Kontaktivabad andurid – leidke tootjaid ja tarnijaid

Lähedusandurid tuvastavad piiratud tuvastusulatusega objekte, töödeldavaid detaile või masinaosi ilma füüsilise kontaktita.

Neid kasutatakse olemasolu, asukoha, lõppasendite või liikumisjärjekordade jälgimiseks. Anduri signaali saab seejärel töötada kontrolleris, et käivitada masina funktsioone, peatada protsesse või algatada edasisi automatiseerimisetappe.
Sõltuvalt mõõtmispõhimõttest tuvastavad lähedusandurid metallist, mittemetallist, läbipaistvaid, vedelaid või tahkeid objekte. Tavalised tüübid hõlmavad induktiivseid, mahtuvuslikke, optilisi, magnetilisi ja ultrahelilisi lähedusandureid.
Tüüpilisi rakendusi leidub masina- ja seadmete ehituses, automatiseerimis- ja monteerimistehnoloogias, konveierisüsteemides, pakendusseadmetes, tööpinkides, laotehnoloogias ja käitlemisseadmetes.
Allpool on esitatud ülevaade lähedusandurite tüüpilistest tüüpidest, rakendustest, eelistest, piirangutest ja olulistest valikukriteeriumidest.

Lähedusandurite tüübid

Induktiivsed lähedusandurid

Induktiivsed lähedusandurid tuvastavad metallobjekte elektromagnetvälja muutuste kaudu.
Kui metallobjekt läheneb anduri aktiivsele pinnale, tekivad objektis pöörisvoolud. Need mõjutavad elektromagnetvälja ja tekitavad väljundsignaali, kui määratud tuvastamiskaugus on saavutatud.
Induktiivsed andurid töötavad kontaktivabalt, on peaaegu kulumiskindlad ja reageerivad kiiresti. Need sobivad eriti hästi terase, roostevaba terase, alumiiniumi, messingi ja muude metallide tuvastamiseks.
Siiski sõltub saavutatav tuvastamiskaugus materjalist, sihtmärgi suurusest ja anduri konstruktsioonist.

Mahtuvuslikud lähedusandurid

Mahtuvusandurid tuvastavad elektrivälja muutusi.
Lisaks metallidele suudavad need tuvastada ka plastikut, klaasi, puitu, paberit, pulbreid ja vedelikke. Seetõttu sobivad need täitetaseme jälgimiseks, materjalide tuvastamiseks ja mittemetalsete töödeldavate detailide jälgimiseks.
Kapitiivsed andurid suudavad mõnikord tuvastada materjale ka mittejuhtivate mahutite seinte kaudu.
Niiskus, tolmukogunemised ja materjali omaduste muutused võivad mõjutada anduri lülitumist. Seetõttu on sageli vaja tundlikkust täpselt reguleerida.

Optilised lähedusandurid

Optilised lähedusandurid kasutavad objektide tuvastamiseks nähtavat või infrapunavalgust.
Hajuspeegeldusandurid analüüsivad objektilt peegeldunud valgust. Retroreflektiivsed andurid töötavad vastasasuva peegeldajaga, samas kui läbivalgusandurid kasutavad eraldi saatjaid ja vastuvõtjaid.
Optilised andurid pakuvad suuremat ulatust kui paljud induktiivsed või mahtuvusandurid ning suudavad tuvastada ka väikeseid objekte.
Siiski võivad värv, läige, läbipaistvus, ümbritsev valgus ja saaste tuvastamist halvendada.

Ultrahelilised lähedusandurid

Ultraheli lähedusandurid saadavad välja helimpulsse ja analüüsivad sihtmärgilt peegeldunud heli.
Kuna mõõtmine on suures osas sõltumatu värvist ja optilisest läbipaistvusest, on võimalik tuvastada ka tumedaid, läikivaid või osaliselt läbipaistvaid objekte.
Ultraheliandurid sobivad kohaloleku jälgimiseks, kauguse tuvastamiseks ja täitmistaseme mõõtmiseks.
Väga väikeseid, pehmeid, nurga all asuvaid või heli tugevalt neelavaid objekte võib olla raskem tuvastada.

