Датчики индуктивные. Датчики приближения Autonics: индуктивные и емкостные. Основные характеристики и особенности датчиков приближения

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

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.

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.

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 12x50мм, 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.

Подберите бесконтактный индуктивный датчик положения:

Индуктивный датчик (бесконтактный индуктивный выключатель) - 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.

Особенности применения:

• 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.

Свойства:

• 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).

Индуктивные бесконтактные датчики предназначены для автоматизации технологических процессов, систем безопасности и контроля. Спектр применения обширен и включает практически все отрасли промышленности, где необходима автоматизация процессов. Такие устройства с успехом применяются в машиностроении, пищевой промышленности, металлургии, станкостроении, деревообработке и т.д.

С сертификатом соответствия бесконтактных выключателей типа IS требованиям TP TC 004/2011 "О безопасности низковольтного оборудования" (выдан 02.08.2016 года) можно ознакомиться .

Индуктивные бесконтактные датчики положения постоянного тока изготавливаются в соответствии с техническими условиями ВТИЮ.3428.006.2006 ТУ.

Бесконтактные индуктивные датчики положения специального исполнения:

По умолчанию По Имени (A - Я) По Имени (Я - A) По Цене (возрастанию) По Цене (убыванию) По Модели (A - Я) По Модели (Я - A)

20 25 50 75 100

Технические характеристики

Диапазон рабочих температур : -45°C...+65°C
: IP67
: 10...30 В DC
Кол-во проводов : 3
: 200 мА
Материал корпуса : ЛС59-1
: ≤1,5 В
Присоединение / Подключение : Кабель 3x0,12 кв. мм
Световая индикация : Есть
: PNP Замыкающий
Присоединение : Кабель
Схема подключения : 3х проводный
Комплексная защита : Нет
Способ установки в металл : Встраиваемый
Частота переключения, Fmax : 1500 Гц
Размер корпуса, ДxШxДл : М8х1х50
Номинальный зазор, мм : 1,5 мм
Рабочий зазор, мм : 0...1,2 мм

Цена за 1 шт.: По запросу

На складе: 212 шт.

Купить

Технические характеристики

Размер корпуса, ДxШxДл : М12х1х64
Номинальный зазор, мм : 2 мм
Рабочий зазор, мм : 0...1,6 мм
Способ установки в металл : Встраиваемый
Максимальный рабочий ток, Imax : ≤100 мА
Диапазон рабочих напряжений, Uраб. : 24 В DC
Падение напряжения при Imax, Ud : ≤0,6 В
Тип контакта / Структура выхода : NPN Замыкающий
Частота переключения, Fmax : 900 Гц
Диапазон рабочих температур : -25°С...+75°С
Присоединение / Подключение : Кабель 3x0,12 кв. мм
Комплексная защита : Нет
Материал корпуса : ЛС59-1
Степень защиты по ГОСТ 14254-96 : IP67
Кол-во проводов : 3
Присоединение : Кабель
Схема подключения : 3х проводный
Тип корпуса : Цилиндрический резьбовой

Цена за 1 шт.: По запросу

На складе: 101 шт.

Купить

Технические характеристики

Диапазон рабочих температур : -45°C...+65°C
Степень защиты по ГОСТ 14254-96 : IP68
Диапазон рабочих напряжений, Uраб. : 10...30 В DC
Кол-во проводов : 3
Максимальный рабочий ток, Imax : 400 мА
Материал корпуса : Полиамид
Падение напряжения при Imax, Ud : ≤2,5 В
Присоединение / Подключение : Соединитель S19, S20
Световая индикация : Есть
Тип контакта / Структура выхода : PNP Замыкающий
Тип корпуса : Прямоугольный
Схема подключения : 3х проводный
Комплексная защита : Есть
Способ установки в металл : Невстраиваемый
Частота переключения, Fmax : 100 Гц
: ≤15%
Номинальный зазор, мм : 25 мм
Рабочий зазор, мм : 0...20 мм
Для жестких условий окружающей среды : температурный диапазон -45°C...+65°C
: 80х80х40

Цена за 1 шт.: По запросу

На складе: 101 шт.

Купить

Технические характеристики

Диапазон рабочих температур : -25°С...+75°С
Степень защиты по ГОСТ 14254-96 : IP67
Диапазон рабочих напряжений, Uраб. : 10...30 В DC
Кол-во проводов : 3
Максимальный рабочий ток, Imax : 400 мА
Материал корпуса : Полистирол
Падение напряжения при Imax, Ud : ≤2,5 В
Присоединение / Подключение : Кабель 3х0,34 кв. мм
Световая индикация : Есть
Тип контакта / Структура выхода : PNP Замыкающий
Тип корпуса : Прямоугольный
Присоединение : Кабель
Схема подключения : 3х проводный
Комплексная защита : Есть
Способ установки в металл : Невстраиваемый
Частота переключения, Fmax : 100 Гц
Номинальный зазор, мм : 16 мм
Рабочий зазор, мм : 0...12,8 мм
Размер прямоугольного корпуса, ДлxВxШ : 84х64х43

Цена за 1 шт.: По запросу

На складе: 90 шт.

