Полезно · Сензори

Индуктивният датчик открива метал без допир. Не се влияе от цвят, прах и масло, няма износване и превключва стотици пъти в секунда. Затова е най-често срещаният сензор на машината: крайни положения, броене на зъби и болтове, контрол на наличие.

Повечето проблеми на обекта обаче не са в датчика, а в избора му. Обектът е от алуминий, а разстоянието е взето за стомана. Датчик за наравно с метала е сложен в нещо, което го „заслепява“. Зъбното колело върти по-бързо, отколкото датчикът превключва. Тази статия минава през петте въпроса, на които трябва да има отговор, преди да се поръча кодът: колко далеч и какъв е металът, как се монтира, колко бързо, в каква среда и как се свързва.

Свързването — жилата, PNP и NPN, двупроводни и четирипроводни, и съвместимостта с входа на PLC — е подробно в статията „Свързване на сензори към PLC“. Тук то е само в последния раздел.

1. Четирите разстояния — кое се гледа при избора

В каталога стои едно число — Sn, номиналното разстояние. То е условна стойност: разстоянието, на което датчикът превключва при еталонния обект, без да се отчитат производствените допуски, температурата и захранването. Стандартът IEC 60947-5-2 определя още три разстояния около него:

Означение Какво е Граници по IEC 60947-5-2
Sn — номинално стойността в каталога и в кода —
Sr — действително на конкретния екземпляр, при номиналното захранване и 23 °C 0,9 · Sn ≤ Sr ≤ 1,1 · Sn
Su — използваемо в целия температурен обхват и при захранване 85 … 110 % 0,9 · Sr ≤ Su ≤ 1,1 · Sr
Sa — гарантирано до него всеки екземпляр превключва при всички условия 0 ≤ Sa ≤ 0,81 · Sn
челоSa: 0 … 0,81 · Sn — гарантираноSr: 0,9 … 1,1 · Sn — при 23 °CSu: 0,81 … 1,21 · Sn — t° и захранване00,810,911,11,21разстояние до обекта, в части от Sn
Обхватите на Sa, Sr и Su спрямо Sn (по фиг. 3 на IEC 60947-5-2)

Числото 0,81 идва от двата допуска един след друг: 0,9 за екземпляра и още 0,9 за температурата и захранването. В каталозите често е закръглено на Sa = 0,8 · Sn. Правилото за проектиране е едно: металът трябва да стига до челото на разстояние, не по-голямо от Sa, а не от Sn. Датчик, настроен „на ръба“ на Sn, работи на масата и спира да работи през зимата.

SaSa = 0,81 · Sn · kмkм — коефициентът на метала (раздел 2); за стомана kм = 1

Източник: IEC 60947-5-2:2007+A1:2012, фиг. 3 (стр. 22), т. 7.2.1.3.1–7.2.1.3.3 (стр. 31–32); каталог на сензорите, т. 1.3.

2. Металът и размерът на обекта

Sn се мери с еталонен обект: квадратна пластина от въглеродна стомана Fe 360 (старото означение — Fe 37), дебела 1 mm. Страната ѝ е равна на диаметъра на челото или на 3 · Sn — което от двете е по-голямо. За M12 с Sn = 4 mm това е квадрат 12 × 12 mm. Обект, който е по-малък от еталона, се открива от по-близо — затова при болтове, зъби и тънки ламарини разстоянието се проверява на място.

С другите метали датчикът превключва по-близо. Разстоянието за стомана се умножава по коефициента на метала:

Метал Коефициент kм Sa за M12, Sn = 4 mm
Стомана (Fe 37), чугун 1,00 3,24 mm
Никел 0,70 2,27 mm
Месинг 0,42 1,36 mm
Алуминий 0,37 1,20 mm
Мед 0,35 1,13 mm

Алуминиевата пластина се открива на около една трета от разстоянието за стомана. Ако на линията има различни метали — например заваръчни клещи от мед и детайли от стомана — има серия с фактор 1 (TC): еднакво разстояние за всички метали.

Пример 1 — алуминиева пластина на 2 mm от челото

Капакът на машината е от алуминий. При затворен капак той минава на 2 mm от челото, а мястото позволява M12. Проверка на три кода:

Код Монтаж Sn kм Sa ≥ 2 mm
TLF12-04PO-E2 вграден 4 mm 0,37 0,81 × 4 × 0,37 = 1,20 mm ✗
TLN12-08PO-E2 невграден 8 mm 0,37 0,81 × 8 × 0,37 = 2,40 mm ✓
TCF12-04POE вграден 4 mm 1,00 0,81 × 4 × 1,00 = 3,24 mm ✓

Вграденият TLF12-04 не стига: на алуминий гарантира само 1,2 mm. Невграденият TLN12-08 стига, но около челото му трябва свободна зона (раздел 3). TCF12-04 с фактор 1 стига и като вграден — това е най-сигурното решение, когато датчикът стои в метален корпус.

