Wat is een inductieve sensor?
Een inductieve sensor is een contactloze sensor die metalen objecten detecteert door gebruik te maken van elektromagnetische inductie. De sensor genereert een wisselend magnetisch veld met behulp van een spoel en een oscillator. Wanneer een metalen object in dit veld komt, veroorzaakt dit wervelstromen in het metaal, wat leidt tot een verandering in de oscillatie van het magnetische veld. Deze verandering wordt omgezet in een elektrisch signaal, dat kan worden gebruikt voor verdere verwerking. Inductieve sensoren zijn robuust, slijtvast en ongevoelig voor vuil, stof en vocht, waardoor ze ideaal zijn voor industriële toepassingen zoals productielijnen, automatiseringssystemen en voertuigdetectie. Ze zijn daarnaast leverbaar met talloze verschillende uitgangen.
Inductieve sensoren zijn er in twee klassen: benaderingsschakelaars en afstand metende sensoren. Benaderingsschakelaars functioneren als een eenvoudige aan/uit-schakelaar en geven een digitaal signaal wanneer een metalen object binnen een bepaalde afstand komt. Ze worden veel gebruikt in de industrie voor detectie- en positioneringstaken. Afstand metende sensoren gaan een stap verder door niet alleen de aanwezigheid van een object te detecteren, maar ook de exacte afstand ervan te meten. Dit maakt ze nuttig voor precisietoepassingen, zoals kwaliteitscontrole en robotica, waarbij een nauwkeurige positionering vereist is.
De opbouw van een inductieve sensor
Een inductieve sensor bestaat uit verschillende componenten die samenwerken om metalen objecten nauwkeurig te detecteren:
- Object: Dit is het metalen object dat door de sensor gedetecteerd wordt. Wanneer dit object in de buurt van de sensor komt, veroorzaakt het een verstoring in het elektromagnetische veld.
- Meetveld: Dit is het elektromagnetische veld dat door de sensor wordt gegenereerd. Het meetveld strekt zich uit vanuit de actieve sensoroppervlakte en verandert wanneer een metalen object het veld binnentreedt.
- Meetvlak: Dit is de sensoroppervlakte waaruit het elektromagnetische veld wordt uitgezonden. Dit oppervlak bevindt zich aan de voorkant van de sensor en is de plek waar de interactie met metalen objecten plaatsvindt.
- Oscillator: De oscillator is een elektronisch circuit dat een hoogfrequent wisselspanningssignaal genereert. Dit signaal wekt het meetveld op en is cruciaal voor de werking van de sensor.
- Signaal omvormer: Dit elektronische systeem detecteert veranderingen in het oscillatorsignaal die worden veroorzaakt door de aanwezigheid van het metalen object. Vervolgens zet het deze veranderingen om in een analoog of digitaal signaal, afhankelijk van de toepassing.
- Versterker: De uitgangsversterker zorgt ervoor dat het omgezette signaal wordt versterkt en geschikt gemaakt voor verdere verwerking door externe apparaten, zoals PLC’s of besturingssystemen.
Door deze combinatie van componenten kan een inductieve sensor betrouwbaar en nauwkeurig metalen objecten detecteren zonder fysiek contact, wat hem ideaal maakt voor gebruik in industriële en geautomatiseerde omgevingen.
Bouwvormen van inductieve sensoren
Inductieve sensoren zijn beschikbaar in verschillende bouwvormen:
- Cilindrische miniatuursensoren (afstandsmeting of object detectie)
- Ø3 mm to Ø6.5 mm
- Schakel-/meetafstanden tot 10 mm
- Standaard cilindrische sensoren (afstandsmeting of object detectie)
- M8 t/m M30
- Schakel-/meetafstanden tot 24 mm
- Rechthoekige sensoren (afstandsmeting of object detectie)
- Voor toepassingen met beperkte inbouwdiepte
- Schakel-/meetafstanden tot 12 mm
De schakelafstand van een inductieve benaderingsschakelaar
De schakelafstand is de afstand tussen het meetvlak en een metalen object waarbij een inductieve benaderingsschakelaar schakelt.
De internationale norm EN 60947-5-2 definieert de schakelafstand als: "De afstand waarop een gestandaardiseerde kalibratieplaat, die naar het actieve sensoroppervlak beweegt, een signaalverandering veroorzaakt."
