Względy bezpieczeństwa i duże tempo produkcji zależy często od nowoczesnych urządzeń. Jednymi z tych produktów są czujniki. Jakie właściwości mają czujniki? Jak działają?
Czujniki bezdotykowe okazały się nieocenione w pomiarach pozycji i gdy tylko dobierzemy do nich optymalny sensor, będą nam służyły wiele lat. Są niezwykle trwałe, ich cena ostatnimi czasy spadła, a funkcjonalność z roku na rok wzrasta. Właśnie dlatego cieszą się niezwykłą popularnością, jednak należy pamiętać, że ważnym jest zrozumienie zasady ich działania, gdyż nie wszystkie mogą pracować w danych warunkach.
Dobór odpowiedniego sensora nie jest łatwy, dlatego należy zdobyć niezbędną wiedzę nim się za to weźmiemy. Pierwsze, co należy zrobić, to określić oczekiwaną dokładność pomiaru. Takie parametry jak rozdzielczość, powtarzalność i liniowość, nie mogą być przypadkowe. Wartości te muszą spełniać wymagania aplikacji, ale ich nie przekraczać, by nie narażać nas na dodatkowe koszty. Po wprowadzeniu konkretnych wymagań może pozostać nam kilka lub kilkanaście spełniających nasze parametry. Wówczas należy z wielką czujnością zastanowić się, którą technologię wybrać, by służyła nam zgodnie z oczekiwaniami przez wiele, wiele lat. Opis najważniejszych typów czujników ułatwiający podjęcie tej decyzji – zapraszamy.
Użycie potencjometrów
Ta metoda opiera się na pomiarze spadku napięcia, który jest wprost proporcjonalny do rezystancji (czyli oporu czynnego) ścieżki naszego potencjometru. Im owa ścieżka jest dłuższa, tym spadek napięcia większy. Liniowość tej zależności zapewnia nam wyniki pomiaru. Potencjometry bywają dosyć dokładne jednak niestety dosyć szybko się zużywają, dlatego można je używać wyłącznie tam, gdzie zmiany dla mierzonej pozycji nie są zbyt nagłe ani częste. Dodatkowo są wrażliwe na ekstremalne temperatury i oddziaływanie wibracji. Ze względu na wady tej metody zaobserwowano, że coraz częściej zamiast potencjometrów stosuje się sensory bezdotykowe.
Czujniki pojemnościowe bezdotykowe
Są one wyczulone na wykrywanie bardzo wielu materiałów, to ich zasadnicza zaleta (na przykład nie mają problemu z wykrywaniem obiektów niemetalowych). Niestety ich wadą jest mniejszy zasięg niż czujników indukcyjnych. Jednak, gdy zaistnieje sytuacja, że sensory indukcyjne nie mogą być wykorzystywane, wówczas najczęściej zastępują je właśnie czujniki pojemnościowe. Ich sposób działania polega na wykorzystywaniu zjawisk zmiany pojemności elektrycznej, czego wynikiem są zmiany odległości obserwowalne pomiędzy okładkami kondensatora. Sensory pojemnościowe często wykorzystuje się do wykrywania różnych przeróżnych obiektów na przykład transportowanych ma linii produkcyjnej, pomiary grubości rozmaitych materiałów (na przykład folii czy drewna) i tym podobne. Sensory te rzadko mogą być wykorzystywane w aplikacjach bezpieczeństwa ze względu na swoje ograniczenia. Wykrywana przez nie pojemność może zależeć od temperatury otoczenia, wilgotności gazów, czy nawet przedmiotów znajdujących się nieopodal sensora. Jeśli chcemy używać sensory pojemnościowe, należy się wystrzegać najczęściej popełnianych błędów przy ich użytkowaniu takich jak:
– przekraczanie maksymalnej częstotliwości – chodzi tu o przełączanie czujników. Te sensory nie są tak szybkie jak sensory indukcyjne.
– stosowanie ich w obecności materiałów lepkich albo higroskopijnych (mogą się oblepić i nie spełniać już swojej roli).
– nie należy smarować części aktywnej czujnika klejem, bo to również może zafałszować wyniki.
Czujniki indukcyjne bezdotykowe
Wyróżnia je przede wszystkim trwałość. Są odporne na warunki środowiska, wcześniej wspomniane wibracje czy zanieczyszczenia. Dodatkowo bardzo często są tworzone w szczelnych obudowach, dzięki czemu ich czas pracy bez awarii jest jeszcze dłuższy. Sposób jego działania polega na monitorowaniu zmian pola magnetycznego, które to zmiany można zaobserwować, gdy w pobliżu czoła sensora pojawi się jakiś obiekt metaliczny. Sensory indukcyjne są jednymi z bardziej popularnych i powszechnie dostępnych. Jednak ze względu na swoją niezawodność i szerokie pasmo zastosowań są też dosyć drogie. Na szczęście producenci stworzyli tańszą i równie dobrą wersję czujników indukcyjnych w postaci płytek PCB. Znajdują się na nich nadrukowane uzwojenia pozwalające znacząco zmniejszyć koszty i rozmiary tych sensorów. Dodatkowo na płytkach PCB możemy zminimalizować rozrzuty produkcyjne, które mogą pojawiać się przy nawijaniu zwojów w sposób tradycyjny. Dzięki płytkom PCB możliwe jest też umieszczanie większej ilości obwodów czujnikowych na jednej obudowie.
Czujniki bezdotykowe magnetyczne
Ich sposób działania opiera się na ruchomym, ale możliwym do zatrzymania elemencie magnetycznym, który wyzwala zmiany w polu magnetycznym. Ich zaletą jest niska ciągła precyzja mimo zabrudzeń. Wadą tych urządzeń jest: mała odporność na uderzenia i wstrząsy, podatność na wpływ temperatury i urządzeń elektrycznych znajdujących się w pobliżu, oraz histereza magnetyczna zmniejszająca precyzję pomiaru.
Czujniki optyczne bezdotykowe
Jest to liczna popularna grupa w przemyśle. Są niezwykle uniwersalne (skutecznie wykrywają obiekty niezależnie od ich kształtu, stanu skupienia czy właściwości fizykochemicznych). Jedną z nielicznych ich wad jest problem z wykrywaniem obiektów przezroczystych i lustrzanych. Mają niezwykle dużą rozdzielczość, są dosyć dokładne, niestety bardzo czułe na zabrudzenia. Łatwo się psują w skrajnych temperaturach.
Dobór odpowiedniego czujnika, o odpowiedniej funkcji nie jest łatwy, ale mamy nadzieję, że przybliżyliśmy ich działanie i ułatwiliśmy wybór.
Sprawdź http://www.czujniki24.pl/