Купить

Технические характеристики

Размер корпуса, ДxШxДл : М18х1х38
Тип корпуса : Цилиндрический резьбовой
Номинальный зазор, мм : 5 мм
Рабочий зазор, мм : 0...4 мм
Способ установки в металл : Встраиваемый
Максимальный рабочий ток, Imax : 250 мА
Диапазон рабочих напряжений, Uраб. : 10...30 В DC
Падение напряжения при Imax, Ud : ≤1,5 В
Тип контакта / Структура выхода : PNP Замыкающий
Частота переключения, Fmax : 600 Гц
Присоединение / Подключение : Кабель 3х0,34 кв. мм
Световая индикация : Есть
Комплексная защита : Нет
Материал корпуса : Д16Т
Степень защиты по ГОСТ 14254-96 : IP67
Кол-во проводов : 3
Присоединение : Кабель
Диапазон рабочих температур : -25°С...+75°С
Схема подключения : 3х проводный

Цена за 1 шт.: По запросу

На складе: 59 шт.

Купить

Технические характеристики

Диапазон рабочих температур : -25°С...+75°С
Степень защиты по ГОСТ 14254-96 : IP67
Диапазон рабочих напряжений, Uраб. : 10...30 В DC
Кол-во проводов : 3
Максимальный рабочий ток, Imax : 250 мА
Материал корпуса : Д16Т
Падение напряжения при Imax, Ud : ≤1,5 В
Присоединение / Подключение : Соединитель S19, S20
Световая индикация : Есть
Тип контакта / Структура выхода : PNP Замыкающий
Тип корпуса : Цилиндрический резьбовой
Присоединение : Разъемно-штекерное
Схема подключения : 3х проводный
Комплексная защита : Нет
Способ установки в металл : Встраиваемый
Частота переключения, Fmax : 1000 Гц
Размер корпуса, ДxШxДл : М12х1х35
Номинальный зазор, мм : 2 мм
Рабочий зазор, мм : 0...1,6 мм

Цена за 1 шт.: По запросу

На складе: 57 шт.

Купить

Технические характеристики

Размер корпуса, ДxШxДл : М8x1x50
Тип корпуса : Цилиндрический резьбовой
Номинальный зазор, мм : 1,5 мм
Рабочий зазор, мм : 0...1,2 мм
Способ установки в металл : Встраиваемый
Максимальный рабочий ток, Imax : 200 мА
Диапазон рабочих напряжений, Uраб. : 10...30 В DC
Падение напряжения при Imax, Ud : ≤1,5 В
Тип контакта / Структура выхода : NPN Замыкающий
Частота переключения, Fmax : 1500 Гц
Присоединение / Подключение : Кабель 3x0,12 кв. мм
Световая индикация : Есть
Комплексная защита : Нет
Материал корпуса : ЛС59-1
Степень защиты по ГОСТ 14254-96 : IP67
Кол-во проводов : 3
Присоединение : Кабель
Диапазон рабочих температур : -25°С...+75°С
Схема подключения : 3х проводный

Цена за 1 шт.: По запросу

На складе: 57 шт.

Купить

Технические характеристики

Размер корпуса, ДxШxДл : М8x1x70
Номинальный зазор, мм : 1,5 мм
Рабочий зазор, мм : 0...1,2 мм
Способ установки в металл : Встраиваемый
Максимальный рабочий ток, Imax : 200 мА
Диапазон рабочих напряжений, Uраб. : 10...30 В DC
Падение напряжения при Imax, Ud : ≤1,5 В
Тип контакта / Структура выхода : PNP Замыкающий
Частота переключения, Fmax : 1500 Гц
Диапазон рабочих температур : -25°С...+75°С
Присоединение / Подключение : Соединитель S19, S20
Световая индикация : Есть
Комплексная защита : Нет
Материал корпуса : ЛС59-1
Степень защиты по ГОСТ 14254-96 : IP67
Кол-во проводов : 3
Коэффициент пульсаций питающего напряжения : ≤15%
Присоединение : Разъемно-штекерное
Схема подключения : 3х проводный
Тип корпуса : Цилиндрический резьбовой

Цена за 1 шт.: По запросу

На складе: 55 шт.

