Lähestymisanturi – löydä valmistajia ja toimittajia

Läheisyysanturit tunnistavat esineitä, työkappaleita tai koneen osia ilman fyysistä kosketusta rajoitetulla tunnistusalueella.

Niitä käytetään läsnäolon, sijainnin, pääteasentojen tai liikesarjojen valvontaan. Ohjain voi sitten käsitellä anturisignaalin koneen toimintojen käynnistämiseksi, prosessien pysäyttämiseksi tai uusien automaatiovaiheiden aloittamiseksi.
Mittausperiaatteesta riippuen lähestymisanturit tunnistavat metallisia, ei-metallisia, läpinäkyviä, nestemäisiä tai kiinteitä kohteita. Yleisiä tyyppejä ovat induktiiviset, kapasitiiviset, optiset, magneettiset ja ultraääniset lähestymisanturit.
Tyypillisiä sovellusalueita ovat kone- ja laitosrakennus, automaatio- ja kokoonpanotekniikka, kuljetinjärjestelmät, pakkauskoneet, työstökoneet, varastotekniikka ja materiaalinkäsittelylaitteet.
Seuraavassa esitetään yleiskatsaus lähestymisanturien tyypillisistä tyypeistä, sovelluksista, eduista, rajoituksista ja tärkeistä valintaperusteista.

Läheisyysanturien tyypit

Induktiiviset lähestymisanturit

Induktiiviset lähestymisanturit tunnistavat metalliesineitä sähkömagneettisen kentän muutosten avulla.
Kun metalliesine lähestyy anturin aktiivista pintaa, esineeseen syntyy pyörrevirtoja. Nämä vaikuttavat sähkömagneettiseen kenttään ja aiheuttavat lähtösignaalin, kun määritelty tunnistusetäisyys saavutetaan.
Induktiiviset anturit toimivat kosketuksetta, ovat lähes kulumattomia ja tarjoavat lyhyet vasteajat. Ne soveltuvat erityisesti teräksen, ruostumattoman teräksen, alumiinin, messingin ja muiden metallien tunnistamiseen.
Saavutettava tunnistusetäisyys riippuu kuitenkin materiaalista, kohteen koosta ja anturin rakenteesta.

Kapasitiiviset lähestymisanturit

Kapasitiiviset lähestymisanturit havaitsevat sähkökentän muutoksia.
Metallien lisäksi ne voivat tunnistaa muovia, lasia, puuta, paperia, jauheita ja nesteitä. Tämän ansiosta ne sopivat täyttötason valvontaan, materiaalien tunnistamiseen ja ei-metallisten työkappaleiden valvontaan.
Kapasitiiviset anturit voivat toisinaan tunnistaa materiaaleja myös ei-johtavien säiliöiden seinämien läpi.
Kosteus, pölykerrostumat ja materiaalin ominaisuuksien muutokset voivat vaikuttaa anturin kytkentäkäyttäytymiseen. Siksi herkkyyden tarkka säätö on usein tarpeen.

Optiset lähestymisanturit

Optiset lähestymisanturit käyttävät näkyvää tai infrapunavaloa kohteiden tunnistamiseen.
Hajavalosensorit arvioivat kohteesta heijastunutta valoa. Heijastinsensorit toimivat vastapäätä olevan heijastimen avulla, kun taas läpivalosensorit käyttävät erillisiä lähettimiä ja vastaanottimia.
Optiset anturit tarjoavat pidemmän kantaman kuin monet induktiiviset tai kapasitiiviset mallit ja pystyvät tunnistamaan myös pieniä kohteita.
Väri, kiilto, läpinäkyvyys, ympäristön valo ja lika voivat kuitenkin heikentää tunnistusta.

Ultraääniset lähestymisanturit

Ultraääniset lähestymisanturit lähettävät äänipulsseja ja arvioivat kohteesta heijastuvan äänen.
Koska mittaus on suurelta osin riippumaton väristä ja optisesta läpinäkyvyydestä, myös tummat, kiiltävät tai osittain läpinäkyvät kohteet voidaan tunnistaa.
Ultraäänianturit soveltuvat läsnäolon seurantaan, etäisyyden mittaukseen ja täyttötason sovelluksiin.
Erittäin pienet, pehmeät, kulmikkaat tai ääntä voimakkaasti vaimentavat kohteet voivat olla vaikeampia tunnistaa.

