از Pepperl+Fuchs تا Turck؛ مقایسه برندهای سنسور مجاورتی و القایی

در بسیاری از خطوط تولید، تنها چند میلی‌متر فاصله میان عملکرد صحیح و توقف دستگاه وجود دارد. یک سنسور باید حضور قطعه فلزی را تشخیص دهد، موقعیت فیکسچر را کنترل کند، عبور چرخ‌دنده را بشمارد یا رسیدن جک به انتهای مسیر را به PLC گزارش دهد؛ آن هم بدون تماس مکانیکی، بدون سایش و با تکرارپذیری مناسب.

در ظاهر، انتخاب سنسور مجاورتی چندان پیچیده نیست. قطر بدنه، فاصله تشخیص و نوع خروجی بررسی می‌شود و محصولی با مشخصات مشابه سفارش داده می‌شود. اما مشکلات معمولاً بعد از نصب آشکار می‌شوند: سنسور آلومینیوم را در فاصله‌ای کمتر از فولاد تشخیص می‌دهد، کنار سنسور دیگری دچار تداخل می‌شود، براده‌های فلزی روی سطح فعال آن جمع می‌شوند یا خروجی آن با ورودی PLC سازگار نیست.

به همین دلیل، مقایسه برندهای سنسور مجاورتی و القایی نباید فقط به نام سازنده یا قیمت محدود شود. فناوری تشخیص، فاصله واقعی عملکرد، نحوه نصب، جنس هدف، سرعت سوئیچینگ، مقاومت محیطی، بدنه سنسور و امکاناتی مانند IO-Link همگی در نتیجه نهایی تأثیر دارند.

در ادامه، ابتدا تفاوت فناوری‌های اصلی را بررسی می‌کنیم و سپس محصولات و ویژگی‌های برندهای Pepperl+Fuchs، Turck، Contrinex، Pulsotronic، IPF، Autonics و IFM را با یکدیگر مقایسه خواهیم کرد.

سنسور مجاورتی چیست و چه کاربردی دارد؟

سنسور مجاورتی تجهیزی است که حضور یا نزدیک‌شدن یک جسم را بدون تماس مکانیکی تشخیص می‌دهد. خروجی سنسور پس از شناسایی هدف به PLC، رله، کنترلر یا سیستم مانیتورینگ ارسال می‌شود.

مزیت مهم سنسورهای مجاورتی، نبود تماس مستقیم با قطعه است. این ویژگی باعث می‌شود تجهیز در مقایسه با سوئیچ‌های مکانیکی، درگیر ضربه و سایش دائمی نباشد. البته عملکرد پایدار همچنان به انتخاب صحیح، نصب استاندارد و هماهنگی سنسور با شرایط واقعی دستگاه وابسته است.

تفاوت سنسور مجاورتی با سنسور القایی چیست؟

اصطلاح سنسور مجاورتی یک گروه کلی از تجهیزات تشخیص بدون تماس را توصیف می‌کند. سنسورهای القایی، خازنی، مغناطیسی، نوری و اولتراسونیک می‌توانند در این گروه قرار بگیرند.

سنسور القایی یکی از پرکاربردترین انواع سنسور مجاورتی است و برای شناسایی اجسام فلزی استفاده می‌شود. این سنسورها میدان الکترومغناطیسی ایجاد می‌کنند و ورود فلز به این میدان، رفتار مدار داخلی را تغییر می‌دهد. سنسور این تغییر را تشخیص داده و آن را به خروجی سوئیچینگ یا در برخی مدل‌ها به مقدار اندازه‌گیری تبدیل می‌کند.

سنسور القایی: مناسب تشخیص فلز

سنسور خازنی: قابل‌استفاده برای فلز و بسیاری از مواد غیرفلزی

سنسور مغناطیسی: تشخیص آهنربا یا میدان مغناطیسی

سنسور نوری: تشخیص با ارسال و دریافت نور

سنسور اولتراسونیک: تشخیص با امواج صوتی

سنسور القایی چگونه قطعه فلزی را تشخیص می‌دهد؟

در بخش فعال سنسور القایی، یک سیم‌پیچ میدان الکترومغناطیسی با فرکانس بالا ایجاد می‌کند. هنگامی که یک جسم فلزی وارد این میدان می‌شود، جریان‌های گردابی در هدف شکل می‌گیرند و دامنه نوسان مدار سنسور را تغییر می‌دهند. الکترونیک داخلی این تغییر را ارزیابی کرده و خروجی را فعال می‌کند.

