Индустриални сензори — видове, как се избира сензор, изходи, свързване и монтаж

Помагала · Сензори и свързване · Ръководство

Тази страница събира на едно място всичко, което сме публикували за индустриалните сензори. Тук са видовете, изборът по задача, изходите, средата и монтажът, честите грешки и каталозите. Към всяка тема има връзка към подробната статия или към категорията в каталога. Сериите в примерите са от гамата Akusense, която предлагаме.

Сензори в каталогаИзпратете запитване

1. Видовете сензори с един поглед

Сензорът (датчикът) превръща физическо събитие — приближен детайл, прекъснат лъч, ниво, разстояние — в електрически сигнал за контролера. Повечето сензори на машината са дискретни: изходът им е включен или изключен. Аналоговите дават 0–10 V или 4–20 mA, пропорционално на разстоянието. Сензорите с IO-Link пращат по същите три жила и параметри, диагностика и стойности.

Каталогът на сензорите, т. 1.1 и т. 10.

2. Кой сензор за коя задача

Изборът започва с въпроса какво трябва да се открие и какво трябва да даде сензорът. После идват разстоянието, средата (прах, масло, вода, температура, заваръчни пръски) и скоростта — колко пъти в секунда се сменя състоянието. Последен е изходът, защото той се избира по входа на контролера.

Скоростта често решава. Индуктивните и фиброоптичните превключват стотици до хиляди пъти в секунда — усилвателят PE2 до 20 000 Hz. Ултразвуковите са бавни: честотата им е от 1 до 10 Hz, а времето за реакция — от 12 до 600 ms. Те не стават за броене на бързи детайли, а за ниво и разстояние (каталог, т. 6.1 и 7.1).

3. Индуктивни датчици

Индуктивният датчик създава високочестотно поле пред челото си. Когато в полето влезе метал, полето отслабва и изходът превключва. Сензорът не зависи от цвета, праха и маслото, няма износване и затова е най-честият сензор на машината — за крайни положения, броене и контрол на наличие. Захранването е 10–30 V DC, токът на товара — до 150 mA, защитата — IP67 (каталог, т. 2.2).

Номиналното разстояние Sn е за стоманена пластина Fe 37. Гарантираното разстояние Sa е по-малко: по IEC 60947-5-2 то е от 0 до 81 % от Sn (стр. 32). Другите метали се виждат по-отблизо — разстоянието се умножава по коефициента на метала: стомана (Fe 37), чугун — 1,0, никел — 0,7, месинг — 0,42, алуминий — 0,37, мед — 0,35 (каталог, т. 2.1). Вграденият датчик може да стои наравно с метала, невграденият иска свободна зона около челото, но вижда по-далеч. Как се смята разстоянието за конкретен детайл, с примери, е в Как се избира индуктивен датчик — разстояние, метал, монтаж и честота.

Каталогът на сензорите, т. 2.1 (сериите, Sn и размерите). Температурната компенсация държи разстоянието в рамките на 8 % от Sn (каталог, т. 2).

Индуктивни датчици в каталога

4. Капацитивни сензори

Капацитивният сензор реагира на промяната на капацитета пред челото. Той открива и неметали — пластмаса, стъкло, дърво, хартия, течности и гранулати, включително през стената на неметален съд. Затова е обичайният сензор за ниво в бункер или резервоар. Разстоянието зависи от диелектричната проницаемост на обекта: колкото е по-голяма, толкова по-далеч сензорът го вижда (каталог, т. 3).

Водата и водните разтвори се откриват най-лесно. Чувствителността се настройва с многооборотен потенциометър — при ниво през стената той се върти, докато сензорът престане да вижда празния съд. Гаранцията за разстоянието е по-ниска от тази на индуктивните: по IEC 60947-5-2 сигурното разстояние е от 0 до 72 % от Sn (стр. 32). Цилиндричните превключват по-бавно от индуктивните — със 100 или 35 Hz (каталог, т. 3.1). Сериите са CK и CW (цилиндрични) и CQ (плоски).

