Бесконтактные датчики, выключатели Autonics, Baumer

В данном разделе представлена информация по различным бесконтактным датчикам и выключателям.

Область применения датчиков и выключателей достаточно широкая.

Индуктивные датчики находят применение на станках, для текстильной промышленности, конвейерных системах, складском и транспортном оборудовании, технологических линиях для производства автомобилей и на любых требующих автоматизации и высокой надежности производствах, включая работу в неблагоприятных условиях в присутствии масел, пыли, жидкостей или вибраций.

Емкостные датчики используются для сигнализации уровня заполнения емкостей из пластика или стекла, контроля уровня заполнения упаковок, сигнализации обрыва провода, подсчета бутылок, регулирования натяжения ленты, в поштучном подсчете изделий и т.д.

Магнитные датчики применяются для определения скорости вращения, передвижения, положения и угла поворота различных объектов.  Работа магнитных сенсоров основана на пропорциональном изменении выходного напряжения или сопротивления под воздействием внешнего магнитного поля. М ногие немагнитные материалы проницаемы для магнитных полей, поэтому возможно измерени е даже если в поле между датчиком и магнитным объектом попадают другие немагнитные материалы.

Оптические и лазерные датчики предназначены для контроля положения и расстояния, определения контрастных и цветовых меток, в различных технологических условиях, для обеспечения точного обнаружения объектов без физического контакта. Фотоэлектрические датчики обнаруживают изменения интенсивности света, который либо отражается, либо задерживается (прерывается) объектом. Преимущества лазерных датчиков заключаются в большой дальности срабатывания, удобство юстрировки, защита от засветки, возможность работы в импульсном режиме.

Ультразвуковые датчики позволяют осуществлять бесконтактный контроль положения и габарита различных объектов, независимо от их оптических и электрических свойств, широко используются в технологическом оборудовании для измерения уровня заполнения резервуаров жидкостями и сыпучими материалами, контроля диаметра намотки листовых материалов и решения других задач. Специализированные ультразвуковые датчики позволяют определять положение кромки и толщину прозрачных полимерных пленок, тканей, бумаги.

 

Серия	Описание
	Индуктивные и ёмкостные  бесконтактные выключатели (с дискретным выходом: NPN, PNP, NO, NC…) Зона срабатывания от 0,5 до 50 мм . Степень защиты до IP 69K . Более подробно.
	Индуктивные  датчики с пропорциональным (аналоговым) выходом либо аналоговый индуктивный датчик Зона срабатывания от 0 до 16 мм . Степень защиты IP 67 . Более подробно.
	Магнитные  датчики, датчики линейных перемещений (магнитные линейки). Разрешение: модуль 1 (шестерни); угол поворота 1.41° / 0.09°; до 4096 имп/об.; до 0.02мм. Степень защиты IP 67 . Более подробно.
	Оптические датчики с дискретным выходом. Диффузионные датчики (c отражением от объекта). Зона срабатывания от 0 до 20 м . Более подробно.
	Лазерные датчики с дискретным и аналоговым выходом. Зона срабатывания от 0 до 11 м . Выход: PNP / NPN / 0 ... 10 В / 4 ... 20 мА / RS485. Более подробно.
	Ультразвуковые датчики. Зона срабатывания от 0 до 3000 мм . Выход: NPN / PNP / 0 … 10 В / 4 … 20 мА. Частота ультразвука от 200 до 400 КГц Более подробно.

Индуктивный датчик  состоит из катушки индуктивности, генератора тока высокой частоты, триггера Шмитта и выходного усилителя, собранных в одном корпусе. Генератор тока, подсоединенный к катушке индуктивности, формирует электромагнитное поле вблизи чувствительной поверхности датчика, при приближении к этой поверхности датчика объекта из электропроводящего материала, амплитуда высокочастотного сигнала на выходе генератора увеличивается. При определенном значении напряжения, триггер Шмитта изменяет свое состояние на противоположное и открывает (либо закрывает) транзисторы выходного усилителя.

Обычно датчики имеют трёхпроводное подсоединение, однако также существует модификация датчиков с четрыхпроводным подключением. Важным параметром датчика является максимальная частота выключения. Обычно она находится в диапазоне от 0,5 до 5 кГц. Необходимо тщательно оценить частоту следования мишеней мимо чувствительной поверхности датчика, так как ее превышение над предельно допустимой приведет к потере работоспособности всей системы.

Ёмкостный датчик состоит из RC генератора, формирователя сигнала и выходного каскада. Пластины конденсатора у RC генератора расположены на чувствительной поверхности датчика и формируют вблизи нее электростатическое поле. Если в зоне чувствительности датчика появляется мишень, то начинаются колебания в RC генераторе, так как изменяется емкость конденсатора. Формирователь сигнала отслеживает переменную составляющую на выходе RC генератора и подает сигнал на открытие транзисторов выходного каскада.

Индуктивные датчики с пропорциональным (аналоговым) выходом, еще их называют аналоговыми индуктивными датчиками - величина напряжения или тока на выходе такого датчика пропорциональна расстоянию между чувствительной поверхностью и металлическим объектом. Диапазон рабочего расстояния колеблется от 1- 1,5 мм у датчиков диаметром 12 мм , до 5- 10 мм у датчиков диаметром 30 мм . Повторяемость показаний составляет 10 мкм. У датчиков с прямоугольной формой корпуса рабочей является поверхность с большей площадью. В системах с эксцентриком из любого металла эти датчики применяются вместо резисторов как бесконтактные потенциометры.

