Podczas automatyzacji procesów przemysłowych wybór właściwej technologii wykrywania ma bezpośredni wpływ na niezawodność systemu. Dwa z najczęstszych technologia czujników do wyboru są czujniki zbliżeniowe i czujniki fotoelektryczne. Oba służą jako bezdotykowe czujnik przełączający rozwiązania, działają one na zasadniczo różnych zasadach – jedno wykorzystuje pola elektromagnetyczne, drugie światło. Zrozumienie tych różnic gwarantuje wybór odpowiedniego czujnika do środowiska aplikacji, materiału docelowego i wymagań wydajnościowych.

Co to jest czujnik zbliżeniowy?

Czujnik zbliżeniowy wykrywa obecność obiektu bez kontaktu fizycznego, generując pole elektromagnetyczne lub wykorzystując czujnik magnetyczny. Najczęstsze typy to czujniki indukcyjne (które wykrywają obiekty metalowe za pomocą prądów wirowych), czujniki pojemnościowe (które wykrywają zarówno obiekty metalowe, jak i niemetalowe poprzez pomiar zmian dielektrycznych) oraz czujniki magnetyczne (które reagują na pola magnetyczne). Czujniki zbliżeniowe doskonale sprawdzają się w trudnych warunkach przemysłowych, w których kurz, olej lub wilgoć mogłyby zakłócać metody optyczne. Są one zwykle używane do wykrywania położenia, liczenia części i wykrywania zatrzymań końcowych w maszynach zautomatyzowanych.

Co to jest Czujnik fotoelektryczny?

Czujnik wykorzystuje emitowane światło — zazwyczaj podczerwone lub widzialne — do wykrywania obiektów. Składa się z emitera światła i odbiornika. Gdy obiekt przerywa lub odbija wiązkę światła, czujnik uruchamia się. Istnieją trzy główne konfiguracje: wiązka odbijająca (oddzielny nadajnik i odbiornik dla maksymalnego zasięgu), odblaskowa (nadajnik i odbiornik w jednej obudowie z oddzielnym odbłyśnikiem) i rozproszona (światło odbija się bezpośrednio od celu). Czujniki fotoelektryczne wykrywają praktycznie każdy materiał — metal, plastik,szkła lub cieczy — i oferują znacznie większy zasięg wykrywania niż czujniki zbliżeniowe, co czyni je idealnymi do pakowania, przenoszenia materiałów i zastosowań logistycznych.

Kluczowe różnice między czujnikami zbliżeniowymi i fotoelektrycznymi

Poniższa tabela podsumowuje pięć krytycznych różnic wpływających na wybór czujnika do zastosowań przemysłowych.

Zasada działania definiuje wszystko inne. Czujniki zbliżeniowe opierają się na zakłóceniach pola fizycznego — metalowy przedmiot wchodzący w pole elektromagnetyczne zmienia amplitudę oscylatora. Natomiast czujniki fotoelektryczne wykrywają zmiany w odbiorze światła. Ta podstawowa różnica określa, gdzie można zastosować każdy czujnik. Czujniki zbliżeniowe działają równie dobrze w całkowitej ciemności, jak i jasnym świetle; czujniki fotoelektryczne wymagają czystych ścieżek optycznych i mogą zostać oszukane przez oświetlenie otoczenia bez odpowiedniego filtrowania.

Zasięg detekcji różni się znacznie w zależności od technologii. Standardowy indukcyjny czujnik zbliżeniowy wykrywa stal w odległości 2–20 mm, przy większych obudowach sięgających do około 40 mm. Fotoelektryczne czujniki barierowe niezawodnie wykrywają obiekty z odległości 10–30 metrów, czujniki odblaskowe z odległości 3–10 metrów, a czujniki dyfuzyjne z odległości 0,5–2 metrów. W przypadku zastosowań wymagających wykrywania na duże odległości – takich jak systemy przenośników lub automatyka magazynów – jedynym praktycznym wyborem są czujniki fotoelektryczne.

