3 sierpnia 2021
czujnikow indukcyjnych

Czujnik indukcyjny – zasada działania

By on 9 marca 2021 0 46 Views

Czujnik indukcyjny jest elementem automatyki przemysłowej, wykorzystującym zasadę indukcji elektromagnetycznej w celu wykrywania lub pomiaru obiektów(najczęściej metali) na danym obszarze. Działanie urządzenia jest oparte na zasadzie zmiany danego pola elektromagnetycznego spowodowanego przemieszczaniem się metalowego elementu. Wywarzane przez czujnik zmienne pole magnetyczne wpływa na powstanie prądu wirowego w przewodniku, a następnie prowadzi do zmiany parametrów drgań i zmniejszenia ich częstotliwości oraz amplitudy. Czujniki indukcyjne są zwartą konstrukcją, zapewniającą niezawodność i są łatwe w montażu, jednak instalując te urządzenia, należy zwrócić uwagę na zachowanie odpowiednich odległości między metalowymi częściami konstrukcji maszyn a sąsiednimi czujnikami.

Podział

Czujniki indukcyjne dzieli się na ekranowe, czyli takie, w przypadku których pole magnetyczne jest kierowane tylko w kierunku czoła sensora, oraz nieekranowe, które nie posiadają ekranu wokół cewki. Takie czujniki mają znacznie większy zasięg, a generowane pole może rozprzestrzeniać się w każdym kierunku. Czujniki bezczołowe pozwalają na wykrycie obiektów, które znajdują się w bocznych częściach czujnika, a nie tylko tych znajdujących się przed czołem, które są wykrywane za pomocą wspomnianych wyżej czujników ekranowych.

Czujność danego czujnika indukcyjnego najczęściej podawana jest w odniesieniu do obiektów żelaznych, ponieważ inne metale takie jak np. aluminium, czy miedź mogą oddziaływać na czujnik w znacznie mniejszym stopniu. Na dystans detekcji wpływa m.in. przewodność, czy grubość wykrywanego materiału. Zasada głosi, że im lepsza jest przewodność danego materiału i większa grubość, tym mniejszy dystans detekcji. Na pojawienie się części maszyny lub przedmiotu, czujniki reagują przełączeniem stanu wyjścia (stanowiącym sygnał bierny), lub zmianą wartości sygnału wyjściowego, co jest z kolei sygnałem analogowym.

Czujnik indukcyjny – jak działa?

Czujnik indukcyjny jest zbudowany z głowicy zawierającej cewkę indukcyjną wraz z rdzeniem ferrytowym, układu detekcji, generatora napięcia sinusoidalnego, wzmacniacza wyjściowego, a także dodatkowych elementów, które zapobiegają wpływowi zakłóceń na pracę czujnika i takich, które chronią go przed zniszczeniami. Odporność na warunki przemysłowe zapewnia wypełnione masą izolacyjną wnętrze czujnika, które uszczelnia całość i zapobiega przedstawianiu się wilgoci, a także zwiększa odporność na temperatury i działanie udarów. Głowica i jej elementy wytwarzają wokół czoła czujnika zmienne pole magnetyczne, które indukuje prądy wirowe w metalu, zbliżającego się do czujnika. Te indukowane prądy wirowe wpływają na pole elektromagnetyczne i zwiększają obciążenie obwodu indukcyjnego, w efekcie czego amplituda oscylacji obwodu spada. Układ detekcji (układ programowy, komparator) ma za zadanie kontrolować amplitudę generowanego napięcia, a zmiana stanu wyjścia danego czujnika następuje po zbliżeniu metalu na odpowiednią odległość, która wynika z charakterystyki danego czujnika. W urządzeniach posiadających wyjście analogowe, poziom sygnału wyjściowego będzie odwrotnie proporcjonalny do odległości konkretnego obiektu od czujnika.

Czujniki indukcyjne działają zatem na zasadzie zmiany pola magnetycznego wskutek przemieszczania się danego metalowego elementu. Urządzenia mogą być zasilane prądem zmiennym lub stałym, najczęściej jednak używa się w tym celu napięcia przemiennego o częstotliwości kilkudziesięciu Khz do kilkuset Khz, choć w niektórych przypadkach może być to również kilka MHz.