Индуктивный датчик принцип работы. Индуктивные датчики: принцип работы, типы и применение в промышленности

Как работают индуктивные датчики. Какие бывают типы индуктивных датчиков. Где применяются индуктивные датчики в промышленности. Каковы преимущества и недостатки индуктивных датчиков.

Принцип работы индуктивных датчиков

Индуктивные датчики работают на основе явления электромагнитной индукции. Их принцип действия основан на изменении индуктивности катушки при внесении в ее электромагнитное поле металлического объекта.

Основные компоненты индуктивного датчика:

• Генератор высокочастотных колебаний
• Катушка индуктивности
• Электронная схема обработки сигнала
• Выходной каскад

При приближении металлического объекта к чувствительной поверхности датчика происходят следующие процессы:

1. Генератор создает высокочастотное электромагнитное поле вокруг катушки индуктивности
2. При внесении металла в это поле в нем возникают вихревые токи
3. Вихревые токи создают встречное магнитное поле
4. Это приводит к изменению индуктивности катушки датчика
5. Электронная схема фиксирует изменение и формирует выходной сигнал

Таким образом, индуктивный датчик позволяет бесконтактно обнаруживать металлические объекты и определять их положение.

Основные типы индуктивных датчиков

Существует несколько основных типов индуктивных датчиков, различающихся по конструкции и назначению:

1. Датчики приближения

Простейший тип индуктивных датчиков. Срабатывают при приближении металлического объекта на определенное расстояние. Имеют дискретный выходной сигнал (есть объект/нет объекта).

2. Аналоговые датчики

Позволяют измерять расстояние до объекта в некотором диапазоне. Выдают аналоговый сигнал, пропорциональный расстоянию (обычно токовый 4-20 мА или напряжения 0-10 В).

3. Дифференциальные датчики

Содержат две катушки и позволяют определять положение объекта относительно центра между катушками. Обеспечивают высокую точность измерений.

4. Датчики углового перемещения

Измеряют угол поворота вала. Бывают однооборотные (0-360°) и многооборотные. Выдают аналоговый или цифровой сигнал.

5. Датчики линейного перемещения

Измеряют линейное перемещение объекта. Диапазон измерений от нескольких миллиметров до метров. Применяются в гидроцилиндрах, прессах и т.п.

Сферы применения индуктивных датчиков

Индуктивные датчики широко используются в различных отраслях промышленности благодаря своей надежности и простоте. Основные области применения:

Машиностроение

• Контроль положения деталей на конвейерах
• Измерение перемещений в станках с ЧПУ
• Определение положения поршней в гидро- и пневмоцилиндрах
• Контроль скорости вращения валов

Автомобильная промышленность

• Системы АБС
• Контроль положения педалей и рычагов
• Системы подсчета оборотов двигателя
• Датчики положения коленвала и распредвала

Пищевая промышленность

• Контроль наличия крышек на бутылках
• Подсчет количества продукции
• Определение уровня заполнения емкостей

Химическая промышленность

• Контроль положения запорной арматуры
• Измерение уровня агрессивных жидкостей
• Системы дозирования реагентов

Преимущества и недостатки индуктивных датчиков

Индуктивные датчики обладают рядом достоинств, но имеют и некоторые ограничения. Рассмотрим основные плюсы и минусы:

Преимущества:

• Бесконтактное измерение
• Высокая надежность и долговечность
• Нечувствительность к загрязнениям
• Работа в агрессивных средах
• Высокое быстродействие
• Простота конструкции

Недостатки:

• Обнаружение только металлических объектов
• Относительно небольшая дальность действия
• Влияние электромагнитных помех
• Зависимость от температуры окружающей среды

Как правильно выбрать индуктивный датчик?

При выборе индуктивного датчика следует учитывать несколько важных параметров:

1. Диапазон срабатывания

Это максимальное расстояние, на котором датчик может обнаружить объект. Зависит от размера чувствительной поверхности датчика и свойств материала объекта.

