Подберите бесконтактный индуктивный датчик положения:
Или скачайте каталог индуктивных датчиков в .pdf (12,3 мб)
Индуктивный датчик - это устройство, реагирующее только на металл. Принцип действия таких устройств основан на изменении амплитуды колебаний генератора при внесении в чувствительную зону выключателя металлического, магнитного, ферромагнитного или аморфного материала определенных размеров. При подаче питания на конечный выключатель в области его чувствительной поверхности образуется изменяющееся магнитное поле, наводящее во внесенном в зону материале вихревые токи, которые приводят к изменению амплитуды колебаний генератора. В результате вырабатывается аналоговый выходной сигнал, величина которого изменяется от расстояния между устройством и контролируемым предметом. Триггер преобразует аналоговый сигнал в логический, устанавливая уровень переключения и величину гистерезиса.
Назначение, особенности и области применения индуктивных датчиков
Индуктивный датчик – это бесконтактный индуктивный выключатель реагирующий на приближение металлических объектов. Другими словами, такой датчик позволяет обнаружить металлический объект на некотором расстоянии, не соприкасаясь с ним.
Основной отличительной особенностью индуктивных датчиков является их нечувствительность к неметаллическим объектам. Исключение составляют такие материалы как ферриты. Также к важными преимуществам можно отнести:
- срабатывание только на металл и абсолютная нечувствительность к другим материалам (например, в отличии от емкостных датчиков);
- возможность распознавания различных групп металлов;
- долговечность, благодаря отсутствию механического воздействия и износа.
- простоту конструкции, настройки и монтажа
- стабильность и надёжность
- устойчивость к загрязнениям
- доступное и недорогое решение задач
- возможность работы с чёрными и цветными металлами, а также сплавами
Такие свойства позволяют применять индуктивные датчики для автоматизации различных технологических процессов в самом широком спектре отраслей: в металлургии; машиностроении; в добывающей, в частности нефтедобывающей; нефтеперерабатывающей; химической; лёгкой; пищевой и многих других отраслях промышленности.
Так индуктивные датчики применяют для:
- обнаружения
- подсчёта
- определения положения
- скорости и перемещения металлических объектов
Другие примеры применения индуктивных датчиков.
Принцип работы индуктивного датчика
Индуктивные бесконтактные выключатели компании «ТЕКО» состоят из следующих основных узлов:
Электромагнитная система → Генератор → Демодулятор → Пороговое устройство → Выходной усилитель.
Для того, чтобы понять принцип работы индуктивного датчика, разберём каждое составляющее его конструкции.
Электромагнитная система - её также называют чувствительным элементом датчика. Электромагнитная система является частью генератора. Она представляет собой катушку индуктивности, помещенную в магнитопровод. Чаще всего это круглая ферритовая чашка. Чашки в зависимости от габаритов датчика могут иметь диаметр от 3,3 мм до 150 мм.
С внешней стороны ферритовый сердечник закрыт диэлектрическим колпачком. Его торцевая часть называется чувствительной поверхностью. Область перед чувствительной поверхностью является зоной чувствительности датчика. Там сконцентрировано магнитное поле. Оно распространяется примерно на половину диаметра датчика.
Генератор - это та часть электронной схемы датчика, которая вырабатывает электрические колебания. Генератор формирует переменное электромагнитное поле, в сечении напоминающее букву М.
Катушка индуктивности и конденсатор (устройство для накопления заряда и энергии электрического поля) образуют колебательный контур. Генератор вырабатывает незатухающие синусоидальные колебания. При попадании металлического объекта в зону чувствительности датчика в нём образуются вихревые токи. Они создают встречный магнитный поток, демпфирующий колебания контура. Другими словами, происходит затухание электромагнитных колебаний, уменьшается их амплитуда. Чем ближе металлический объект к чувствительной поверхности датчика и чем больше его размер, тем сильнее затухание.
Демодулятор или детектор, он же выпрямитель, преобразует изменение высокочастотных колебаний генератора в изменение постоянного напряжения.
Пороговое устройство сравнивает переданное демодулятором напряжение с заранее установленным порогом срабатывания.
При достижении порога формируется логический сигнал "0 или 1" (т. е. "выключение / или включение"). Таким образом, пороговое устройство преобразует аналоговый сигнал детектора в «цифровой»выходной, его ещё называют дискретным.
В качестве порогового устройства используются как транзисторные, так и микросхемные варианты компараторов и триггеров Шмитта. Особенностью порогового устройства является то, что пороги переключения из "0" в "1" и из "1" в "0" не совпадают. Это делается преднамеренно для повышения помехоустойчивости датчика. Данное свойство называют гистерезисом.
Выходной усилитель увеличивает мощность выходного сигнала до необходимого значения для передачи последующим устройствам. Выходной усилитель часто называют выходным ключом, так как он оперирует логическими значениями 0 и 1.
В качестве выходного ключа могут использоваться транзисторы разных типов, тиристоры (симисторы), реле электромагнитные, реле твердотельные, оптроны, специализированные микросхемы (интеллектуальные ключи).
Электромагнитная система, генератор, демодулятор, пороговое устройство и выходной усилитель являются основой индуктивных датчиков.
Наглядно, принцип работы индуктивного датчика мы показали в видео-ролике:
Где применили первый в мире индуктивный датчик?
Это случилось в 1958 году в германском городе Мангейме. Тогда у крупной химической компании BASF появилась необходимость в надежном устройстве, которое могло бы работать во взрывоопасной зоне химического завода, выполняя тысячи циклов переключения при очень низких токах.
За разработку решения взялась лаборатория компании по производству электронных компонентов Pepperl+Fuchs. Одному из основателей компании Вальтеру Пепперлу и его коллеге Вильфриду Гелю удалось разработать альтернативу механическим контактным выключателям — это был первый в мире датчик приближения в комплекте с первым транзисторным усилителем с искробезопасной схемой управления.
Так, более 60 лет назад был изобретен бесконтактный переключатель, который стал всемирно признанным стандартом индустрии бесконтактных переключателей, а также отправной точкой в истории успеха компании. Этому событию посвящена бронзовая плита на аллее славы Мангейма.
Свойства индуктивных датчиков:
- Исполнение постоянного DC, переменного AC и постоянного/переменного DC/AC напряжения;
- Возможности разного подключения: двух-, трех-, четырехпроводное. Способы подключения: кабель, разъем, клеммы.
- Размеры корпусов от Ø 4 мм до 170х170х60 мм.
- Механизм защиты от перегрузок и короткого замыкания.
- Светодиодная индикация срабатывания и питания.
- Степени защиты IP65, IP67, IP68.
- Стойкость к высокому давлению – до 500 бар.
- Различные варианты исполнения – высокотемпературный до + 150°С, низкотемпературный до -60°С.
- Датчики стойки к пульсации питающего напряжения до 67%, а так же приспособлены к работе в бортовой системе автомобилей.
- Возможно взрывозащищенное исполнение.
- Стойкость к химически активным средам.
- Дискретный или аналоговый выход определения положения объекта воздействия относительно датчика.
- Решение специальных задач (датчики минимальной скорости).
С сертификатом соответствия бесконтактных выключателей типа IS требованиям TP TC 004/2011 "О безопасности низковольтного оборудования" (выдан 02.08.2016 года) можно ознакомиться здесь.
Индуктивные бесконтактные датчики положения постоянного тока изготавливаются в соответствии с техническими условиями ВТИЮ.3428.006.2006 ТУ.
Как подобрать индуктивный датчик для решения конкретной задачи?
Для правильного подбора индуктивных датчиков рекомендуем посмотреть обучающий видео-ролик:
