Tecnologia e funzionamento dei sensori induttivi

Un sensore induttivo è un sensore senza contatto per il rilevamento di oggetti metallici. I sensori induttivi sono spesso utilizzati nelle applicazioni industriali per determinare e controllare le posizioni, i movimenti o le distanze di oggetti metallici.

I tipi di sensori induttivi comprendono gli sensori induttivi di prossimità e i sensori induttivi di distanza, che possono rilevare gli oggetti metallici nelle loro vicinanze utilizzando il principio di misurazione induttiva. Gli sensori induttivi di prossimità rilevano la presenza di un oggetto metallico e generano un segnale di commutazione. Gli sensori induttivi di distanza misurano la distanza da un oggetto metallico modificando la tensione indotta.

Qui troverete tutti i nostri sensori induttivi di prossimità e i nostri sensori induttivi di distanza:

I sensori induttivi funzionano senza contatto, utilizzando i campi elettromagnetici per riconoscere gli oggetti metallici nel loro ambiente. La bobina, che funge da elemento sensore, fa parte di un oscillatore LC. Una corrente elettrica scorre attraverso questo circuito risonante, creando un campo elettromagnetico alternato che emerge dalla superficie attiva del sensore. In ogni oggetto metallico che si avvicina frontalmente vengono indotte correnti di Foucault che prelevano energia alloscillatore. In questo modo, sulluscita delloscillatore ne risulta una variazione che commuta il livello di uscita nei sensori digitali tramite un trigger di Schmitt o influenza il segnale di uscita analogico nei sensori di misura in base alla distanza delloggetto.

I sensori induttivi con interfaccia IO-Link possono essere utilizzati sia come sensori di commutazione con punto di commutazione regolabile, sia come sensori di misurazione con trasmissione digitale del valore misurato tramite IO-Link. La comunicazione bidirezionale tramite IO-Link facilita la parametrizzazione e la disponibilità di valori digitali misurati, nonché la trasmissione di dati diagnostici aggiuntivi, come la temperatura interna del sensore o il numero di cicli di commutazione. Ciò significa che le condizioni del sensore e del modulo macchina possono essere monitorate senza sensori aggiuntivi e gli intervalli di manutenzione possono essere pianificati meglio.

Un sensore induttivo passa da una certa distanza a un oggetto metallico. Questa distanza viene definita distanza di commutazione. La norma internazionale EN 60947-5-2 definisce la distanza di commutazione come indicato di seguito: la distanza di commutazione è la distanza in cui una piastra di calibrazione, che si muove sulla superficie attiva del sensore di prossimità, provoca una variazione di segnale.

Piastra di calibrazione
La piastra di calibrazione è una piastra metallica standardizzata utilizzata per calibrare e testare i sensori induttivi. È quadrato, spesso 1 mm e realizzato in Fe 360 (ST 37). La lunghezza laterale corrisponde al diametro della superficie attiva del sensore o a tre volte la distanza di commutazione nominale Sn, a seconda di quale sia maggiore. L'uso di una piastra di calibrazione assicura che le caratteristiche del sensore possano essere misurate e confrontate in condizioni standardizzate.

Distanza di commutazione nominale Sn
La distanza nominale di rilevamento Sn è la distanza alla quale il sensore rileva un oggetto metallico in condizioni ideali (ad esempio, quando si utilizza la piastra di calibrazione) ed emette un segnale di commutazione. Questa distanza viene determinata al momento della produzione del sensore e specifica la distanza di commutazione teorica alla quale il sensore dovrebbe rilevare l'oggetto. Non tiene conto delle tolleranze di fabbricazione o delle variazioni dovute a condizioni esterne come la tensione e la temperatura.

Distanza di commutazione reale Sr
La distanza di commutazione reale è la distanza reale misurata alla quale il sensore rileva l'oggetto metallico in un'applicazione specifica a una determinata temperatura, tensione e condizioni di installazione. La distanza di commutazione reale può discostarsi leggermente dalla distanza operativa nominale a causa delle tolleranze e delle fluttuazioni di produzione. In caso di sensori di prossimità induttivi deve corrispondere a 23 ±5 °C tra il 90% e il 110% della distanza di commutazione nominale.

Distanza di commutazione utile Su
La distanza di commutazione utile Su descrive l'intervallo della distanza operativa reale in cui il sensore funziona in modo affidabile. Si tiene conto di fattori variabili come la temperatura, le fluttuazioni di tensione e le tolleranze meccaniche. La distanza di commutazione di un singolo sensore di prossimità viene misurata sull'intero intervallo di temperatura di funzionamento con una tensione di alimentazione compresa tra il 90 % e il 110 % del valore nominale.

Distanza di commutazione garantita Sa
La distanza di commutazione garantita Sg è la distanza fino alla quale il sensore fornisce sempre un segnale di commutazione sicuro, indipendentemente dalle condizioni ambientali quali temperatura, tensione e tolleranze di produzione. Con i sensori induttivi di prossimità, la distanza di commutazione garantita è compresa tra lo 0 % e l'81 % della distanza nominale. Questo è il valore più conservativo, che garantisce una commutazione affidabile del sensore in tutte le condizioni possibili.