Купить

Технические характеристики

Размер корпуса, ДxШxДл : М18x1x56
Тип корпуса : Цилиндрический резьбовой
Номинальный зазор, мм : 5 мм
Рабочий зазор, мм : 0...4 мм
Способ установки в металл : Встраиваемый
Диапазон рабочих напряжений, Uраб. : 20...250 В AC / 20...320 В DC
Остаточный ток : ≤1,5 мА
Падение напряжения при Iраб., Ud : ≤5 В
Тип контакта / Структура выхода : Размыкающий
Частота переключения, Fmax : ≤400 Гц
Присоединение / Подключение : Кабель 2х0,34 кв. мм
Заземляющий вывод : Нет
Световая индикация : Есть
Комплексная защита : Нет
Материал корпуса : Д16Т
Степень защиты по ГОСТ 14254-96 : IP67
Диапазон рабочих токов, Iраб. : 5...250 мА
Импульсный ток, Iимп. При t=20 мс : 2A f=0,5 Гц
Кол-во проводов : 2
Присоединение : Кабель
Диапазон рабочих температур : -25°С...+75°С
Схема подключения : 2х проводный

Цена за 1 шт.: По запросу

На складе: 53 шт.

Купить

Технические характеристики

Размер корпуса, ДxШxДл : М12х1х35
Тип корпуса : Цилиндрический резьбовой
Номинальный зазор, мм : 2 мм
Рабочий зазор, мм : 0...1,6 мм
Способ установки в металл : Встраиваемый
Максимальный рабочий ток, Imax : 250 мА
Диапазон рабочих напряжений, Uраб. : 10...30 В DC
Падение напряжения при Imax, Ud : ≤1,5 В
Тип контакта / Структура выхода : NPN Замыкающий
Частота переключения, Fmax : 1000 Гц
Присоединение / Подключение : Соединитель S19, S20
Световая индикация : Есть
Комплексная защита : Нет
Материал корпуса : Д16Т
Степень защиты по ГОСТ 14254-96 : IP67
Кол-во проводов : 3
Присоединение : Разъемно-штекерное
Диапазон рабочих температур : -25°С...+75°С
Схема подключения : 3х проводный

Цена за 1 шт.: По запросу

На складе: 52 шт.

Купить

Технические характеристики

Размер корпуса, ДxШxДл : М8x1x70
Тип корпуса : Цилиндрический резьбовой
Номинальный зазор, мм : 3 мм
Рабочий зазор, мм : 0...2,4 мм
Способ установки в металл : Встраиваемый
Максимальный рабочий ток, Imax : 200 мА
Диапазон рабочих напряжений, Uраб. : 10...30 В DC
Падение напряжения при Imax, Ud : ≤1,5 В
Тип контакта / Структура выхода : PNP Замыкающий
Частота переключения, Fmax : 1500 Гц
Присоединение / Подключение : Соединитель S19, S20
Световая индикация : Есть
Комплексная защита : Нет
Материал корпуса : ЛС59-1
Степень защиты по ГОСТ 14254-96 : IP67
Кол-во проводов : 3
Присоединение : Разъемно-штекерное
Диапазон рабочих температур : -10°С...+60°С
Схема подключения : 3х проводный

Цена за 1 шт.: По запросу

На складе: 52 шт.

Купить

Технические характеристики

Размер прямоугольного корпуса, ДлxВxШ : 60х60х40
Тип корпуса : Прямоугольный
Номинальный зазор, мм : 17...42 мм
Рабочий зазор, мм : 0...35 мм
Способ установки в металл : Невстраиваемый
Максимальный рабочий ток, Imax : 400 мА
Диапазон рабочих напряжений, Uраб. : 10...30 В DC
Падение напряжения при Imax, Ud : ≤2,5 В
Тип контакта / Структура выхода : PNP Замыкающий
Частота переключения, Fmax : 100 Гц
Присоединение / Подключение : Соединитель S19, S20
Световая индикация : Есть
Комплексная защита : Есть
Материал корпуса : Полиамид
Степень защиты по ГОСТ 14254-96 : IP65
Кол-во проводов : 3
Присоединение : Разъемно-штекерное
Диапазон рабочих температур : -45°С...+65°С
Схема подключения : 3х проводный

Цена за 1 шт.: По запросу

На складе: 51 шт.

Купить

Технические характеристики

Диапазон рабочих температур : -20°С...+70°С
Степень защиты по ГОСТ 14254-96 : IP67
Диапазон рабочих напряжений, Uраб. : 10...30 В DC
Кол-во проводов : 3
Максимальный рабочий ток, Imax : 250 мА
Материал корпуса : Д16Т
Падение напряжения при Imax, Ud : ≤1,5 В
Присоединение / Подключение : Соединитель S19, S20
Световая индикация : Есть
Тип контакта / Структура выхода : NPN Замыкающий
Тип корпуса : Цилиндрический резьбовой
Присоединение : Разъемно-штекерное
Схема подключения : 3х проводный
Комплексная защита : Нет
Способ установки в металл : Встраиваемый
Частота переключения, Fmax : 900 Гц
Размер корпуса, ДxШxДл : М12х1х50
Номинальный зазор, мм : 4 мм
Рабочий зазор, мм : 0...3,2 мм

Цена за 1 шт.: По запросу

На складе: 51 шт.

