Датчики наближення Pepperl+Fuchs: індуктивні, ємнісні, магнітні

Під час зварювання виникають два ворожих фактори для звичайного датчика: по-перше, бризки розплавленого металу прилипають до корпусу і можуть закоротити чутливу поверхню або просто фізично пошкодити її. По-друге, потужне змінне магнітне поле зварювального струму може "осліпити" датчик і призвести до хибних спрацювань.

Стійкі до зварки датчики Pepperl+Fuchs вирішують обидві проблеми. Корпус покритий шаром PTFE (тефлон) - бризки не прилипають, а просто скачуються. Всередині два пов'язані повітряні дроселі формують схему, нечутливу до зовнішніх магнітних полів. Доступні з IO-Link для діагностики стану і попереднього попередження про зношення покриття.

Типові серії: M12-C, M18-C, M30-C, VariKont-C, FP-C

Відстань спрацювання: від 4 мм (M12) до 75 мм (FP, не врівень)

Застосування: зварювальні комірки в автомобільній промисловості, роботизоване зварювання

Якщо на конвеєрі проходять деталі з різних металів (сталь, алюміній, латунь) і кожну треба виявляти на однаковій відстані - стандартний датчик не підійде, бо для кожного матеріалу відстань буде різною. Саме для таких задач і розроблені датчики з коефіцієнтом редукції 1.

Вони використовують складнішу схему котушки, яка генерує рівномірне поле і дає ідентичну відстань спрацювання незалежно від того, сталь перед ним, нержавіюча сталь, алюміній чи мідь. Це суттєво спрощує конструкцію машин - один датчик замість набору різних.

Типові серії: NR*-8G, NR*-12G, NR*-18G, NR*-30G, NR*-FP

Додаткові переваги: підвищена стійкість до магнітних полів від перетворювачів частоти

Застосування: заводи з різноманітним асортиментом деталей, машинобудування, конвеєри

Звичайний датчик має пластмасовий торець (активну поверхню) - і саме він перший страждає від механічних ударів, стружки, хімічних рідин та абразивного зносу. В умовах обробки металу (токарні верстати, фрезерування, штампування) такі датчики швидко виходять з ладу.

Metal Face серія - це датчики з повністю сталевим, герметичним корпусом на активній поверхні. Вони витримують прямі удари, контакт зі стружкою, охолоджувальною рідиною (СОЖ) і абразивними частинками.

Типові серії: NMB-F104M, NMB-F76M, NMB-8GM, NMB-12GM, NMB-18GM

Відстань: від 2 мм (F76M) до 10 мм (18GM)

Застосування: верстати, прес-форми, штампувальне виробництво

У гідравлічних і пневматичних циліндрах датчик встановлюється безпосередньо в корпус циліндра і його активна поверхня контактує з гідравлічним маслом під тиском. Звичайний датчик просто розірвало б або повністю затиснуло б. Тому потрібні спеціальні конструкції, розраховані на тиск до 500 бар у постійному режимі і піки до 1000 бар.

Герметизація досягається завдяки керамічній вставці (ZrO₂), запресованій у сталевий корпус V2A. Такий торець витримує прямий контакт з гідравлічним маслом, не пропускає тиск і не деформується.

Типові серії: NCB1,5-12GM*-D, N*-18GM*-D

Відстань спрацювання: 1,5 мм (цього достатньо для поршня в циліндрі)

Застосування: гідравлічні циліндри, пневматичні циліндри, будівельна техніка, преси

Сушильні печі, термокамери, ливарне виробництво, харчова промисловість з гарячими продуктами - скрізь температура середовища перевищує допустиму для звичайних датчиків межу у +70 °C або навіть +85 °C. Серія F135 розроблена саме для таких умов.

Датчик складається з двох частин: сенсорна голівка, що монтується в піч і витримує до +250 °C, та окремий підсилювач-електронний блок, що розташовується за межами гарячої зони. Голівку можна замінити при зносі без перепараметрування. Через IO-Link отримуємо температуру всередині і час напрацювання.

Типові серії: NBN25-F135-250, NBN50-F135L-250, F135-M18-E2-IO-V31

Відстань спрацювання: 25 мм і 50 мм (для сенсорних голівок кубічного типу)

Застосування: сушильні конвеєри автомобільної промисловості, печі, ливарне виробництво

На хімічних заводах, нафтопереробних підприємствах і газових станціях у повітрі може бути вибухонебезпечна суміш газів або пилу. Будь-яка іскра від електрообладнання може спричинити вибух, тому все обладнання у таких зонах має бути сертифіковано і виконано у вибухозахищеному виконанні.

Pepperl+Fuchs виготовляє датчики з сертифікатами ATEX (European), IECEx (міжнародний), UL hazardous location (американський), NepSI (Китай) та іншими регіональними сертифікатами. Вони виконані у виконанні Ex ia (власна безпека) або Ex nA, що дозволяє їх застосування у зонах 0, 1, 2 (гази) і 20, 21, 22 (пил).

Типові серії: N*-12G*-N*, N*-18G*-N*, N*-30G*-N*, N*-L2-N*, N*-FP-N*

Виходи: переважно NAMUR (двопровідний, власна безпека)

Застосування: нафтохімія, газова галузь, хімічні заводи, зернові елеватори

Якщо датчик є частиною системи безпеки (наприклад, блокує небезпечний рух, коли людина заходить у небезпечну зону), то його рівень надійності повинен бути підтверджений стандартами IEC 61508 (SIL) або EN ISO 13849 (PL). Датчики безпеки Pepperl+Fuchs сертифіковані за SIL 2 / PL d, а у парному (надлишковому) включенні досягають SIL 3 / PL e.