Magneettiset lähestymisanturit

Magneettiset lähestymisanturit reagoivat magneettikenttään.
Niitä käytetään usein mäntien sijainnin tunnistamiseen pneumaattisissa tai hydraulisissa sylintereissä, läpissä, ovissa tai muissa liikkuvissa osissa.
Rakenteesta riippuen ne toimivat reed-koskettimilla, Hall-antureilla tai magnetoresistiivisillä mittausmenetelmillä.
Tunnistettavan kohteen on oltava joko itse magneettinen tai varustettu magneetilla.

Mekaanisesti toimivat lähestymisanturit

Mekaanisesti toimivat lähestymisanturit tunnistavat kohteen suoran kosketuksen kautta.
Niissä voi olla mäntä, rullavipu tai jousitanko, joka aktivoituu, kun työkappale koskettaa sitä.
Tarkkaan ottaen nämä laitteet eivät ole kosketuksettomia antureita, mutta käytännössä niitä käytetään usein vastaaviin tehtäviin, kuten pääteasennon tai läsnäolon valvontaan.
Ne ovat kestäviä ja helppoja arvioida, mutta niissä esiintyy mekaanista kulumista.

Läheisyysanturien sovellukset

Konetekniikka ja laitosrakentaminen

Konetekniikassa lähestymisanturit tunnistavat työkappaleita, liukukappaleita, työkaluja, hammaspyöriä ja muita liikkuvia komponentteja.
Ne valvovat pääteasentoja, vahvistavat liikkeiden päättymisen ja antavat signaaleja seuraavaa prosessivaihetta varten.
Induktiivisia antureita käytetään erityisen yleisesti tilanteissa, joissa metallisten koneen osien tunnistamisen on oltava luotettavaa.

Automaatio- ja kokoonpanotekniikka

Kokoonpanojärjestelmissä lähestymisanturit tarkistavat, ovatko komponentit paikallaan, asennettu oikein vai täysin paikallaan.
Ne valvovat tarttujia, syöttöjärjestelmiä, kiinnityslaitteita ja työkappaleiden kantajia.
Lyhyet vasteajat ja korkea toistettavuus ovat erityisen tärkeitä koneiden korkeilla syklitaajuuksilla.

Kuljetin- ja logistiikkatekniikka

Kuljetushihnoilla ja rullakuljettimilla lähestymisanturit tunnistavat säiliöt, pakkaukset, kuormalavat ja muut kuljetettavat tavarat.
Ne tukevat materiaalivirran hallintaa, laskevat työkappaleiden lukumäärän ja tunnistavat ruuhkat tai vapaat siirtopaikat.
Materiaalista ja etäisyydestä riippuen käytetään optisia, kapasitiivisia tai ultraäänisensoreita.

Pakkaustekniikka

Pakkauskoneissa lähestymisanturit valvovat tuotteita, kalvoja, kartonkeja, sulkimia ja pakkausosia.
Ne voivat havaita puuttuvia osia, käynnistää leikkaus- tai sulkemistoimintoja ja tarkistaa pakattujen tavaroiden sijainnin.
Läpinäkyvien kalvojen tai voimakkaasti heijastavien pintojen tunnistamiseen tarvitaan erityisesti sopivia optisia tai ultraäänimenetelmiä.

Työstökoneet

Työstökoneissa lähestymisanturit valvovat kiinnitystiloja, työkalujen asentoja, suojakansia ja liikkuvia akseleita.
Niiden on usein kestettävä jäähdytysnesteitä, metallilastuja ja tärinää.
Siksi kestävät kotelot ja korkea suojausluokka ovat erityisen tärkeitä.