При использовании калиброванного упругого элемента с небольшой величиной деформации и аналогового датчика можно построить недорогой измеритель давления, веса, силы или натяжения. Датчики применимы в системах позиционирования средней точности. Существуют также модификации индуктивного датчика в прецизионном исполнении, с защитой от электромагнитных полей, а также с расширенным температурным диапазоном.

Магниторезисторы - это элементы, сопротивление, которых меняется в зависимости от направления силовых линий магнитного поля, пронизывающих магниторезистор. Эти датчики работают только с ферромагнитными мишенями, так как ферромагнитные материалы имеют остаточную намагниченность. Слабая зависимость срабатывания датчика от величины магнитного поля и высокая максимальная частота (до 20 кГц) позволяют использовать эти датчики для измерения скорости вращения валов и шестерен. Модификации датчика с двумя выходными сигналами, сдвинутыми по фазе на 90 град. друг относительно друга, позволяют определить направление движения. Также как и магниторезистивные, датчики на основе эффекта Холла предназначены для регистрации быстродвижущихся мишеней из ферромагнитных материалов. Помимо высокой скорости регистрации (до 20 кГц), эти датчики имеют увеличенную дистанцию срабатывания (до 2,5 мм ), и расширенный температурный диапазон работы (от –40 до +120 град. С).
Магнитный энкодер - этот датчик угла поворота вала, который определяется при помощи магнитного ротора, закрепляемого на вращающемся валу. Эти датчики можно использовать вместо вращающихся трансформаторов, как бесконтактные потенциометры, или как определители положения вала в системах позиционирования.
Также существуют магнитные датчики линейных перемещений объекта. Линейка из ферромагнитного материала, имеющая магнитные полюса, крепится на подвижный объект. Над ней на расстоянии крепится магнитный датчик. При перемещении линейки вдоль датчика, последний вырабатывает импульсы на своих выходах.

У оптических диффузных датчиков излучатель и приемник света расположены в одном корпусе и вдоль одной оси. Излучатель испускает импульсы красного или инфракрасного света. Когда на пути светового луча появляется какой-нибудь предмет, встроенный в датчик фотоприемник улавливает отраженный от него свет и переключает выходные транзисторные ключи в противоположное по уровню состояние. Датчик срабатывает. Излучатель работает в импульсном режиме, а фотоприемник реагирует на световые импульсы со скважностью, испускаемой излучателем. Это позволяет избежать ложного срабатывания датчика в условиях яркой освещенности. Электрическое соединение производится трёхпроводным кабелем, который герметично встроен в корпус датчика, или при помощи трёхпинового разъема. Оптические диффузионные датчики бывают с подстройкой зоны чувствительности (если датчик должен реагировать на определенную цветовую область мишени или на ближайшую к датчику область мишени), с компенсацией контрастной метки (если определяемые объекты имеют разную контрастность, их размер меньше диаметра светового луча, или в зоне регистрации датчика находятся посторонние объекты), датчики со встроенным внешним фильтром (если есть необходимость детектировать объекты, имеющие сильноотражающую поверхность).

Диффузионные датчики (c отражением от объекта) - в чувствительной зоне этого сенсора должен находиться статично-отражащий объект, работающий как рефлектор, для испускаемого лазерного света. Датчик имеет два встроенных фотоприемника и реагирует на изменение пропорций света между фотоприемниками. Если между отражающим статичным экраном появится светлый объект, то он увеличит суммарное количество света, приходящего на фотоприемники, а если объект темный, то это количество света уменьшится. Пропорции света, падающего на разные фотоприемники, изменятся только в том случае, если изменится расстояние между датчиком и объектом. От цвета объекта это изменение не зависит. Датчик одинаково устойчиво работает с тусклыми поверхностями, зеркальными или покрытыми инеем объектами. Чувствительность датчика регулируется 8-ми оборотным потенциометром.

Работа ультразвуковых датчиков основана на пьезоэффекте - изменении геометрических размеров керамической или кварцевой пластины при подаче на нее электрического поля и появлении электрического поля на поверхностях пластины при механических воздействиях на нее. Колебания пластины с частотой прикладываемого электрического поля (300 кГц) вызывают появление звуковых волн такой же частоты. Эти волны распространяются в воздухе со скоростью 330 м/сек. Они, подобно эху, отражаются от предметов и возвращаются к излучателю. Воздействуя на пластину, звуковые волны вызывают появление на ней электрического поля. Таким образом, пластина работает вначале излучателем, а потом приемником ультразвуковых волн. Диапазон срабатывания датчика регулируется изменением мощности излучения этих волн и промежутком времени, когда датчик ждет отражение.

Лазерные датчики используют, когда необходимо регистрировать объект маленького размера, или малой отражательной способности, например, зафиксировать прохождение нити или проволоки, подсчитать количество ножек у микросхемы и т.д. В фокальной плоскости (на расстоянии 40 мм ) диаметр лазерного луча этого датчика составляет 0,2 мм . В стандартном исполнении датчик имеет один нормально открытый и один нормально закрытый выход. Есть модификация с одним цифровым нормально открытым выходом и одним аналоговым выходом (4-20 мА). Существуют модификации лазерных датчиков с подстройкой диапазона и с компенсацией контраста.