2. Тип выходного сигнала

Может быть дискретным (PNP, NPN) или аналоговым (4-20 мА, 0-10 В). Выбирается исходя из требований системы управления.

3. Размер и форма корпуса

Зависят от условий монтажа. Бывают цилиндрические, прямоугольные, кубические датчики различных габаритов.

4. Степень защиты

Определяется условиями эксплуатации. Для работы в агрессивных средах требуется высокая степень защиты (IP67, IP68).

5. Температурный диапазон

Должен соответствовать условиям применения. Стандартные датчики работают от -25°C до +70°C, специальные — в более широком диапазоне.

Правильный выбор индуктивного датчика обеспечит надежную и эффективную работу системы автоматизации.

Индуктивный датчик. Принцип работы и подключение

Датчики

Индуктивный датчик (inductive sensor) – это датчик бесконтактного типа, предназначенный для контроля положения объектов из металла.

Содержание

• Принцип работы
• Параметры
• Способ подключения
• Индуктивный датчик LJ12A3-4-Z/BX

Принцип работы

Работа индуктивного датчика основана на взаимодействии магнитного поля катушки, расположенной внутри датчика, и металла, из которого состоит объект.

При приближении металлического объекта (5) к катушке (3), магнитное поле (4) изменяется, что в свою очередь заставляет компаратор (2) сформировать сигнал, который впоследствии поступит на усилитель (1) и далее в цепь управления.

Параметры

Напряжение питания – диапазон напряжения, при котором датчик работает корректно. 

Максимальный ток переключения — количество непрерывного тока, которое пропускаясь через датчик, не вызывает повреждение датчика.

Минимальный ток переключения — минимальное значение тока, которое должно протекать через датчик, чтобы гарантировать работу.

Рабочее расстояние (Sn) – максимальное расстояние от поверхности датчика, до квадратного куска железа толщиной 1 мм в осевом направлении. Расстояние будет уменьшаться для других материалов, зависимость Sn от материала представлена в таблице.

Железо	1 x Sn
Нержавеющая сталь	0,9 х Sn
Латунь — бронза	0,5 x Sn
Алюминий	0,4 x Sn
Медь	0,4 x Sn

Частота переключения — максимальное количество переключений датчика в секунду.

Способ подключения

Способ подключения зависит от типа индуктивного датчика.

Трехпроводные – два вывода отвечают за питание датчика, а третий подключается к нагрузке. В зависимости от структуры (NPN или PNP) нагрузка подключается к положительному (NPN) или отрицательному (PNP) полюсу источника постоянного напряжения.

Четырехпроводные – два вывода питания, два вывода подключаются к нагрузке.

Существуют также двух и пятипроводные датчики, но используются они реже из-за особенностей подключения.

Индуктивный датчик LJ12A3-4-Z/BX

Рассмотрим стандартный датчик, который наиболее часто используется в ЧПУ-станках или 3d-принтерах в качестве концевого выключателя. Датчик имеет 3 вывода и NPN структуру. Размеры датчика 12×50мм, расстояние обнаружения  4мм. Напряжение питания 6-36 В.

На реальном примере продемонстрируем работу датчика. В качестве нагрузки подключаем светодиод с токоограничивающим резистором, а затем подносим металлическую пластину к датчику.

На расстоянии менее 4 мм от пластины, датчик срабатывает и подает напряжение на нагрузку через нормально разомкнутый контакт (NO).

Просмотров:

Индуктивные датчики | Типы выходов

• Главная страница
• Промышленные датчики
• Продукция
• Бесконтактные датчики
• Индуктивные датчики
• База знаний об индуктивных датчиках
• Версии датчиков
• Доступные типы выходов

База знаний об индуктивных датчиках

• Устранение неисправностей / ЧаВо
• Способ обнаружения и функционирование
• Версии датчиков
• Коммуникационные интерфейсы
• Возможность применения
• Установка и ввод в эксплуатацию
• Применение и отрасли

Каждый тип выхода датчика предоставляет информацию о том, будет ли это бинарный (переключающий) датчик с двумя заданными состояниями, с аналоговыми выходными значениями или (измерительный) датчик для передачи данных. Ниже предлагается информация о типах выходов, для которых предлагаются индуктивные датчики, и о том как эти выходы работают.