Magnetilised lähedusandurid

Magnetilised lähedusandurid reageerivad magnetväljale.
Neid kasutatakse sageli kolbide asukoha tuvastamiseks pneumaatilistes või hüdraulilistes silindrites, klappides, ustes või muudes liikuvates komponentides.
Sõltuvalt konstruktsioonist töötavad need reed-kontaktide, Halli andurite või magnetoresistiivsete mõõtmismeetodite abil.
Objekt peab olema kas ise magnetiline või varustatud magnetiga.

Mehaaniliselt käivitatavad lähedusandurid

Mehaaniliselt käivitatavad lähedusandurid tuvastavad objekti otsese kontakti kaudu.
Neil võib olla kolb, rullvõll või vedruvarras, mis käivitub, kui töödeldav detail sellega kokku puutub.
Rangelt võttes ei ole need seadmed kontaktivabad andurid, kuid praktikas kasutatakse neid sageli sarnaste ülesannete jaoks, nagu lõppasendi või kohaloleku jälgimine.
Need on vastupidavad ja lihtsalt analüüsitavad, kuid alluvad mehaanilisele kulumisele.

Lähedusandurite rakendused

Mehhaanika ja seadmete ehitamine

Masinaehituses tuvastavad lähedusandurid töödeldavaid detaile, liugureid, tööriistu, hammasrattaid ja muid liikuvad komponente.
Need jälgivad lõppasendeid, kinnitavad liikumiste lõppemist ja edastavad signaale järgmise protsessietapi jaoks.
Induktiivandureid kasutatakse eriti sageli kohtades, kus tuleb usaldusväärselt tuvastada metallist masinaosad.

Automatiseerimine ja monteerimistehnoloogia

Montaažisüsteemides kontrollivad lähedusandurid, kas komponendid on olemas, õigesti paigaldatud või täielikult paigutatud.
Need jälgivad haaramisvahendeid, etteandmissüsteeme, kinnitusseadmeid ja töödeldavate detailide kandureid.
Lühikesed reageerimisaegad ja kõrge korratavus on eriti olulised masinate kõrge tsüklisageduse korral.

Konveier- ja logistikatehnoloogia

Konveierilintidel ja rullkonveieritel tuvastavad lähedusandurid konteinerid, pakendid, kaubaalused ja muud transporditavad kaubad.
Need toetavad materjalivoo juhtimist, loendavad töödeldavaid detaile ning tuvastavad ummikuid või vabu läbiviimiskohti.
Sõltuvalt materjalist ja kaugusest kasutatakse optilisi, mahtuvus- või ultraheliandureid.

Pakendustehnoloogia

Pakendusseadmetes jälgivad lähedusandurid tooteid, kilet, karpe, korgid ja pakendielemente.
Need suudavad tuvastada puuduvaid osi, käivitada lõikamis- või sulgemistoiminguid ning kontrollida pakendatud kaupade asendit.
Läbipaistvate kilede või tugevalt peegeldavate pindade puhul on vaja spetsiaalselt sobivaid optilisi või ultraheli meetodeid.

Tööpingid

Tööpinkides jälgivad lähedusandurid kinnitusseisundeid, tööriistade asukohti, kaitsekatteid ja liikuvatel telgedel.
Sageli peavad need taluma jahutusvedelikke, metallilaaste ja vibratsiooni.
Seetõttu on eriti olulised vastupidavad korpused ja kõrge kaitseklass.

Täitmistaseme jälgimine

Mahtuvus-, optilised ja ultraheli-lähedusandurid võimaldavad jälgida vedelike, graanulite ja pulbrite täitmistaset või olemasolu.
Sõltuvalt rakendusest toimub mõõtmine otse keskkonnas või läbi mahuti seina.
Sobivus sõltub materjali omadustest, mahuti geomeetriast, sadestustest ja keskkonnatingimustest.

