Датчик индуктивности: Индуктивные датчики купить в Челябинске от производителя АО НПК «ТЕКО»

принцип работы, схемы подключения, характеристики

В современных станках и высокоточном оборудовании, где важно контролировать положение конструктивных элементов устанавливается индуктивный датчик. Для чего применяется данное устройство, какие разновидности и способы подключения существуют, как оно работает, мы рассмотрим в данной статье.

Назначение

Индуктивный датчик предназначен для контроля перемещения рабочего органа без непосредственного контакта с ним. Основной сферой применения для него является станочное оборудование, точные медицинские приборы, системы автоматизации технологических процессов, измерения и контроля формы изделия. В соответствии с положениями п.2.1.1.1 ГОСТ Р 50030.5.2-99 это датчик, который создает электромагнитное поле в области чувствительности и обладает полупроводниковым коммутатором.  

Сфера  применения индуктивных датчиков во многом определяется их высокой надежностью и устойчивостью к воздействию внешних факторов. На их показания и работу не влияют многие факторы окружающей среды: влага, оседание конденсата, скопление пыли и грязи, попадание твердых частиц. Такие особенности обеспечиваются их устройством и конструктивными данными.

Устройство

Развитие сегмента радиоэлектроники привело не только к совершенствованию первоначальных механизмов, но и к возникновению принципиально новых индуктивных датчиков. В качестве примера рассмотрим один из простейших вариантов (рисунок 1):

Рис. 1. Устройство индуктивного датчика

Как видите на рисунке, в его состав входят:

• магнитопровод или ярмо (1) – предназначен для передачи электромагнитного поля от генератора в зону чувствительности;
• катушка индуктивности (2) – создает переменное электромагнитное поле при протекании электрического тока по виткам;
• объект измерения (3) – металлический якорь, вводимый или перемещаемый в области чувствительности, неметаллические предметы не способные влиять на состояние электромагнитного поля, поэтому они не используются в качестве детектора;
• зазор между объектом измерения и основным магнитопроводом (4) – обеспечивает меру  взаимодействия в качестве магнитного диэлектрика, в зависимости от модели датчика и способа перемещения  может оставаться неизменным или колебаться в заданном диапазоне;
• генератор (5) — предназначен для генерации электрического напряжения заданной частоты, которое будет создавать переменное магнитное поле в заданной области.

Принцип работы

Принцип действия индуктивного датчика заключается в способности электромагнитного поля изменять свои параметры, в зависимости от значения магнитной проводимости на пути протекания потока. В основе его работы лежит классический вариант катушки, намотанной на сердечник.

Рис. 2. Магнитное поле в состоянии покоя

При протекании электрического тока I по виткам этой катушки генерируется магнитное поле (см. рисунок 2), результирующий вектор магнитной индукции B которого определяется по правилу Правой руки. При движении магнитного поля по сердечнику, ферромагнитный материал обеспечивает максимальную пропускную способность. Но, как только линии магнитной индукции попадают в воздушное пространство, магнитная проводимость существенно ухудшается и часть поля рассеивается.

Рис. 3. Магнитное поле при введении объекта срабатывания

При внесении в область действия поля индуктивного датчика объекта срабатывания (рисунок 3), изготовленного из металла, напряженность линий индукции резко изменяется. В результате чего усиливается поток и меняется его значение, а это, в  свою очередь, приводит к изменению электрической величины в цепи катушки за счет явления взаимоиндукции. На практике этот сигнал слишком мал, поэтому для расширения предела измерения индуктивного датчика в их схему включается усилитель.

Расстояние срабатывания и объект воздействия

В зависимости от конструкции и принципа действия индуктивного датчика объект воздействия может иметь вертикальное или горизонтальное перемещение относительно самого измерителя. Однако реакция сенсора на начало движения контролируемого объекта может начинаться не сразу, что обуславливается номинальным расстоянием, при котором обеспечивается зона чувствительности датчика и техническими параметрами объекта.

Рис. 4. Область и объект срабатывания

Как видите на рисунке 4, в первом положении контролируемый объект находится на таком удалении, где электромагнитные линии не достигают его поверхности. В таком случае с индуктивного датчика сигнал сниматься не будет, так как он не фиксирует перемещения в зоне чувствительности. Во втором положении контролируемый объект уже пересек расстояние срабатывания и вошел в чувствительную зону. В результате взаимодействия с объектом на выходе датчика появится соответствующий сигнал.  

