Hatótávolság, mint központi jellemző

Az induktív érzékelők akkor kapcsolnak, ha bizonyos távolságra vannak a fémtárgytól. Ezt a távolságot „hatótávolságnak” nevezzük. Az induktív érzékelő legfontosabb jellemzője a hatótávolság. A hatótávolság az érzékelő tekercsének átmérőjétől függ. A működtetőelem méretei és anyaga, valamint a környezeti hőmérséklet további befolyásoló tényezők.

Az EN 60947-5-2 szabvány meghatározza a hatótávolságot (s) a rés és a gyűrű alakú érzékelőktől eltérő érzékelők esetében. „Hatótávolság”: azt a távolságot jelenti, amelyen a jel a kimeneten megváltozik, a „standard céltárgy” és a referencia tengely mentén lévő érzékelőfelület közötti megközelítéséből.

Az érzékelő kétféleképpen működtethető:

• Tengelyirányú megközelítés alkalmazása
• Radiális megközelítés alkalmazása

A standard céltárgy egy, a működés szempontjából „optimális működtetőelem” (~csillapítóelem). A méretek csökkentése vagy az anyagösszetétel változása csökkenti a hatótávolságot.

A standard céltárgy meghatározza az érzékelők bizonyos jellemzőit, például a hatótávolságot vagy a kapcsolási frekvenciát, és lehetővé teszi az érzékelők műszaki adatainak összehasonlítását. Az érzékelő műszaki adatai akkor használhatók, ha az aktuális alkalmazásban használt csillapítóelem anyaga és mérete megfelel a standard céltárgynak. Ha a ténylegesen használt csillapítóelem nagyobb, ez általában nem javítja az érzékelő képességeit. Ha a csillapítóelem kisebb, mint az EN 60947-5-2 szabványban meghatározott standard céltárgy, vagy más anyagból készült, ez csökkenti a hatótávolságot. Az érzékelő és a csillapítóelem elrendezését úgy kell kialakítani, hogy figyelembe kell venni a csökkentett hatótávolságot.

Tengelyirányú működtetés

Az érzékelő tengelyirányú működtetése esetén a következő hatótávolságok meghatározása egy standard céltárgy segítségével történik.

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 .

Radiális működtetés

A standard céltárgy tengelyirányú megközelítésén kívül radiális (oldalirányú) megközelítés is létezik. Ha a standard céltárgyat oldalirányban az érzékelő érzékelési felületének területére mozgatják, az eredmény egy másik kapcsolási ponttal (SP) és ennek megfelelően különböző hiszterézissel (H) eltérő hatótávolság (s) lesz. Ez az axiális távolságtól függ. Ezt a kapcsolatot az átviteli jelleggörbe írja le.

Az érzékelő 0 tengelyirányú távolság esetén, az aktív felület kb. 15%-os lefedettsége mellett kapcsol. 0,5 * effektív hatótávolság (sr) esetén az érzékelő felületét már kb. 35%-ban le kell fedni. 0,8 * sr tengelytávolság esetén a lefedettségnek 50%-nak kell lennie. 1* sr esetén az érzékelőt teljesen le kell fedni a kapcsoláshoz.

A méret és az anyag a valós alkalmazásokban általában eltér a standard céltárgy normatív előírásaitól. A gyakorlatban természetesen olyan csillapítóelemeket használnak, amelyek különböző méretűek és a standard céltárgytól eltérő anyagokból készültek. A két tényezőt ennek megfelelően figyelembe kell venni.

A méret eltér a standard céltárgytól

Az induktív érzékelőket gyakran használják a gépalkatrészek lekérdezésére. Az ilyen gépalkatrészek mérete és alakja ritkán egyezik meg azzal a standard céltárggyal, amelyre az érzékelő műszaki adatai vonatkoznak. A hatótávolság különösen az érzékelő csillapítására használt fém méretétől függ. A hatótávolság általában nem nő tovább, ha az objektumok nagyobbak, mint a standard céltárgy. Ha azonban az objektumok kisebbek lesznek, mint a standard céltárgy, a hatótávolság jelentősen csökken. Ha a lekérdezett objektum mérete eltér a standard céltárgytól, javasoljuk, hogy ellenőrizze a kiválasztott érzékelő hatótávolságát.

Lehetséges eltérő változók

Az a * b tárgyterület kisebb, mint a standard céltárgy
► az érzékelési tartomány kisebb lesz

Az a * b tárgyterület nagyobb, mint a standard céltárgy
► nincs hatása

A tárgy vastagabb, mint a standard céltárgy
► ebben az esetben a mágneses mező fémbe való behatolási mélysége döntő fontosságú: 

• A magas oszcillátorfrekvenciájú érzékelők esetében a behatolási mélység kicsi: nincs hatás
• Az alacsony oszcillátorfrekvenciájú érzékelők esetében a behatolási mélység nagy: Az érzékelési tartomány valamivel kisebb lesz

A tárgy vékonyabb, mint a standard céltárgy
► az érzékelési tartomány kissé nagyobb lesz (színesfémek esetén)

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):