Uksed, klapid ja kaitseseadmed

Magnetilised või induktiivsed lähedusandurid jälgivad uste, klappide ja kaitsekatted asendit.
Need võivad näidata, kas kaitseseade on avatud või suletud.
Ohutusega seotud rakendused nõuavad sobivaid ja asjakohaselt heakskiidetud ohutusandureid.

Lähedusandurite eelised

• Kontaktivaba ja vähese kulumisega objektide tuvastamine
• Kiire reageerimine automatiseeritud protsessides
• Kõrge korratavus
• Kompaktne integreerimine masinatesse ja seadmetesse
• Erinevate materjalide tuvastamine sõltuvalt mõõtmispõhimõttest
• Objekti olemasolu, asukoha ja lõppasendite jälgimine
• Sobivus kõrgetele lülitussagedustele
• Lihtne ühendamine kontrolleritega
• Versioonid rasketes tööstuskeskkondades kasutamiseks
• Õige valiku korral vähesed hooldusnõuded

Lähedusandurite piirangud

• Induktiivsed lähedusandurid tuvastavad ainult metallobjekte. Tuvastamiskaugus võib metalli tüübist olenevalt märkimisväärselt erineda.
• Mahtuvusandurid on tundlikud niiskuse, sadestuste ja materjali omaduste muutuste suhtes. See võib kaasa tuua vajaduse seadistuse korrigeerimiseks või vale lülitumise.
• Optilisi andureid võivad mõjutada mustus, tolm, ümbritsev valgus, läbipaistvad materjalid või tugevalt peegeldavad pinnad.
• Ultraheliandurid vajavad piisavalt suurt ja soodsalt suunatud peegeldavat pinda. Pehmeid, väikeseid või nurga all asuvaid objekte on võimalik tuvastada vaid piiratud ulatuses.
• Magnetilised lähedusandurid vajavad sobivat magnetvälja ning neid võivad mõjutada välised magnetilised mõjud.
• Tegelik tuvastamiskaugus sõltub mitte ainult andurist, vaid ka objekti suurusest, materjalist, paigaldusasendist ja keskkonnatingimustest.
• Mõõtmispõhimõttest sõltuvalt võivad üksteise lähedusse paigaldatud andurid üksteist häirida.
• Tavalised lähedusandurid ei sobi automaatselt ohutusega seotud funktsioonideks. Selliste rakenduste jaoks tuleb kasutada spetsiaalselt testitud ohutusandureid.

Lähedusandurite valiku olulised kriteeriumid

Objekti materjal

Mõõtmispõhimõte peab sobima tuvastatava objekti jaoks.
Metallist töödeldavaid detaile on eriti usaldusväärselt võimalik tuvastada induktiivsete anduritega. Kapatsitiivsed, optilised või ultraheliandurid sobivad paremini plastide, klaasi, vedelike või pulbrite jaoks.
Arvesse tuleb võtta ka värvi, läike, läbipaistvust ja pinnastruktuuri.

Tuvastamiskaugus

Nõutav tuvastamiskaugus sõltub paigaldusolukorrast ja objekti asukoha võimalikest hälvetest.
Andmelehel märgitud nimituvastamiskaugus on tavaliselt määratud kindlaks määratud katsetingimustes. Tegelikus rakenduses võivad materjal, temperatuur ja paigalduskeskkond kasutatavat kaugust vähendada.
Piisav töövaru suurendab töökindlust.

Kujundus ja paigaldusviis

Lähedusandureid on saadaval silindrilise, ristkülikukujulise, rõngakujulise ja eriti kompaktse konstruktsiooniga.
Silindriliste andurite puhul kasutatakse laialdaselt selliseid keermemõõte nagu M8, M12, M18 ja M30.
Pinnaga ühtlaselt paigaldatavad andurid saab suures osas metallpindadesse sisse ehitada. Pinnast eenduvad versioonid vajavad aktiivpinda ümbritsevat suuremat vaba ruumi, kuid pakuvad sageli pikemat tuvastuskaugust.