Также расстояние срабатывания будет зависеть от геометрических размеров, формы и материала. Следует заметить, что в качестве объекта срабатывания индуктивного датчика применяются только металлические предметы, но от конкретного типа будет отличаться и момент перехода датчика в противоположное состояние, что изображено на диаграмме:

Рис. 5. Зависимость расстояния срабатывания от материала

Виды

На практике существует огромное разнообразие индуктивных датчиков, всех их можно разделить на две большие категории, в зависимости от рода питающего тока – переменного и постоянного.  В зависимости от состояния контактов в соответствии с таблицей 1 р.3 ГОСТ Р 50030.5.2-99 индуктивные датчики бывают:

• замыкающий – при перемещении контролируемого объекта происходит перевод во включенное положение;
• размыкающий – в случае воздействия индуктивный датчик переводит контакты в отключенное положение;
• переключающий – одновременно объединяет оба предыдущих варианта, за одну коммутацию переводит один вывод во включенное, второй, в отключенное положение.

По количеству измерительных цепей индуктивные датчики подразделяются на одинарные и дифференциальные. Первый из них обладает одной катушкой и одной цепью измерения. Второй тип подразумевает наличие двух сенсоров, измерительные цепи которых включаются в противофазу для сравнения показаний.

Рис. 6. Одинарый и дифференциальный датчик

По способу передачи данных индуктивные датчики подразделяются на аналоговые, электронные и цифровые. В первом случае применяются те же катушки и ферромагнитные сердечники. Электронные используют триггер Шмидта вместо ферромагнетиков для получения гистерезисной составляющей. Цифровые выполняются в формате печатных плат на микросхемах. Помимо этого виды подразделяются по количеству выводов датчика: два, три, четыре или пять.

Характеристики (параметры)

При выборе индуктивного датчика для решения конкретной задачи руководствуются параметрами цепи, в которых он будет функционировать и основной логикой схемы. Поэтому обязательно проверяется соответствие их параметров:

• напряжение питания – определяет допустимый минимум и максимум разности потенциалов, при которой индуктивный датчик нормально работает;
• минимальный ток срабатывания – наименьшее значение нагрузки, при котором произойдет переключение;
• расстояние срабатывания – допустимый промежуток удаления, при котором будет происходить коммутация;
• индуктивное и магнитное сопротивление – определяет проводимость электрического тока и линий магнитной индукции для конкретной модели;
• поправочный коэффициент – применяется для внесения поправки, в зависимости от дополнительных факторов;
• частота переключений – максимально возможное количество раз коммутации в течении секунды;
• габаритные размеры и способ установки.

Примеры подключения на схемах

Конструктивные особенности индуктивных датчиков определяют количество их выводов и способ дальнейшего подключения. В виду того, что существует четыре наиболее распространенных типа, рассмотрим примеры схем их подключения.

Двухпроводных датчиков индуктивности

Рис. 7. Схема подключения двухпроводного датчика

Как видите на схеме выше, двухпроводные индуктивные датчики применяются исключительно для непосредственной коммутации нагрузки: контакторов, пускателей, катушек реле в качестве электронного выключателя. Это наиболее простая схема и модель, но работа конкретной модели сильно зависит от параметров подключаемой нагрузки.

Трехпроводных датчиков индуктивности

Рис. 8. Схема подключения трехпроводного датчика индуктивности

В трехпроводной схеме присутствует два вывода на питание самого индуктивного датчика, а третий, предназначен для подключения нагрузки к нему. По способу коммутации их подразделяют на PNP и NPN, первый вид коммутирует положительный вывод, откуда и происходит название, второй тип коммутирует отрицательный вывод.

Четырехпроводных датчиков индуктивности

Рис. 9. Схема подключения четырехпроводного датчика индуктивности

По аналогии с предыдущим датчиком, четырехпроводный также использует два вывода 1 и 3 для получения питания. А вот 2 и 4 вывод используется для подключения нагрузки с той разницей, что коммутация для обеих нагрузок будет противоположной.

Пятипроводных датчиков индуктивности

Рис. 10. Схема подключения пятипроводного датчика индуктивности

В пятипроводном индуктивном датчике два вывода применяются для подачи напряжения на чувствительный элемент датчика, в рассматриваемом примере это 1 и 3. Два вывода 2 и 4 подают питание на разные нагрузки, а управляющий вывод 5 позволяет выбирать различные режимы работы и менять логику переключений.