Купить

Технические характеристики

Диапазон рабочих температур : -25°С...+75°С
Степень защиты по ГОСТ 14254-96 : IP67
Диапазон рабочих напряжений, Uраб. : 10...30 В DC
Кол-во проводов : 3
Максимальный рабочий ток, Imax : 250 мА
Материал корпуса : Д16Т
Падение напряжения при Imax, Ud : ≤2,5 В
Присоединение / Подключение : Соединитель S19, S20
Световая индикация : Есть
Тип контакта / Структура выхода : PNP Замыкающий
Тип корпуса : Цилиндрический резьбовой
Присоединение : Разъемно-штекерное
Схема подключения : 3х проводный
Комплексная защита : Есть
Способ установки в металл : Встраиваемый
Частота переключения, Fmax : 3000 Гц
Размер корпуса, ДxШxДл : М12х1х70
Номинальный зазор, мм : 4 мм
Рабочий зазор, мм : 0...3,2 мм

Цена за 1 шт.: По запросу

На складе: 48 шт.

Купить

Технические характеристики

Размер прямоугольного корпуса, ДлxВxШ : 60х60х40
Номинальный зазор, мм : 25 мм
Рабочий зазор, мм : 0...20 мм
Способ установки в металл : Невстраиваемый
Максимальный рабочий ток, Imax : 400 мА
Диапазон рабочих напряжений, Uраб. : 10...30 В DC
Падение напряжения при Imax, Ud : ≤2,5 В
Тип контакта / Структура выхода : PNP Замыкающий
Частота переключения, Fmax : 100 Гц
Диапазон рабочих температур : -25°С...+75°С
Присоединение / Подключение : Кабель 3х0,34 кв. мм
Световая индикация : Есть
Комплексная защита : Есть
Материал корпуса : Полиамид
Степень защиты по ГОСТ 14254-96 : IP67
Кол-во проводов : 3
Присоединение : Кабель
Схема подключения : 3х проводный
Тип корпуса : Прямоугольный

Цена за 1 шт.: По запросу

Индуктивные датчики – преобразователи параметров. Их работа заключается в изменении индуктивности путем изменения магнитного сопротивления датчика.

Большую популярность индуктивные датчики получили на производстве для измерения перемещений в интервале от 1 микрометра до 20 мм. Индуктивный датчик можно применять для замера уровней жидкости, газообразных веществ, давлений, различных сил. В этих случаях диагностируемый параметр преобразуется чувствительными компонентами в перемещение, далее эта величина поступает на индуктивный преобразователь.

Для замера давления применяются чувствительные элементы. Они играют роль датчиков приближения, предназначенные для выявления разных объектов бесконтактным методом.

Виды и устройство

Индуктивные датчики разделяются по схеме построения на 2 вида:

• Одинарные датчики.
• Дифференциальные датчики.

Первый вид модели имеет одну ветвь измерения, в отличие от дифференциального датчика, у которого две измерительные ветви.

В дифференциальной модели при изменении диагностируемого параметра изменяются индуктивности 2-х катушек. При этом изменение осуществляется на одинаковое значение с противоположным знаком.

Индуктивность катушки вычисляется по формуле: L = WΦ/I

Где W – количество витков; Ф – магнитный поток; I – сила тока, протекающего по катушке. Сила тока взаимосвязана с магнитодвижущей силой следующим отношением: I = Hl/W

Из этой формулы получаем: L = W²/Rm

Где R m = H*L/Ф – магнитное сопротивление.

Работа одинарного датчика заключается в свойстве дросселя, изменять индуктивность при увеличении или уменьшении воздушного промежутка.

Конструкция датчика включает в себя ярмо (1), витки обмотки (2), якорь (3), который фиксируется пружинами. По сопротивлению поступает переменный ток на обмотку. Сила тока в нагрузочной цепи вычисляется:

L – индуктивность датчика, r d – активное дроссельное сопротивление. Оно является постоянной величиной, поэтому изменение силы тока I может осуществляться только путем изменения составляющей индуктивности XL=I R н , зависящей от размера воздушного промежутка δ .

Каждой величине зазора соответствует некоторое значение тока, определяющего падение напряжения на резисторе R н: U вых =I*R н – является сигналом выхода датчика. Можно определить следующую зависимость U вых = f (δ) , при одном условии, что зазор очень незначительный и потоки рассеивания можно не учитывать, как и магнитное сопротивление металла R мж в сравнении с магнитным сопротивлением зазора воздуха R мв.

Окончательно получается выражение:

На практике активное сопротивление цепи несравнимо ниже индуктивного. Поэтому формула принимает вид:

Из недостатков одинарных можно отметить:

• При эксплуатации датчика на якорь воздействует сила притяжения к сердечнику. Эта сила не уравновешена никакими методами, поэтому она снижает точность функционирования датчика, и вносит некоторый процент погрешности.
• Сила нагрузочного тока зависит от амплитуды напряжения и ее частоты.
• Чтобы измерить перемещение в двух направлениях, нужно установить первоначальное значение зазора, что доставляет определенные неудобства.

