Czujniki przemysłowe - rodzaje i zastosowanie

Rola czujników w automatyce przemysłowej

Czujniki przemysłowe są odpowiedzialne za wykrywanie i rejestrowanie zmian istotnych z punktu widzenia algorytmu sterowania. Zaawansowane detektory, połączone z siecią o minimalnych opóźnieniach, dostarczają w czasie rzeczywistym niezbędne dane do systemów sterujących. Za pomocą różnych rodzajów czujników można mierzyć między innymi:

• pozycję,

• długość,

• wysokość,

• przemieszczenia,

• właściwości fizyczne i chemiczne,

• zmiany natężenia prądu elektrycznego,

• obecność gazu,

• obecność metali,

• obecność płomienia,

• ruch,

• bliskość.

Wykorzystując czujniki, można zmierzyć wszelkie parametry istotne z punktu widzenia danego procesu przemysłowego. W tym celu stosuje się różne technologie, w tym:

• indukcyjną,

• magneto-rezystancyjną,

• ultradźwiękową,

• optyczną,

• pojemnościową.

Wyżej wymienione typy wskazują na podstawowy podział czujników ze względu na metodę działania. Bardzo istotną kwestią z punktu widzenia procesów przemysłowych jest to, aby czujniki mogły działać w różnorodnych środowiskach – czasami w ekstremalnych warunkach, jeśli wymaga tego stosowana technologia. Detektory muszą być więc przede wszystkim odporne na bardzo wysokie lub bardzo niskie temperatury, wilgotność i wibracje.

Jak dobrać czujnik do zastosowania?

Nawet najbardziej precyzyjny czujnik nie spełni swojej funkcji, jeśli nie będzie prawidłowo dobrany do swojego zastosowania. Podczas doboru należy wziąć pod uwagę kilka istotnych kryteriów, takich jak:

• zasięg działania detektora,

• histerezę (czyli opóźnienie reakcji na czynnik zewnętrzny),

• częstotliwość przełączania,

• parametry zasilania,

• typ i liczbę wejść,

• przeznaczenie i stopień ochrony.

Szczególną uwagę warto zwrócić na ostatni aspekt, ponieważ bardzo często jest on pomijany podczas projektowania systemów. Stosując czujnik do pracy w agresywnym środowisku, nie można zapominać o przewodzie zasilającym, który również musi cechować się wysoką odpornością. Ważne jest, aby właściwie dobrać materiał, z którego został on wykonany – powinien cechować się na przykład podwyższoną odpornością na oleje lub być przeznaczony do pracy w danym zakresie temperatur. To wszystko ma wpływ na pracę i odporność czujnika.

Rodzaje czujników przemysłowych

Poniżej przedstawiono najczęściej wykorzystywane typy czujników, które znajdują zastosowanie w wielu różnych branżach, takich jak przemysł spożywczy, motoryzacyjny czy energetyczny. Ich dobór powinien być zawsze uzależniony od konkretnych potrzeb, a parametry dopasowane do czynników zewnętrznych istotnych z punktu widzenia procesu produkcyjnego.

Czujniki zbliżeniowe

Czujniki zbliżeniowe służą do wykrywania obecności obiektów bez konieczności fizycznego kontaktu. Występują w kilku wariantach, w tym:

• Czujniki indukcyjne: Wykrywają obecność metalowych przedmiotów poprzez zmiany w polu elektromagnetycznym. Są szeroko stosowane w przemyśle do detekcji elementów metalowych na liniach produkcyjnych.

• Czujniki pojemnościowe: Pozwalają na wykrywanie zarówno obiektów metalowych, jak i niemetalowych, takich jak tworzywa sztuczne, szkło czy ciecze. Działają na zasadzie zmiany pojemności elektrycznej w polu czujnika.

• Czujniki optyczne: Wykorzystują wiązkę światła do detekcji obiektów. Wśród nich wyróżniamy czujniki odbiciowe, refleksyjne oraz bariery optyczne. Są stosowane w aplikacjach wymagających precyzyjnego wykrywania obiektów niezależnie od ich materiału

Czujniki ultradźwiękowe

Czujniki ultradźwiękowe dostępne w sklepie EBMiA - https://www.ebmia.pl/15471-czujniki-ultradzwiekowe wykorzystują fale dźwiękowe o wysokiej częstotliwości do wykrywania obiektów, niezależnie od ich materiału. Emitują one falę ultradźwiękową, która odbija się od powierzchni obiektu i wraca do czujnika. Na podstawie czasu powrotu fali obliczana jest odległość do obiektu. Są one stosowane w aplikacjach wymagających detekcji obiektów o nieregularnych kształtach lub przezroczystych, takich jak butelki na liniach produkcyjnych.

Czujniki optyczne

Czujniki optyczne działają na zasadzie emisji i odbioru światła. Wykorzystują wiązkę światła do detekcji obiektów. Wśród nich wyróżniamy czujniki odbiciowe, refleksyjne oraz bariery optyczne. Są stosowane w aplikacjach wymagających precyzyjnego wykrywania obiektów niezależnie od ich materiału.

Czujniki położenia i prędkości

Monitorowanie położenia i prędkości jest kluczowe w wielu procesach przemysłowych, zwłaszcza tam, gdzie wymagana jest precyzyjna kontrola ruchu.

Potencjometry

Potencjometry to najprostsze czujniki położenia, które mierzą przemieszczenie liniowe lub kątowe poprzez zmianę rezystancji. Są stosowane w aplikacjach wymagających prostych i ekonomicznych rozwiązań do pomiaru pozycji.

Enkodery

Enkodery to zaawansowane czujniki przekształcające ruch obrotowy na sygnały elektryczne, umożliwiające precyzyjne określenie pozycji kątowej, liczby obrotów czy prędkości obrotowej.

Czujniki magnetyczne (kontaktrony)

Kontaktrony to czujniki magnetyczne działające jako przełączniki sterowane polem magnetycznym. Składają się z dwóch styków zamkniętych w hermetycznej obudowie, które zwierają się pod wpływem zewnętrznego pola magnetycznego. Są szeroko stosowane w systemach alarmowych do monitorowania stanu otwarcia drzwi i okien.

Wybór odpowiedniego czujnika zależy od specyfiki aplikacji, wymaganego zakresu pomiarowego, dokładności oraz warunków środowiskowych.