstym wyborem do niewielkich maszyn, zespołów wykonawczych i mechanizmów montażowych. Kompaktowa, gwintowana obudowa umożliwia regulowanie położenia sensora za pomocą nakrętek montażowych.

W zależności od modelu czujniki M8 mogą mieć czoło zabudowane, quasi-zabudowane albo niezabudowane oraz różne zasięgi detekcji. Dostępne są wykonania z konektorem M8, złączem kablowym lub przewodem.

Rozmiar obudowy M8 nie oznacza automatycznie, że czujnik ma również przyłącze M8. Są to dwa oddzielne parametry, które należy sprawdzić przed zakupem.

Czujniki indukcyjne M12

Czujniki indukcyjne M12 należą do najbardziej uniwersalnych sensorów stosowanych w automatyce przemysłowej. Wykorzystuje się je między innymi do kontroli położenia części maszyn, wykrywania obecności detali, monitorowania ruchu mechanizmów oraz zliczania metalowych elementów.

Warianty M12 różnią się zasięgiem, długością korpusu, sposobem zabudowy czoła i typem wyjścia. Modele z konektorem M12 umożliwiają szybką wymianę czujnika bez prowadzenia nowego przewodu przez całą maszynę.

Czujniki indukcyjne M18

Czujniki indukcyjne M18 stosowane są w aplikacjach wymagających większego korpusu lub dłuższego zasięgu detekcji. Sprawdzają się w systemach transportowych, przenośnikach, maszynach pakujących, układach podawania oraz podczas kontroli położenia większych elementów metalowych.

Większa średnica nie oznacza jednak, że każdy model M18 będzie najlepszym wyborem do danego procesu. Należy porównać zasięg, sposób zabudowy czoła, częstotliwość przełączania oraz dostępne miejsce montażowe.

Czujniki indukcyjne M30

Czujniki indukcyjne M30 przeznaczone są przede wszystkim do aplikacji wymagających dużej obudowy i zwiększonego zasięgu detekcji. Przed wyborem takiego sensora należy sprawdzić wymagany odstęp od metalowych elementów konstrukcji oraz miejsce potrzebne do prawidłowego zamontowania aktywnego czoła.

Ten fragment i link do podkategorii M30 należy opublikować dopiero wtedy, gdy w podkategorii pojawią się rzeczywiste produkty lub modele dostępne na zamówienie.

Czujniki indukcyjne całometalowe

Czujniki indukcyjne całometalowe mają metalową powierzchnię aktywnego czoła i są przeznaczone do bardziej wymagających warunków pracy. Wybrane modele oferowane w klasie IP69K mogą być stosowane w środowiskach narażonych na intensywne zabrudzenie, wilgoć, chłodziwa oraz procesy mycia.

Stopień ochrony IP69K nie oznacza jednak odporności na każdą substancję chemiczną. Przed zastosowaniem czujnika należy sprawdzić materiał korpusu, odporność uszczelnień, dopuszczalną temperaturę oraz zgodność z medium występującym w maszynie.

Czujnik całometalowy powinien być jednocześnie przypisany do kategorii odpowiadającej jego średnicy, np. M8, M12 lub M18. Dzięki temu można znaleźć go zarówno według wymiaru montażowego, jak i wykonania konstrukcyjnego.

Jak dobrać zasięg czujnika indukcyjnego?

Nominalny zasięg detekcji określany jest najczęściej dla standardowego elementu wykonanego ze stali. Wykrywanie aluminium, miedzi, mosiądzu lub stali nierdzewnej może odbywać się z mniejszej odległości. Dokładna różnica zależy od współczynnika korekcji materiału podanego w dokumentacji konkretnego modelu.

Czujnika nie należy montować tak, aby wykrywany detal poruszał się dokładnie na granicy jego nominalnego zasięgu. Warto pozostawić zapas uwzględniający:

• tolerancję położenia elementu;
• drgania maszyny;
• przesunięcia konstrukcji;
• rozmiar i materiał wykrywanego detalu;
• temperaturę i warunki środowiskowe;
• możliwe zabrudzenie aktywnego czoła.

Czoło zabudowane, niezabudowane i quasi-zabudowane

Czujnik z czołem zabudowanym można zazwyczaj zamontować równo z otaczającą go metalową powierzchnią. Takie wykonanie ułatwia ochronę sensora przed uszkodzeniami mechanicznymi, ale zwykle zapewnia mniejszy zasięg.

Czujnik z czołem niezabudowanym wymaga pozostawienia wolnej przestrzeni wokół powierzchni aktywnej. Rozwiązanie to pozwala zazwyczaj osiągnąć większy zasięg detekcji.

Wykonanie quasi-zabudowane stanowi rozwiązanie pośrednie. Wymagane odległości od metalowych części konstrukcji oraz sąsiednich czujników należy sprawdzić w karcie katalogowej.

Czujnik indukcyjny PNP czy NPN?

Czujnik PNP po zadziałaniu przekazuje na wyjście potencjał dodatni. Takie wykonanie jest często wykorzystywane w europejskich systemach automatyki i wejściach sterowników PLC.

Czujnik NPN po wykryciu obiektu przełącza wyjście w kierunku potencjału ujemnego. Rozwiązanie to występuje między innymi w wybranych maszynach i układach sterowania wykorzystujących logikę NPN.

