Что же такое датчик в целом? Он могут быть совершенно различны и по форме, и по размеру. В целом датчик – это устройство, преобразующее воздействие физической величины в электрический сигнал, удобный для использования. Физическим воздействием может быть, например, расстояние до объекта, температура, влажность и различные другие физические величины. Индуктивный датчик – это датчик, который бесконтактно реагирует на металлический объект. Другими словами, он позволяет обнаружить металл, не соприкасаясь с ним. Датчики бывают цилиндрические, прямоугольные, плоские, уголковые, кольцевые, щелевые, и специальные, например, для контроля поворотных задвижек. Индуктивные датчики применяют для обнаружения, подсчёта, определения положения, скорости и перемещение металлических объектов. 


Основной отличительной способностью индуктивных датчиков является их нечувствительность к неметаллическим объектам, исключением являются такие материалы, как ферриты. Также к важным преимуществам можно отнести простоту конструкции настройки и монтажа, стабильность и надёжность, устойчивость к загрязнениям, доступное и недорогое решение задач, возможность работать с чёрными и цветными металлами, а также сплавами. Именно поэтому индуктивные датчики нашли широкое применение для автоматизации процессов, например, в металлургии, машиностроении, добывающей промышленности, нефтяной, в том числе нефтехимии, в химической промышленности, в пищевой и других отраслях промышленности. С более конкретными применениями вы можете ознакомиться на нашем сайте https://www.sensor.ua/.

Где же был применён первый индуктивный датчик?


Историческая справка. Бесконтактный индуктивный выключатель был изобретён более 60 лет назад, в 1958 г. В Мангейме (Германия). Одним из основателей компании по производству электронных компонентов PEPPERL+FUCHS Вальтера Пёпперлем и его коллегой Вильфридом Гейлем.

 Крупная химическая компания BASF нуждалась в надёжном устройстве, которое могло бы работать во взрывоопасной среде в зоне химического завода, выполняя тысячи циклов переключения при очень низких токах.


 В лаборатории PEPPERL+FUCHS удалось разработать альтернативы механическим бесконтактным выключателям. Это был первый в мире датчик приближения в комплекте с первым транзисторным усилителем, с искробезопасной схемой управления. 

Изобретение стало всемирно признанным стандартом в индустрии бесконтактных выключателей, а также отправной точкой в истории успеха компании. Этому событию посвящена бронзовая плита на так называемой Аллее славы Мангейма.

Принцип работы индуктивного датчика

Чтобы понять принцип работы индуктивного датчика, разберём его составляющие. Индуктивные бесконтактные выключатели состоят из следующих основных узлов: электромагнитная система, генератор, демодулятор, пороговое устройство, и выходной усилитель, электромагнитная система, её также называют элементом датчика.

Электромагнитная система является частью генератора, она представляет собой катушку индуктивности, помещённую в магнитопровод, чаще всего – это круглая ферритовая чашка. 

Чашки, в зависимости от габаритов датчика, могут иметь диаметр от 3,3мм до 150мм. С внешней стороны ферритовый сердечник закрыт ферритовым колпачком, его торцевая часть называется чувствительной поверхностью. Область перед чувствительной поверхностью называется зоной чувствительности датчика, там сконцентрировано магнитное поле, оно распространяется примерно наполовину диаметра датчика. Генератор – это та часть электронной схемы датчика, которая вырабатывает электрические колебания. Генератор формирует переменное электромагнитное поле, в сечении напоминающее букву «м». Катушка индуктивности и конденсатор образуют колебательный конур. Конденсатор – это устройство для накопления заряда и энергии электрического поля. Генератор вырабатывает незатухающие синусоидальные колебания. При попадании металлического объекта в зону чувствительности датчика, в нём образуются вихревые токи, они создают встречный магнитный поток, демпфирующий колебания контура, другими словами, происходит затухание электромагнитных колебаний, уменьшается их амплитуда. Чем ближе металлический объект к чувствительной поверхности датчика, и чем больше его размер, тем сильнее затухание. Демодулятор, или детектор, он же выпрямитель, преобразует изменение высокочастотных колебаний генератора в изменение постоянного напряжения.

Пороговое устройство сравнивает переданное электро модулятором напряжение с заранее установленным порогом срабатывания. При достижении порога формируется логический сигнал «0» или «1», т.е. выключение или включение. Таким образом пороговое устройство преобразует аналоговый сигнал детектора в цифровой выходной сигнал, ещё его называют дискретным. В качестве порогового устройства используют как транзисторные, там и микро схемные компораторов и тригеров Шмидта. 

Особенностью порогового устройства является то, что пороги переключения из «0» в «1» и из «1» в «0» не совпадают. Это делается преднамеренно для повышения помехоустойчивости датчика. Данное свойство называют гистерезисом.

Выходной усилитель увеличивает мощность выходного сигнала до необходимого значения для передачи последующему устройству. Выходной усилитель часто называют выходным ключом, т.к. он оперирует логическим значением «0» и «1». В качестве выходного ключа могут использоваться транзисторы различных типов, тиристоры (семисторы), реле электромагнитные, реле твердотельные, оптроны, интеллектуальные ключи и другие специализированные микросхемы. Электромагнитная система, генератор, демодулятор, пороговое устройство и выходной усилитель являются основой индуктивных датчиков.

Подытожим вышесказанное. Принцип действия индуктивного датчика основан на изменении параметров электромагнитного поля при вхождении металлического объекта в зону чувствительности. Эти изменения фиксируются электронной схемой датчика и изменяют его состояние. В результате этого происходит коммутация выходных цепей: размыкание нормально замкнутого, замыкание нормально разомкнутого или переключение контакта.