Переключающие датчики

Примечание: В Подключении датчика можно найти информацию об электрических соединениях различных датчиков согласно их типам выходов.

Сюда входят традиционные индуктивные бесконтактные датчики, т. е. простые переключатели «вкл.-выкл.». Они могут переключаться между двумя заданными состояниями и, тем самым, управлять такими исполнительными механизмами как клапаны, задвижки, световые индикаторы и т. д. Индуктивные бесконтактные датчики можно подсоединять к цифровым входам программируемых логических контроллеров.

1. Датчик с выходом NPN (сигнал «Отрицательный»)

При включении выход NPN датчика подсоединяет выходное соединение к заземлению. Нагрузка подсоединяется между напряжением питания +U_B и выходом NPN датчика.

Пример датчика с выходом NPN

2.

Датчик с выходом PNP (сигнал «Положительный»)

При включении выход PNP датчика подсоединяет выходное соединение к напряжению питания датчика. Нагрузка подсоединяется между выходом PNP датчика и заземлением L-.

Примечание: Датчики с выходом PNP чаще используются для предотвращения коротких замыканий на землю.

 

Пример датчика с выходом PNP

3. Датчик с двухпроводной функцией

В индуктивных датчиках с двухпроводной функцией используется обычный тип выхода только с двумя выходными кабелями для блока питания и передачи сигналов.

Датчик работает последовательно с подключенной нагрузкой. При последовательном подключении очередность расположения датчика и нагрузки будет не важна.

Пример датчика с двухпроводной функцией

Принцип работы

Датчик с двухпроводной функцией — это активный компонент, которому для функционирования требуется энергия. Электроэнергия подается на датчик через два соединительных провода. В то же время датчик сигнализирует о своем положении переключателя через эти же соединительные провода.

По принципам работы датчик с двухпроводной функцией часто приравнивается к механическому переключателю. Тем не менее, датчики этого типа работают не так, как механический переключатель, который размыкается или замыкается в зависимости от демпфирования датчика.  Через разомкнутый механический переключатель не течет никакой ток. Подключенная нагрузка не под напряжением. И наоборот, в идеальной ситуации напряжение через замкнутый механический переключатель не падает. Все напряжение питания подается на нагрузку.

В то же время датчику с двухпроводной функцией как активному компоненту напряжение и ток требуются непрерывно. Даже в замкнутом состоянии напряжение на датчике падает заметно, и не все попадает на подключенную нагрузку. В разомкнутом состоянии через датчик и подключенную нагрузку течет ток. Поэтому когда работает датчик с двухпроводной функцией, то однозначное состояние «разомкнуто» и «замкнуто» никогда не существует.

Датчики с двухпроводной функцией, в основном, работают на цифровых входах программируемого логического контроллера (ПЛК). В зависимости от типа, у этих цифровых входов будет полное входное сопротивление согласно EN 61131-2. Это нужно учитывать при выборе датчика с двухпроводной функцией. Стандартные датчики с двухпроводной функцией Pepperl+Fuchs могут работать на цифровых входах 2-го типа. Для цифровых входов 3-го типа требуется слабый остаточный ток. Датчики с двухпроводной функцией с выходными каскадами Z4L (или Z8L) подходят для работы с цифровыми входами 3-го типа.

Иногда датчики с двухпроводной функцией работают с дискретными нагрузками. Нужно учитывать индивидуальную величину сопротивления нагрузки. Технические данные для датчиков с двухпроводной функцией по этому вопросу не предоставляют никакой информации, так как величина сопротивления зависит от рабочего напряжения установки и минимального и максимального рабочего тока датчика.