Източник: IEC 60947-5-2:2007+A1:2012, т. 2.2.3 (стр. 13) и т. 8.3.2.1.1 (стр. 43); каталог на сензорите, т. 2.1 (коефициентите на метала), т. 2.2 и т. 2.8 (моделите).

3. Вграден или невграден

Стандартът дели индуктивните датчици на два вида монтаж. В каталожния номер това е буквата след серията: F — вграден, N — невграден.

  • Вграден (F, flush, embeddable) — около челото може да има метал, без да се променят характеристиките. Челото стои наравно с металната повърхност и е защитено от удари.
  • Невграден (N, non-flush) — около челото трябва да има свободна зона. Срещу това дава до два пъти по-голямо разстояние при същия размер.
≥ 3 · Snа) вграден (F)челото наравно с метала≥ 3 · Sn≥ 3 · dd≥ 2·Snб) невграден (N)около челото — без метал
Монтаж в метал по фиг. A.2 на IEC 60947-5-2: d — диаметърът на датчика

И при двата вида металът срещу челото (стена, плоча, рамка) трябва да е на поне 3 · Sn, иначе датчикът го „вижда“ постоянно. При невградения свободната зона около челото е с диаметър поне 3 · d и дълбочина поне 2 · Sn. Два датчика един до друг се разделят, за да не си пречат: по каталога вградените — на поне един диаметър, невградените — на поне два.

Какво разстояние да се очаква по размер

Резба IEC: вгр. / невгр. TR (1×) TL (2×) TY (3×)
M8 1 / 2 mm 1,5 / 2 2 / 4 3 / 6
M12 2 / 4 mm 2 / 4 4 / 8 6 / 10
M18 5 / 8 mm 5 / 8 8 / 16 12 / 20
M30 10 / 15 mm 10 / 15 16 / 25 22 / 40

Колоната „IEC“ са стандартните разстояния от приложение A на стандарта. Сериите с удвоено (TL) и утроено (TY) разстояние дават повече при същата резба, но това се плаща с по-ниска честота на превключване (раздел 4).

Гайките се затягат с момента от каталога — при M12 това е 16 N·m, при M18 — 28 N·m. По-силното затягане деформира корпуса.

Източник: IEC 60947-5-2:2007+A1:2012, т. 2.2.9–2.2.10 (стр. 14), прил. A, модел IA — табл. A.2 (стр. 61) и фиг. A.2 (стр. 62); каталог на сензорите, т. 2.1 и т. 2.2.

4. Честота на превключване

Честотата f е колко пъти в секунда датчикът може да се включи и изключи. Тя има значение при броене — зъби, болтове, гърбици — и при мерене на обороти. Стандартът дава минималните стойности (при M12 — 400 Hz за вграден и 200 Hz за невграден), а в каталога всеки модел има своята. Колкото по-голямо е разстоянието, толкова по-ниска е честотата:

Пример 2 — броене на зъби

Зъбно колело с 24 зъба се върти с 1450 min−1. Датчикът трябва да превключва поне:

ff = z · n60 = 24 · 145060 = 580 Hz
M12 Sn f по каталога ≥ 580 Hz
TRF12-02 2 mm 1000 Hz ✓
TLF12-04 4 mm 1000 Hz ✓
TRN12-04 4 mm 800 Hz ✓
TYF12-06 6 mm 600 Hz ✓
TLN12-08 8 mm 500 Hz ✗
TYN12-10 10 mm 100 Hz ✗

Подходящи са само кодовете с малко разстояние, а TYF12-06 с 600 Hz е на границата. Невграденият TLN12-08 с 500 Hz вече изпуска зъби, а TYN12-10 е за положения, не за броене. Същата сметка се прави и за входа на контролера: обикновеният цифров вход има филтър и при стотици херца не стига — нужен е бърз брояч. Честотата му е в ръководството на модула.

Източник: IEC 60947-5-2:2007+A1:2012, прил. A, модел IA, т. A.4 (стр. 62); каталог на сензорите, т. 2.2.

5. Хистерезис и повторяемост

Датчикът се включва, когато металът доближи на Sr, и се изключва чак когато се отдалечи на Sr + H. Разликата H е хистерезисът. Той пречи на изхода да „трепти“, когато обектът вибрира около прага. Повторяемостта R е колко се мести точката на превключване от един цикъл към друг.

Величина IEC 60947-5-2 TR · TL · TY TC
хистерезис H ≤ 20 % от Sr ≤ 15 % 3 – 10 %
повторяемост R ≤ 10 % от Sr ≤ 3 % / ≤ 5 % ≤ 2 %

Практическото следствие: обект, който спира точно на границата, дава нестабилен сигнал. Ако металът стига до Sa, а в изключено положение се отдалечава на повече от 1,5 · Sn (1,21 · Sn плюс 20 % хистерезис), сигналът е ясен при всички условия. Индуктивният датчик не е измервателен уред — за позициониране с точност под милиметър има аналогови изпълнения (TA) и датчици с IO-Link.

Източник: IEC 60947-5-2:2007+A1:2012, т. 7.2.1.4–7.2.1.5 (стр. 33); каталог на сензорите, т. 2.2 и т. 2.8 (технически данни).