Дифференциальные индуктивные датчики объединяют в себе два нереверсивных датчика и изготавливаются в виде некоторой системы, которая состоит из 2-х магнитопроводов, имеющих два отдельных источника напряжения. Для этого чаще всего применяется разделительный трансформатор (5).

Дифференциальные датчики классифицируются по форме сердечника:

• Индуктивные датчики с Ш-образной формой магнитопровода, выполненного в виде листов электротехнической стали. При частоте более 1 килогерца для сердечника используют пермаллой.
• Цилиндрические индуктивные датчики с круглым магнитопроводом.

Форму датчика выбирают в зависимости от конструкции и ее сочетания с механизмом. Использование магнитопровода Ш-образной формы является удобным для сборки катушки и снижения габаритных размеров индуктивного датчика.

Для функционирования дифференциального датчика применяют питание от трансформатора (5), который имеет вывод от средней точки. Между этим выводом и общим проводом катушек подключают прибор (4). При этом воздушный промежуток находится в пределах от 0,2 до 0,5 мм.

При расположении якоря в средней позиции при равных промежутках индуктивные сопротивления обмоток (3 и 3′) равны. Значит, значения токов катушек также одинаковы, и общий полученный ток в устройстве равен нулю.

При малом отклонении якоря в любую сторону изменяется значение воздушных промежутков и индуктивностей. Поэтому прибор определяет ток разности I 1 -I 2 , который определен функцией перемещения якоря от средней позиции. Разность токов чаще всего определяется магнитоэлектрическим устройством (4), выполненным по типу микроамперметра со (В) на входе.

Полярность тока не зависит от изменения общего сопротивления катушек. При применении фазочувствительных схем выпрямления можно определить направление перемещения якоря от средней позиции.

Параметры

• Одним из параметров индуктивных датчиков является диапазон срабатывания . По этому параметру выбирают датчики, однако он не настолько важен. В инструкции по датчику даны номинальные параметры питания при эксплуатации устройства при температуре +20 градусов. Постоянное напряжение для датчика – 24 В, а переменное 230 В. Обычно датчик работает в совершенно других условиях.

На практике при подборе датчика важны два показателя интервала срабатывания:

— Полезный.
— Эффективный.

Показания первого вычисляются как + 10% от 2-го при температуре 25-70 градусов. Показания 2-го отличаются от номинала на 10%. Интервал температуры при этом увеличивается с 18 до 28 градусов. Если при втором параметре применяется номинальное напряжение, то при первом есть разброс 85-110%.

• Другим параметром является гарантированный предел срабатывания . Он колеблется от нуля до 81% от номинала.
• Также следует учитывать параметры: повторяемость и гистерезис , который равен расстоянию между конечными позициями работы датчика. Его оптимальная величина равна 20% от эффективного интервала срабатывания.
• Нагрузочный ток . Изготовители иногда производят датчики специального исполнения на 500 миллиампер.
• Частота отклика . Этот параметр определяет наибольшую величину возможности переключения в герцах. Основные промышленные датчики имеют частоту отклика 1000 герц.

Методы подключения на схемах

Имеется несколько видов индуктивных датчиков с различным числом проводов для подключения. Рассмотрим основные виды подключений разных индуктивных датчиков.

• Двухпроводные индуктивные датчики подключаются непосредственно в нагрузочную цепь. Это наиболее простой способ, однако в нем есть особенности. Для такого способа для нагрузки требуется номинальное сопротивление. Если это сопротивление будет больше или меньше, то устройство функционирует некорректно. При включении датчика на постоянный ток нельзя забывать о полярности выводов.
• Трехпроводные индуктивные датчики наиболее популярны. В них имеется два проводника для подключения питания, а один для нагрузки.
• Четырехпроводные и пятипроводные индуктивные датчики. У них два провода на питание, другие два на нагрузку, пятый проводник для выбора режима эксплуатации.

Цветовая маркировка

Маркировка проводников цветом является очень удобной для осуществления обслуживания и монтажа датчиков. Их выходные проводники промаркированы определенным цветом:

• Минус – синий.
• Плюс – красный.
• Выход – черный цвет.
• Второй проводник выхода – белый цвет.

Погрешности

Погрешность преобразования диагностируемого параметра влияет на способность выдачи информации индуктивным датчиком. Суммарная погрешность состоит из множества различных погрешностей.

• Электромагнитная погрешность является случайной величиной. Она появляется вследствие индуцирования ЭДС в катушке датчика наружными магнитными полями. На производстве возле силовых электрических устройств существуют магнитные поля чаще всего частотой 50 герц.
• Погрешность от температуры также является случайным значением, так как работа большого количества элементов датчика зависит от температуры и является значительной величиной, учитываемой при проектировании датчиков.
• Погрешность магнитной упругости . Она появляется от нестабильности деформаций сердечника при сборке прибора, а также из-за изменения деформаций при работе. Влияние нестабильности напряжений в магнитопроводе образует нестабильность сигнала на выходе.
• Погрешности устройства появляются по причине влияния измеряющей силы на деформации элементов датчика, а также влияния скачка усилия измерения на нестабильность деформации. Также на погрешность влияют люфты и зазоры в подвижных частях конструкции датчика.

