Aby uzyskać wysokiej jakości efekt końcowy, automatyzacja procesów przemysłowych wymaga bezbłędnej współpracy wielu różnych komponentów. Tematem niniejszego artykułu są czujniki położenia, niepozorny, ale kluczowy element automatyki przemysłowej. Czujniki położenia w zakładach produkcyjnych i przetwórczych zapewniają realizację kluczowych zadań zgodnie z planem, co wspomaga monitorowanie i zarządzanie procesami produkcyjnymi. Dokładniej, ich głównym zadaniem jest wyszukiwanie „celów” lub ruchomych obiektów i raportowanie ich obecności lub nieobecności. Zawory pneumatyczne mają różnorodne zastosowania, ponieważ mogą przesyłać do systemu sygnały nakazujące mu wykonanie zaprogramowanej czynności, gdy cel znajdzie się w określonej odległości od czujnika położenia.

Czujnik położenia wysyła sygnał nakazujący systemowi przerwanie wykonywania zaprogramowanej funkcji lub przełączenie się na inną, gdy obiekt oddala się od czujnika położenia. Chociaż teoretycznie obiektem może być dowolny obiekt, w tym artykule, dla uproszczenia, omówione zostaną wyłącznie obiekty metalowe i „popularne” metody ich lokalizacji. Mechaniczne wyłączniki krańcowe, indukcyjne czujniki zbliżeniowe, sprężynowe wyłączniki krańcowe i wyłączniki krańcowe to tylko niektóre z tych technologii. Zrozumienie standardowego języka używanego przez większość producentów czujników będzie pomocne przed zapoznaniem się z różnymi typami czujników położenia.

• Zasięg wykrywania: odległość między powierzchnią wykrywającą a celem aktywującym przełącznik

• Histereza: odległość między punktem zwolnienia a punktem zadziałania przełącznika

• Powtarzalność: Zdolność przełącznika do konsekwentnej identyfikacji tego samego celu w tym samym zakresie przez cały okres jego działania.

• Czas reakcji: czas pomiędzy wykryciem celu a wygenerowaniem sygnału wyjściowego.

wyłącznik krańcowy mechaniczny

Urządzenia elektromechaniczne, zwane mechanicznymi wyłącznikami krańcowymi, wykorzystują bezpośredni kontakt fizyczny z celem do wykrywania jego położenia. Mogą one obsługiwać obciążenia wysokoprądowe i działać bez źródła zasilania. Przełączniki mechaniczne nie zwracają uwagi na biegunowość ani napięcie, ponieważ wykorzystują styki bezprądowe, co czyni je odpornymi na różne wady elektryczne, takie jak szum elektryczny, zakłócenia radiowe, prąd upływowy i spadki napięcia. Ramię dźwigni, przycisk, korpus, podstawa, głowica, styki, zaciski i inne ruchome elementy tych przełączników często wymagają konserwacji. Mechaniczne wyłączniki krańcowe Votto mogą charakteryzować się niską powtarzalnością, ponieważ mają bezpośredni kontakt fizyczny z celem. Sam cel, jak i ramię dźwigni, mogą ulec zużyciu w wyniku kontaktu fizycznego. Istnieją również niezabezpieczone otwory, które są podatne na korozję, kurz i wilgoć. Z tego powodu certyfikowane strefy zagrożone wybuchem i uszczelnione styki często wiążą się z wysokimi kosztami.

Wyłącznik krańcowy sprężynowy

Sprężynowy wyłącznik krańcowy to urządzenie elektromechaniczne, które wykorzystuje przyciąganie magnetyczne do określenia położenia obiektu magnetycznego. Wewnątrz wyłącznika znajdują się dwa małe metalowe bolce zamknięte w szklanej rurce. Jest to tzw. „kontaktron”. Ze względu na swoją czułość magnetyczną, kontaktron reaguje na obecność obiektów magnetycznych, aktywując się. Ponieważ nie wymagają bezpośredniego kontaktu z obiektem, aby działać, sprężynowe wyłączniki krańcowe oferują wszystkie zalety przełączników mechanicznych, jednocześnie zapobiegając problemom z zużyciem.

Zwykłych tarcz żelaznych nie można stosować z wyłącznikami krańcowymi sprężynowymi; konieczne są tarcze magnetyczne. Kontaktron jest zawodny, ponieważ element kontaktronowy, szklana rurka i małe metalowe bolce ulegają zmęczeniu w wyniku zginania. Niski nacisk styku może powodować drgania styków i błędne sygnały z kontaktronu w warunkach silnych wibracji.

Czujniki zbliżeniowe indukcyjne

Półprzewodnikowe urządzenie elektroniczne, zwane indukcyjnym czujnikiem zbliżeniowym, wykorzystuje zmiany w polu energetycznym metalowego obiektu do określenia jego położenia. Nie wymaga ono fizycznego dotyku, a także nie posiada ruchomych części, które mogłyby się zaciąć, zużyć lub uszkodzić, co zmniejsza wymagania konserwacyjne. Czujnik jest również odporny na kurz i brud, ponieważ nie posiada ruchomych części. Indukcyjne czujniki zbliżeniowe są bardzo uniwersalne w szerokim zakresie zastosowań i dostępne w różnych rozmiarach i wersjach. Indukcyjne czujniki zbliżeniowe nie tolerują obciążeń wysokoprądowych i wymagają zewnętrznego źródła zasilania (energii elektrycznej). Mogą być również wrażliwe na spadki napięcia, prądy upływowe, zakłócenia radiowe i zakłócenia elektryczne. Ekstremalne wahania temperatury i przenikanie wilgoci mogą czasami negatywnie wpływać na indukcyjne czujniki zbliżeniowe.

wyłącznik krańcowy

Wykorzystując specjalną technologię hybrydową, wyłączniki krańcowe mogą lokalizować obiekty żelazne za pomocą pól elektromagnetycznych. Bezdźwigniowe wyłączniki krańcowe są niezwykle niezawodne w trudnych sytuacjach i przy długotrwałym użytkowaniu. Ponieważ nie wymagają kontaktu fizycznego ani zewnętrznego zasilania, możliwe jest przenoszenie dużych obciążeń prądowych i nic nie może się zaciąć, zgiąć, roztrzaskać ani zetrzeć. Podobnie jak wyłączniki mechaniczne, są one odporne na zakłócenia elektryczne, zakłócenia radiowe, prądy upływowe i spadki napięcia. Nie są również wrażliwe na polaryzację ani napięcie. Kurz, brud, wilgoć, dotyk i większość substancji żrących lub chemicznych nie mają wpływu na wyłączniki krańcowe. Większość typów charakteryzuje się szerokim zakresem temperatur pracy i jest iskrobezpieczna. Bezdźwigniowe wyłączniki krańcowe idealnie nadają się do zastosowań wymagających wodoszczelności i ochrony przeciwwybuchowej dzięki szczelnym połączeniom i solidnej metalowej obudowie.

Czujniki położenia mają kluczowe znaczenie dla automatyzacji procesów przemysłowych. Na rynku dostępnych jest wiele technologii czujników położenia, z których każda charakteryzuje się odmiennymi cechami wydajnościowymi. Aby osiągnąć wymaganą wydajność i niezawodność, należy starannie dobrać typ czujnika do danego zastosowania.