Bezkontaktowa detekcja czy wiele więcej?

PROSTA DETEKCJA Z UŻYCIEM CZUJNIKA ZBLIŻENIOWEGO

Jednymi z najpopularniejszych rodzajów czujników implementowanych w automatyce są zbliżeniowe czujniki indukcyjne. Są one przeznaczone do detekcji elementów metalowych i występują w cylindrycznych i prostokątnych obudowach. Działają na zasadzie zmiany swojego pola elektromagnetycznego wskutek przemieszczania metalowego elementu przed czołem czujnika. W zależności od ich rozmiaru zakres pomiarowy tych czujników wynosi zwykle od kilku do kilkudziesięciu milimetrów.

WObit oferuje czujniki w różnych standardach wyjścia, o wysokim stopniu ochrony (IP67) i temperaturze pracy od -25°C do +70°C. Są one stosowane m.in. do wykrywania elementów na linii produkcyjnej czy jako krańcówka realizując funkcję bazowania. Innym zastosowaniem jest aplikacja pomiaru prędkości obrotowej obracającego się koła zębatego czy wykrywanie obecności narzędzi w maszynie CNC.

Fot. 1. Czujniki indukcyjne zbliżeniowe

Fot. 2. Czujnik wiroprądowy eddyNCDT 3001

A jeśli prócz prostej detekcji narzędzi w maszynie CNC chcielibyśmy wiedzieć, w jakiej są one pozycji, odległości, aby np. zintegrować z naszą maszyną robota przemysłowego, który automatycznie poda detal lub wymieni narzędzie? Tu z pomocą przychodzą nowoczesne czujniki, rozmiarami nieprzewyższające prostej krańcówki, a często bardziej wytrzymałe na warunki zewnętrzne i dostępne w zaskakująco atrakcyjnej cenie.

POMIAR POZYCJI I PRZEMIESZCZENIA Z CZUJNIKIEM MAINSENSOR

Firma Micro-Epsilon opracowała innowacyjną technologię pomiarową łączącą zalety czujników magnetycznych oraz indukcyjnych. W ten sposób powstały czujniki magnetyczno-indukcyjne, które coraz częściej zastępują wspomniane wcześniej czujniki zbliżeniowe w popularnych zastosowaniach w automatyce, przemyśle opakowaniowym czy w budowie maszyn.

Prócz detekcji czujniki mainSENSOR mierzą odległość, pozycję lub przemieszczenie określonego obiektu magnetycznego. Zakres pomiarowy od frontu czujnika wynosi standardowo 45 mm, ale można go regulować w zakresie od 20 do 55 mm przez zmianę magnesu. Czujniki charakteryzuje wysoka stabilność temperaturowa gwarantująca pewny pomiar. Sygnał wyjściowy jest liniowy (2...10 V lub 4...20 mA) i jest niezależny od zakresu pomiarowego.

Fot. 3. Czujnik wiroprądowy eddyNCDT 3001

Fot. 4. Czujniki magnetyczno-indukcyjne mainSENSOR

W związku z wykorzystywanym efektem fizycznym, na pomiary nie mają wpływu materiały nieferromagnetyczne pojawiające się między czujnikiem a obiektem pomiarowym, takie jak aluminium, stal nierdzewna, tworzywa sztuczne czy ceramika. Jest to bardzo przydatne podczas pomiarów w układzie zamkniętym, gdzie oddzielnie można zamontować czujnik, a w innym miejscu (poza obudową) magnes, co pozwala na bezpieczne stosowanie czujników w mocno zabrudzonym środowisku.

Przykładem takiej aplikacji jest pomiar napełnienia bębna pralki, gdzie czujnik zamontowany jest wewnątrz amortyzatora i mierzy przez jego obudowę. Innym przykładem jest detekcja obcych obiektów podczas pakowania tabletek w blistry, gdzie każdy nawet najdrobniejszy ferromagnetyk natychmiast zostanie wykryty przez czujnik.

WIROPRĄDOWY POMIAR POZYCJI I PRZEMIESZCZENIA

Inną interesującą technologią pomiarową są czujniki wiroprądowe, przeznaczone do pomiarów względem elementów metalowych. W odróżnieniu do czujników mainSENSOR obiekty mierzone metodą wiroprądową mogą mieć ferromagnetyczne oraz nieferromagnetyczne właściwości.

Zasada pomiaru opiera się na indukowaniu prądów wirowych w elementach przewodzących prąd. W rezultacie powstaje zmienne pole elektromagnetyczne (pole początkowe). Wspomniane wcześniej prądy wirowe wytwarzają przeciwne pole magnetyczne (pole wtórne), które przeciwdziała zmianom pierwotnego pola magnetycznego zgodnie z prawem Lenza. Zanik pola początkowego zależy od odległości pomiędzy uzwojeniem czujnika a obiektem, pomiarowym.

Innymi słowy, wytworzony sygnał elektryczny jest proporcjonalny do odległości między mierzonym obiektem a głowicą czujnika. Wysokoczęstotliwościowe pole elektromagnetyczne emitowane przez uzwojenie czujnika z łatwością przenika przez niemetalowe materiały, pozwalając na precyzyjny pomiar nawet przy wysokim poziomie zabrudzenia przez pyły, smar, kurz czy wysokie ciśnienie. Czujniki z łatwością mogą mierzyć metalowe detale pokryte np. tworzywem sztucznym jak izolowane przewody, sprawdzą się też w najbardziej wymagających aplikacjach, jakimi są szybkie procesy przemysłowe.

Fot. 5. Czujnik magnetyczno-indukcyjny MDS- 45

Fot. 6. Czujnik indukcyjny zbliżeniowy PR18

W kontekście czujników zbliżeniowych warto zwrócić uwagę na model eddyNCDT 3001, który w kompaktowej obudowie (równiej wymiarom czujników indukcyjnych i zbliżeniowych) mieści również zintegrowaną elektronikę. Konstrukcja kompensująca temperaturę zapewnia wysoką stabilność, nawet w otoczeniu o zmiennej temperaturze. eddyNCDT 3001 ma zakres pomiarowy do 4 mm i pozwala uzyskać rozdzielczość pomiarową do 4 μm i liniowość na poziomie ± 0,7% F. S.O.

Uzyskanie precyzyjnych danych pomiarowych to ogromna zmiana jakościowa w zarządzaniu procesami produkcyjnymi, która pozwala monitorować nie tylko obecność obiektów, ale daje szczegółowe dane na temat ich pozycji czy przemieszczenia. Pozwala to w efekcie optymalizować pracę maszyn oraz usprawniać cały proces, zwiększając przy tym bezpieczeństwo i ograniczając niepotrzebne koszty. Dlatego przy modernizacji maszyny czy nowym projekcie warto może wyjść poza utarte schematy i sprawdzić inne dostępne technologie pomiarowe?

P.P.H. WObit E. K.J. Ober s.c.
www.wobit.com.pl