Täyttötason valvonta

Kapasitiiviset, optiset ja ultraääniset lähestymisanturit voivat valvoa nesteiden, rakeiden ja jauheiden täyttötasoa tai läsnäoloa.
Sovelluksesta riippuen mittaus suoritetaan suoraan aineessa tai säiliön seinämän läpi.
Soveltuvuus riippuu materiaalin ominaisuuksista, säiliön muodosta, kerrostumista ja ympäristöolosuhteista.

Ovet, luukut ja suojalaitteet

Magneettiset tai induktiiviset lähestymisanturit valvovat ovien, luukkujen ja suojakansien asentoa.
Ne voivat ilmoittaa, onko suojalaite auki vai kiinni.
Turvallisuuteen liittyvät sovellukset edellyttävät sopivia ja asianmukaisesti hyväksyttyjä turva-antureita.

Läheisyysanturien edut

• Kosketukseton ja kulumaton kohteen tunnistus
• Nopea reagointi automatisoiduissa prosesseissa
• Korkea toistettavuus
• Kompakti integrointi koneisiin ja laitoksiin
• Eri materiaalien tunnistus mittausperiaatteesta riippuen
• Läsnäolon, sijainnin ja pääteasentojen valvonta
• Soveltuvuus korkeille kytkentätaajuuksille
• Helppo liitäntä ohjauslaitteisiin
• Mallit vaativiin teollisuusympäristöihin
• Vähäinen huoltotarve, kun valinta on tehty oikein

Läheisyysanturien rajoitukset

• Induktiiviset lähestymisanturit tunnistavat vain metalliesineitä. Tunnistamisetäisyys voi vaihdella merkittävästi metallin tyypistä riippuen.
• Kapasitiiviset anturit ovat herkkiä kosteudelle, kerrostumille ja materiaalin ominaisuuksien muutoksille. Tämä voi johtaa uudelleenkalibrointitarpeeseen tai virheellisiin kytkentöihin.
• Optisiin antureihin voivat vaikuttaa lika, pöly, ympäristön valo, läpinäkyvät materiaalit tai voimakkaasti heijastavat pinnat.
• Ultraäänianturit vaativat riittävän suuren ja suotuisasti suunnatun heijastavan pinnan. Pehmeitä, pieniä tai kulmikkaita esineitä voidaan tunnistaa vain rajoitetusti.
• Magneettiset lähestymisanturit vaativat sopivan magneettikentän, ja niihin voivat vaikuttaa ulkoiset magneettiset vaikutukset.
• Todellinen tunnistusetäisyys riippuu paitsi anturista myös kohteen koosta, materiaalista, asennusasennosta ja ympäristöolosuhteista.
• Useat lähelle toisiaan asennetut anturit voivat häiritä toisiaan mittausperiaatteesta riippuen.
• Tavalliset lähestymisanturit eivät automaattisesti sovellu turvallisuuteen liittyviin toimintoihin. Tällaisissa sovelluksissa on käytettävä erityisesti testattuja turva-antureita.

Tärkeitä valintaperusteita lähestymisantureille

Tunnistettavan kohteen materiaali

Mittausperiaatteen on sovelluttava tunnistettavaan kohteeseen.
Metallisia työkappaleita voidaan tunnistaa erityisen luotettavasti induktiivisilla antureilla. Kapasitiiviset, optiset tai ultraäänianturit sopivat paremmin muoville, lasille, nesteille tai jauheille.
Myös väri, kiilto, läpinäkyvyys ja pinnan rakenne on otettava huomioon.

Tunnistamisetäisyys

Vaadittu tunnistusetäisyys riippuu asennustilanteesta ja kohteen sijainnin mahdollisista toleransseista.
Tuoteselosteessa ilmoitettu nimellinen tunnistusetäisyys on yleensä määritetty määritellyissä testausolosuhteissa. Todellisessa käytössä materiaali, lämpötila ja asennusympäristö voivat lyhentää käyttöetäisyyttä.
Riittävä toimintavara lisää luotettavuutta.

