Czujniki zbliżeniowe i optyczne

Najnowsze badania polskiego rynku czujników przeprowadzone zostały przez nas latem 2021, a więc w czasie, gdy koniunktura w branży znacznie polepszyła się w stosunku do 2020 roku. Jeżeli nawet okres pandemiczny był dla części przedsiębiorców trudny, to dzisiaj negatywnych nastrojów z tym związanych nie widać. Ponad 90% respondentów określiło koniunkturę jako dobrą lub bardzo dobrą. Jest to stan bardzo podobny do tego odnotowanego w 2015 i niewątpliwie też wynik pozytywny, zważywszy na wydarzenia ostatnich kilkunastu miesięcy.

Jak w skali mikro, a więc pojedynczych przedsiębiorstw, wyglądał omawiany okres? Część biorących udział w badaniu stwierdziła, że COVID-19 nie miał wpływu na rynek, a czujniki „były, są i będą potrzebne”. Podobna wielkościowo grupa była przeciwnego zdania – pojawiły się tu stwierdzenia dotyczące spadku popytu i aktywności rynkowej. Aczkolwiek zmiany in minus były raczej okresowe, dotyczące typowo dwóch, góra trzech kwartałów zeszłego roku, później nastąpiła poprawa.

Rok 2021 przyniósł znaczące wzrosty sprzedaży – na tyle duże, że skutkowały one wydłużaniem się terminów realizacji zamówień przez wielu dostawców. W części firm oferujących czujniki występowały lub nadal występują problemy produkcyjne oraz logistyczne. „Obecnie kluczowym czynnikiem dla klienta jest dostępność” – stwierdził jeden z respondentów. Po stronie popytowej sytuacja jest stabilna, poprawia się. Projekty, jeżeli nawet były stopowane, wróciły do realizacji, zaś zdaniem niektórych respondentów wzrosty aktywności przemysłowej są dzisiaj bardzo dynamiczne. A wszystko to napędza również branżę czujników.

Popularne rodzaje czujników

W automatyce wykorzystywanych jest wiele typów czujników zbliżeniowych, które różnią się budową, parametrami i funkcjonalnością oraz innymi cechami. Zanim przejdziemy dalej, poniżej krótkie omówienie najpopularniejszych z nich:

Czujniki indukcyjne

Wersje indukcyjne to w branży maszynowej i przemyśle jedne z najpopularniejszych elementów pomiarowych. Bazują one na wykorzystaniu obwodu rezonansowego ze znajdującą się od frontu czujnika cewką. Zbliżenie elementu metalowego powoduje zmianę amplitudy oscylacji, zaś sygnał ten kierowany jest do przerzutnika oraz obwodów wyjściowych. Omawiane czujniki zapewniają dużą odporność na warunki środowiskowe, mogą pracować w obszarach brudnych i zapylonych, a także w środowiskach agresywnych chemicznie (zależnie od wykonania). Ich zasięgi działania (strefy robocze) wynoszą typowo kilka milimetrów.

Elementy pojemnościowe

Czujniki pojemnościowe mogą wykrywać elementy niemetalowe (szkło, tworzywa sztuczne, drewno, itd.), do tego cechują się dużą odpornością na zaburzenia ESD. Z tych powodów wykorzystywane są nie tylko do detekcji obiektów, ale też obecności i kontroli poziomu substancji płynnych oraz sypkich. Większy zakres detekcji niż dla wersji indukcyjnych oraz brak konieczności stosowania elementów metalowych to z jednej strony zalety, z drugiej zaś cechy uniemożliwiające pomiary np. przez ścianki z tworzyw sztucznych czy szklane. Sprawiają one także, że czujniki pojemnościowe są bardziej podatne na zakłócenia pracy spowodowane wpływem zabrudzeń czy zapylenia.

Czujniki optyczne (fotoelektryczne)

Czujniki stosowane są m.in. do wykrywania obecności, zliczania, określania cech geometrycznych, kontroli opakowań i zadań związanych z zapewnianiem bezpieczeństwa. Ich zaletami są m.in.: duża rozdzielczość, spory zasięg detekcji oraz krótki czas reakcji/pomiarów, natomiast głównymi wadami – wrażliwość na zanieczyszczenia i cechy optyczne obiektów. Stąd też wyposażane są one w elementy polepszające jakość detekcji, szczególnie w przypadku konieczności wykrywania obiektów silnie odblaskowych oraz przezroczystych. Stosuje się też rozwiązania zmniejszające podatność na zaburzenia pomiarów spowodowane czy to światłem zewnętrznym, czy też zmieniającym się tłem.

Czujniki fotoelektryczne stanowią najbardziej zróżnicowaną grupę spośród omawianych. Zaliczają się do nich zarówno czujniki standardowe, szczelinowe, światłowodowe, jak też precyzyjne wersje laserowe oraz umożliwiające pomiary odległości. Do zaawansowanych funkcjonalnie czujników optycznych należą ponadto elementy wizyjne.

