Il successo dei processi industriali automatizzati dipende da molte singole parti che lavorano insieme perfettamente per fornire un prodotto finale di alta qualità. Questo articolo si concentra sui sensori di posizione, una piccola ma importante componente nel mondo dell'automazione industriale. Nelle piante di produzione e lavorazione, i sensori di posizione aiutano a monitorare e controllare i processi degli impianti confermando che le attività critiche sono completate come previsto. Più specificamente, la loro funzione principale è rilevare la presenza o l'assenza di un oggetto in movimento o "target". Quando un target si trova a una distanza predeterminata del sensore di posizione, il sensore di posizione invia un segnale al sistema, comunicando la necessità di eseguire una funzione programmata. Quando il bersaglio lascia il sensore di posizione, il sensore di posizione invia un segnale che indica che il sistema dovrebbe interrompere l'esecuzione di quella funzione preprogrammetta o passare a una nuova funzione. In teoria, l'obiettivo può essere qualsiasi cosa, ma per semplicità, questo articolo discuterà solo di obiettivi metallici e le tecnologie "mainstream" che percepiscono la presenza di obiettivi metallici. Queste tecnologie includono interruttori di limiti meccanici, sensori di prossimità induttivi, interruttori di limite di molla e interruttori di limite estremi. Prima di discutere i diversi tipi di sensori di posizione, aiuta a comprendere la terminologia comune utilizzata dalla maggior parte dei produttori di sensori.
Intervallo di rilevamento: la distanza dalla faccia di rilevamento al bersaglio che attiva l'interruttore
Istesi: la distanza tra i punti di attivazione e rilascio di un interruttore
Ripetibilità: la capacità di un interruttore a rilevare ripetutamente lo stesso target all'interno dello stesso intervallo per tutta la durata dell'interruttore
Tempo di risposta: la quantità di tempo tra il rilevamento di un target e la generazione di un segnale di uscita
Interruttori di limite meccanico
Gli interruttori del limite meccanico sono dispositivi elettromeccanici che rilevano la posizione di un bersaglio effettuando un contatto fisico diretto con il bersaglio. Non richiedono energia per funzionare e possono gestire carichi di corrente elevati. Poiché gli interruttori meccanici utilizzano contatti a secco, non sono sensibili alla polarità o alla tensione e sono immuni da molte imperfezioni elettriche come rumore elettrico, interferenza a radiofrequenza, corrente di perdita e caduta di tensione. Questi interruttori in genere includono più parti in movimento (braccio a leva, pulsante, corpo, base, testa, contatti, terminali, ecc.) Che possono richiedere manutenzione. Poiché gli interruttori di limite meccanici di voto operano funzionano effettuando un contatto fisico con l'obiettivo, la loro ripetibilità può essere scarsa. Il contatto fisico provoca usura sul braccio della leva e persino il bersaglio stesso. Inoltre, ci sono aperture non sigillate che forniscono una scarsa protezione da umidità, polvere e corrosione. A causa di questo problema, i contatti sigillati e le certificazioni dell'area pericolosa in genere costano significativamente di più.
Interruttori del limite a molla
Un interruttore di limite a molla è un dispositivo elettromeccanico che rileva la posizione di un bersaglio magnetico attirando il campo magnetico del bersaglio. All'interno dell'interruttore ci sono due piccoli pozzi di metallo, sigillati ermeticamente in un tubo di vetro. Questo è chiamato "elemento Reed". L'elemento Reed è magneticamente sensibile e si attiva quando un bersaglio magnetico passa in prossimità. Un interruttore di limite a molla presenta quasi tutti i vantaggi di un interruttore meccanico ed evita i problemi di usura non basandosi sul contatto fisico dal bersaglio per operare. Con un interruttore di limite a molla, non è possibile utilizzare un normale target di metallo ferroso; È richiesto un bersaglio magnetico. L'elemento Reed è fragile, il tubo di vetro è distruttibile e il piccolo polo di metallo è soggetto a stanchezza dalla flessione, causando inaffidabile l'interruttore della canna. A causa della bassa pressione di contatto, le applicazioni ad alta vibrazione possono causare chiacchiere a contatto e falsi segnali dalla canna.
Sensori di prossimità induttivi
Un sensore di prossimità induttivo è un dispositivo elettronico a stato solido che rileva la posizione di un bersaglio metallico dall'interferenza del suo campo energetico. Non è richiesto alcun contatto fisico e non ci sono parti mobili per ostruire, logorare o rompere, con conseguente minore manutenzione. Nessuna parte in movimento significa anche che non è influenzato da polvere o sporco. Disponibile in un gran numero di forme e dimensioni, i sensori di prossimità induttivi sono altamente personalizzabili per una varietà di applicazioni. I sensori di prossimità induttivi richiedono una fonte di alimentazione esterna (elettricità) per funzionare e non possono gestire carichi di corrente elevati. Inoltre, possono essere suscettibili al rumore elettrico, alle interferenze a radiofrequenza, alla corrente di perdita e alle gocce di tensione. I sensori di prossimità induttivi sono talvolta influenzati negativamente da fluttuazioni di temperatura estrema e intrusione di umidità.
Interruttori limite
Gli interruttori di limite utilizzano una tecnologia ibrida unica per rilevare la posizione di target ferrosi tramite un campo elettromagnetico. Gli interruttori robusti e di lunga durata e senza gambi sono altamente affidabili in ambienti difficili e applicazioni difficili. Non è richiesto alcun contatto fisico o fonte di alimentazione esterna, quindi non c'è nulla per marmellata, piega, rottura o usura e carichi di corrente elevati. Come gli interruttori meccanici, non sono sensibili alla polarità o alla tensione e non sono influenzati da rumore elettrico, interferenza a radiofrequenza, corrente di perdita e gocce di tensione. Gli interruttori di limite non sono influenzati da polvere, sporcizia, umidità, contatto fisico o più corrosivi o sostanze chimiche. La maggior parte dei modelli è intrinsecamente sicura e ha un ampio intervallo di temperatura operativa. Con i loro contatti sigillati e l'alloggiamento interamente in metallo, gli interruttori di limite senza stelo sono ideali per applicazioni a prova di esplosione e impermeabili.
I sensori di posizione svolgono un ruolo importante nei processi di automazione industriale. Esistono diverse tecnologie di sensore di posizione disponibili, ognuna con un set unico di caratteristiche di prestazione. È necessario prestare attenzione a selezionare il tipo di sensore appropriato per l'applicazione al fine di ottenere l'affidabilità e le prestazioni richieste.