Type to search

Czujniki indukcyjne od A do Z

Czujniki indukcyjne to jedne z najczęściej wykorzystywanych czujników do wykrywania obiektów ferromagnetycznych (zawierających w swoim składzie m.in. żelazo, nikiel czy kobalt). Przetwarzają one wielkości mechaniczne na elektryczne, wykorzystując zjawisko indukcyjności obwodu elektrycznego, pod wpływem działania wielkości wejściowej.

Indukcyjność

Dla zrozumienia zasady działania należałoby wspomnieć o tym, czym w zasadzie jest indukcyjność. Indukcyjność definiuje zdolność obwodu do wytwarzania strumienia pola magnetycznego. Pole magnetyczne powstaje wskutek przepływu prądu elektrycznego przez obwód. Ze względu na fakt, że czujniki indukcyjne są czujnikami parametrycznymi, wymagają one dodatkowego źródła zasilania (jest to konieczne w celu zbadania zmian sygnału). Zasila się je napięciem zmiennym, gdzie najczęściej sygnałem wejścia jest przesunięcie.

Budowa czujników indukcyjnych

Głównymi elementami budującymi czujnik są rdzeń ferrytowy, oscylator, przerzutnik Schmitta (posiada w swoim obwodzie wejściowym dwa progi przełączania, w których wyjście zmienia stan na przeciwny, otrzymanie przez napięcie wejściowe ustalonego progu zależne jest od kierunku zmiany tego napięcia) oraz wzmacniacza wyjściowego. Oscylator wytwarza symetryczne pole magnetyczne, promieniujące od rdzenia do detektora.

Klasyfikacja czujników

Wyróżnić można dwa typy czujników indukcyjnych – transformatorowe, które wykorzystują zmianę indukcyjności wzajemnej oraz dławikowe bazujące na indukcyjności własnej. Ze względu na rodzaj obudowy wyodrębniamy czujniki cylindryczne, kompaktowe, miniaturowe oraz specjalne. Natomiast ze względu na budowę czoła – zakryte, gdzie detekcja elementu odbywa się jedynie od strony czoła oraz odkryte, gdzie wykrycie elementu następuje zarówno przez czoło, jak i boki głowicy. Rodzaj wejścia sterującego pozwala na podział czujników na bezpotencjałowe, PNP, NPN oraz czujniki analogowe.

Czujnik indukcyjny zasada działania

Ogólna zasada działania czujników indukcyjnych polega na zmianie indukcyjności własnej lub wzajemnej cewek przetwornika wywołanej przemieszczeniem się części związanej z trzpieniem pomiarowym.

Chcąc wykryć element z materiału ferromagnetycznego, przybliża się go czujnika wkraczając w pole detekcji (pole magnetyczne), czego bezpośrednim skutkiem jest wytworzenie się słabego prądu na powierzchni metalu. Powoduje to w efekcie zmianę oporu magnetycznego w obwodzie magnetycznym, co prowadzi do zmniejszenia amplitudy oscylacji. Im obiekt znajdzie się w mniejszej odległości od czujnika oraz jego pola detekcji, tym możliwa jest większa redukcja oscylacji nawet do jej całkowitego zatrzymania. Na zmiany reaguje przerzutnik Schmitta, który dostosowuje stan wyjścia czujnika. Usuwając przedmiot z pola magnetycznego, obwód rozpoczyna oscylację, natomiast przerzutnik Schmitta przełącza stan wyjścia do stanu pierwotnego.

Zakres pomiarowy czujników indukcyjnych

Zakres pomiarowy dla czujników miniaturowych wynosi od 0,4 mm, natomiast dla czujników indukcyjnych dalekiego zasięgu nawet do 40 mm.

Czujniki indukcyjne posiadają wiele zalet oraz wad. Wśród zalet wymienić należy:

  • możliwość uzyskania dużych przełożeń,
  • możliwość uzyskania niewielkich nacisków pomiarowych
  • małe wymiary głowic,
  • uniwersalność w wykrywaniu elementów metalowych,
  • długotrwała i bezawaryjna praca.

Natomiast wykazują one następujące wady:

  • nieznaczny zakres detekcji (mała czułość),
  • pomiar wyłącznie sygnałów przemiennych oraz zależność sygnału wyjściowego od częstotliwości indukcji.

Ze względu na wysoką uniwersalność i niewielkie rozmiary oraz relatywnie niską cenę, czujniki indukcyjne wykorzystywane są w bardzo szerokim zakresie w przemyśle.

Leave a Comment

Your email address will not be published. Required fields are marked *