• Погрешность кабеля образуется от непостоянной величины сопротивления, деформации кабеля и его температуры, наводок электродвижущей силы в кабеле от внешних полей.

• Тензометрическая погрешность случайная величина и зависит от качества намотки витков провода. При намотке возникают механические напряжения, изменение которых при функционировании датчика приводит к изменению сопротивления обмотки постоянному току, а значит, изменению сигнала на выходе. Чаще всего в качественных датчиках эту погрешность не учитывают.
• Погрешность старения датчика появляется от износа движущихся частей устройства датчика, а также постоянного изменения электромагнитных свойств магнитопровода. Такую погрешность считают также случайным значением. При определении погрешности износа учитывается кинематика устройства датчика. При проектировании датчика рекомендуется определять его срок эксплуатации в нормальном режиме, за период которого погрешность от износа не превзойдет заданного значения.
• Погрешность технологии появляется при отклонениях от техпроцесса изготовления датчика, разброса параметров катушек и элементов при сборке, от влияния натягов и зазоров при сопряжении деталей. Оценка погрешности технологии производится простыми механическими измерителями.

Электромагнитные параметры материалов и их свойства со временем меняются. Чаще всего процессы изменения свойств материалов происходят в первые 200 часов после термообработки сердечника магнитопровода. Далее эти свойства остаются теми же, и не влияют на полную погрешность датчика.

Достоинства

• Большая чувствительность.
• Повышенная мощность выхода, до нескольких десятков Вт.
• Возможность подключения к промышленным источникам частоты.
• Прочное и простое устройство.
• Нет трущихся контактов.

Недостатки

• Способны функционировать только на переменном напряжении.
• Стабильность питания и частота влияют на точность работы датчика.

Сфера использования

• Медицинские аппараты.
• Бытовая техника.
• Автомобильная промышленность.
• Робототехническое оборудование.
• Промышленная техника регулирования и измерения.

Различные промышленные устройства предполагают использование всевозможных датчиков, которые отличаются своими особенностями и принципами работы. Одним из вариантов, получивших достаточно широкое распространение, является индуктивный датчик, который активно применяется в низовом оборудовании у различных систем, обеспечивающих автоматизированное управление линиями производства. Встретить такие датчики можно в устройствах, которые отвечают за работу линий пищевой и текстильной промышленности, предприятий машиностроения и многих других.

Что представляет собой датчик?

Этот датчик по своим особенностям работы относится к бесконтактному оборудованию, то есть, ему не требуется наличие физического контакта с объектом, чтобы определить его местоположение в пространстве. Индуктивный датчик обычно применяется в тех случаях, когда необходимо провести работу с металлическими объектами и предметами.

На другие материалы, соответственно, этот прибор не реагирует и пропускает их мимо своего поля деятельности. Основное направление использования этих устройств - всевозможные автоматизированные линии и системы. У них может присутствовать как замкнутый, так и разомкнутый контакт. Принцип действия у подобных устройств осуществляется за счет присутствия специальной катушки, которая создает магнитное поле, позволяющее взаимодействовать с металлами. У такой работы есть свои особенности и принципы, которые играют важную роль.

Как действует датчик?

Индуктивный датчик за счет своего внутреннего устройства имеет определенный принцип действия. В нем используется специальный генератор, который выдает определенную амплитуду колебаний. Когда в поле действия агрегата попадает объект, состоящий из металлического или ферромагнитного материала, то колебания начинают меняться, что и сигнализирует о наличии предмета. Из-за этого датчики работают только с подобными материалами и бесполезны в других случаях.

1. При начале работы на конечный выключатель подается питание, что способствует образованию магнитного поля. Именно оно влияет на вихревые токи, которые, в свою очередь, меняют амплитуду колебаний у работающего генератора.
2. Результат всех этих преобразований - получение выходного сигнала, который может варьироваться, в зависимости от расстояния между работающим датчиком и исследуемым предметом. Затем при помощи специального устройства аналоговый сигнал преображается в логический.
3. Индуктивный датчик также нужен, чтобы распознавать положение металлических предметов. Это может играть важную роль на производстве. Если по линии следуют изделия, на которых металлические детали должны быть расположены в определенном порядке, то датчики проконтролируют правильность этого расположения. В случае обнаружения ошибки устройство подаст сигнал на конвейер, и программа предпримет дальнейшие действия для устранения проблемы.

Конструкция устройства

Индуктивный датчик положения имеет своеобразное устройство и состоит из нескольких важных узлов, которые обеспечивают полноценную работу этого агрегата.

