Индуктивный датчик положения металла — устройство, которое активно используется в промышленной сфере (встраивается в станочное и высокоточное оборудование). Цель данной статьи — небольшой ликбез, касающийся его задач, разновидностей и схем подключения, а также основных параметров.

Предназначение

Индуктивный датчик отвечает за контролирование движения рабочего органа, не контактируя с этим элементом напрямую. Именно поэтому его столь часто синхронизуют со станками, медицинским оборудованием, автоматизированными техническими системами. Устройство обеспечивает создание электромагнитного поля в области чувствительности и снабжено коммутатором полупроводникового типа. Универсальность индуктивных датчиков обусловлена их точностью и устойчивостью к самым тяжелым эксплуатационным условиям — контакт с жидкостью (например, с оседающим конденсатом), пылью и грязью, твердыми частицами. Это обеспечивается особенной конструкцией приборов.

Конструкция

Анализ сложного современного устройства занял бы слишком большой объем и не предполагается форматом этого текста. Оттого в качестве примера мы выделим основные элементы простейшего индуктивного датчика:

• Магнитный провод («ярмо»), нужный чтобы направлять электромагнитное поля от генератора в область чувствительности.
• Индуктивная катушка, ответственная за создание переменного электромагнитного тока (при течении электричества по виткам).
• Генератор, предназначенный для создания электрического напряжения определенной частоты (именно он обеспечивает переменное магнитное поле).
• Измерительный объект (обычно имеет форму сделанного из специального сплава якоря, который вводится либо перемещается в область чувствительности). Металл в его составе обеспечивает возможность его влияния на электромагнитное поле (якорь выполняет функцию детектора).
• Пространство между измерительным объектом и магнитным проводом. В данном случае зазор выполняет определенную функцию, поскольку обеспечивает меру воздействия в качестве магнитного диэлектрика. Зазор бывает неизменным либо колеблющимся в определенном интервале.

Индуктивный датчик: принцип работы

Принцип функционирования бесконтактного индуктивного датчика базируется на возможности электромагнитного поля менять характеристики в зависимости от уровня магнитной проводимости на траектории движения электротока. Фактически устройство выполняет свои задачи так, как это делает обычная катушка, которая наматывается на сердечник. При течении сквозь витки катушки электричества производится магнитное поле, результирующий вектор которого обычно уточняют в соответствии правилам Правой руки (о котором рассказывают еще в рамках школьного курса физики). При передвижении магнитного поля по сердечнику ферромагнитный материал обуславливает высочайшую способность к пропуску электричества, однако при попадании линий магнитной индукции за его пределы магнитная проводимость сильно понижается (вследствие чего происходит рассеяние поля).

Когда в область, в которой действует созданное прибором магнитное поля, вносится металлический объект, напряженность индукционных линий мгновенно меняется. Вследствие последнего происходит усиление потока и изменение его значения, что обеспечивает изменение электрического параметра в цепи катушки (за счет взаимной индукции). В реальности подобного сигнала часто оказывается мало, ввиду чего в схему нередко включают специальный усилитель.

С учетом конструкционного типа прибора объект воздействия может располагаться по вертикали либо по горизонтали (в отношении измерителя). При этом нередко сенсорный элемент не сразу реагирует на передвижение контролируемого объекта, что обусловлено номинальным расстоянием, в пределах которого находится зона чувствительности датчика, и типом анализируемого объекта.

Помимо того, расстояние, на котором измерения возможно произвести, напрямую коррелирует с геометрической формой, габаритами и материалом, лежащим в основе анализируемого объекта. Важный нюанс: в качестве объекта срабатывания возможно применение только тех предметов, в основе которых лежит металл. При этом в зависимости от конкретной разновидности будет различным и момент перехода датчика в обратное состояние.

Разновидности датчиков

Существует бесчисленное множество индуктивных датчиков, различающихся по конструкционному типу и характеристикам. Ключевой критерий дифференции — род тока, который их питает (переменный либо постоянный). Датчики могут быть замыкающими (при перемещении анализируемого предмета производится перевод в рабочее положение), размыкающими (в случае действия на него прибор выключает контакты), переключающими (сочетают оба прошлых типа, предполагает следующие в рамках одного цикла включение и отключение).

В зависимости от числа измерительных цепей различают датчики:

• Одинарные. В конструкции одна катушка и одна измерительная цепь.
• Дифференциальные. В таких приборах предполагается два сенсора, измерительных цепи которых включают в противофазу для получения более точных результатов.

С точки зрения способа отправки информации выделяют три группы:

• Аналоговые. Традиционный тип, предполагающий в конструкции катушки и ферромагнитные сердечники.
• Цифровые. В основу цифровых датчиков положен триггер Шмитта, заменяющий собой сердечники.
• Электронные. Традиционный формат — печатная плата на микросхемах.

Число выходов

Помимо того, важной считается дифференциация датчиков по числу выходов (от двух до пяти). Двухпроводные датчики подключат непосредственно в нагрузочную цепь; это простой метод, предполагающий, однако, номинальное сопротивление (иначе прибор не будет выдавать точных данных). При двухпроводном методе включения важно помнить о полярности выводов.

Наиболее распространенная разновидность — трехпроводные индуктивные датчики, в которых два проводника ориентированы на подключение к электросети, а один используется для нагрузки. На сегодняшнем рынке нередко можно встретить также четырех- и пятипроводные приборы, у которых два кабеля на питание, а два на нагрузку (пятый может быть ориентирован на выбор режима эксплуатации).

Важные параметры

В качестве завершения выделим наиболее важные характеристики индуктивных датчиков:

• Частотность переключения (предельное число коммутационных циклов в секунду).
• Напряжение питания (влияет на минимально и максимальную разницу потенциалов, при которой оборудование функционирует).
• Минимальный ток для приведения в действия.
• Дальность срабатывания.
• Поплавочный коэффициент (учитывается при внесении корректировок).
• Габариты.
• Метод монтажа.