Docelowa wrażliwość materiałowa dyktuje, gdzie każdy czujnik ma się wyróżniać. Czujniki zbliżeniowe, szczególnie indukcyjne, wykrywają tylko metale. Metale żelazne (stal) zapewniają maksymalny zasięg; metale nieżelazne (aluminium, miedź) zmniejszają efektywny zasięg o 30–60%. Pojemnościowe czujniki zbliżeniowe wykrywają niemetale, ale mają krótszy zasięg i większą czułość środowiskową. Czujniki fotoelektryczne wykrywają praktycznie każdy materiał niezależnie od przewodności i koloru, w tym przezroczyste szkło, przezroczysty plastik i ciecze – zadania niemożliwe do wykonaniaczujniki indukcyjne.

Odporność środowiska ujawnia kompromis. Czujniki zbliżeniowe sprawdzają się w brudnych, mokrych lub zaolejonych warunkach, ponieważ ich pole wykrywania przenika zanieczyszczenia niemetaliczne. Czujnik zbliżeniowy pokryty tłuszczem lub kurzem nadal działa. Czujniki fotoelektryczne wymagają jednak czystych soczewek i reflektorów; gromadzenie się kurzu, kondensacja lub mgła osłabia wiązkę światła, powodując fałszywe odczyty lub błąd wykrywania. W zastosowaniach zewnętrznych lub w środowiskach wilgotnych czujniki zbliżeniowe zapewniają najwyższą niezawodność.

Czas reakcji i precyzja są ogólnie doskonałe dla obu technologii, ale z niuansami. Czujniki zbliżeniowe przełączają się niezawodnie przy częstotliwościach do kilku kiloherców, co jest wystarczające w większości zastosowań zliczających. Czujniki fotoelektryczne osiągają podobnie duże prędkości, ale ich przewaga w precyzji polega na wykrywaniu małych lub przezroczystych obiektów, których czujniki zbliżeniowe nie są w stanie zobaczyć. W zastosowaniach takich jak liczenie przezroczystych fiolek na linii szybkiego napełniania, czujniki fotoelektryczne nie mają sobie równych.

Jak wybrać odpowiedni czujnik

Wybierz pomiędzy nimi technologia czujników opcje, zadając trzy pytania. Po pierwsze, jaki materiał należy wykryć? Tylko metal — często wystarczająca jest bliskość. Wymagane są wszelkie materiały niemetalowe lub mieszane — fotoelektryczne. Po drugie, jaka jest odległość wykrywania? Poniżej 40 mm i metal — działa bliskość. Powyżej 40 mm lub niemetalowe – wybierz fotoelektryczne. Po trzecie, czym jest środowisko? Brudne, mokre lub zaolejone – czujniki zbliżeniowe są bardziej niezawodne. Czyste, kontrolowane środowisko — czujniki fotoelektryczne zapewniają większą wszechstronność.

Często zadawane pytania

Który czujnik ma większy zasięg wykrywania?
Czujniki fotoelektryczne, zwłaszcza modele z wiązką barierową, oferują zasięg wykrywania do 30 metrów — znacznie przewyższający zasięg czujników zbliżeniowych.

Czy oba typy czujników mogą pracować w środowiskach przemysłowych?
Tak, ale czujniki zbliżeniowe lepiej radzą sobie z trudnymi warunkami (kurz, olej, wilgoć), natomiast czujniki fotoelektryczne wymagają czystszych ścieżek optycznych.

Czy czujniki zbliżeniowe są szybsze od czujników fotoelektrycznych?
Obydwa oferują reakcję na poziomie milisekund, odpowiednią do szybkiej automatyzacji; Różnice prędkości rzadko są czynnikiem decydującym.

Wniosek

Czujniki zbliżeniowe i czujniki fotoelektryczne pełnią odrębną rolę w automatyce. Czujniki zbliżeniowe zapewniają wytrzymałe i niezawodne wykrywanie metali w trudnych warunkach przy krótkich zasięgach wykrywania. Czujniki fotoelektryczne zapewniają większy zasięg, wszechstronność materiałów i precyzję – szczególnie w przypadku przezroczystych lub małych obiektów – ale wymagają czystszych warunków pracy. Właściwy wybór zapewnia niezawodne wykrywanie i minimalizuje przestoje.

Niezawodne działanie czujnika zaczyna się od stabilnej mocy. WEHO Zasilacze przemysłowe dostarczają czyste, wolne od szumów napięcie prądu stałego, które zapewnia czujnik przełączający systemy działają konsekwentnie. Odwiedzać Nasza sieć w celu zbadania rozwiązań zasilania zaprojektowanych dla wymagających środowisk automatyki.