유도식 센서의 작동 원리와 기술

유도식 센서는 금속 물체 감지에 사용되는 비접촉식 센서입니다. 유도식 센서는 금속 물체의 위치, 움직임 또는 간격을 측정하고 확인하기 위해 산업 응용 분야에서 자주 사용됩니다.

유도식 센서 종류에는 유도식 측정 원리에 따라 근처에 있는 금속 물체를 감지할 수 있는 유도식 근접 스위치 및 유도식 거리 센서가 포함됩니다. 유도식 근접 스위치는 금속 물체가 있음을 감지하고 스위칭 신호를 발생시킵니다. 유도식 거리 센서는 유도된 전압을 변경하여 금속 물체에 대한 거리를 측정합니다.

여기에서는 당사의 모든 유도식 근접 스위치와 유도식 거리 센서를 확인할 수 있습니다.

유도식 센서는 전자기장을 사용하여 주변에 있는 금속 물체를 감지함으로써 비접촉식으로 작동합니다. 센서 요소로 작동하는 코일은 LC 진동자의 일부로 작동합니다. 이 진동 회로에 전류가 흐르면 전자기장이 센서의 활성 영역을 빠져나갑니다. 전방에서 접근하는 모든 금속 개체에서 와전류가 유도되어 진동자에서 에너지를 추출합니다. 이를 통해 진동자 출구에서 레벨 변화가 발생합니다. 이러한 레벨 변화는 디지털 센서에서 Schmitt-Trigger를 통해 출력 단계를 스위칭하거나 측정 중인 센서에서 개체 거리에 따라 아날로그 출력 신호에 영향을 미칩니다.

IO 링크 인터페이스가 있는 유도식 센서는 스위칭 포인트를 설정할 수 있는 스위칭 센서와 IO 링크를 통해 디지털 측정 값을 전송할 수 있는 측정 센서로 사용할 수 있습니다. IO 링크를 통한 양방향 통신을 이용하면 매개변수화가 간단해지고 디지털 측정 값을 사용할 수 있는 것 외에도 센서 내부 온도나 스위칭 사이클 수와 같은 추가 진단 데이터를 전송할 수 있습니다. 그 결과 센서 및 기계 모듈의 상태를 추가 센서 없이도 모니터링할 수 있으며 정비 간격을 더욱 잘 계획할 수 있습니다.

유도식 센서는 금속 물체와의 특정한 거리부터 스위칭됩니다. 이 거리는 스위칭 거리라고 부릅니다. 국제적 규격 EN 60947-5-2는 스위칭 거리를 다음가 같이 정의합니다. 스위칭 거리는 근접 스위치의 활성면을 향해 이동하는 표준 측정 플레이트가 신호 변경을 일으키는 거리입니다.

표준 측정 플레이트
규격 측정 플레이트는 유도식 센서를 교정하고 검사하는 데 사용되는 표준화된 금속 플레이트입니다. 사각형이며 1mm 두께이고 Fe 360 소재입니다(ST 37). 측면 길이는 활성 센서면의 직경 또는 공칭 스위칭 거리 Sn의 세 배 중 더 큰 값에 해당됩니다. 규격 측정 플레이트를 사용하면 표준화된 조건에서 센서 특성값을 측정하고 비교할 수 있습니다.

공칭 스위칭 거리 Sn
공칭 스위칭 거리 Sn은 센서가 이상적인 조건(예: 규격 측정 플레이트)에서 금속 물체를 감지하고 스위칭 신호를 출력하는 거리입니다. 이 간격은 센서 제조 시 결정되고 센서가 물체를 감지해야 하는 이론적 스위칭 거리를 나타냅니다. 여기에는 제조 공차나 전압 및 온도와 같은 되부 조건에 의한 변경이 반영되지 않습니다.

실제 스위칭 거리 Sr
실제 스위칭 거리는 특정한 사용 분야에서 센서가 지정된 온도, 전압 및 장착 조건에서 금속 물체를 감지하는 실제로 측정된 거리입니다. 실제 스위칭 거리는 공차 및 제조 변동으로 인해 공칭 스위칭 거리에서 약간 벗어납니다. 유도식 근접 스위치의 경우 23 ±5 °C에서 근접 스위치의 90% ~ 110% 범위에 있어야 합니다.

사용 스위칭 거리 Su
사용 스위칭 거리 Su는 센서가 안정적으로 작동할 수 있는 실제 스위칭 거리 범위입니다. 여기서는 온도, 전압 변동 및 기계적 공차 등과 같은 다양한 요인이 반영됩니다. 개별 근접 스위치의 스위칭 거리는 전체 작동 온도 범위에 걸쳐 공칭 값의 90% ~ 110% 전원 전압에서 측정됩니다.

보장된 스위칭 거리 Sa
보장된 스위칭 거리 Sg는 센서가 온도, 전압 및 제조 공차와 같은 환경 조건과 관계없이 언제라도 확실한 스위칭 신호를 전달하는 최대 거리입니다. 유도식 근접 스위치의 경우 보장된 스위칭 거리는 근접 스위치의 0% ~ 81% 범위에 안에 있습니다. 이 값은 센서가 생각 가능한 모든 조건에서 안정적으로 스위칭하는 것이 확실한 보수적인 값입니다.