4. Датчик с контактным выходом реле

У датчика с контактным выходом реле будет двоичный выход, который управляет реле. Переключение происходит через отдельную цепь управления в отличие от силовой цепи как «управляемой» цепи.

Пример датчика с контактным выходом реле

Принцип работы

У датчиков с контактным выходом реле, по крайней мере, четыре соединения. Два соединения используются для питания электроники датчика. Остальные соединения выводят беспотенциальные контакты реле наружу. Это два соединения с нормально замкнутым контактом / нормально разомкнутым контактом и три соединения с перекидным контактом. Контакты реле — это механические контакты, у которых обычно более высокая допустимая нагрузка по току, чем у электронных коммутационных выходов. Поэтому контакты реле подвержены механическому износу. Частота переключения также ограничена несколькими переключениями в секунду. Основная характеристика контактов реле — это их беспотенциальная работа.

5. Датчик с выходным сигналом NAMUR

Датчик с выходом этого типа генерирует выходные сигналы, которые соответствуют дополнительной функции безопасности согласно спецификациям NAMUR, например, должным образом спроектированный бесконтактный датчик или энкодер.

Пример датчика с выходным сигналом NAMUR

Принцип работы

Датчики NAMUR — это двухпроводные датчики, которые отображают положение переключателя через особые значения тока, как указано в стандарте EN 60947-5-6. Датчики NAMUR обычно подсоединены к изолированным усилителям с переключателем, которые воспринимают значения тока датчика NAMUR и преобразуют их в дискретные коммутационные выходы. Вместе с подходящим изолированным усилителем с переключателем датчики NAMUR создают искробезопасную цепь для использования во взрывоопасных зонах. Наряду с управлением коммутационными выходами изолированный усилитель с переключателем обеспечивает обнаружение короткого замыкания и обрыва провода.

Две версии:

Традиционно, у датчиков NAMUR будет постоянная выходная характеристика. В обозначении типа датчики NAMUR с этой выходной характеристикой отмечены «N».

Участок 0: незадействованное состояние
Красный участок между 0/I: недопустимое состояние усилителя с переключателем
Участок I: диапазон срабатывания
Участок ≤ 0,15 мА: обрыв провода
Участок ≥ 6,5 мА: короткое замыкание

Кроме того, Pepperl+Fuchs предлагает датчики NAMUR с двоичным переключением. Датчики NAMUR с этой выходной характеристикой в обозначении типа маркируются «N0» (нормально замкнутый) или «N1» (нормально разомкнутый).

Участок 0: незадействованное состояние
Красный участок между 0/I: недопустимое состояние усилителя с переключателем
Участок I: диапазон срабатывания
Участок ≤ 0,15 мА: обрыв провода
Участок ≥ 6,5 мА: короткое замыкание

6. Датчик с цифровым токовым выходом

Датчик с цифровым токовым выходом — это обычный бинарный индуктивный датчик. Сигнал переключения выдается в виде двух дискретных значений тока.

Пример датчика с цифровым токовым выходом

Принцип работы

Бинарные индуктивные датчики обычно используются для обнаружения наличия. Состояние обнаружения объектов передается как двоичный сигнал (сигнал переключения).

Выходной ток 5 мА: нет обнаруженных объектов
Выходной ток 10 мА: обнаружен объект

Измерительные датчики

Индуктивные датчики со следующими типами выходов могут обнаруживать (измерять) и передавать множество сигналов или информацию о состоянии с возвращаемыми значениями тока или напряжения.

1. Датчик с аналоговым токовым выходом (4 мА … 20 мА)

Этот тип выхода относится к индуктивному аналоговому датчику, что обнаруживает физические переменные — например, расстояние до металлического предмета — и преобразует это измеренное значение как аналоговое значение тока для аналогового выхода.

Пример датчика с аналоговым токовым выходом

Принцип работы

Датчики с аналоговым токовым выходом могут использоваться для измерения расстояния между датчиком и демпфирующим элементом.