Rakenne ja asennustyyppi

Läheisyysantureita on saatavana sylinterimäisinä, suorakulmaisina, rengasmainenina ja erityisen kompakteina malleina.
Sylinterimäisissä antureissa käytetään yleisesti kierteitä, kuten M8, M12, M18 ja M30.
Uppoasennettavat anturit voidaan upottaa suurelta osin metallipintoihin. Ei-uppoasennettavat versiot vaativat enemmän tilaa aktiivipinnan ympärillä, mutta tarjoavat usein pidemmän tunnistusetäisyyden.

Kytkentätaajuus ja vasteaika

Nopeasti liikkuvat työkappaleet ja koneiden korkeat syklitaajuudet edellyttävät riittävän korkeaa kytkentätaajuutta.
Anturin on tunnistettava kohde käytettävissä olevan ajan kuluessa ja lähetettävä signaali ohjausyksikköön viiveettä.
Induktiiviset ja optiset anturit sopivat usein erityisen hyvin nopeisiin kytkentätoimintoihin.

Lähtötoiminto

Läheisyysantureita on saatavana PNP-, NPN-, rele- ja digitaalilähdöillä.
On myös määritettävä, toimiiko lähtö normaalisti auki, normaalisti kiinni vai kytkettävänä.
Lähtösignaalin, käyttöjännitteen ja liitäntätyypin on oltava yhteensopivia olemassa olevan ohjausyksikön kanssa.

Liitäntä ja rajapinnat

Rakenteesta riippuen sähköliitäntä tehdään kiinteällä kaapelilla, liittimellä tai riviliittimellä.
Yksinkertaisiin kytkentätehtäviin riittää binäärilähtö. Konfiguroitavat anturit voivat välittää lisätietoja vianmäärityksestä ja prosessista digitaalisten rajapintojen kautta.
Standardoitu tiedonsiirto yksinkertaistaa käyttöönottoa, kunnonvalvontaa ja laitteen vaihtoa.

Ympäristöolosuhteet

Valintaan vaikuttavat lämpötila, kosteus, pöly, öljyt, jäähdytysnesteet, kemikaalit ja tärinä.
Anturilla on oltava sopiva suojausluokka sekä riittävä mekaaninen ja kemiallinen kestävyys.
Elintarviketeollisuudessa, ulkokäytössä, räjähdysvaarallisissa ympäristöissä tai hygieenisissä prosesseissa saatetaan tarvita erityismateriaaleja ja hyväksyntöjä.

Häiriöt ja asennusetäisyydet

Metallirakenteet, lähellä olevat anturit, sähkökaapelit ja sähkömagneettiset kentät voivat vaikuttaa kytkentäkäyttäytymiseen.
Siksi on noudatettava valmistajan määrittämiä asennus- ja vähimmäisetäisyyksiä.
Vakaa asennus estää tärinää tai asennon muutoksia aiheuttamasta epäluotettavia kytkentäpisteitä.

Ilmaisimet ja vianmääritys

Monissa lähestymisantureissa on LED-merkkivalot, jotka ilmaisevat toimintatilan, kytkentätilan tai viat.
Edistyneet diagnostiikkatoiminnot voivat ilmoittaa oikosulkuista, likaantumisesta, heikoista signaaleista tai riittämättömistä toimintavaroista.
Nämä tiedot helpottavat käyttöönottoa ja ennaltaehkäisevää kunnossapitoa.

Yhteenveto

Läheisyysanturit tunnistavat kohteet ja koneen osat määritellyllä tunnistusalueella ja tuottavat signaaleja ohjausta, valvontaa ja automaatiota varten.
Kohdemateriaalista ja sovelluksesta riippuen käytetään induktiivisia, kapasitiivisia, optisia, magneettisia tai ultraääniläheisyysantureita.
Tärkeimpiä valintaperusteita ovat kohdemateriaali, tunnistusetäisyys, rakenne, kytkentätaajuus, lähtösignaali ja ympäristöolosuhteet.
Kunkin mittausperiaatteen rajoitukset on otettava huomioon, jotta kohteiden tunnistus on luotettavaa ja vääriä kytkentöjä vältetään.

Läheisyysantureita on saatavilla useilta valmistajilta ja toimittajilta. Kattavat tiedot läheisyysanturien valmistajista ja toimittajista ympäri maailmaa löytyvät Exportpages-sivustolta.