Czujnik przemysłowy – jak wybrać właściwy?

 

Czujnik jest jednym z podstawowych elementów każdej zautomatyzowanej maszyny. To od niego system sterowania otrzymuje informację, czy pojawił się detal, jaka jest jego pozycja, temperatura, ciśnienie lub odległość.

Problem w tym, że nie istnieje jeden uniwersalny czujnik przemysłowy. Indukcyjny, pojemnościowy, optyczny, ultradźwiękowy czy magnetyczny może sprawdzić się w zupełnie innych warunkach.

Dlatego przed zakupem warto odpowiedzieć na jedno podstawowe pytanie: co dokładnie ma zostać wykryte i w jakich warunkach będzie pracował czujnik?

Czujnik indukcyjny – najlepszy do metalu

Czujniki indukcyjne są jednymi z najczęściej stosowanych urządzeń w automatyce przemysłowej. Wykrywają przede wszystkim metalowe elementy bez konieczności fizycznego kontaktu.

Stosuje się je m.in. do:

• wykrywania pozycji elementów,
• kontroli obecności detali,
• określania położenia siłowników,
• zliczania produktów,
• kontroli położenia mechanizmów.

Ich dużą zaletą jest odporność na kurz, zabrudzenia i oleje, dlatego dobrze sprawdzają się w wielu środowiskach produkcyjnych.

Czujnik pojemnościowy – nie tylko metal

Czujnik pojemnościowy może wykrywać również materiały niemetalowe. Dlatego wykorzystuje się go m.in. do detekcji tworzyw sztucznych, szkła, drewna czy cieczy.

Może być przydatny np. do kontroli poziomu materiału w zbiorniku.

Trzeba jednak pamiętać, że jego działanie może być bardziej podatne na wpływ otoczenia niż w przypadku czujnika indukcyjnego. Dlatego odpowiednie ustawienie czułości ma duże znaczenie.

Czujnik optyczny – gdy liczy się odległość i szybkość

Czujniki optyczne wykorzystują światło do wykrywania obiektów. Mogą działać na zasadzie bariery, odbicia od obiektu lub odbicia od reflektora.

Znajdują zastosowanie m.in. na:

• przenośnikach,
• liniach pakujących,
• stanowiskach sortowania,
• automatach montażowych.

Ich zaletą jest możliwość wykrywania również elementów niemetalowych oraz duża szybkość działania.

Problemem mogą być natomiast przezroczyste, bardzo błyszczące lub silnie zabrudzone powierzchnie.

Czujnik ultradźwiękowy – gdy optyka nie wystarcza

Czujniki ultradźwiękowe wykorzystują fale dźwiękowe do wykrywania obiektów i pomiaru odległości.

Mogą być przydatne przy detekcji:

• cieczy,
• granulatów,
• przezroczystych produktów,
• obiektów o nieregularnej powierzchni.

Ich zaletą jest mniejsza zależność od koloru obiektu niż w przypadku części czujników optycznych.

Czujniki magnetyczne

Czujniki magnetyczne często wykorzystuje się do określania położenia tłoka w siłowniku pneumatycznym.

Są niewielkie, łatwe w montażu i pozwalają bezpośrednio kontrolować pozycję tłoka bez dodatkowych elementów mechanicznych.

W przypadku maszyn wykorzystujących dużą liczbę siłowników mogą stanowić prosty sposób monitorowania ich pracy.

Najważniejszy jest zasięg

Jednym z podstawowych parametrów czujnika jest odległość detekcji.

Nie należy jednak zakładać, że większy zasięg automatycznie oznacza lepsze urządzenie.

Jeżeli czujnik będzie pracował zbyt blisko innych elementów lub wykrywał obiekty znajdujące się poza wymaganą strefą, może powodować błędne sygnały.

Zasięg powinien być dobrany do geometrii konkretnego stanowiska.

Warunki pracy mogą zmienić wybór

Ten sam czujnik może działać bardzo dobrze w jednym miejscu i zupełnie nie sprawdzić się w innym.