1. Важной деталью является генератор, именно он создает электромагнитное поле, которое помогает анализировать металлические предметы и определять их положение. Без этого поля работа была бы невозможной.
2. Также в работе используется такой специальный элемент, как триггер Шмидта - в его задачу входит преобразование сигнала, чтобы датчики могли взаимодействовать с другими элементами в системе и передавать информацию дальше.
3. Может использоваться усилитель - он нужен, чтобы получаемый сигнал достиг необходимого уровня для дальнейшей передачи.
4. В работе датчика применяются индикаторы на светодиодах, они помогают контролировать работу устройства, сигнализируя о том, что оно включилось, а также лампочки могут загораться при выполнении различных настроек системы.
5. Такое приспособление как компаунд защищает датчик от попадания внутрь воды и всяческих мелких частиц. Поскольку посторонние субстанции могут негативно сказаться на работе прибора и даже привести к его поломке, качественная защита является важным моментом.
6. Корпус - в нем помещаются все перечисленные внутренние элементы, которые собираются в единое целое. Сам корпус монтируется в нужном месте при помощи специальных креплений, позволяющих расположить его так, как это требуется для правильной и эффективной работы на линии. Кроме того, оболочка защищает детали от механических воздействий и повреждений, которые могут быть получены таким путем. Для этого корпуса датчиков изготавливают из латуни, либо полиамида - они являются достаточно надежными материалами.

Что следует знать о работе датчика?

Индуктивный датчик положения - это устройство со своей спецификой, поэтому в описании его работы и принципа действия часто используются специализированные определения:

1. Активная зона означает область, где степень воздействия магнитного поля проявляется в наибольшей степени. Она находится перед чувствительной поверхностью самого датчика, там уровень концентрации является самым высоким. Как правило, по размеру эта зона равна диаметру самого устройства.
2. Номинальное расстояние переключения. Такой параметр считается теоретическим, поскольку он не учитывает производственных особенностей, режим температуры, уровень напряжения и прочие факторы.
3. Рабочий зазор. Так обозначается тот диапазон параметров, который гарантирует эффективную и нормальную работу прибора без возникновения каких-либо проблем с его функционированием на производстве.
4. Поправочный коэффициент. Этот момент связан с тем, из какого материала сделан металлический объект, обследуемый датчиком, поскольку в зависимости от этого может быть скорректировано значение рабочего зазора.

Достоинства и недостатки

Как и различные другие приборы, эти обладают своими плюсами и минусами, которые становятся заметными в эксплуатации. Датчики стали довольно популярными благодаря тому, что у них есть несколько важных преимуществ.

1. Конструкция этих агрегатов достаточно простая, она не содержит каких-то сложных элементов, требующих особой настройки. За счет этого датчики обладают высокой прочностью и надежностью, нечасто ломаются и могут постоянно использоваться на производстве. Также удобно, что у них не имеется скользящих контактов.
2. Особенности устройства позволяют подключать приборы к промышленной системе напряжения без всяких проблем.
3. Обладают хорошей чувствительностью, поэтому их можно использовать при работе с различными металлическими объектами.

К минусам можно отнести то, что при работе датчики могут выдавать погрешности из-за наличия различных факторов. На них может влиять температура, а также воздействие других полей похожего типа. Поэтому для качественной работы нужно обеспечить подходящие условия, которые не мешали бы датчикам правильно функционировать.

что такое Датчик индуктивный? Индуктивные датчики широко используются для измерения положения и скорости, особенно в неблагоприятных условиях эксплуатации.Однако терминология и методы работы индуктивных датчиков могут вводить многих инженеров в заблуждение. В этой статье Марк Ховард из компании Zettlex объясняет принципы работы и описывает типы существующих датчиков, а также перечисляет их преимущества и недостатки.

Индуктивные датчики положения и скорости бывают самых разнообразных форм, размеров и конструкций. Можно сказать, что все индуктивные датчики работают по принципу работы трансформатора и физическое явление, основанное на переменных электрических токах. Это явление впервые наблюдал Майкл Фарадей в 1830-х годах, когда обнаружил, что первый токопроводящий проводник может «индуцировать» ток во втором проводнике. Открытия Фарадея позволили создать электродвигатели, динамометры и, конечно же, индуктивные датчики положения и скорости. В число таких датчиков входят простые бесконтактные реле, датчики переменной индуктивности и сопротивления, синхронизаторы, резольверы, ротационные датчики перемещения и линейно-регулируемые дифференциальные трансформаторы (RVDT и LVDT).

Различные типы индуктивных датчиков

В простом бесконтактном датчике (иногда называемом бесконтактным реле) при подключении устройства к источнику электропитания в его катушке (цепи, контуре или обмотке) протекает переменный ток. При приближении к катушке проводящего или магнитопроницаемого материала, например стального диска, импеданс катушки изменяется. Превышение порогового значения служит сигналом о наличии объекта. Бесконтактные датчики обычно используются для определения наличия металла, а их выходной сигнал часто используется для управления переключателем. Эти датчики широко используются во многих областях промышленности, где проблематично использовать электрические контакты обычных переключателей, например там, где много грязи или воды. Даже в обычной автомойке используется множество индуктивных бесконтактных датчиков.

