Na czym polega zasada działania czujników indukcyjnych?

Czujniki indukcyjne bardzo często stosowane są w układach automatyki przemysłowej. Warto poznać zasadę ich działania i dowiedzieć się, dlaczego ich rola jest tak istotna.

Czujniki indukcyjne - informacje podstawowe

Czym właściwie są czujniki indukcyjne? Najprościej je zaklasyfikować do grupy czujników zbliżeniowych. A ich podstawowym zadaniem jest wykrywanie metalowych przedmiotów znajdujących się w bezpośredniej bliskości czujnika. Obecnie to właśnie czujniki indukcyjne są najczęściej stosowanymi w automatyce przemysłowej.

Działają one na zasadzie zmiany częstotliwości pola elektromagnetycznego, które zależne jest od aktualnego umiejscowienia metalowego przedmiotu. Czujnik indukcyjny wytwarza zmienne pole magnetyczne, które z kolei wzbudza w przewodniku prąd wirowy. Działanie czujnika wpływa bezpośrednio na zmianę parametrów drgań. W ten sposób zmniejsza się zarówno częstotliwość i amplituda drgań.

W przypadku zastosowania czujników indukcyjnych w automatyce przemysłowej stosuje się najczęściej dwie metody zasilania:

• prądem stałym,
• prądem zmiennym.

Warto podkreślić także, że te niewielkie elementy są bardzo wytrzymałe. Wykazują wysoką odporność na trudne warunki przemysłowe.

Do najczęściej wymienianych zalet czujników indukcyjnych należą: niewielkie rozmiary, szczelność i odporność na różne czynniki, w tym wysoką temperaturę czy ciśnienie. Nowoczesne czujniki indukcyjne potrafią szybko dostosować częstotliwość w zależności od zastanego stanu wyjściowego.

Zasada działania czujników indukcyjnych

Czujniki indukcyjne są najchętniej wybieranym typem czujników zbliżeniowych. Niezbędne są we wszelkich układach, w których konieczne jest wykrywanie metalowych elementów. Jest to podstawowe i najważniejsze zadanie czujnika indukcyjnego. 

Aby zrozumieć zasadę działania czujnika indukcyjnego warto poznać jego budowę. Czujnik indukcyjny składa się z:

• oscylatora,
• cewki,
• przerzutnika Schmitta,
• wzmacniacza.

Cewka, którą umieszcza się na czole obudowy, jest kluczowym elementem czujnika. Ten prosty układ wytwarza zmienne pole magnetyczne. W momencie, kiedy w zasięgu pola znajdzie się metalowy przedmiot, czujnik wzbudza w nim prąd wirowy. Prąd wirowy z kolei wpływa na drgania, które wytwarza oscylator. Zmiana w częstotliwości drgań wykrywana jest przez demodulator i przekazywana, jako informacja do urządzeń sterujących.

W zależności od potrzeb konkretnej aplikacji czy układu zastosowanego w automatyce przemysłowej wykorzystuje się różne czujniki indukcyjne.

Czujniki indukcyjne - typy i zastosowanie

W sprzedaży dostępnych jest kilka podstawowych typów czujników indukcyjnych. Poszczególne rodzaje działają na podobnej zasadzie, niemniej różnią się zarówno szczegółami budowy jak i zasięgiem działania i czułością. W zależności od indywidualnych właściwości czujniki wykorzystywane mogą być w różnych gałęziach przemysłu.

Często spotykanymi typami czujników indukcyjnych są czujniki:

• ekranowane, gdzie pole magnetyczne kierowane jest jednostronnie - w kierunku czoła sensora,
• nieekranowane, gdzie brak ekranu wokół cewki znacznie zwiększa zasięg.

Użyteczność obu typów czujników zależy od indywidualnych potrzeb i konkretnego układu automatyki przemysłowej. Czujnik ekranowy wykrywa obiekty zbliżające od strony cewki znajdującej się na czole obudowy. Czujniki nieekranowe rozprzestrzenia pole we wszystkich kierunkach. Dzięki temu wykrywa też obiekty zbliżające są z boku czoła czujnika. Wadą tego rozwiązania jest wrażliwość na zakłócenia.

W szeroko rozumianej automatyce przemysłowej czujniki indukcyjne są stosowane bardzo często. Niewielkie rozmiary, szeroki wachlarz modeli spełniających najbardziej restrykcyjne normy sprawia, że można je stosować w wielu środowiskach oraz na niewielkich przestrzeniach.

Jednak tym, co sprawia, że czujniki indukcyjne wiodą prym wśród detektorów zbliżeniowych jest bez wątpienia ich niezawodność. Najczęściej wykorzystywane są do precyzyjnego określania lokalizacji metalowych elementów w układach maszy w niemal każdej gałęzi przemysłu. Koniecznie należy podkreślić, że czujniki indukcyjne wykrywają jedynie elementy metalowe. Nie nadają się do wykrywania przedmiotów z tworzyw sztucznych.

Niewielkie rozmiary, niezawodność i wytrzymałość, a do tego prosta zasada działania to cechy, którym czujniki indukcyjne zawdzięczają swoją popularność. Przed decyzją o zastosowaniu konkretnego detektora warto zapoznać się z ofertą i wybrać takie czujniki indukcyjne, które najlepiej sprawdzą się w konkretnym urządzeniu.