Для автоматизированного бесконтактного обнаружения объектов, с различными промышленными целями, применяют бесконтактные индуктивные выключатели (датчики приближения, proximity sensors). Принцип их действия основан на явлении изменения амплитуды колебаний генератора, связанном с внесением в рабочую зону датчика ферромагнитного, магнитного или металлического предмета определенных размеров.
Когда на датчик подано питание, в его рабочей зоне действует переменное магнитное поле, и если теперь внести в эту зону металл, то наведенные в этом металле (мишени) вихревые токи приведут к изменению изначальной амплитуды колебаний генератора, при том величина изменения будет зависеть от расстояния между металлическим предметом и датчиком. Соответствующей величины аналоговый сигнал будет преобразован триггером в логический сигнал, чем определится величина гистерезиса и уровень переключения.
Собственно выключатель в данном контексте представляет собой полупроводниковый преобразователь, управляющий состоянием некой внешней исполнительной цепи в зависимости от места нахождения контролируемого объекта, причем положение объекта определяется без механического контакта с ним датчика.
Как вы наверняка уже поняли, чувствительным элементом здесь выступает катушка индуктивности, магнитопровод которой разомкнут в направлении рабочей зоны.
Индуктивные путевые выключатели относятся к большой группе бесконтактных датчиков положения механизмов, которые очень широко распространены в своременных автоматических системах.
Индуктивный бесконтактный выключатель в той или иной системе автоматизации выступает первичным инструментом контроля положения определенных элементов оборудования, сигналы с которого обрабатываются в зависимости от назначения оборудования счетчиком продукции, контроллером перемещения, системой аварийной сигнализации и т. д.
В частности, индуктивные бесконтактные выключатели часто применяют для подсчета металлических объектов и для отслеживания их положения, например по конвейеру движутся бутылки, по крышкам которых ведется их подсчет, или в сборочном цехе смена инструмента происходит после того, как ответный фланец окажется в зоне действия индуктивного датчика.
Описать процесс функционирования выключателя можно так. В рабочем состоянии перед рабочей поверхностью бесконтактного датчика пульсирует магнитное поле постоянной амплитуды.
Если приблизить к датчику металл (допустим жестяную крышку бутылки или часть детали, участвующей в роботизированной сборке), то появится тенденция к затуханию колебаний магнитного поля, соответственно упадет величина демодулированного напряжения, триггер срабатывает, что приводит к переключению коммутационного элемента (например к срабатыванию счетчика или к смене инструмента).
Объектами контроля или подсчета для бесконтактных индуктивных выключателей могут служить любые металлические предметы достаточных размеров, например: выступы на валу, фланцы, стальные пластины, головки болтов на соединительной муфте и т. п.
По принципу коммутации управляемой цепи и по способу подключения к ней, индуктивные датчики бывают нескольких разновидностей, с разным количеством проводов. Строятся датчики на базе NPN или PNP – ключей, могут быть нормально-замкнутыми или нормально-разомкнутыми.
Двухпроводные — включаются непосредственно в цепь нагрузки и питаются через нее, здесь очень важно соблюсти полярность и номинальное сопротивление нагрузки, иначе датчик будет срабатывать некорректно.
Трехпроводные выключатели — наиболее распространенные, у них на два провода подается питание, а третий — служит для присоединения коммутируемой нагрузки.
Наконец, четырех — пятипроводные выключатели имеют возможность выбора режима коммутации (нормально-замкнутый или нормально-разомкнутый режим).
Еще один распространенный вид датчиков положения в современных автоматических системах: Оптические бесконтактные выключатели