Fattore di correzione

La distanza di commutazione dei sensori induttivi dipende dal materiale del metallo. Se per l'attenuazione vengono utilizzate materiali metallici diversi da quello della piastra di calibrazione (Fe 360), le distanze di commutazione specificate devono essere moltiplicate per il fattore di correzione del materiale indicato nella scheda tecnica. Tali risultati sono da considerarsi come valori di riferimento. Le geometrie delloggetto di misura che si discostano dalla piastra di misura standard influiscono ugualmente sulla distanza di commutazione. Se la scheda tecnica non riporta fattori di correzione, è possibile utilizzare i valori standard ivi indicati.

Materiale	Fattore di correzione
Acciaio	1
Rame	0,25 ... 0,45
Ottone	0,35 ... 0,50
Alluminio	0,30 ... 0,45
Acciaio inox	0,60 ... 1,00
Nichel	0,65 ... 0,75
Ghisa	0,90 ... 1,05

In caso di rilevamento di pellicole di alluminio o materiali rivestiti in metallo, è possibile ottenere una distanza di commutazione come quella dellacciaio. La distanza di commutazione nominale Sn dipende dalla composizione e dallo spessore degli strati.

Nei sensori standard, la distanza di commutazione per i metalli non ferromagnetici si riduce fino al 70%. I sensori induttivi di fattore -1 contengono un microcontrollore che compensa questo influsso. In questo modo, i sensori a fattore-1 non hanno fattori di riduzione subordinati al materiale. Sono quindi particolarmente adatti per la misurazione su alluminio o metalli non ferrosi, in quanto è possibile ottenere una distanza di commutazione più elevata.

Isteresi di commutazione

Listeresi definisce la differenza tra il punto di inserimento e disinserimento al momento dellavvicinamento e dellallontanamento della piastra di calibrazione dalliniziatore. Garantisce un funzionamento stabile dei sensori induttivi ed evita commutazioni errate in caso di vibrazioni meccaniche.

Misurazione della frequenza di commutazione e della velocità

La frequenza di commutazione rilevata secondo il metodo di misura EN 60947-5-2 è il numero massimo possibile di processi di commutazione al secondo. La frequenza di commutazione effettiva dipende anche da alcune proprietà del componente da rilevare, come le dimensioni o il materiale. Le elevate frequenze di commutazione dei sensori induttivi, in genere fino a 5 kHz, consentono applicazioni rapide e un rilevamento preciso del movimento.

La misurazione della velocità con sensori induttivi è un metodo preciso per monitorare o determinare accuratamente la velocità di un oggetto in rotazione. Il sensore viene montato nelle immediate vicinanze dell'asse rotante o della ruota dentata in rotazione. Rilevando le strutture metalliche con un campo elettromagnetico, vengono generati impulsi elettrici che vengono contati. La velocità in giri al minuto può essere calcolata dalla frequenza di commutazione di questi impulsi.

I sensori induttivi con interfaccia IO-Link trasmettono la frequenza di commutazione direttamente come valore digitale misurato. In questo modo, il monitoraggio della velocità può essere realizzato senza un maggiore sforzo di integrazione.

I sensori induttivi sono utilizzati nell'industria e nella tecnologia di automazione per il rilevamento preciso e la misurazione della distanza di oggetti metallici o parti di macchine. Grazie alla loro robustezza, i sensori induttivi sono adatti anche all'uso in ambienti difficili e impegnativi, come le turbine eoliche.

I sensori induttivi rilevano solo i metalli, mentre i sensori capacitivi possono rilevare anche materiali non conduttivi come vetro, liquidi e plastica. Entrambi funzionano senza contatto: i sensori induttivi utilizzano i campi magnetici influenzati dagli oggetti metallici, mentre i sensori capacitivi misurano le variazioni del campo elettrico causate dalla costante dielettrica di diversi materiali.

Grazie alle loro dimensioni ridotte, i sensori induttivi si inseriscono facilmente nei progetti di macchine strette e consentono un uso efficiente dello spazio. Il loro rapido tempo di risposta li rende ideali per le applicazioni che richiedono un rilevamento preciso e veloce. Inoltre, non hanno parti in movimento, il che riduce i costi di manutenzione e aumenta la durata di vita. Queste proprietà rendono i sensori induttivi adatti a un'ampia gamma di applicazioni in diversi settori.

Ulteriori vantaggi sono disponibili nelle pagine dei prodotti dei nostri sensori induttivi di prossimità e dei nostri sensori induttivi di distanza.

Il montaggio professionale è fondamentale per il funzionamento affidabile dei sensori induttivi. Per saperne di più sulla messa in servizio, sui vari tipi di installazione e sulle opzioni di impostazione. Riceverete inoltre informazioni sui diversi tipi di uscita (ad esempio, uscita PNP o NPN) e i relativi schemi di collegamento.