Lülitussagedus ja reageerimisaeg

Kiiresti liikuvad töödeldavad detailid ja masina kõrge tsüklisagedus nõuavad piisavalt kõrget lülitussagedust.
Andur peab tuvastama objekti ettenähtud aja jooksul ja edastama signaali juhtseadmele viivituseta.
Kiirete lülitusoperatsioonide jaoks sobivad sageli eriti hästi induktiivsed ja optilised andurid.

Väljundfunktsioon

Lähedusandureid on saadaval PNP-, NPN-, relee- ja digitaalväljunditega.
Samuti tuleb määratleda, kas väljund peab töötama normaalasendis avatud, normaalasendis suletud või lülitatavana.
Väljundsignaal, tööpinge ja ühendustüüp peavad olema ühilduvad olemasoleva kontrolleriga.

Ühendus ja liidesed

Sõltuvalt konstruktsioonist tehakse elektriline ühendus fikseeritud kaabli, pistikühenduse või klemmide kaudu.
Lihtsate lülitusülesannete jaoks piisab binaarsest väljundist. Konfigureeritavad andurid võivad digitaalsete liideste kaudu edastada täiendavaid diagnostika- ja protsessandmeid.
Standardiseeritud side lihtsustab seadme kasutuselevõttu, seisundi jälgimist ja seadme vahetamist.

Keskkonnatingimused

Valikut mõjutavad temperatuur, niiskus, tolm, õlid, jahutusvedelikud, kemikaalid ja vibratsioon.
Anduril peab olema sobiv kaitseklass ning piisav mehaaniline ja keemiline vastupidavus.
Toiduainetöötlemisel, välistingimustes kasutamisel, plahvatusohtlikes keskkondades või hügieenilistes protsessides võivad olla vajalikud spetsiaalsed materjalid ja sertifikaadid.

Häired ja paigalduskaugused

Metallkonstruktsioonid, naabruses asuvad andurid, elektrikaablid ja elektromagnetväljad võivad mõjutada lülituskäitumist.
Seetõttu tuleb järgida tootja poolt määratud paigaldus- ja miinimumkaugusi.
Kindel paigaldus takistab vibratsiooni või asendi muutuste põhjustatud ebausaldusväärseid lülituspunkte.

Indikaatorid ja diagnostika

Paljudel lähedusanduritel on LED-id, mis näitavad töötamisolekut, lülitusseisundit või rikkeid.
Täiustatud diagnostikafunktsioonid võivad teavitada lühistest, saastumisest, nõrkadest signaalidest või ebapiisavatest töövõimsusvarudest.
See teave hõlbustab seadme kasutuselevõttu ja ennetavat hooldust.

Kokkuvõte

Lähedusandurid tuvastavad objekte ja masinaosi määratud tuvastusvahemikus ning edastavad signaale juhtimiseks, seireks ja automatiseerimiseks.
Sõltuvalt sihtmaterjalist ja rakendusest kasutatakse induktiivseid, mahtuvuslikke, optilisi, magnetilisi või ultrahelilisi lähedusandureid.
Peamised valikukriteeriumid hõlmavad sihtmaterjali, tuvastamiskaugust, konstruktsiooni, lülitussagedust, väljundsignaali ja keskkonnatingimusi.
Objektide usaldusväärse tuvastamise tagamiseks ja vale lülitamise vältimiseks tuleb arvesse võtta vastava mõõtmispõhimõtte piiranguid.

Lähedusandureid pakuvad mitmed tootjad ja tarnijad. Põhjalikku teavet lähedusandurite tootjate ja tarnijate kohta kogu maailmast leiate veebisaidilt Exportpages.