Индуктивные датчики переменной индуктивности и сопротивления обычно генерируют электрический сигнал, пропорциональный смещению проводящего или магнитопроницаемого объекта (обычно стального стержня) относительно катушки. Как и в случае с бесконтактными датчиками, импеданс катушки изменяется пропорционально смещению объекта относительно катушки, в которой протекает переменный ток. Такие устройства обычно используются для измерения смещения поршней в цилиндрах, например в пневматических или гидравлических системах. Можно сделать так, чтобы поршень проходил по внешнему диаметру катушки.

Сельсины измеряют индуктивную связь между катушками, когда те движутся относительно друг друга. Сельсины, которые обычно вращаются, необходимо напрямую подключать как к движущейся, так и к неподвижной деталям (обычно называемым ротором и статором). Они обеспечивают чрезвычайно высокую точность измерений и используются в промышленной метрологии, радиолокационных антеннах и телескопах. Сельсины, как известно, сегодня дорогие и используются все реже, так как на смену им приходят (бесщеточные) резольверы. Последние представляют собой еще один вид индуктивных датчиков, но подключаются только к обмоткам статора.

LVDT, RVDT и резольверы измеряют изменение индуктивной связи между катушками, которые обычно называют первичной и вторичной обмотками. Первичная обмотка передает энергию во вторичные, но количество энергии в каждой из вторичных обмоток изменяется пропорционально относительному смещению магнитопроницаемого материала. В LVDT через отверстие обмоток обычно проходит металлический стержень. Как правило, ротор или полюсная деталь вращаются в RVDT или резольвере относительно обмоток, расположенных вокруг ротора. Обычно LVDT и RVDT используются в гидравлических сервоприводах элеронов аэрокосмических аппаратов, а также элементах управления двигателем и топливной системой. Резольверы, в свою очередь, применяются для коммутации бесщеточных электродвигателей.

Существенным преимуществом индуктивных датчиков является то, что связанные схемы обработки сигналов не нужно располагать в непосредственной близости от чувствительных катушек. Это позволяет размещать чувствительные катушки в неблагоприятных условиях эксплуатации, где другие методы измерения (например, магнитные или оптические) невозможны, поскольку для них относительно чувствительная кремниевая электроника должна находиться в точке измерения.

Применение

Индуктивные датчики известны своей надежностью при работе в сложных условиях. Следовательно, часто именно их сразу выбирают тогда, когда необходимо обеспечить безопасность или высокую надежность работы. Такие требования широко распространены в военной, аэрокосмической, железнодорожной и тяжелой промышленности.

Причина солидной репутации датчиков связана с фундаментальными законами физики и принципами работы, которые, как правило, не зависят от:

• подвижных электрических контактов;
• температуры;
• влажности, воды и наличия конденсата;
• посторонних предметов, например грязи, жира, твердых частиц и песка.

Преимущества и недостатки

Особенности конструкции основных элементов управления (катушек обмотки и металлических деталей) обеспечивают чрезвычайную надежность большинства индуктивных датчиков. Учитывая их солидную репутацию, возникает очевидный вопрос: «Почему индуктивные датчики не используются чаще?» Причина в том, что их физическая прочность является одновременно их преимуществом и недостатком. Индуктивные датчики отличаются точностью, надежностью и стабильностью, но при этом являются большими, громоздкими и тяжелыми. Большой расход материала и необходимость тщательной намотки катушек обуславливают дороговизну производства датчиков, особенно высокоточных приборов, требующий прецизионной намотки. Помимо простых бесконтактных датчиков, более сложные индуктивные датчики стоят слишком дорого для использования в широко распространенных коммерческих или промышленных сферах применения.

Другая причина их относительно редкого использования заключается в сложности составления инженерами-конструкторами технических условий. Это связано с тем, что схемы генерации переменного тока и обработки сигналов для каждого датчика необходимо рассчитывать и приобретать отдельно. Для этого обычно требуются глубокие навыки и знания в области аналоговой электроники. Поскольку молодые инженеры стремятся сосредоточиться на цифровой электронике, они рассматривают изучение таких дисциплин как приобретение ненужной квалификации, которую следует избегать.

Индуктивные датчики следующего поколения

Тем не менее, в последние годы на рынке появилось новое поколение индуктивных датчиков , которые пользуются все большей популярностью не только в традиционных сферах, но и в промышленном, автомобильном, медицинском, коммунальном, научном и нефтегазовом секторах. В этих индуктивных датчиках нового поколения используются те же фундаментальные законы физики, что и традиционных устройствах, но в них применяются печатные платы и современная цифровая электроника, а не громоздкие трансформаторные конструкции и аналоговая электроника. Такой элегантный подход также позволяет использовать эти технологии в 2D и 3D-датчиках, линейных устройствах с укороченным (< 1 мм) шагом перемещения, устройствах измерения криволинейной геометрии и высокопрецизионных энкодерах угла поворота.

← Вернуться