2. Датчик с аналоговым выходом напряжения (например, 0 В … 10 В)

Это еще один тип индуктивного аналогового датчика, что обнаруживает физические переменные — например, расстояние до металлического предмета — и преобразует это измеренное значение как аналоговое значение напряжения для аналогового выхода.

Пример датчика с аналоговым выходом напряжения

Принцип работы

Датчики с аналоговым выходом напряжения могут использоваться для измерения расстояния между датчиком и демпфирующим элементом.

3. Датчик с AS-интерфейсом

Датчик, который можно использовать для связи промышленной сети с AS-интерфейсом. Положение переключателя и любые другие данные передаются через AS-интерфейс.

Пример датчика с AS-интерфейсом

Принцип работы

AS‑интерфейс — это стандартная связь промышленной сети на уровне полевых устройств для промышленной связи. AS-интерфейс работает по принципу ведущее устройство / ведомое устройство и используется для передачи данных и энергии по двухпроводной линии. Как стандарт связи он является экономически эффективным и гибким, и поэтому часто используется на заводах и в системах автоматизации. В результате, датчики для AS-интерфейса используются во многих областях применения в промышленности с уже имеющимися структурами AS-интерфейса. Плоский кабель AS-интерфейса на основе технологии прокалывания позволяет быстро и без обширных работ по подключению интегрировать их в существующие структуры.

4.

Датчик с интерфейсом IO-Link

Датчик с интерфейсом IO-Link работает с входными/выходными сигналами, чтобы предоставить данные по стандартизованному штекеру M8 или M12 для интеллектуальной (IO-Link) связи датчиков и исполнительных устройств на полевом уровне.

 

Пример датчика с IO-Link

Принцип работы

IO-Link — это двухточечное соединение. Датчик напрямую назначается для ведущего устройства IO-Link. Через идентификацию датчиков и передачу больших объемов данных датчики с интерфейсом IO-Link особенно подходят для использования в приложениях Интернета вещей (IoT). Датчики с интерфейсом IO-Link могут использоваться в режиме работы SIO (SIO = стандартный ввод-вывод). Это означает, что данные датчики подходят для обычного применения без связи IO-Link.

Выходная логика

Типичная выходная функция индуктивных датчиков — это двоичное «переключение». С основой на двух состояниях возможны различные функции. Необходимо соблюдать стабильность позиционирования и гистерезис переключения.

Второй тип индуктивных датчиков предоставляет аналоговую выходную функцию. В этом случае выдается плавно движущееся значение тока 4 мА … 20 мА или значение напряжения 0 В … 10 В. Чтобы измерения были успешными, нужно соблюдать такие базовые условия как разрешение, стабильность позиционирования, частота переключения и линейность.

Перейти

• Промышленные датчики
• Взрывозащита

Прямые ссылки

• Новости
• Соглашения об уровне обслуживания для ecom instruments
• Где купить?
• Просмотр литературы
• Технологии
• Загрузка технической документации
• Пресс-релизы
• Международные выставки

Читайте наш Интернет-журнал! Вас ждут увлекательные истории успеха, отчеты о применении продукции, интервью и региональные новости.

e-новости

Подпишитесь на нашу рассылку и регулярно получайте новости и интересную информацию из мира автоматизации.

Подписка

Читайте в этом выпуске e-news:

• Промышленные датчики
• Взрывозащита

Индуктивные датчики

Ознакомьтесь с ассортиментом индуктивных датчиков Pepperl+Fuchs.