보정 계수

유도식 센서의 스위칭 거리는 측정 대상 금속의 소재에 따라 다릅니다. 감쇠에 표준 측정 플레이트(Fe 360) 이외의 다른 금속 소재가 사용되는 경우, 기재된 스위칭 거리를 데이터 시트에 기재된 재료 보정 계수로 곱해야 합니다. 이 결과는 기준값으로 간주됩니다. 규격 측정 플레이트와 다른 측정 개체의 형상 역시 스위칭 거리에 영향을 미친다는 점에 유의해야 합니다. 데이터 시트에 보정 계수가 기재되어 있지 않은 경우 다음 표에 기재된 기본 값을 사용할 수 있습니다.

재료	보정 계수
강철	1
구리	0,25 ... 0,45
황동	0,35 ... 0,50
알루미늄	0,30 ... 0,45
스테인리스 스틸	0,60 ... 1,00
니켈	0,65 ... 0,75
주철	0,90 ... 1,05

알루미늄 포일 또는 금속 코팅 재료 검출 시 강철에서와 같이 스위칭 거리에 도달할 수 있습니다. 공칭 스위칭 거리 Sn은 코팅의 성분과 두께에 따라 다릅니다.

표준 센서에서는 비강자성 금속에 대한 스위칭 거리가 최대 70%까지 감소합니다. 유도식 Factor 1 센서에는 이러한 영향을 상쇄하는 마이크로 컨트롤러가 포함되어 있습니다. 그 결과 Factor1 센서는 재료에 따른 스위칭 거리 감소 계수가 나타나지 않습니다. 따라서 높은 스위칭 거리에 도달할 수 있기 때문에 알루미늄이나 비철 금속의 측정에 특히 적합합니다.

스위칭 히스테리시스

히스테리시스는 측정 플레이트를 이니시에이터에서 제거할 때와 후자가 전자에 접근할 때의 스위치 ON 지점과 스위치 OFF 지점 간의 차이입니다. 유도식 센서에서는 안정적인 작동을 보장하고 기계적 진동이 발생할 때 스위칭 오류를 방지합니다.

스위칭 주파수 및 회전 속도 측정

측정 방법 EN 60947-5-2에 따라 측정된 스위칭 주파수는 초당 최대로 가능한 스위칭 과정 횟수입니다. 유효 스위칭 주파수는 감지 대상 구성 요소의 크기나 재료 등과 같은 특정한 특성에 따라서도 달라집니다. 유도식 센서의 높은 스위칭 주파수로 인해(일반적으로 최대 5kHz) 빠른 사용과 정밀한 움직임 감지가 가능합니다.

유도식 센서를 사용한 회전 속도 측정 과정은 모니터링 또는 회전하는 개체의 정확한 회전 속도 측정을 위한 정밀한 프로세서입니다. 센서는 회전하는 축 또는 회전하는 기어 휠에 근접하게 장착됩니다. 전자기장을 통한 금속 구조물을 감지하면 카운팅할 수 있는 전기 펄스가 생성됩니다. 이 펄스의 스위칭 주파수에서 분당 회전 속도가 계산됩니다.

IO 링크 인터페이스가 있는 유도식 센서를 사용하면 스위칭 주파수를 디지털 측정 값으로 직접 전송할 수 있습니다. 그 결과 높은 통합 비용 없이 회전 속도 모니터링을 구현할 수 있습니다.

유도식 센서는 금속 개체 또는 기계 부분의 정확한 감지 및 거리 측정을 위해 산업 및 자동화 기술에서 사용됩니다. 그러나 유도식 센서는 견고성으로 인해 풍력 시스템 등과 같은 혹독하고 까다로운 환경에서 사용하기에 적합합니다.

유도식 센서는 금속만 감지하는 반면 정전식 감응 센서은 유리, 액체 및 플라스틱과 같은 비전도성 물체 역시 감지합니다. 두 센서 모두 비접촉식으로 작동함: 유도식 센서는 금속 개체에 영향을 미칠 수 있는 자기장을 사용하는 반면 정전식 감응 센서는 물질의 상이한 유전 상수로 인해 발생하는 전기장의 변경을 측정합니다.

유도식 센서는 작은 디자인으로 인해 좁은 기계 구조에 잘맞으며 효율적인 공간 활용을 가능하게 합니다. 빠른 응답 시간으로 인해 정밀하고 빠른 감지가 필요한 사용 분야에 적합합니다. 또한 움직이는 부품이 없기 때문에 유지보수 비용이 절감되고 수명이 길어집니다. 이러한 특성으로 인해 유도식 센서는 다양한 산업 분야의 다양한 사용 분야에 적합합니다.

추가적인 장점은 당사의 유도식 근접 스위치와 유도식 거리 센서 제품 페이지에서 확인할 수 있습니다.

유도식 센서의 안정적인 작동을 위해서는 올바르게 조립하는 것이 매우 중요합니다. 시운전, 다양한 장착 방식 및 설정 방법에 대해 자세히 알아보십시오. 또한 다양한 출력 유형(예: PNP 출력 또는 NPN 출력)과 관련 연결 다이어그램에 관한 정보를 받으십시오.