Ключова особливість: вони використовують OSSD-виходи (Output Signal Switching Device) - стандартний двоканальний вихід для прямого підключення до безпечних контролерів або модулів безпеки без додаткового реле. Крім того, вони не мають мертвої зони перед активною поверхнею і можна використовувати звичайні металеві об'єкти без кодування.

Типові серії: NS*-12G*, NS*-18G*, NS*-30G*, NS*-L2M*

Застосування: дверцята захисних огорож, кінцеві вимикачі ножиців, ліфтові двері

Це базовий параметр - відстань між активною поверхнею датчика і квадратним об'єктом зі сталі Ст37, розміром не менше 3×Sn × 3×Sn. Наприклад, якщо датчик M12 має Sn = 4 мм, об'єкт повиен бути квадратом не менше 12×12 мм. Саме до цієї відстані нормовані всі специфікації датчика.

Реальна відстань відрізняється від номінальної через допуски виробництва (±10%) і вплив температури. Гарантована зона спрацювання знаходиться в діапазоні 0,81×Sn ... 1,21×Sn при нормальній температурі. Для монтажу завжди беруть Sr, а не Sn, з запасом.

Це гарантована відстань спрацювання у всьому робочому температурному діапазоні. Вона ще менша - від 0,9×Sr до 1,1×Sr. Саме Su треба використовувати при проектуванні установки. При цьому реальний зазор між датчиком і об'єктом повинен бути не більше 0,81×Su.

При монтажі врівень датчик вкручується в металевий кронштейн так, що його активна поверхня рівна з поверхнею кронштейна. Бічний метал частково гасить поле, тому відстань спрацювання менша, але датчик надійно захищений від механічних ударів і не реагує на металеві предмети збоку. При монтажі не врівень датчик стирчить за кронштейном - відстань більша, але навколо нього не повинно бути металевих предметів на відстані менше 2-3 діаметрів корпусу.

Частотні перетворювачі генерують потужні змінні магнітні поля, які можуть накладатися на поле датчика і спотворювати його роботу. Рішення: вибрати датчик з підвищеною стійкістю до ЕМ-перешкод (позначення у каталозі), перекласти кабелі датчика подалі від силових кабелів, або вибрати стійку до електрозварки серію, яка також стійка до ЕМП від перетворювачів.

Найчастіша причина - волога або конденсат на поверхні датчика. Ємнісні датчики реагують на воду. Рішення: очистити поверхню, перевірити клас захисту, поставити датчик далі від джерел вологи, або вибрати модель з покращеним захистом від вологи. Друга причина - занадто велика чутливість: більшість датчиків мають потенціометр або цифрове налаштування чутливості, яке треба трохи зменшити.

При монтажі не врівень два однакових датчика мають розташовуватися на відстані не менше 6 діаметрів корпусу один від одного, щоб уникнути взаємного впливу. При монтажі врівень - від 2 діаметрів. Якщо потрібно встановити їх ближче - вибирайте датчики, які можна синхронізувати між собою (деякі серії IO-Link підтримують цю функцію), або чергуйте датчики з різними робочими частотами.

IO-Link - це промисловий протокол зв'язку для датчиків і виконавчих пристроїв. Він дозволяє передавати не просто сигнал 0/1, а повноцінні дані: точну відстань до об'єкта, температуру датчика, кількість спрацювань, попередження про несправності. Також через IO-Link можна дистанційно змінити налаштування датчика - без підходу до нього. Якщо ви будуєте просту машину з кількома датчиками і не плануєте діагностики - стандартний PNP датчик достатній. Якщо хочете моніторинг стану обладнання, дистанційне переналаштування і інтеграцію з MES/ERP - IO-Link окупиться.

Так, але відстань спрацювання буде меншою - приблизно 60-80% від номінальної (для аустенітної нержавіючої сталі коефіцієнт редукції близько 0,6-0,8). Якщо критично важливо мати однакову відстань для сталі і нержавіючої сталі - вибирайте серію Reduktionsfaktor-1 (NR*-...), де відстань однакова для всіх металів.

Для малих зазорів підходять датчики серії D3/M4 (відстань 1 мм) або D4/M5 (1,5 мм). Якщо потрібно виявити гідравлічний поршень у циліндрі через стінку товщиною 1-2 мм - є спеціальні датчики для надвисокого тиску серії NCB1,5-12GM або N*-18GM*-D з відстанню 1,5 мм і корпусом з нержавіючої сталі, що витримує тиск до 1000 бар.

Кілька варіантів: перейдіть на монтаж не врівень - він дає більшу відстань при тому ж корпусі. Або оберіть датчик серії з підвищеним Sn: наприклад, серія VariKont L2 у кубічному корпусі 40×40 мм дає відстань 20-40 мм, що значно більше за будь-який циліндричний M12 або M18. Якщо жодне не підходить - розгляньте магнітний датчик: при тій же відстані він може виявляти об'єкт крізь немагнітну перешкоду, що дозволяє нестандартні схеми монтажу.