V průmyslu a jeho aplikacích se často setkáváme s nutností bezkontaktně spolehlivě detekovat pohyb, dorazy, limitní posuv, natočení, vyosení apod. To vše v prašném a nehostinném výrobním prostředí. Pokud je detekovaný materiál kov (elektricky vodivý materiál), je nejvhodnější použít tzv. indukční snímače. Obecně krátce shrnuto, indukční senzor přiblížení slouží pro vyhodnocování přítomnosti kovového materiálu (pro detekci el. nevodivých materiálů slouží kapacitní senzory).

Dnes je na celosvětovém trhu nepřeberné množství výrobců těchto snímačů s různými vlastnostmi, často optimalizovanými pro konkrétní použití a pracovní podmínky. Obecný princip a funkce indukčních senzorů přiblížení je však shodný a právě obecným vlastnostem bych věnoval tento článek. Tedy následující informace jsou něco jako úvod do problematiky.

Příklady použití

Indukční snímače přiblížení lze použít v mnoha aplikacích, jako například:

• Strojní průmysl - obráběcí stroje, řízení svářecích robotů, dopravníků, detekce posunu, dorazy, detekce tloušťky materiálu.
• Potravinářský průmysl - míchací stroje, balící stroje, plnící stroje, posuvné dopravníky.
• Dřevoobráběcí stroje.
• Montážní linky.
• Textilní stroje.
• Automobilový průmysl - detekce pohybu kol automobilů (ABS, ESP).
• Bezdotykové koncové spínače na strojích.
• Detekce natočení a otáčení.
• Měření a detekce přiblížení kovového předmětu, detekce vyosení.
• Detekce pohybu a posuvu - dopravníky, soustruhy.
• apod.

Prakticky veškerý mechanický pohyb, lze detekovat a řídit s použitím indukčních senzorů přiblížení, ať již s analogovým nebo diskrétním výstupem. Proti jiným metodám a senzorům se indukční senzory vyznačují hlavně velkou odolností proti nepříznivým okolním pracovním podmínkám, jako jsou prach, olej, voda, vlhkost, elmag. rušení, teplota. Proto je lze přímo, bez přídavné izolace apod., použít na exponovaných místech vystavených nepříznivým podmínkám například v dopravních prostředcích, výrobních provozech těžkého strojírenství, venkovní provozy apod.

Princip běžného indukčního snímače

Každý indukční senzor přiblížení vždy popisuje v katalogovém listu několik důležitých základních údajů:

Rozdělení běžně vyráběných snímačů

Běžně vyráběné průmyslové snímače lze rozdělit do několika kategorií podle jejich vlastností a použití.

Elektrické vlastnosti

Z pohledu elektrických vlastností, snímač je obvykle konstruován pro napojení do obvodů s napájením v základním rozsahu 10 - 30 V DC (stejnosměrných), u vybraných typů 20 - 60 V nebo 22 - 250 V AC (střídavých). Vyrábí se obvykle ve třech typech vývodů:

• pro vývod je použit přívodní kabel délky 2m (někde na přání zákazníka i delší)
• pro vývod je použit konektor
• pro vývod je použita svorkovnice

Typ připojení konkrétního snímače často závisí na jeho rozměrech, přičemž nejmenší snímače se obvykle vyrábějí s přívodním kabelem a ty největší (z pohledu rozměrů aktivní plochy snímače) často se svorkovnicí.

Dále existují tři verze provedení podle počtu vývodů (nezávisle na typu vývodů):

• 2vodičové - spínaný objekt je přímo napojen na napájecí svorky
• 3vodičové - spínaný objekt má svůj výstup oddělený od napájecích svorek
• 4vodičové - spínaný objekt má svůj výstup oddělený od napájecích svorek

Podle typu spínání zátěže při detekovaném přiblížení kovového předmětu lze snímače rozdělit na:

• spínací PNP - spínaná zátěž se připojuje mezi zápornou napájecí svorku a příslušný ovládací vývod (také viz. obrázek 6.)
• rozpínací NPN - spínaná zátěž se připojuje mezi kladnou napájecí svorku a příslušný ovládací vývod
• spínací/rozpínací (programovatelné) - lze použít obě varianty PNP i NPN

Mechanické vlastnosti (upevnění)

Z pohledu mechanické zabudovatelnosti senzoru do zařízení se vyrábí ve dvou provedeních:

• snímače s pouzdry z plastů (vazební - flush device)
• snímače s pouzdry z kovu (nevazební - Non-flush device)

Snímač v provedení nevazebním je citlivý na kovové předměty nacházející se po stranách snímače a je zapotřebí při jeho montáži do kovu dodržet určité podmínky, snímač v provedení vazebním je možno zabudovat přímo do kovu bez přesahu aktivní části senzoru.

Dále pak existují různá mechanická provedení:

• válcová - ty lze rozdělit dále rozdělit podle možnosti upevnění na indukční senzory bez závitu (hladké) a s upevňovacím závitem, jehož velikosti pak odpovídá i spínací vzdálenost (M5 - spín. vzd. cca 1mm, M8 - 1.5 mm, M12 - 2 mm, M18 - 5 mm, M30 - 30 mm).
• kvádrová - mají různé rozměry a nebývají v případě indukčních snímačů příliš běžná. Využívají se hlavně pro velké snímací dosahy až 50 mm.

Nejběžnější principy pro detekci přiblížení

Na následujících třech obrázcích jsou základní a nejběžnější principy detekce přiblížení kovového předmětu při využití indukčních snímačů.

Závěr

Indukční senzory jsou jedna z možností, jak i v obtížných podmínkách bezkontaktně detekovat nebo zjišťovat přiblížení elektricky vodivých předmětů na vzdálenosti desítek mm. Indukční snímače přiblížení se proto dnes často využívají v průmyslu a jejich výrobou se zabývá každá významná firma z oblasti průmyslové senzoriky. V některých dalších článcích se k uvedené skupině snímačům vrátím a pokusím se konkrétně stručně uvést některé výrobky známých firem s prodejem a distribucí na území České republiky. Pro více teoretických informací pak odkazuji na výbornou knihu z nakladatelství BEN - "Senzory v průmyslové praxi".

DOWNLOAD

• Domovská stránka firmy ifm electronic, spol. s r.o., výrobce senzorů - www.ifm-electronic.cz
• Domovská stránka firmy Carlo Gavazzi Automation Components - www.gavazzi-automation.com
• Domovská stránka firmy TURCK s.r.o, výrobce mj. indukčních senzorů - www.turck.cz
• Další firmy a web-stránky zabývající se mimo jiné indukčními senzory - www.katlax.com, www.kotlin.cz, www.ipf-electronic.de
   
• kniha vydavatelství BEN: Ing. Radislav Martínek, "Senzory v průmyslové praxi", 2004
• Další články týkající se průmyslových snímačů najdete na serveru automatizace.HW.cz.