5. Фотоелектрични и лазерни сензори

Фотоелектричният сензор открива обекта по светлината. IEC 60947-5-2 различава три типа: D — дифузен, R — с рефлектор, и T — през лъч, с отделни предавател и приемник (2.1.1.4, стр. 12). Дифузният с фоново потискане (BGS) превключва само до зададеното разстояние и не вижда фона зад обекта.

Каталогът на сензорите, т. 1.1, 4.3 и 4.4.

Светло или тъмно включен. При оптичните сензори нормално отвореният изход се казва „светло включен“ — изходът работи, когато приемникът вижда светлина. „Тъмно включен“ работи, когато светлината е прекъсната. При сериите с „избор“ в таблицата на моделите двете функции се сменят — например с бялото жило (каталог, т. 1.2 и 4.3). Червената светлина се вижда и помага при насочването. През лъч инфрачервената стига до 30 m, червената — до 10 m (т. 4.3). За цветни маркировки са сензорите ESE, а за разстояние по времето на полета — лазерните ELT (TOF).

Фотоелектрични сензориЛазерни сензори

6. Ултразвукови сензори

Ултразвуковият сензор праща звуков импулс и мери ехото. Той не зависи от цвета, прозрачността и блясъка на обекта — открива стъкло, прозрачно фолио, течности и насипни материали и мери разстоянието до тях. Има температурна компенсация и се настройва с обучение (teach-in) — сензорът се насочва към обекта и се натиска бутон или се подава сигнал (каталог, т. 7).

Обхватът започва от минимално разстояние — по-близо от него сензорът не вижда. При ниво в резервоар сензорът се монтира така, че най-високото ниво да остане извън тази зона. Захранването е 15–30 V DC, защитата — IP67 (каталог, т. 7.1). Аналоговият изход 4–20 mA дава нивото непрекъснато — така датчикът може да управлява и помпа през честотен регулатор с PID (стълбовата „Честотни регулатори“).

Ултразвукови сензори в каталога

7. Вилични сензори и фиброоптика

Виличният сензор е предавател и приемник в едно тяло с фиксиран процеп. Обектът минава през процепа и прекъсва лъча — нищо не се подравнява. Удобен е за крайни положения, броене на зъби и маркери. Процепът в гамата е от 2 до 120 mm. Сензорите за етикети (KIM07, KUM08) откриват празнината между етикетите на подложката (каталог, т. 1.1 и 5).

Фиброоптичният сензор е усилвател плюс световод. Електрониката стои в таблото, а до мястото на откриване стига само тънкият световод — за тесни места, висока температура, вибрации и малки обекти. Повечето световоди се скъсяват на място и се сменят без смяна на усилвателя (каталог, т. 6). Усилвателят се монтира в таблото, със защита IP50 и работна температура от −20 до +50 °C. PE1 превключва до 3200 Hz, PE2 — до 20 000 Hz, а изходът на PE2 се превключва между NPN, PNP и IO-Link (т. 6.1).

Фиброоптични сензори в каталога

8. Светлинни завеси и безопасност

Светлинната завеса е предавател и приемник с много лъчи. Тя открива обект навсякъде в полето между тях — за броене на детайли с различна височина и контрол на отвори. Измервателните завеси BAL мерят височина и ширина. Завесите BML, BZL, BCL, BPL и BAL не са предпазни — за защита на хора служи само предпазната завеса тип 4 SAF40 (каталог, т. 8).

Каталогът на сензорите, т. 8.1.

Стъпката определя най-малкия обект, който завесата вижда: 10 mm — пръсти и длан, 20–30 mm — длан, 40 mm — ръка. Защитната височина е (броят лъчи − 1) × стъпката. Предавателят и приемникът се синхронизират по кабел — черните жила се свързват помежду си (т. 8.1).

Предпазната завеса SAF40 има два изхода PNP (OSSD), които изключват при обект в полето или при повреда. Тя е тип 4, PL e, категория 4 (EN IEC 61496-1/-2, EN ISO 13849-1), с време за реакция до 20 ms. Завесата е само част от функцията за безопасност. Разстоянието до опасната зона се смята по EN ISO 13855 с времето за реакция на завесата и на машината, а цялата верига — с предпазното реле или контролера — се проверява по EN ISO 13849-1 (т. 8.7). За вратите на ограждението са предпазните ключалки AR1 (механичен ключ), AR2 и AR3 (с електромагнит): сила на задържане над 1300 N, контакти с принудително отваряне, PL e и SIL 3 (т. 9.1). Как се свързва аварийният стоп в същата верига — в Авариен стоп по EN ISO 13850 и EN 60204-1.

