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电感式传感器针对特殊工况的设计和应用

供稿:工控网 2013/6/6 16:55:28

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摘要:本文以ELCO(宜科)公司产品为例,介绍针对特殊工况设计的电感式传感器的应用
    关键词:电感式传感器、应用
引言

电感式传感器的发展及分类
    电感式传感器以线圈自感变化为原理,已经广泛应用于工业控制行业各个领域。其优势在于:无机械运动部件、寿命长、高灵敏度、高精度、高输出频率、易于现场安装和现场维护等。在汽车制造、冶金、机械、纺织、造纸、印刷、包装、电梯、物流、电力、食品饮料、水泥建材、工程机械等行业发挥着重要作用,是不可或缺的检测手段之一。
随着电感式传感器在自动化控制领域行业的应用的扩张,以及传统行业特殊工位对其的需求,最原先的标准型(通用型)电感式传感器已经不能完全满足各种特殊需求。随即,特殊型的产品应运而生,其中包括Long-Sensing检测距离增强型、All-Metal全金属封装型、Factor=1全金属检测型、抗焊接干扰型、宽温度范围型、温度扩展型、特氟龙涂层型、本安型、模拟量输出型、转速监控型、耐高压型等。其基于原有标准型产品的基础上,以更加细化的针对特殊环境或特殊应用,进行了设计和改进,使产品特性更为适合,避免了标准产品的使用限制,扩充了电感式传感器的应用范围,使电感式传感器适应性更强,其的优势更柔性的发挥出来。
本文即针对部分特殊型电感式传感器产品及应用做一些介绍。

Long-Sensing检测距离增强型系列
    标准型的电感式接近开关的检测距离,各个厂家都采用的同一标准。比如:M18尺寸齐平式和非齐平式,检测距离分别为5mm和8mm;M30尺寸齐平式和非齐平式,检测距离为10mm和15mm,其也是最广泛应用的产品系列。但对于某些使用工位,如被测物运行轨迹不稳定时,传感器与被测物安装距离标准时,被测物可能会偏移出传感器检测范围,当安装距离稍靠近时,被测物与传感器感应面又有可能发生撞击,导致传感器损毁。
    因此,Long-Sensing系列产品发挥了其优势。M18尺寸,检测距离齐平为8mm非齐平12mm;M30尺寸,齐平15mm非齐平30mm。相比,检测距离提升了50%~100%。此设计,可大大降低碰撞风险,同时也降低设备维护的时间。其与标准型产品相比,即保留了原有的优势特性,又提升了检测距离,可以说是标准型产品的进化。
All-Metal全金属封装型
    如引言所述,电感传感器的基本检测原理是线圈磁场。磁场易于穿透非金属材质,所以通常的电感传感器感应面采用的是PBT等塑料材质。
    All-Metal系列产品完全颠覆了这一传统,其采用的工艺是以不锈钢棒材作为外壳加工原料,将棒材从后部向内车空,但保留感应面与管壳的一体式结构,以此作为传感器的管壳。真正做到一体式全不锈钢封装,前感应面与管壳同为不锈钢材质,并且无缝隙。该系列产品技术得益于对电感传感器电路的优化和对线圈的重新设计。其优势在于:
    1 金属感应面的硬度使其具有更好的抗机械冲击性和耐磨损性,适用于易产生机械碰撞的场合,比如:机加工的金属碎屑防护等
    2 前端完全密闭,使其有更好的防护等级,适用于对防尘、防水、油等要求很高的场合,比如:机加工的切削液喷溅和腐蚀等
Factor=1全金属检测型
    基于物理原理,磁场对铁磁性金属作用较明显,而对非铁磁性金属作用较差。所以,电感式传感器的标准被测物(标定检测距离的靶标)材质为37号钢。这也意味着由于原理所限,电感式传感器检测铁质金属检测距离为标准;但检测铜、铝等非铁磁性金属检测距离会大幅衰减至20%~50%,劣势非常明显。
    Factor=1系列产品,对于线圈重新设计为多线圈结构,增加了一个作为补偿的接收线圈。这个设计,使得其在检测过程中,将损失的检测距离“弥补”过来。保证了对铜、铝、铁等金属材质具有相同的无衰减检测距离。这对于被测物为非铁质金属的应用有很大帮助。另外,此系列产品对于抗电磁干扰特性也有进一步提升。
抗焊接干扰型全金属检测
    此系列产品为焊装车间量身定制的产品。焊装车间工况较为特殊,其在焊接过程中,会产生强磁干扰,这对于电感式传感器而言无疑是对EMC特性的进一步要求。另外产生的焊接火花喷溅,也是对传感器外壳防护的重要要求之一。
    根据焊装车间的特点,该系列传感器的设计与制造逐一需要考虑与满足。首先,加强抗强磁干扰,避免因磁场导致的误动作,是重中之重,传感器的初衷就是提供稳定、可靠的检测;再者,该产品采用Telfon或其他特殊涂层,该材料具有不粘连、耐短暂高温的特性,以保证不会被焊接火花溅射灼伤,以提高其免维护特性。为汽车行业等焊装车间的首选产品。
宽温度范围型
    电感式传感器的使用温度范围在-25℃~70℃之间,其可以覆盖大多数自然温度场合。但,有些应用工位,情况比较特殊,比如:室内应用,散热较差,其温度可能会略高于70℃,对此若选择耐高温型系列产品则价格相差悬殊。
    宽温度范围产品,在保证其他参数不变的情况下,由标准温度范围扩展到-30℃~100℃,并具有合理的价格定位,对于温度略超常温的工位,提供了性价比最高的选择。另外,此系列产品具有的温宽也非常适用于昼夜温差较大的户外应用。
温度扩展型
    该系列产品主要为特殊温度范围应用提供解决方案。产品系列温宽囊括-40℃~250℃温度范围,分为不同温度阶梯,可选择最适合产品.
耐低温型,以适应北方户外、冷库应用。温宽范围:-40℃~70℃,可长期在低温下应用。
    耐高温型,从120℃到耐超高温250℃,适合冶金行业及汽车涂装车间等。对于高温应用场合,因其特殊的环境及维护的难度较大,传感器的耐久性十分重要,是需要以优良的品质提供稳定、可靠的检测。

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