Индуктивные датчики классифицируются по типам выходов

• NPN
• PNP
• PNP/NPN
• Двухпроводной
• Двухпроводной с минимальным остаточным током
• Реле
• NAMUR
• Цифровой токовый выход
• Ток на аналоговом выходе
• Аналоговый выход напряжения
• AS-интерфейс
• IO-Link
• Прочее

ООО «Пепперл и Фукс» — Взрывозащищенное оборудование
123808
Россия
Москва
4-ая Магистральная, д.11
Строение 2, 3 этаж, офис 305
info@ru. pepperl-fuchs.com
 +7 495 995 8842

ООО «Пепперл+Фукс Аутомейшн» — Промышленные датчики
195197
Россия
Санкт-Петербург
корп. 2, лит. З, офис 228
Кондратьевский пр., д. 15
[email protected]
 +7 812 677 4848

© 2022 Все права защищены.

Pepperl+Fuchs является ведущим разработчиком и производителем электронных датчиков и компонентов глобального рынка автоматизации. Постоянные инновации, прочное качество, устойчивые гарантии роста и дальнейшего успеха на протяжении 70 лет. Количество сотрудников Pepperl+Fuchs составляет более 6300 человек по всему миру, наше производство находится в Германии, США, Сингапуре, Венгрии, Индонезии, Вьетнаме и сертифицировано согласно ISO 9001.

Принципы работы индуктивного датчика

Определения:

НЕТ (нормально разомкнутый): Релейный выход, который разомкнут, запрещая текущий поток, когда исполнительный механизм отсутствует и закрывается, позволяя поток тока при наличии исполнительного механизма.

НЗ (нормально замкнутый): Релейный выход, который замкнут, позволяя ток течет, когда привод отсутствует и открывается, запрещая поток тока при наличии исполнительного механизма.

НПН Выход: Транзисторный выход, переключающий общий или отрицательное напряжение на нагрузку. Нагрузка подключается между положительный запас и выход. Текущие потоки от нагрузка через выход на землю, когда выход переключателя на. Также известен как поглощение тока или отрицательное переключение.

ПНП Выход: Транзисторный выход, коммутирующий положительное напряжение к нагрузке. Нагрузка подключается между выходом и общим проводом. Ток течет с выхода устройства через нагрузку на заземление, когда выход переключателя включен. Также известен как текущий источник или положительное переключение.

Эксплуатация Расстояние (Sn): Максимальное расстояние от датчика до квадратный кусок железа (Fe 37) толщиной 1 мм со сторонами = диаметр чувствительной поверхности, который вызовет изменение на выходе датчика. Расстояние будет уменьшаться для других материалы и формы. Испытания проводят при 20ºC с подача постоянного напряжения. Это расстояние действительно включает ± 10% производственный допуск.

Мощность Источник питания: Диапазон напряжения питания, в котором будет работать датчик. в.

Макс. Ток переключения: Допустимая величина непрерывного тока проходить через датчик, не вызывая повреждения датчика. Он указан как максимальное значение.

Мин. Ток переключения: Это минимальное значение тока, которое должен протекать через датчик, чтобы гарантировать работу.

Макс. Пиковый ток: Максимальный пиковый ток указывает на максимальное текущее значение, которое датчик может выдержать за ограниченный период времени времени.

Остаток Ток: Ток, протекающий через датчик при он в открытом состоянии.

Мощность Drain: Количество тока, необходимое для работы сенсора.

Напряжение Падение: Падение напряжения на датчике при движении максимальная загрузка.

Короткий Защита цепи: Защита от повреждения датчика если нагрузка закоротит.

Работа Частота: Максимальное количество циклов включения/выключения, которое устройство способно за одну секунду. Согласно EN 50010, этот параметр измеряется динамическим методом, показанным на рис. инжир. 1 с датчиком в положениях (а) и (б). S — операционная расстояние, а m — диаметр датчика. Частота дается формулой на рис. 2.

Повторяемость (%Sn): Разница между любыми значениями рабочего расстояния измерено за 8-часовой период при температуре от 15 до 30ºC и напряжение питания с отклонением <= 5%.

