De meest gebruikte naderingsschakelaars zijn inductieve of capacitieve sensoren. Maar hoe werken deze eigenlijk, wat zijn de verschillen en voor welke toepassing is welke sensor geschikt? In dit blog lees je waar je rekening mee moet houden in je keuze.
Wat is een naderingsschakelaar?
Laten we bij het begin beginnen. Wat is een naderingsschakelaar precies? Deze schakelaar (ook wel nabijheidssensor genoemd), detecteert objecten binnen een relatief korte afstand zonder fysiek contact te maken. Doordat deze contactloos werkt, heeft hij een langere levensduur.
De schakelaar werkt zo. Via een uitgezonden elektromagnetisch signaal neemt de sensor veranderingen in het retoursignaal waar. Dit signaal verandert doordat de afstand tussen de sensor en het object toe of afneemt. Het verschil tussen capacitieve en inductieve naderingsschakelaars zit hem in het materiaal dat ze kunnen detecteren en de actieradius (de afstand tussen de sensor en het object).
Waar moet je rekening mee houden in het keuze?
Om de meest geschikt naderingsschakelaar voor je toepassing te bepalen, zijn er een aantal factoren waar je rekening mee moet houden.
- Het materiaal van het te detecteren object (metaal of niet-metaal)
- Het meetbereik
- Omgevingsfactoren (extreme omstandigheden zoals hitte, koude. Vuil en vocht)
- De gewenste mate van bescherming? Bepaal hiervoor de noodzakelijke beschermingsklasse
- De afmetingen en diktes van het te detecteren materiaal
- Het soort aansluiting (vaste kabel of via een connector)
- Montage: bondig (flush) voor gladde afwerking in het montagevlak of niet bondig (non-flush)
- De reductiefactor (bepaald door het geleidingsvermogen en doordringbaarheid)
Laten we beide typen schakelaars eens nader bekijken.
Inductieve naderingsschakelaars: ideaal voor metalen objecten
Dit type sensor is alleen geschikt om metalen objecten (ferrometalen) te detecteren. Handig voor het bepalen van begin- en eindpunten in processen, zoals een lift of op transportbanden.
Hij werkt met behulp van een spoel en condensator die een oscillerend circuit en daarmee een magnetisch veld met een hoge frequentie genereert. De sensor met verandering in impedantie (tijds- en frequentieafhankelijke weerstand). Komt het metalen object in dit magnetisch veld dan dempt deze het veld en verandert de impedantie. Hoe dichter bij de sensor hoe sterker de demping. De naderingsschakelaar zet deze demping/vervorming van het magnetisch veld om in een schakelsignaal. Een inductieve naderingsschakelaar is niet-optisch. Hierdoor is lichtinval of vervuiling niet van invloed op de prestaties.
Afstand, bereik en reductie
De detectieafstand van een inductieve benaderingsschakelaar is met 0,6 tot 22 mm relatief kort. Bij inductieve sensoren moet je rekening houden met de reductiefactor, want het geleidingsvermogen en penetrabiliteit van het materiaal beïnvloeden de werkelijke schakelafstand. Zo hebben andere metalen (non-ferro) zoals koper of aluminium een andere reductiefactor.
Daarnaast kan het zijn dat je objecten wilt detecteren die kleiner zijn dan het standaarddoel. Hoe kleiner het object, hoe kleiner de correctiefactor.
Je wilt dan ook het verzekerd detectiebereik weten voor jouw toepassing. Het verzekerd detectiebereik (Sa) is gelijk aan het nominaal detectiebereik (Sn) maal de zekerheidsfactor (0,81) maal de reductiefactor (R). Een rekenformule biedt uitkomst:
In dit rekenvoorbeeld gaan we uit van een bereik van 12 mm, maar met aluminium heb je een reductiefactor van 0.50, wat uitkomt op een detectiebereik van 6 mm.
Capacitieve naderingsschakelaars: voor geleidende en niet-geleidende materialen
Capacitief houdt in dat deze verandert onder invloed van een bepaald verschijnsel. Veranderingen in het elektrische veld worden versterkt en bij een drempelwaarde wordt deze omgezet in een signaal.
In tegenstelling tot een inductieve benaderingsschakelaar is een capacitieve variant geschikt voor detectie van geleidende en niet-geleidende materialen. Daarnaast kunnen ze ook materiaal achter een afdekking detecteren. Ze hebben een detectiebereik van 2 tot 50 mm en detecteren eenvoudig materialen achter een afscheiding tot 20 mm dik.
Handig voor bijvoorbeeld het detecteren van vloeistofpeil (niveaubewaking of bij vullen) of het tellen van objecten op transportbanden. Je vindt ze in uiteenlopende toepassingen en industrieën. De sensoren zijn populair omdat ze goed presteren bij verontreiniging en geen last hebben van elektromagnetische interferentie.
Bij het gebruik van capacitieve sensoren is de montagewijze (bondig/flush of niet-bondig/non-flush) van invloed op het detectiebereik. Niet-bondige montage heeft een groter detectiebereik. Met de volgende formule kun je het detectiebereik van een capacitieve sensor uitrekenen.
Om de zekere schakelafstand te berekenen geldt het volgende:
*εr = diëlektrische permittiviteit (diëlektrische constante) A = elektrodegebied 1/d = afstand tussen elektrodes
Vragen of opmerkingen?
Ik hoop dat je inmiddels een beter begrip hebt gekregen van beide typen naderingsschakelaars en hun toepassingen. Mocht je toch nog vragen hebben, laat dan gerust een reactie achter onder dit artikel of neem contact met mij of een van mijn collega’s op. Wij helpen je graag verder.
Lees ook:
De SDBT-MSX van Festo: een robuuste en zelflerende sensor
Reed of solid state: welke cilindersensor moet je hebben?
Handige integratie van SPAU-druksensoren in de MS-serie van Festo
Heeft dit artikel je geholpen?
Productspecialist aandrijftechniek