Čidla přiblížení Highly v nabídce TME

Čidla přiblížení tvoří skupinu prvků, které se velmi často používají v průmyslové automatizaci a řízení. Z hlediska pouzdra a principu funkce se dělí na optická, kapacitní a indukční. Výběr vhodného typu čidla závisí na technickém řešení a požadavcích dané aplikace. Následně představíme skupinu indukčních čidel firmy Highly patřících do rodiny TS.

Indukční čidla přiblížení pracují na principu detekce narušení autonomně generovaného elektromagnetického pole. Toto narušení je vyvoláváno zavedením vnějšího kovového předmětu do prostoru pole čidla. Vířivé proudy indukované v kovu zmenšují amplitudu generovaného napětí, což vyhodnotí detektor čidla. Změny napětí jsou v určitém přiblížení nepřímo úměrné vzdálenosti mezi čelem čidla a přibližujícím se kovovým prvkem. Vzhledem k tomu, že čidlo musí dodržovat dvoustavový charakter práce, obsahuje vhodně nastavený prahový obvod. Na jeho výstupu se objeví aktivní stav, pokud bude detekováno, že se objekt přiblížil k čidlu, a neaktivní stav v opačném případě. Detektor tedy rozhoduje v určitém smyslu o jednom z nejdůležitějších parametrů čidla, jakým je jmenovité pásmo činnosti (dosah čidla). V praktických řešeních je vzdálenost mezi čelem čidla a přibližovaným kovovým prvkem obecně asi o 20 % menší v poměru ke jmenovité hodnotě. Taková bezpečnostní rezerva se užívá pro zajištění opakovatelnosti a spolehlivosti výstupních signálů. Po provedení takto definované korekce získáváme tzv. efektivní dosah.

Charakteristika čidel firmy Highly

Tchajwanská firma Highly vyrábí indukční čidla přiblížení ve dvou typech pouzder: čtyřhranném (rodina S) a válcovém (rodina TS). Čidla ve válcových pouzdrech se vyznačují jednoduchostí montáže, omezující se pouze na přišroubování čidla dvěma maticemi do takové vzdálenosti od snímaného předmětu, která zajišťuje poskytování správných a spolehlivých výstupních signálů. Čidla mohou být zapojena paralelně nebo do série. Při vlastní montáži je třeba věnovat pozornost dodržení patřičné vzdálenosti mezi jednotlivými čidly. U čidel s vystouplým čelem musí být vzdálenost mezi okraji (nikoli osami) dvou čidel rovna minimálně dvěma průměrům čidla, u čidel se zapuštěným čelem můžeme zmenšit tuto vzdálenost na jeden průměr čidla. Omezení podléhá rovněž vzdálenost mezi čidly pracujícími v jedné ose, s čely obrácenými k sobě. V takovém případě nesmí být vzdálenost mezi čidly menší než osminásobek jmenovitého dosahu.

Obr. 1 Pouzdro čidel: a) se zapuštěným čelem b) s vystouplým čelem

Pouzdra čidel firmy Highly jsou vyrobena z poniklované mosazi (obr. 1). Tyto prvky jsou nabízeny v normalizovaných velikostech, se závity M12, M18 a M30. Na průměru čidla do jisté míry závisí jeho dosah (tab. 1). Indukční čidla reagují na libovolný kov, avšak v závislosti na jeho druhu se může měnit citlivost (dosah). Příklady korekčních koeficientů pro různé druhy kovů jsou uvedené v tab. 2.

Tabulka 1 Závislost funkčního dosahu čidel TS firmy Highly na průměru pouzdra.