Сензори за площЗона и безопасност

9. Измервателни сензори

Измервателните сензори дават число, а не само „има / няма“ (каталог, т. 10).

Каталогът на сензорите, т. 10.1–10.3.

Триангулацията мери малки разстояния много точно — дебелина, биене, позиция на ръб. TOF далекомерът мери големи разстояния — позиция на кран или количка, ниво в силоз. Аналоговият вход на контролера трябва да отговаря на изхода: 4–20 mA се предпочита при дълъг кабел и смущения, защото прекъсването се вижда като 0 mA. Как се свързва аналоговият изход и колко е товарът на входа — в Свързване на сензори към PLC.

10. Изходи и свързване накратко

Цветовете на жилата са еднакви за трипроводните и четирипроводните сензори: кафяв (BN, извод 1) — плюс, син (BU, извод 3) — 0 V, черен (BK, извод 4) — изходът, бял (WH, извод 2) — втори изход или вход за обучение (IEC 60947-5-2, табл. 3, стр. 29; каталог, т. 1.2). Ако сензорът е PNP, а входът — за NPN, се взима друг сензор или кабел-преобразувател CTC-P2N (обратното — CTC-N2P). Вторият му изход е обратен — от НО прави НЗ (т. 11.2).

Схемите на всички видове свързване — PNP и NPN, два, три и четири проводника, аналогов изход, IO-Link, завеси и OSSD — и проверката с мултиметър са в Свързване на сензори към PLC — PNP и NPN, 2, 3 и 4 проводника, аналогов изход и IO-Link. Цветовете на проводниците в таблото — в Цветове на проводниците по EN 60204-1.

11. Среда, монтаж и чести грешки

Степен на защита. IP65 издържа на водни струи, IP67 — на временно потапяне, IP69K — на миене с гореща вода под високо налягане (каталог, т. 1.3). Повечето индуктивни, капацитивни и ултразвукови сензори в гамата са IP67, предпазната завеса SAF40 — IP65, а усилвателите за световоди — IP50, защото са за таблото. Степента важи само ако и конекторът е затворен правилно — какво гарантира кабелът с конектор и кога IP67 не стига, е в Индустриални конектори IP65 и IP67.

Температура. Обичайните индуктивни датчици работят от −25 до +70 °C (каталог, т. 2.2), серията TG — до +120 °C и +220 °C (т. 2.1). При по-горещо място се взима фиброоптика: до обекта стига само световодът.

Каталогът на сензорите, т. 2.1 — за цилиндричните индуктивни датчици.

Към това — от практиката: кабелът на сензора не се води в един канал със силовите кабели на двигателите и честотните регулатори, а екранираните кабели се заземяват по указанието на производителя.

12. Коя страница за какво и каталозите

Единният каталог на български събира всички серии с ключа на каталожния номер, изпълненията, техническите данни, размерите и свързването. Каталозите на Akusense на английски са по групи и са по-големи.

Въпроси и отговори

Нужен ви е сензор?

Кажете ни какво трябва да открива или мери, разстоянието, материала, средата и входа на контролера (PNP или NPN, аналогов). Ще предложим вида и серията, с каталожния номер.

Изпратете запитванеСензори в каталога

Източници: каталогът „Индустриални сензори — единен каталог“ (PDF), т. 1.1–1.3, 2, 2.1, 2.2, 3, 3.1, 4, 4.3, 4.4, 5, 6, 6.1, 7, 7.1, 8, 8.1, 8.7, 9.1, 10–10.3, 11.2 — данните на Akusense от каталога на производителя; IEC 60947-5-2:2007+A1:2012, стр. 12, 29 (табл. 3), 32 (7.2.1.3.3). Страницата е от 25.10.2026.