Detectiemethode en Functie

Verschillende scanprincipes kunnen worden gebruikt voor verschillende detectietaken. Het meest geschikte scanprincipe voor een specifieke toepassing wordt afgeleid uit verschillende variabelen: Deze omvatten het materiaal waarvan het doelobject gemaakt is, de omgevingsomstandigheden en de afstand van waarop de detectie moet gebeuren.

Wanneer de te scannen voorwerpen elektrisch geleidend zijn (bijv. vervaardigd uit metaal), en van dicht bij kunnen worden gescand, wordt het gebruik van een inductieve sensor aangeraden.

Inductieve sensoren functioneren volgens het principe dat de sensor een hoogfrequent, wisselend magnetisch veld opwekt. Wanneer een doelobject uit metaal dit magneetveld nadert, wordt energie onttrokken aan het wisselveld door wervelstroomverlies. Bovendien veroorzaken ferromagnetische doelobjecten een verlies aan capaciteit om opnieuw te magnetiseren. Deze verliezen worden geëvalueerd en de sensor schakelt wanneer een vastgelegde drempelwaarde wordt bereikt.

Typische toepassingen omvatten o.a. allerlei soorten positiebewaking, toezicht op klepstanden en de detectie van transportbandsnelheden. Dankzij de indrukwekkende veelzijdigheid van het fysieke scanprincipe zijn er talrijke, verschillende ontwerpen en sensorversies in de handel beschikbaar om te voldoen aan specifieke toepassingsvereisten—zoals reductiefactor 1-sensoren, NAMUR-sensoren, sensoren met een metalen kop en sensoren met E1-typegoedkeuring voor gebruik in voertuigen.

Naargelang de toepassing, kunnen ook de volgende scanprincipes worden ingezet als alternatief:

• Capacitieve sensor: voor het detecteren van voorwerpen vervaardigd uit plastic of papier, alsook vloeistoffen (olieachtige of waterige oplossingen), korrels en poeders
• Magneetveld-sensor: voor objecten die magnetisch zijn of van een magneet kunnen worden voorzien

Inductieve sensoren werken contactloos. De sensoren detecteren metalen voorwerpen die zich binnen hun meetbereik bevinden. Ze gebruiken hiervoor de wisselwerking van het metalen voorwerp als elektrische geleider met het wisselend elektromagnetisch veld van de sensor. In de elektrische geleider worden wervelstromen opgewekt, die energie aan het veld onttrekken en zo het niveau van de oscillatieamplitude beïnvloeden.

De kern van de inductieve sensor bestaat uit een spoel, gewoonlijk rondom een ferrietkern gewonden, die het magnetisch veld toelaat zich in een specifieke richting uit te zetten. De oscillator die zich erachter, in de sensor bevindt, maakt gebruik van een LC-resonantiecircuit om een wisselend magnetisch veld te vormen, dat niet door het scanvlak van de sensor wordt geregistreerd. In het metalen voorwerp dat zich binnen het meetbereik bevindt, worden wervelstromen gecreëerd. Deze onttrekken energie aan de oscillator. Hiervoor verandert het signaalniveau in de oscillator. Deze verandering in het signaalniveau schakelt de uitgangsfase in binaire sensoren via een Schmitt-trigger. Bij meetsensoren beïnvloedt deze verandering van het signaalniveau het analoge uitgangssignaal naargelang de afstand van het voorwerp. 

De eerste inductieve naderingssensor van industriële kwaliteit werd in 1958 door Walter Pepperl en Wilfried Gehl ontwikkeld en op de markt gebracht. Het ontwikkelingsproces werd op dat moment aangedreven door BASF. BASF wou de mechanische schakelcontacten die toen werden gebruikt voor de detectie van goederen vervangen door contactloze schakelsensoren die geen remvonken veroorzaakten. Het doel was om explosiegevaar zoveel mogelijk te beperken. Zelfs de eerste inductieve naderingssensor werd al ontworpen om intrinsiekveilig te zijn in overeenstemming met de NAMUR-standaard.

Alle naderingssensoren en inductieve sensoren van Pepperl+Fuchs werden ontwikkeld, vervaardigd en op de markt gebracht in overeenstemming met IEC/EN 60947, de relevante norm voor "Laagspanningsschakel- en verdeelinrichtingen—Deel 5-2: Besturingseenheden en schakelelementen—naderingssensoren".  

Voor Pepperl+Fuchs’ veiligheidssensoren is ook de relevante norm "Laagspanningsschakel- en verdeelinrichtingen—Deel 5-3: Besturingseenheden en schakelelementen—Vereisten voor naderingsschakelaars met vastgelegd gedrag onder foutcondities (PDDB)" van kracht.