6. Средата — специални изпълнения

Стандартният датчик е IP67, с корпус от неръждаема стомана или никелиран месинг и пластмасово чело. Когато условията са по-тежки, има серии за тях:

Условие Серия Какво дава
удари по челото, стружки, абразив TM изцяло от неръждаема стомана, вкл. челото
висока температура TG до +120 °C и до +220 °C
различни метали, заваръчни линии TC фактор 1 — еднакво разстояние за всички метали
заваръчни пръски TW PTFE покритие, по което пръските не полепват
хранителна промишленост, миене под налягане TP IP69K
малко място TX, TSS, TS, TE, TQ ø3 – M5, свръхкъси, къси и правоъгълни
измерване на разстояние TA аналогов изход
параметри и диагностика от PLC TBL IO-Link
само два проводника TD двупроводни DC — като контакт

Конекторът също трябва да е IP67, иначе степента на защита на датчика не важи — подробно в статията „Индустриални конектори IP65 и IP67“.

Източник: каталог на сензорите, т. 2.1.

7. Как се чете каталожният номер

Пример: TLF12-04PO-E2

Позиция Стойност Значение
T вид индуктивен
L разстояние удвоено (R — стандартно, Y — утроено)
F монтаж вграден, наравно с метала (N — невграден)
12 размер M12 (6.5 — ø6,5 гладък, 08 — M8, 18 — M18, 30 — M30)
04 разстояние Sn 4 mm
P изход PNP (N — NPN)
O функция НО (C — НЗ)
E2 присъединяване конектор M12, 4 извода (E1 — M8, 3 извода; без — кабел 2 m)

Двупроводните са серия TD: TDF12-04HO е M12, вграден, 4 mm, НО (HC — НЗ). Изход PNP или NPN при тях няма — те се включват като контакт.

Източник: каталог на сензорите, т. 2.2 „Каталожен номер“ и т. 2.13.

8. Свързването накратко

Изпълнение Жила Кога
трипроводен PNP или NPN кафяв +, син 0 V, черен изход с всеки цифров вход; PNP — когато общият извод на входовете е към 0 V
четирипроводен + бял (извод 2) втори изход (НО + НЗ) или IO-Link — по листа на серията
двупроводен (TD) кафяв и син само с вход тип 2 или 3 по IEC 61131-2; проверка на пада и утечката

Схемите, проверката на двупроводния с входа на PLC и замяната на NPN с PNP са в статията „Свързване на сензори към PLC — PNP и NPN, 2, 3 и 4 проводника“.

Кратък контролен списък

Въпрос Отговор
металът стомана — kм = 1; алуминий, мед, месинг — по таблицата или серия TC
разстоянието зазорът ≤ 0,81 · Sn · kм; обектът — не по-малък от еталона
монтажът в метал — вграден (F); невграден (N) — само със свободна зона ≥ 3 · d и ≥ 2 · Sn
металът срещу челото на поне 3 · Sn
съседен датчик вградени — поне един диаметър; невградени — поне два
честотата f на датчика ≥ z · n / 60; входът на PLC — бърз брояч при стотици херца
средата температура, пръски, миене, удари — специалната серия
свързването PNP/NPN според входа; двупроводен — само към вход тип 2 или 3

Въпроси и отговори

Защо датчикът вижда стоманата, а алуминия — не?

При алуминий датчикът превключва на 0,37 от разстоянието за стомана — около три пъти по-близо. Обектът трябва да е по-близо или датчикът — с фактор 1 (TC).

Датчикът свети постоянно, без обект пред него.

Най-често е невграден датчик, монтиран наравно с метал, или метал срещу челото по-близо от 3 · Sn. Сменете го с вграден или освободете зоната около челото.

Може ли M12 с Sn 4 mm да се смени с M12 с Sn 8 mm „за запас“?

Само ако е невграден и има свободна зона около челото, и ако честотата стига. При броене по-голямото разстояние често е по-лошият избор.

Работи ли индуктивен датчик през пластмаса?

Да — пластмасата, дървото и стъклото не влияят на полето. Пластмасовият капак само заема част от разстоянието: дебелината му се добавя към зазора.

Нужен ви е индуктивен датчик?

Кажете ни метала и размера на обекта, зазора, как ще се монтира, честотата и входа на контролера — ще предложим кода.

Изпратете запитванеИндуктивни датчициКаталогът (PDF)

Източници: IEC 60947-5-2:2007+A1:2012 Low-voltage switchgear and controlgear — Part 5-2: Proximity switches, т. 2.2.3, 2.2.9–2.2.10 (стр. 13–14), фиг. 3 (стр. 22), т. 7.2.1.3–7.2.1.5 (стр. 31–33), т. 8.3.2.1.1 (стр. 43), прил. A, модел IA (стр. 61–62); каталог на сензорите (Индустриални сензори — единен каталог), т. 1.3, 2.1, 2.2, 2.8 и 2.13. Статията е от 22.10.2026.