Преимущества и недостатки

В сравнении с другими типами сенсорных устройств индуктивные датчики продолжают занимать весомую нишу, наращивая темпы внедрения в различные сферы промышленности и отрасли народного хозяйства. Такое частое применение объясняется рядом весомых преимуществ:

• высокая надежность за счет простой конструкции и отсутствия подвижных контактов;
• может функционировать как от бытовой сети, так и от специальных генераторов, преобразователей и прочих источников питания;
• способны обеспечивать значительную мощность на выходе — порядка нескольких десятков Ватт;
• характеризуются высокой чувствительностью в зоне измерения.

Но, вместе с тем, существуют и недостатки индуктивных датчиков, которые не позволяют использовать их повсеместно. Среди наиболее существенных минусов являются громоздкие размеры, не позволяющие монтировать их в любых устройствах. Также к недостаткам относится зависимость параметров работы от температурных и других факторов, вносящих поправку на точность.

Использованная литература

• Алейников А.Ф., Гридчин В.А., Цапенко М.П. «Датчики» 2001
• Келим Ю. М. «Типовые элементы систем автоматического управления» 2002.
• В.В. Литвиненко, А.П. Майструк. «Автомобильные датчики, реле и переключатели» 2004
• Соснин Д. А. «Автотроника. Электрооборудование и системы бортовой автоматики современных легковых автомобилей» 2001

Индуктивный датчик. Принцип работы и подключение

Датчики

Индуктивный датчик (inductive sensor) – это датчик бесконтактного типа, предназначенный для контроля положения объектов из металла.

Содержание

• Принцип работы
• Параметры
• Способ подключения
• Индуктивный датчик LJ12A3-4-Z/BX

Принцип работы

Работа индуктивного датчика основана на взаимодействии магнитного поля катушки, расположенной внутри датчика, и металла, из которого состоит объект.

При приближении металлического объекта (5) к катушке (3), магнитное поле (4) изменяется, что в свою очередь заставляет компаратор (2) сформировать сигнал, который впоследствии поступит на усилитель (1) и далее в цепь управления.

Параметры

Напряжение питания – диапазон напряжения, при котором датчик работает корректно. 

Максимальный ток переключения — количество непрерывного тока, которое пропускаясь через датчик, не вызывает повреждение датчика.

Минимальный ток переключения — минимальное значение тока, которое должно протекать через датчик, чтобы гарантировать работу.

Рабочее расстояние (Sn) – максимальное расстояние от поверхности датчика, до квадратного куска железа толщиной 1 мм в осевом направлении. Расстояние будет уменьшаться для других материалов, зависимость Sn от материала представлена в таблице.

Железо	1 x Sn
Нержавеющая сталь	0,9 х Sn
Латунь — бронза	0,5 x Sn
Алюминий	0,4 x Sn
Медь	0,4 x Sn

Частота переключения — максимальное количество переключений датчика в секунду.

Способ подключения

Способ подключения зависит от типа индуктивного датчика.

Трехпроводные – два вывода отвечают за питание датчика, а третий подключается к нагрузке. В зависимости от структуры (NPN или PNP) нагрузка подключается к положительному (NPN) или отрицательному (PNP) полюсу источника постоянного напряжения.

Четырехпроводные – два вывода питания, два вывода подключаются к нагрузке.

Существуют также двух и пятипроводные датчики, но используются они реже из-за особенностей подключения.

Индуктивный датчик LJ12A3-4-Z/BX

Рассмотрим стандартный датчик, который наиболее часто используется в ЧПУ-станках или 3d-принтерах в качестве концевого выключателя. Датчик имеет 3 вывода и NPN структуру. Размеры датчика 12×50мм, расстояние обнаружения  4мм. Напряжение питания 6-36 В.

На реальном примере продемонстрируем работу датчика. В качестве нагрузки подключаем светодиод с токоограничивающим резистором, а затем подносим металлическую пластину к датчику.

На расстоянии менее 4 мм от пластины, датчик срабатывает и подает напряжение на нагрузку через нормально разомкнутый контакт (NO).

Просмотров:

Как работает индуктивный датчик? Типы и области применения

В этой статье мы поговорим об индуктивных датчиках. Мы объясним, что такое индуктивный датчик, как работает индуктивный датчик, некоторые из различных типов индуктивных датчиков, а также поговорим о некоторых способах использования этих датчиков в автоматизации.

Что такое индуктивный датчик?

Индуктивный датчик — это электронное устройство, которое может обнаруживать цель из черного металла без физического контакта.

Индуктивные датчики также обнаруживают цели из цветных металлов, таких как алюминий, латунь и медь. Но использование мишеней из цветных металлов уменьшает диапазон чувствительности индуктивного датчика.

Диапазон чувствительности

Диапазон чувствительности индуктивного датчика — это расстояние от поверхности датчика до максимального расстояния, на котором датчик может обнаружить металлическую цель.

Расстояние срабатывания указано в паспорте датчика.

В техническом описании также будут указаны некоторые поправочные коэффициенты, если вы хотите обнаружить цветной металл.

Цветной металл — это тип металла, который не содержит значительного количества железа. Латунь, алюминий и медь являются примерами цветных металлов. Это означает, что в этих металлах нет значительного количества железа.

Здесь для этого индуктивного датчика в техническом описании указано расстояние срабатывания 12 мм. Это работает только тогда, когда объект стальной, в котором содержится значительное количество железа.

Поправочный коэффициент

Если объект представляет собой цветной металл, то есть в нем нет значительного количества железа, вам необходимо рассмотреть простой поправочный коэффициент при определении расстояния обнаружения.

Например, здесь говорится, что если объект изготовлен из латуни , вам просто нужно умножить нормальное расстояние срабатывания датчика на 0,5 .

Итак, если мы умножим 12 мм на 0,5, мы получим 6 мм в качестве расстояния обнаружения латунного предмета.

Это означает, что если мы хотим обнаружить объект, сделанный из латуни, расстояние между датчиком и объектом не должно превышать 6 мм, чтобы этот датчик мог обнаружить объект.

То же самое относится и к другим цветным металлам. Например, если у нас есть объект, сделанный из алюминия , расстояние срабатывания для этого индуктивного датчика составляет 12 мм, умноженное на 0,4 . Это дает нам расстояние срабатывания 4,8 мм.

Для объекта из меди расстояние обнаружения будет 12 мм, умноженное на 0,3 , что равно 3,6 мм.

Как видите, здесь показан поправочный коэффициент для стали как 1 . Сталь относится к черным металлам, так как в ней содержится значительное количество железа. Таким образом, расстояние срабатывания для объекта, сделанного из стали, равно 12 мм, умноженному на 1, что равно 12 мм.

Если вам нужна спецификация датчика, но вы не можете ее найти, вы можете получить ее на веб-сайте производителя датчика.

Части индуктивного датчика

Четыре основные внешние части индуктивного датчика: корпус датчика, поверхность датчика , индикатор и конец кабеля или конец разъема кабеля.

Внутри корпуса датчика находится схема, обеспечивающая его работу.

Лицо — это часть сенсора, которая обнаруживает цели.

Световой индикатор обычно находится рядом с местом подключения кабеля к датчику. Световой индикатор загорается, когда цель находится в зоне действия датчиков.

Кабель датчика состоит из трех проводов разного цвета: коричневого, синего и черного.

Эти датчики поставляются с уже подключенным кабелем или могут иметь разъем, к которому прикручивается кабель.

Как работает индуктивный датчик?

Принцип работы индуктивных датчиков заключается в том, что датчик создает электромагнитное поле, которое излучается с поверхности датчика. Помещение металлической мишени рядом с лицевой стороной датчика нарушит электромагнитное поле, что приведет к включению выходного сигнала датчика и светового индикатора.

Типы индуктивных датчиков

Индуктивные датчики доступны в различных конфигурациях. Они могут быть

— переменного или постоянного тока,

— экранированные или неэкранированные,

— нормально открытые или нормально закрытые,

— NPN или PNP, и это лишь некоторые из них.

Они также производят индуктивные датчики для опасных, высокотемпературных и промывочных зон.

Для мест промывки нам необходимо использовать экранированный индуктивный датчик.

Преимущества индуктивного датчика

Вот некоторые преимущества использования индуктивных датчиков по сравнению с другими типами датчиков.

Индуктивные датчики являются полупроводниковыми и не имеют движущихся частей.

Это делает их очень надежными, поскольку обычно их нужно заменять только при физическом повреждении.

Индуктивные датчики могут загрязниться и продолжать работать. Такие вещи, как грязь, опилки, масло и жир, не повлияют на то, как индуктивные датчики обнаруживают цели.

Крепление индуктивного датчика

Индуктивные датчики также можно устанавливать разными способами. В зависимости от типа, некоторые из этих датчиков можно установить, просто прикрутив их болтами или просверлив и нарезав резьбу в отверстии того же размера и резьбы, что и датчик.

Они также производят множество различных заводских креплений для индуктивных датчиков, чтобы их можно было быстро и легко установить.

Например, мы будем использовать индуктивный датчик общего назначения на 24 В постоянного тока диаметром 12 мм, который обычно разомкнут и к которому уже подключен трехжильный кабель.

