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電感式傳感器針對特殊工況的設計和應用

摘要:本文以科圖威公司產品為例,介紹針對特殊工況設計的電感式傳感器的應用

關鍵詞:電感式傳感器、應用


電感式傳感器的發展及分類

       電感式傳感器以線圈自感變化為原理,已經廣泛應用于工業控制行業各個領域。其優勢在于:無機械運動部件、壽命長、高靈敏度、高精度、高輸出頻率、易于現場安裝和現場維護等。在汽車制造、冶金、機械、紡織、造紙、印刷、包裝、電梯、物流、電力、食品飲料、水泥建材、工程機械等行業發揮著重要作用,是不可或缺的檢測手段之一。
       隨著電感式傳感器在自動化控制領域行業的應用的擴張,以及傳統行業特殊工位對其的需求,最原先的標準型(通用型)電感式傳感器已經不能完全滿足各種特殊需求。隨即,特殊型的產品應運而生,其中包括Long-Sensing檢測距離增強型、All-Metal全金屬封裝型、Factor=1全金屬檢測型、抗焊接干擾型、寬溫度范圍型、溫度擴展型、特氟龍涂層型、本安型、模擬量輸出型、轉速監控型、耐高壓型等。其基于原有標準型產品的基礎上,以更加細化的針對特殊環境或特殊應用,進行了設計和改進,使產品特性更為適合,避免了標準產品的使用限制,擴充了電感式傳感器的應用范圍,使電感式傳感器適應性更強,其的優勢更柔性的發揮出來。本文即針對部分特殊型電感式傳感器產品及應用做一些介紹。

Long-Sensing檢測距離增強型系列
       標準型的電感式接近開關的檢測距離,各個廠家都采用的同一標準。比如:M18尺寸齊平式和非齊平式,檢測距離分別為5mm和8mm;M30尺寸齊平式和非齊平式,檢測距離為10mm和15mm,其也是最廣泛應用的產品系列。但對于某些使用工位,如被測物運行軌跡不穩定時,傳感器與被測物安裝距離標準時,被測物可能會偏移出傳感器檢測范圍,當安裝距離稍靠近時,被測物與傳感器感應面又有可能發生撞擊,導致傳感器損毀。
       因此,Long-Sensing系列產品發揮了其優勢。M18尺寸,檢測距離齊平為8mm非齊平12mm;M30尺寸,齊平15mm非齊平30mm。相比,檢測距離提升了50%~100%。此設計,可大大降低碰撞風險,同時也降低設備維護的時間。其與標準型產品相比,即保留了原有的優勢特性,又提升了檢測距離,可以說是標準型產品的進化。
All-Metal全金屬封裝型
       如引言所述,電感傳感器的基本檢測原理是線圈磁場。磁場易于穿透非金屬材質,所以通常的電感傳感器感應面采用的是PBT等塑料材質。
       All-Metal系列產品完全顛覆了這一傳統,其采用的工藝是以不銹鋼棒材作為外殼加工原料,將棒材從后部向內車空,但保留感應面與管殼的一體式結構,以此作為傳感器的管殼。真正做到一體式全不銹鋼封裝,前感應面與管殼同為不銹鋼材質,并且無縫隙。該系列產品技術得益于對電感傳感器電路的優化和對線圈的重新設計。其優勢在于:
       1. 金屬感應面的硬度使其具有更好的抗機械沖擊性和耐磨損性,適用于易產生機械碰撞的場合,比如:機加工的金屬碎屑防護等
       2.前端完全密閉,使其有更好的防護等級,適用于對防塵、防水、油等要求很高的場合,比如:機加工的切削液噴濺和腐蝕等
Factor=1全金屬檢測型
       基于物理原理,磁場對鐵磁性金屬作用較明顯,而對非鐵磁性金屬作用較差。所以,電感式傳感器的標準被測物(標定檢測距離的靶標)材質為37號鋼。這也意味著由于原理所限,電感式傳感器檢測鐵質金屬檢測距離為標準;但檢測銅、鋁等非鐵磁性金屬檢測距離會大幅衰減至20%~50%,劣勢非常明顯。
       Factor=1系列產品,對于線圈重新設計為多線圈結構,增加了一個作為補償的接收線圈。這個設計,使得其在檢測過程中,將損失的檢測距離“彌補”過來。保證了對銅、鋁、鐵等金屬材質具有相同的無衰減檢測距離。這對于被測物為非鐵質金屬的應用有很大幫助。另外,此系列產品對于抗電磁干擾特性也有進一步提升。
抗焊接干擾型全金屬檢測
       此系列產品為焊裝車間量身定制的產品。焊裝車間工況較為特殊,其在焊接過程中,會產生強磁干擾,這對于電感式傳感器而言無疑是對EMC特性的進一步要求。另外產生的焊接火花噴濺,也是對傳感器外殼防護的重要要求之一。
       根據焊裝車間的特點,該系列傳感器的設計與制造逐一需要考慮與滿足。首先,加強抗強磁干擾,避免因磁場導致的誤動作,是重中之重,傳感器的初衷就是提供穩定、可靠的檢測;再者,該產品采用Telfon或其他特殊涂層,該材料具有不粘連、耐短暫高溫的特性,以保證不會被焊接火花濺射灼傷,以提高其免維護特性。為汽車行業等焊裝車間的首選產品。
寬溫度范圍型
       電感式傳感器的使用溫度范圍在-25℃~70℃之間,其可以覆蓋大多數自然溫度場合。但,有些應用工位,情況比較特殊,比如:室內應用,散熱較差,其溫度可能會略高于70℃,對此若選擇耐高溫型系列產品則價格相差懸殊。
       寬溫度范圍產品,在保證其他參數不變的情況下,由標準溫度范圍擴展到-30℃~100℃,并具有合理的價格定位,對于溫度略超常溫的工位,提供了性價比最高的選擇。另外,此系列產品具有的溫寬也非常適用于晝夜溫差較大的戶外應用。
溫度擴展型
       該系列產品主要為特殊溫度范圍應用提供解決方案。產品系列溫寬囊括-40℃~250℃溫度范圍,分為不同溫度階梯,可選擇最適合產品. 耐低溫型,以適應北方戶外、冷庫應用。溫寬范圍:-40℃~70℃,可長期在低溫下應用。
       耐高溫型,從120℃到耐超高溫250℃,適合冶金行業及汽車涂裝車間等。對于高溫應用場合,因其特殊的環境及維護的難度較大,傳感器的耐久性十分重要,是需要以優良的品質提供穩定、可靠的檢測。


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