Tabulka 2 Korekční koeficienty pro výpočet dosahu detekce různých kovů

Druhým důležitým parametrem součástek tohoto typu je charakter a rozsah napájecího napětí. Čidla rodiny TS jsou uzpůsobena k napájení stejnosměrným napětím v rozsahu 10 V až 30 V, s přípustným zvlněním peak-to-peak řádu max. 10 %. Výstupy však nemusejí být připojeny bezprostředně ke zdrojům napětí, čidla jsou rovněž odolná vůči změně polarity napájecího napětí. Zatěžovací odpor musí být zvolen tak, aby proud ve výstupním obvodu nepřekročil 100 mA. Čidla TS mohou přímo ovládat relé, elektroventily (za předpokladu max. výstupního proudu 100 mA), spolupracují rovněž s PLC automaty běžně používanými v průmyslové automatizaci. V závislosti na způsobu připojování zátěže volíme konfiguraci výstupu čidla. V rodině TS jsou dostupná všechna provedení, se kterými se setkáváme v praxi a to: PNP/NO, NPN/NO (NO=s výstupy v klidu rozpojenými), PNP/NC, NPN/NC (NC=s výstupy v klidu sepnutými), (obr. 2). Při volbě čidla musíme navíc zohlednit typ jeho čela. Provedení s vystouplým čelem se vyznačují větším dosahem než analogická provedení se zapuštěným čelem (tab. 1). Všechna čidla TS se k obvodu připojují dvoumetrovým kabelem vyvedeným přímo z pouzdra. Kabel je při vyústění z těla čidla chráněn zesíleným gumovým límcem.

Obr. 2 Konfigurace výstupů čidel TS firmy Highly

Čidla přiblížení se často používají k počítání rychle se přemisťujících předmětů. Maximální pracovní kmitočet všech modelů rodiny TS je roven 1,5 kHz. Standardní rozměry kovového dílu, který způsobí změnu stavu čidla, jsou podle katalogu výrobce stanoveny na 30×30×1 mm.

Pracovní podmínky v místě, ve kterém je čidlo nainstalováno, mohou být velmi náročné – pamatujme, že čidlo nejčastěji pracuje v aplikacích průmyslové automatizace. Pouzdro čidel rodiny má stupeň krytí IP67, což znamená, že je zcela odolné vůči průniku prachu a ponoření do vody. Prvek vydrží po 2 hodiny vibrace s amplitudou 1,5 mm a kmitočtem 10 až 55 Hz nezávisle na směru jejich působení a 10× opakování šoku přetížením 1000 m/s2 ve směru každé z os X, Y, Z. Vlhkost vzduchu v prostoru, ve kterém čidlo pracuje, musí být udržována v rozmezí 35 až 95 %, zatímco pracovní teplota nesmí vybočit z intervalu –40 až 70 °C. Odolnost vůči elektrickému průrazu je stanovena na 1000 VAC při kmitočtu 50/60 Hz. Toto napětí může být přítomno trvale po dobu 1 minuty mezi libovolným signálovým vodičem a pouzdrem čidla.

Použití

Indukční čidla přiblížení rodiny TS se mohou používat pro detekci předmětů, polohy pohyblivých části strojů (obr. 3), ovládání ramen robotů, detekci a počítání součástek na výrobním pásu, stanovení rychlosti otáčení válců atp. Různorodost konfigurace výstupů dovoluje bezprostředně realizovat logické funkce typu AND nebo OR. Čidla se pak propojují paralelně, sériově nebo sériově-paralelně. Důležitým omezením je ale saturační napětí, které je na výstupu v sepnutém stavu. Při propojení čidel do série se saturační napětí z jednotlivých výstupů sčítají a pokud součet bude větší než napájecí napětí snížené o pokles napětí na zátěži, správná funkce obvodu nebude možná.

Obr. 3 Příklad použití čidla TS v automatizaci

Výše popsaná čidla firmy Highly patřící do rodiny TS jsou dostupná v nabídce TME. Jejich funkční vlastnosti a též příznivá cena rozhodují o tom, že jsou to prvky, po kterých pracovníci z oblasti automatizace ochotně sáhnou.

www.tme.cz