Wersje ultradźwiękowe, magnetyczne

W omawianych zastosowaniach stosowane są też, choć już mniej powszechnie, czujniki ultradźwiękowe. W tym przypadku podstawowa zasada działania jest analogiczna do znanej z czujników fotoelektrycznych, przy czym zastosowanie ultradźwięków pozwala m.in. na wykrywanie obiektów przezroczystych oraz pomiary odległości. Tego typu czujniki są typowymi elementami detekcyjnymi w przemysłowych pomiarach poziomu.

W przypadku detekcji na niewielkie odległości swoje miejsce w automatyce znalazły też czujniki magnetyczne (często bazujące na wykorzystaniu efektu Halla). Charakteryzują się one dużą odpornością na wibracje, zabrudzenia i mogą pracować w wysokich temperaturach. Ich przykładowymi zastosowaniami są: zliczanie liczby obrotów, wykrywanie pozycji tłoka w siłownikach oraz wykrywanie w systemach kontroli dostępu.

Czy produkcja lub dystrybucja czujników może stanowić podstawę działalności przedsiębiorstwa na rynku?

Na czym zarabia się w branży?

Przede wszystkim przemysł

Odbiorcami czujników są zarówno producenci różnego rodzaju maszyn i urządzeń, jak też szeroko rozumiany przemysł produkcyjny (odbiorcy końcowi oraz integratorzy systemów). Uzyskiwane wyniki są dosyć podobne do siebie, zaś różnice w obrębie danych kategorii w kolejnych latach – kilkuprocentowe. Niezmiennie dominują tu: przemysł produkcyjny, w szczególności spożywczy i motoryzacyjny, branża maszynowa oraz sektor związany z windami i podnośnikami. W dalszej kolejności pojawiały się też inne sektory – np. automatyka bramowa, ochrona środowiska czy aplikacje specjalne. Można tu mówić o tzw. długim ogonie, bowiem zastosowań elementów pomiarowych jest wiele, a one same są elementami uniwersalnymi aplikacyjnie.

Tym, co w sposób nadrzędny wpływa na rozwój rynku czujników zbliżeniowych, jest sytuacja w przemyśle, sektorze produkcji maszyn oraz liczba nowych inwestycji i trwających modernizacji. Z jednej bowiem strony czujniki zbliżeniowe, podobnie jak elementy do pomiarów temperatury, ciśnienia i parametrów fizykochemicznych, stanowią podzespoły regularnie wymieniane, na które w przemyśle jest stały popyt, z drugiej zaś – o wzrostach zapotrzebowania decydują inwestycje w przemyśle oraz rozwój branży maszynowej. Dzisiaj, po pandemii każdy z czynników popytowych jest istotny, przy czym najmniej znaczącym są prawdopodobnie: budowa nowych zakładów przemysłowych i innych obiektów. Tutaj można raczej założyć, że złota era rozwoju rynku już przeminęła. Niemniej jednak i producenci maszyn, i odbiorcy końcowi tworzą dzisiaj silny popyt, co jest korzystne dla sektora produkcji i dystrybucji czujników zbliżeniowych.

Sposoby sprzedaży czujników zbliżeniowych

Rozwój branży wspiera też Przemysł 4.0 i wymogi związane z cyfryzacją produkcji. Dane, które przesyłane są w sieciach i przetwarzane w systemach zarządczych, niezmiennie mają swój początek w maszynach oraz instalacjach produkcyjnych. Chcąc rozwijać się w kierunku cyfrowym, firmy muszą bazować na różnorodnych elementach i systemach pomiarowych, w tym czujnikach zbliżeniowych (najchętniej z interfejsami cyfrowymi).

Grupa liderów bez zmian

Na koniec analizy kilka słów o dostawcach branżowych. Jeżeli chodzi o popularne na rynku marki, to sytuacja jest tu niezmienna w stosunku do lat poprzednich. Przedsiębiorstwami, które są najlepiej kojarzone, rozpoznawalne na naszym rynku są firmy o długich tradycjach działalności, głównie producenci niemieccy oraz dalekowschodni.

Liderami rozpoznawalności, jeżeli chodzi o czujniki indukcyjne, są Balluff, Sick oraz Omron – ze szczególnym wskazaniem na pierwszego z producentów. Dobrze znanymi markami są też m.in.: Turck, ifm electronics, Sels oraz Pepperl+Fuchs. W zakresie elementów fotoelektrycznych pierwsze miejsce rankingu zajął Sick, drugie przypadło firmie Omron. Sytuacja jest analogiczna jak w poprzednim badaniu z 2019 roku. Pewną zmianą jest natomiast dalsze miejsce Balluffa, bowiem poprzednio był on na pozycji ex aequo z Omronem. Podobnie jak w przypadku czujników zbliżeniowych, również tutaj istotnymi markami są ifm electronics oraz Pepperl+Fuchs, do tego popularne są: Panasonic, Keyence, Datalogic, Leuze i Autonics. Przedstawiana statystyka jest inna niż w przypadku czujników indukcyjnych, w szczególności można wskazać na istnienie większej liczby dobrze rozpoznawalnych na rynku i wśród polskich automatyków marek.