Typ wyjścia musi być zgodny z wejściem sterownika. Czujnik PNP nie jest bezpośrednim zamiennikiem modelu NPN, nawet jeśli oba sensory mają ten sam gwint, zasięg i wymiary.

Co oznacza NO i NC?

NO oznacza wyjście normalnie otwarte. W typowej konfiguracji sygnał zmienia stan po wykryciu metalowego obiektu.

NC oznacza wyjście normalnie zamknięte i działa z odwrotną logiką. Przed wymianą czujnika trzeba więc porównać zarówno PNP lub NPN, jak i NO lub NC.

Przewód czy konektor M8/M12?

Czujnik z fabrycznie zamontowanym przewodem sprawdza się w instalacjach, w których nie przewiduje się jego częstego demontażu. Wersja z konektorem ułatwia serwis i pozwala wymienić sensor bez prowadzenia nowego przewodu.

Do czujników wyposażonych w konektor M8 można dobrać odpowiednie przewody do czujników M8. Należy sprawdzić liczbę pinów, wersję prostą lub kątową, długość i materiał izolacji.

W przypadku modeli z konektorem M12 należy zastosować kompatybilne przewody do czujników M12. Oprócz liczby pinów trzeba uwzględnić kodowanie oraz układ połączeń.

Jak dobrać zamiennik czujnika indukcyjnego?

Przy doborze zamiennika czujnika SICK, ifm, Balluff, Pepperl+Fuchs, Turck lub innego producenta nie wystarczy porównać średnicy obudowy. Należy sprawdzić:

• PNP albo NPN;
• NO albo NC;
• napięcie zasilania;
• zasięg detekcji;
• współczynnik korekcji materiału;
• czoło zabudowane, niezabudowane lub quasi-zabudowane;
• średnicę, gwint i całkowitą długość obudowy;
• rodzaj złącza, liczbę pinów i ich układ;
• liczbę przewodów;
• częstotliwość przełączania;
• maksymalny prąd wyjściowy;
• stopień ochrony;
• temperaturę pracy.

Dopiero zgodność parametrów mechanicznych, elektrycznych i środowiskowych pozwala traktować model jako możliwy zamiennik. Szczegółowe porównania z konkretnymi symbolami innych producentów powinny znajdować się na kartach odpowiednich produktów.

Zastosowanie czujników indukcyjnych

Indukcyjne czujniki zbliżeniowe wykorzystywane są do:

• kontroli obecności metalowych detali;
• wykrywania końcowego położenia mechanizmu;
• zliczania części na liniach produkcyjnych;
• kontroli podawania elementów;
• monitorowania przenośników;
• wykrywania kół zębatych i elementów obrotowych;
• pozycjonowania w maszynach montażowych;
• realizowania bezkontaktowych funkcji krańcowych;
• przekazywania informacji o położeniu do PLC.

Standardowy czujnik indukcyjny nie jest urządzeniem bezpieczeństwa. W funkcjach związanych z ochroną operatora należy stosować komponenty posiadające wymagane funkcje oraz certyfikaty bezpieczeństwa.

FAQ – czujniki indukcyjne

Co wykrywa czujnik indukcyjny?

Czujnik indukcyjny wykrywa obiekty metalowe. Nie jest przeznaczony do standardowej detekcji tworzyw sztucznych, szkła, drewna, papieru ani innych materiałów niemetalowych.

Jak wybrać rozmiar czujnika indukcyjnego?

Należy uwzględnić dostępne miejsce, wymagany zasięg, wielkość wykrywanego elementu i sposób montażu. Mniejsze sensory ułatwiają instalację w ciasnej przestrzeni, natomiast większe obudowy zazwyczaj pozwalają osiągnąć większy zasięg.

Czy czujnik indukcyjny wykrywa aluminium?

Tak, ale zasięg może być mniejszy niż w przypadku stali. Przed wyborem modelu należy sprawdzić współczynnik korekcji dla aluminium.

Czym różni się czujnik PNP od NPN?

Czujnik PNP przekazuje na wyjście potencjał dodatni, natomiast NPN przełącza sygnał w kierunku potencjału ujemnego. Wariant musi być zgodny z wejściem sterownika.

Co oznaczają NO i NC?

NO oznacza wyjście normalnie otwarte, a NC – normalnie zamknięte. Oznaczenia określają sposób zmiany sygnału po wykryciu obiektu.

Czy rozmiar M8 oznacza złącze M8?

Nie. M8 może określać gwint obudowy czujnika, natomiast konektor M8 jest osobnym parametrem przyłącza elektrycznego. Czujnik w obudowie M8 może mieć przewód, konektor M8 albo inne przyłącze.

Jak podłączyć czujnik indukcyjny 3-przewodowy?

Najczęściej przewód brązowy odpowiada za dodatnie napięcie zasilania, niebieski za 0 V, a czarny jest wyjściem sygnałowym. Schemat należy zawsze potwierdzić w dokumentacji wybranego modelu.

Czy można zamienić czujnik 2-przewodowy na 3-przewodowy?

Nie zawsze. Oba wykonania różnią się sposobem zasilania i podłączenia obciążenia. Konieczne jest sprawdzenie schematu instalacji oraz parametrów wejścia sterownika.

Czy każdy czujnik M12 może zastąpić inny czujnik M12?

Nie. Ten sam gwint nie gwarantuje zgodności zasięgu, długości, wyjścia PNP/NPN, funkcji NO/NC, rodzaju czoła ani układu pinów.