Гистерезис (%Sn): Расстояние между точкой включения подход привода и точка «выключения» отступление привода. Это расстояние снижает количество ложных срабатываний. Его значение дается в процентах от рабочего расстояния или расстояние. См. рис. 3

Заподлицо Монтаж: Для установки рядом моделей для скрытого монтажа. см. рис. 4а. Модели без скрытого монтажа могут быть встроены в металл по рис. 4б. рядом см. рис. 4в. Sn = рабочее расстояние.

Защита Степень: Степень защиты корпуса согласно IEC (Международная электротехническая комиссия) выглядит следующим образом:
IP 65: Пыленепроницаемый. Защита от водяных струй.
IP 67: Пыленепроницаемый. Защита от воздействия погружения

Как работают индуктивные датчики

Резюме

декабрь 2012 г.

Марк Ховард, Zettlex

Индуктивные датчики широко используются для измерения положения или скорости, особенно в суровых условиях. Однако для многих инженеров терминология и методы индуктивных датчиков могут сбивать с толку. Индуктивные датчики положения и скорости бывают самых разных форм, размеров и конструкций. Можно сказать, что все индуктивные датчики работают по принципу трансформатора, и все они используют физическое явление, основанное на переменном электрическом токе. Это впервые наблюдал Майкл Фарадей в 1830-х годах, когда он обнаружил, что первый проводник с током может «индуцировать» ток во втором проводнике. Открытия Фарадея привели к созданию электродвигателей, динамо-машин и, конечно же, индуктивных датчиков положения и скорости. К таким датчикам относятся простые бесконтактные переключатели, датчики с переменной индуктивностью, датчики с переменным сопротивлением, синхронизаторы, резольверы, поворотные и линейно регулируемые дифференциальные трансформаторы (RVDT и LVDT). Различные типы В простом датчике приближения (иногда называемом бесконтактным или бесконтактным переключателем) на устройство подается электроэнергия, которая вызывает протекание переменного тока в катушке (иногда называемой петлей, катушкой или обмоткой). Когда проводящая или магнитопроницаемая цель, такая как стальной диск, приближается к катушке, это изменяет импеданс катушки. Когда порог пройден, это действует как сигнал о том, что цель присутствует. Датчики приближения обычно используются для обнаружения простого присутствия или отсутствия металлической цели, а электрический выход часто имитирует переключатель. Эти датчики широко используются во многих промышленных приложениях, где электрические контакты в традиционном выключателе в противном случае оказались бы проблематичными, особенно при наличии большого количества грязи или воды. Вы увидите множество индуктивных датчиков приближения, когда в следующий раз будете мыть машину на автомойке. Датчики с переменной индуктивностью и переменным магнитным сопротивлением обычно производят электрический сигнал, пропорциональный смещению проводящего или магнитопроницаемого объекта (обычно стального стержня) относительно катушки. Как и в случае датчика приближения, импеданс катушки изменяется пропорционально смещению цели относительно катушки, на которую подается переменный ток. Такие устройства обычно используются для измерения смещения поршней в цилиндрах, например, в пневматических или гидравлических системах. Поршень может проходить по внешнему диаметру катушки. Синхронизаторы измеряют индуктивную связь между катушками, когда они движутся относительно друг друга. Обычно они вращающиеся и требуют электрических соединений как с движущимися, так и с неподвижными частями (обычно называемыми ротором и статором). Они могут обеспечить чрезвычайно высокую точность и используются в промышленной метрологии, радиолокационных антеннах и телескопах. Синхронизаторы, как известно, дороги и в настоящее время все реже встречаются, поскольку в основном их заменяют (бесщеточные) резольверы. Это еще одна форма индуктивного детектора, но электрические соединения выполняются только с обмотками на статоре. LVDT, RVDT и резольверы измеряют изменение индуктивной связи между катушками, обычно называемыми первичной и вторичной обмотками. Первичная обмотка передает энергию во вторичные обмотки, но соотношение энергии, передаваемой в каждую из вторичных обмоток, изменяется пропорционально относительному смещению магнитопроницаемой мишени. В LVDT это обычно металлический стержень, проходящий через отверстие обмоток. В RVDT или резольвере обычно используется профилированный ротор или полюсный наконечник, который вращается относительно обмоток, расположенных по периферии ротора. Типичные области применения LVDT и RVDT включают гидравлические сервоприводы в аэрокосмических системах управления элеронами, двигателями и топливными системами. Типичные области применения резольверов включают коммутацию бесщеточных электродвигателей. Существенным преимуществом индуктивных датчиков является то, что соответствующие схемы обработки сигналов не обязательно должны располагаться в непосредственной близости от чувствительных катушек. Это позволяет размещать сенсорные катушки в суровых условиях, что в противном случае могло бы помешать другим методам измерения, таким как магнитные или оптические, поскольку они требуют относительно тонкой электроники на основе кремния, расположенной в точке измерения. Приложения Индуктивные датчики имеют большой опыт надежной работы в сложных условиях. Следовательно, они часто являются автоматическим выбором для приложений, связанных с безопасностью, критических с точки зрения безопасности или высокой надежности. Такие приложения распространены в военной, аэрокосмической, железнодорожной и тяжелой промышленности. Причина такой солидной репутации связана с базовой физикой и принципами работы, которые обычно не зависят от:

• подвижные электрические контакты
• температура
• влажность, вода и конденсат
• посторонние вещества, такие как грязь, жир, песок и песок.

Сильные и слабые стороны Из-за характера основных рабочих элементов — намотанных катушек и металлических частей — большинство индуктивных датчиков чрезвычайно надежны. Учитывая их солидную репутацию, возникает очевидный вопрос: «Почему индуктивные датчики используются не так часто?» Причина в том, что их физическая надежность является одновременно и сильным, и слабым местом. Индуктивные датчики, как правило, точны, надежны и прочны, но также являются большими, громоздкими и тяжелыми. Большой объем материала и потребность в тщательно намотанных катушках делают их производство дорогим, особенно устройства высокой точности, требующие точной намотки. Помимо простых датчиков приближения, более сложные индуктивные датчики непомерно дороги для многих основных, коммерческих или промышленных приложений. Еще одна причина относительного дефицита индуктивных датчиков заключается в том, что инженеру-конструктору может быть сложно их указать. Это связано с тем, что для каждого датчика часто требуется отдельная спецификация и покупка соответствующих схем генерации переменного тока и обработки сигналов. Это часто требует значительных навыков и знаний в области аналоговой электроники. Поскольку молодые инженеры, как правило, сосредотачиваются на цифровой электронике, они будут рассматривать такие дисциплины как нежелательную «черную магию», которой следует избегать. Устройства следующего поколения Однако в последние годы на рынок вышло новое поколение индуктивных датчиков, которые пользуются растущей репутацией не только на традиционных рынках, но и в промышленном, автомобильном, медицинском, коммунальном, научном, нефтегазовом секторах. Это новое поколение индуктивных датчиков использует ту же основную физику, что и традиционные устройства, но использует печатные платы и современную цифровую электронику, а не громоздкие трансформаторные конструкции и аналоговую электронику. Элегантный подход также открывает ряд приложений для индуктивных датчиков, включая датчики 2D и 3D, линейные устройства с коротким ходом (<1 мм), устройства с криволинейной геометрией и высокоточные угловые энкодеры. Использование печатных схем позволяет печатать датчики на тонких гибких подложках, что также устраняет необходимость в традиционных кабелях и разъемах. Гибкость этого подхода — как физически, так и из-за возможности легко предоставлять индивидуальные проекты для OEM-производителей — является основным преимуществом этого нового подхода. Как и в случае с традиционными индуктивными методами, этот подход обеспечивает надежные и точные измерения в суровых условиях. Есть также несколько важных преимуществ:

• Снижение стоимости
• Повышенная точность
• Уменьшенный вес
• Упрощенное машиностроение, например, удаление подшипников, уплотнений и втулок.