Gestandaardiseerde kalibratieplaat
De gestandaardiseerde kalibratieplaat wordt gebruikt om inductieve sensoren te kalibreren en te testen. Deze plaat is vierkant, 1 mm dik en gemaakt van Fe 360 (ST 37)-staal. De zijlengte van de plaat is gelijk aan de diameter van het actieve meetvlak of driemaal de nominale schakelafstand Sn, afhankelijk van welke waarde groter is. Dankzij deze gestandaardiseerde plaat kunnen sensoreigenschappen van verschillende fabrikanten onder uniforme omstandigheden worden gemeten en vergeleken.
Nominale schakelafstand (Sn)
De nominale schakelafstand Sn is de afstand waarop de sensor onder ideale omstandigheden schakelt bij detectie van een metalen object (bijvoorbeeld met een gestandaardiseerde kalibratieplaat). Deze afstand wordt bepaald tijdens de productie van de sensor en geeft de theoretische schakelafstand aan. Hierbij wordt echter geen rekening gehouden met productietoleranties of externe invloeden zoals temperatuur en voedingsspanning.
Werkelijke schakelafstand (Sr)
De werkelijke schakelafstand Sr is de daadwerkelijk gemeten afstand waarop de sensor een metalen object detecteert in een specifieke toepassing en onder bepaalde installatieomstandigheden. Omdat productietoleranties en omgevingsfactoren zoals temperatuur en spanning een kleine invloed kunnen hebben, mag de werkelijke schakelafstand voor inductieve sensoren variëren tussen 90% en 110% van de nominale schakelafstand bij een temperatuur van 23 ±5 °C.
Bruikbare schakelafstand (Su)
De bruikbare schakelafstand Su beschrijft het bereik van de werkelijke schakelafstand waarin de sensor betrouwbaar functioneert. Hierbij worden variabelen zoals temperatuurschommelingen, spanningsvariaties en mechanische toleranties in aanmerking genomen. De schakelafstand van een individuele sensor wordt getest over het volledige temperatuurbereik en bij een voedingsspanning tussen 90% en 110% van de nominale waarde.
Veilige schakelafstand (Sa)
De veilige schakelafstand Sa is de afstand tot waar de sensor altijd gegarandeerd een schakelsignaal zal geven, ongeacht externe omstandigheden zoals temperatuur, voedingsspanning of productietoleranties. Bij inductieve sensoren ligt de veilige schakelafstand tussen 0% en 81% van de nominale schakelafstand. Dit is de meest conservatieve waarde en garandeert een betrouwbare werking onder alle omstandigheden.
De invloed van het materiaal op de schakelafstand van inductieve sensoren
De schakelafstand van inductieve sensoren is afhankelijk van de eigenschappen van het te detecteren metalen materiaal. Wanneer andere metalen dan de gestandaardiseerde kalibratieplaat worden gebruikt, moet de opgegeven schakelafstand worden vermenigvuldigd met de materiaalcorrectiefactor Cf. Deze waarden dienen als richtlijn, omdat ook objectgeometrieën die afwijken van de standaard kalibratieplaat invloed hebben op de effectieve schakelafstand.
Materiaal | Correctiefactor (Cf) |
Staal | 1 |
Koper | 0.25 - 0.45 |
Messing | 0.35 - 0.50 |
Aluminium | 0.30 - 0.45 |
RVS | 0.60-1.00 |
Nickel | 0.65 - 0.75 |
Gietijzer | 0.90 - 1.05 |
Bij detectie van aluminiumfolie of metaalgecoate materialen kan een schakelafstand worden bereikt die vergelijkbaar is met die van staal. De nominale schakelafstand Sn hangt hierbij af van de samenstelling en dikte van de metaallaag.
Bij standaard inductieve sensoren wordt de schakelafstand met tot wel 75% verminderd bij detectie van niet-ferrometalen. Factor 1 sensoren zijn echter voorzien van een microcontroller die deze invloed compenseert, waardoor er nauwelijks materiaalafhankelijke reductie optreedt. Hierdoor zijn factor 1 sensoren bijzonder geschikt voor metingen op aluminium en andere non-ferrometalen.
Meer weten over inductieve sensoren?
Neem vrijblijvend contact op voor meer informatie of hulp bij uw toepassing!