Мы будем использовать болт, чтобы активировать датчик. Чтобы подключить датчик к тестеру, подключите коричневый провод к клемме «+ напряжение датчика», подключите синий провод к клемме «напряжение датчика –», а черный провод подключите к клемме выхода датчика №1 или №2.

Как же работают индуктивные датчики? Обратите внимание, когда болт и датчик не находятся близко друг к другу, индикатор не горит.

При перемещении болта в зону действия индуктивных датчиков индикатор загорается и не гаснет.

Обратите внимание, если мы переместим болт так, чтобы он касался датчика, индикатор останется включенным. Когда мы отводим болт от датчика, индикатор гаснет.

Если бы выход этого датчика был нормально замкнут, индикаторная лампочка выключалась бы, когда болт находится на датчике, и загоралась бы, когда болт был удален от датчика.

Применение индуктивных датчиков

Теперь давайте поговорим о некоторых примерах использования индуктивных датчиков в автоматизации.

Индуктивные датчики можно использовать для обнаружения детали на рабочих станциях, на остановках конвейера и даже на роботах.

Их можно использовать для определения того, выдвигается или втягивается пневмоцилиндр, а также поднимается или опускается стопор поддона или цепной транспортер.

Индуктивные датчики можно использовать для определения того, находится ли поддон по центру поворотного стола, прежде чем он начнет вращаться.

Допустим, этот поворотный стол вращается двигателем с редуктором, а двигатель управляется ЧРП (частотно-регулируемым приводом). Индуктивные датчики могут использоваться для того, чтобы сообщать частотно-регулируемому приводу, когда следует замедлиться и остановиться.

Резюме

Итак, прочитав эту статью, вы узнали об индуктивных датчиках. Что они обнаруживают металлические цели без физического контакта, создавая электромагнитное поле.

Вы узнали о четырех основных частях индуктивного датчика и о том, что они имеют множество различных вариантов для удовлетворения потребностей большинства приложений.

Пожалуйста, дайте нам знать, если у вас есть какие-либо вопросы об индуктивных датчиках или о датчиках в целом, в комментариях ниже, и мы свяжемся с вами менее чем через 24 часа.

У вас есть друг, клиент или коллега, которым может пригодиться эта информация? Пожалуйста, поделитесь этой статьей.

Что такое индуктивный датчик приближения? | Основы датчиков: вводное руководство по датчикам

Датчики

бывают самые разные, и у каждого типа есть сильные и слабые стороны. В этом разделе подробно рассматриваются датчики приближения.

Контур

Индуктивный датчик приближения может обнаруживать металлические цели, приближающиеся к датчику, без физического контакта с целью. Индуктивные датчики приближения условно делятся на следующие три типа в зависимости от
Принцип работы: высокочастотный тип колебаний с использованием электромагнитной индукции, магнитный тип с использованием магнита и емкостной тип с использованием изменения емкости.

Основные и основные типы

Общий датчик

Высокочастотное магнитное поле создается катушкой L в колебательном контуре. Когда цель приближается к магнитному полю, в цели протекает индукционный ток (вихревой ток) за счет электромагнитной индукции. По мере приближения цели к датчику протекание индукционного тока увеличивается, что вызывает увеличение нагрузки на колебательный контур. Затем колебания затухают или прекращаются. Датчик обнаруживает это изменение состояния колебаний с помощью схемы определения амплитуды и выдает сигнал обнаружения.

Тип из цветного металла

Тип из цветного металла включен в тип высокочастотных колебаний. Тип из цветного металла включает в себя колебательный контур, в котором потеря энергии, вызванная индукционным током, протекающим в мишени, влияет на изменение частоты колебаний. Когда к датчику приближается цель из цветного металла, например алюминия или меди, частота колебаний увеличивается. С другой стороны, когда к датчику приближается цель из черного металла, например железа, частота колебаний уменьшается. Когда частота колебаний становится выше опорной частоты, датчик выдает сигнал обнаружения.

Магнитные и немагнитные объекты Помните, что магнитные объекты легко притягиваются магнитом, а немагнитные — нет.

Магнетизм
Обнаружение дистанции универсальной модели
Расстояние обнаружения модели обнаружения алюминия
Типовой металл	Железо/SUS440	СУС304*	Алюминий/латунь/медь

Магнетизм
Обнаружение дистанции универсальной модели
Расстояние обнаружения алюминия модель
Типовой металл	Железо/ SUS440	СУС304*	алюминий/ латунь/медь

* SUS304 имеет промежуточное свойство.