Portée de détection en tant que caractéristique centrale

Un détecteur inductif bascule à une certaine distance de l'objet métallique. Cette distance est appelée « portée de détection ». La portée de détection est la caractéristique la plus importante d'un détecteur inductif. La portée de détection dépend du diamètre de la bobine du détecteur. Les dimensions et la composition matérielle de l'actionneur et la température ambiante sont des facteurs d'influence supplémentaires.

La norme EN 60947-5-2 définit la (les) portée(s) de détection pour tous les types de détecteurs autres que les modèles en forme de fente et annulaires. Par « portée de détection », on entend la « distance à laquelle un changement de signal à la sortie est causé par l'approche de la « cible standard » par rapport à la face de détection le long de l'axe de référence ».

Il existe deux façons d'actionner un détecteur :

• En utilisant une approche axiale
• En utilisant une approche radiale

La cible standard est définie comme un « élément actionneur optimal » (~élément d'amortissement) pour le fonctionnement. Une réduction des dimensions ou une modification de la composition du matériau réduit la portée de détection.

La cible standard spécifie certaines caractéristiques du détecteur telles que la portée de détection ou la fréquence de commutation et rend les spécifications du détecteur comparables. Les spécifications du détecteur peuvent être utilisées si l'élément d'amortissement utilisé dans l'application réelle correspond au matériau et aux dimensions de la cible standard. Si l'élément d'amortissement effectivement utilisé est plus grand, cela n'augmente généralement pas les propriétés du détecteur. Si l'élément d'amortissement utilisé est plus petit que la cible standard spécifiée dans la norme EN 60947-5-2 ou est constitué d'un matériau différent, cela réduit la portée de détection. La disposition du détecteur et de l'élément d'amortissement doit être personnalisée de manière à prendre en compte la portée de détection réduite.

Actionnement par approche axiale

Pour l'actionnement axial du détecteur, les portées de détection suivantes sont déterminées à l'aide d'une cible standard.

The standard target is square with a thickness of 1 mm and is made of steel, type FE 360 (ST37) with a smooth surface.
The target has one of the following side lengths:

• 1 x inner circle diameter of the sensing face
• 3 x s_n

The larger value (i.e. the larger area) applies in all cases.

Example 1

Sensor M18
Operating distance 5 mm
3 x operating distance = 15 mm < sensor diameter

• The actuator dimensions must therefore be 18 x 18 x 1 mm.

Example 2

Sensor M18
Operating distance 8 mm
3 x operating distance = 24 mm > sensor diameter

• The actuator dimensions must therefore be 24 x 24 x 1 mm.

Operating Distance ("Rated Operating Distance") s_n

The operating distance s_n, or according to EN 60947-2-5 "rated operating distance," is a conventional variable for determining the operating distance. This type of operating distance does not take into account manufacturing tolerances or changes caused by external influences such as voltage and temperature.

Effective Operating Distance s_r

The effective operating distance s_r is the operating distance of a single sensor measured under the following conditions:

• Ambient temperature of +23 ± 5 °C
• Voltage within the operating voltage range
• Within the specified installation conditions

0.9 · s_n ≤ s_r ≤ 1.1 · s_n

Usable Operating Distance s_u

The usable operating distance s_u is the operating distance of a single sensor measured under the following conditions:

• Ambient temperature range between -25 °C … +70 C
• Supply voltage between 85 % … 110 % of the rated operating voltage

0.9 · s_r ≤ s_u ≤ 1.1 · s_r

Assured Operating Distance s_a

The assured operating distance s_a is the distance from the sensing face, within which actuation of the sensor is assured under set conditions:

0 < s_a ≤ 0.81 · s_n

Repeat Accuracy R

The repeat accuracy R is the change in the effective operating distance s_r, measured under the following conditions:

• Period: 8 hours
• Housing temperature: +23 °C ± 5 °C
• Relative humidity: any
• Supply voltage: U_e ± 5 %; or voltage: any ± 5 % within the rated operating voltage range

R ≤ 0.1 ·s_r

Hysteresis H

The hysteresis H is the distance between the switch points (SP) when the standard target approaches the sensor and moves away from it again. The hysteresis is specified relative to the effective operating distance sr. This distance is measured at an ambient temperature of +23 °C ± 5 °C and at the rated operating voltage.

H ≤ 0.2 · s_r

The typical hysteresis of Pepperl+Fuchs inductive sensors is in the range between 5 % … 10 % of the effective operating distance s_r.

"Safely Switched Off" State

A sensor is safely switched off if the distance of the standard target to the sensing face is at least three times the operating distance s_n .

Actionnement par approche radiale

En plus de l'approche axiale de la cible standard, il existe une approche radiale (latérale). Si la cible standard est déplacée latéralement dans la zone de la face de détection du détecteur, le résultat est une portée de détection (s) différente avec un point de commutation différent (SP) et une course différentielle différente correspondante (H). Cela dépend de la distance axiale. Cette relation est décrite par la courbe de réponse.

Le détecteur bascule à une distance axiale de 0 à une couverture d'environ 15 % de la face active. À une portée réelle (sr) de 0,5 *, la surface du détecteur doit déjà être couverte d'environ 35 %. À une distance axiale de 0,8 * sr, la couverture doit être de 50 %. À 1* sr, le détecteur doit être complètement couvert pour pouvoir basculer.

Dans les applications réelles, la taille et le matériau s'écartent généralement des spécifications normatives de la cible standard. Dans la pratique, bien sûr, les éléments d'amortissement qui ont des dimensions différentes et sont constitués de matériaux différents de la cible standard sont utilisés. Les deux facteurs peuvent être pris en compte en conséquence.

La taille diffère de la cible standard

Les détecteurs inductifs sont souvent utilisés pour interroger les pièces de la machine. Ces pièces de machine ont rarement la même taille et la même forme que la cible standard à laquelle se réfèrent les données techniques d'un détecteur. La portée de détection dépend en particulier de la taille du métal utilisé pour amortir le détecteur. En général, la portée de détection n'augmente pas davantage si les objets sont plus grands que la cible standard. Cependant, si les objets deviennent plus petits que la cible standard, la portée de détection subit une diminution notable. Si la taille de l'objet interrogé est différente de la cible standard, nous vous recommandons de vérifier la portée de détection du détecteur sélectionné.

Variables déviantes possibles

La zone d'objet a * b est plus petite que la cible standard
► la plage de détection devient plus petite

La zone d'objet a * b est plus grande que la cible standard
► aucun effet

L'objet est plus épais que la cible standard
► dans ce cas, la profondeur de pénétration du champ magnétique dans le métal est cruciale : 

• Pour les détecteurs dont la fréquence d'oscillation est élevée, la profondeur de pénétration est faible : aucun effet
• Pour les détecteurs dont la fréquence d'oscillation est basse, la profondeur de pénétration est élevée : La plage de détection devient légèrement plus petite

L'objet est plus fin que la cible standard
► la plage de détection devient légèrement plus grande (pour les métaux non ferreux)

Material Deviating from the Standard Target: Reduction Factor

In addition to dimensions, the material composition of the damping element plays a particularly important role. This is described by the reduction factor. The reduction factor indicates the factor by which the operating distance for inductive sensors differs from steel FE 360 (St37) due to different materials.

The smaller the reduction factor, the smaller the operating distance for the specific material. Since this reduction factor in the inductive proximity sensor depends on factors such as the housing and shielding material, it can vary from type to type. The individual value is crucial for each respective sensor.

Here are some typical reduction factor values (source: Pepperl+Fuchs):