Przed zakupem należy sprawdzić m.in.:

• temperaturę,
• wilgotność,
• obecność pyłu,
• oleje i środki chemiczne,
• drgania,
• sposób czyszczenia maszyny.

Warto również zwrócić uwagę na stopień ochrony IP oraz materiał obudowy.

Liczy się również sposób komunikacji

Klasyczny czujnik może przekazywać do sterownika prosty sygnał binarny. Coraz częściej stosuje się jednak urządzenia wyposażone w IO-Link.

Pozwala to przekazywać dodatkowe informacje diagnostyczne oraz zdalnie konfigurować parametry czujnika.

W przypadku rozbudowanych maszyn może to znacznie ułatwić serwis i zmianę ustawień.

Przykład z produkcji

Producent linii transportowej zastosował czujnik optyczny do wykrywania przezroczystych opakowań. System działał poprawnie dla części produktów, ale przy zmianie ich kształtu pojawiały się błędne detekcje.

Po przeanalizowaniu aplikacji zastosowano inne rozwiązanie optyczne oraz zmieniono sposób prowadzenia wiązki. Dzięki temu detekcja stała się stabilna bez konieczności przebudowy całego stanowiska.

Problem nie wynikał więc z „wadliwego czujnika”, ale z niedopasowania jego zasady działania do konkretnego produktu.

Najczęstsze błędy

Przy wyborze czujników często popełniane są następujące błędy:

• dobór wyłącznie na podstawie ceny,
• wybór urządzenia bez testu na rzeczywistym detalu,
• nieuwzględnienie warunków środowiskowych,
• zbyt duży lub zbyt mały zasięg detekcji,
• brak sprawdzenia sposobu komunikacji,
• pominięcie możliwości przyszłej zmiany produktu.

Jak wybrać dostawcę?

W przypadku prostych aplikacji dobór czujnika jest stosunkowo łatwy. Przy bardziej wymagających procesach warto jednak skorzystać ze wsparcia producenta lub integratora automatyki.

Dobry dostawca powinien pomóc dobrać nie tylko sam czujnik, ale również sposób jego montażu, parametry pracy i komunikację ze sterownikiem.

Firmy oferujące czujniki przemysłowe, automatykę i systemy detekcji można znaleźć w katalogu Zrobotyzowany.pl.

FAQ

Jaki czujnik wybrać do wykrywania metalu?
Najczęściej indukcyjny. Jest przeznaczony przede wszystkim do bezkontaktowej detekcji elementów metalowych.

Jaki czujnik nadaje się do cieczy?
W zależności od aplikacji można zastosować czujnik pojemnościowy, ultradźwiękowy lub specjalistyczny czujnik poziomu.

Czy czujnik optyczny wykrywa przezroczyste elementy?
Może wykrywać takie obiekty, ale wymaga odpowiedniego doboru technologii i konfiguracji.

Czy warto wybrać czujnik z IO-Link?
Jeżeli potrzebna jest diagnostyka, zdalna konfiguracja lub dodatkowe dane procesowe, IO-Link może być bardzo dobrym rozwiązaniem.

Czy jeden czujnik może zastąpić kilka innych?
Nie zawsze. Wybór powinien wynikać z rodzaju wykrywanego obiektu, wymaganej dokładności i warunków pracy.

Podsumowanie

Dobór czujnika przemysłowego powinien zaczynać się od procesu, a nie od katalogu produktów. Indukcyjny sprawdzi się przede wszystkim przy detekcji metalu, pojemnościowy przy różnych materiałach, optyczny przy szybkiej detekcji obiektów, a ultradźwiękowy w aplikacjach wymagających pomiaru odległości lub wykrywania trudnych powierzchni.

Równie ważne są zasięg, warunki środowiskowe, sposób montażu i komunikacja z automatyką. W przypadku bardziej wymagających aplikacji test rzeczywistego detalu przed zakupem może oszczędzić znacznie więcej niż wybór najtańszego urządzenia.