بااین‌حال، تمام فلزات در سنسورهای معمولی با فاصله یکسان تشخیص داده نمی‌شوند. فاصله نامی بیشتر مدل‌ها با یک هدف استاندارد فولادی تعیین می‌شود و فاصله واقعی برای آلومینیوم، مس یا فولاد ضدزنگ ممکن است کمتر باشد. سنسورهای دارای Reduction Factor 1 برای کاهش همین تفاوت طراحی شده‌اند و می‌توانند فلزهای مختلف را با فاصله‌ای نزدیک‌تر به یکدیگر تشخیص دهند.

چرا دو سنسور القایی هم‌اندازه عملکرد یکسانی ندارند؟

ممکن است دو سنسور هر دو دارای بدنه M18 باشند، اما در خط تولید نتایج متفاوتی ارائه دهند. دلیل این تفاوت، مجموعه‌ای از عوامل مکانیکی، الکتریکی و محیطی است.

فاصله تشخیص

فاصله نامی یا Sn معمولاً نخستین مشخصه‌ای است که در دیتاشیت دیده می‌شود. اما فاصله نامی لزوماً همان فاصله‌ای نیست که باید در طراحی ماشین به‌عنوان فاصله مطمئن استفاده شود.

جنس و اندازه هدف، دما، ولتاژ تغذیه، نحوه نصب و تلرانس تولید می‌توانند فاصله واقعی را تغییر دهند. به همین دلیل در دیتاشیت‌ها علاوه بر فاصله نامی، محدوده عملکرد تضمین‌شده نیز ارائه می‌شود. برای نمونه، یک سنسور Pepperl+Fuchs با فاصله نامی ۱۲ میلی‌متر، محدوده عملکرد تضمین‌شده‌ای کمتر از مقدار نامی دارد.

در طراحی بهتر است سنسور در مرز نهایی برد خود نصب نشود و حاشیه اطمینان مناسبی در نظر گرفته شود.

نوع فلز هدف

سنسورهای معمولی ممکن است فولاد، آلومینیوم، مس و فولاد ضدزنگ را در فاصله‌های متفاوت تشخیص دهند. اگر چند جنس فلز روی یک دستگاه وجود دارد، باید ضرایب تصحیح مدل بررسی شوند یا از سنسور Factor 1 استفاده شود.

سرعت حرکت

برای شمارش قطعات یا تشخیص دندانه‌های یک چرخ‌دنده، فرکانس سوئیچینگ اهمیت زیادی دارد. سنسوری با فرکانس پایین ممکن است جسم کوچکی را که با سرعت بالا عبور می‌کند ثبت نکند.

زمان حضور هدف مقابل سطح فعال باید با زمان پاسخ و فرکانس سوئیچینگ سنسور هماهنگ باشد.

جنس و شکل بدنه

سنسورها با بدنه‌های برنجی آبکاری‌شده، استیل، پلاستیک و تمام‌فلزی عرضه می‌شوند. در محیط‌های دارای ضربه، براده، شست‌وشو یا خوردگی، جنس بدنه می‌تواند به‌اندازه مشخصات الکترونیکی اهمیت داشته باشد.

سنسور Factor 1 چه زمانی ارزش دارد؟

در یک سنسور القایی معمولی، فاصله تشخیص فلزهای غیرآهنی ممکن است از فولاد کمتر باشد. این موضوع در دستگاه‌هایی که قطعات فولادی، آلومینیومی و مسی به‌صورت متناوب وارد خط می‌شوند، مشکل ایجاد می‌کند.

سنسورهای Factor 1 برای تشخیص فلزهای مختلف با فاصله یکسان یا نزدیک به یکسان طراحی شده‌اند. این قابلیت باعث می‌شود ماشین‌ساز مجبور نباشد برای هر جنس قطعه، سنسور را جابه‌جا یا دوباره تنظیم کند.

Pepperl+Fuchs، Turck، Contrinex و IPF از جمله برندهایی هستند که مدل‌های Factor 1 یا سنسورهای مناسب تشخیص چند نوع فلز ارائه می‌کنند. مشخصات دقیق باید در کد فنی همان محصول بررسی شود.

خروجی PNP و NPN چه تفاوتی دارد؟

خروجی سنسور باید با نوع ورودی PLC یا کنترلر سازگار باشد. دو نوع رایج خروجی ترانزیستوری عبارت‌اند از PNP و NPN.

در خروجی PNP، سنسور هنگام فعال‌شدن ولتاژ مثبت را به ورودی کنترلر منتقل می‌کند. در خروجی NPN، مسیر سیگنال به سمت صفر ولت برقرار می‌شود.

در بسیاری از سیستم‌های صنعتی مبتنی بر استانداردهای اروپایی، PNP رایج‌تر است؛ اما این موضوع به معنی قابل‌استفاده‌بودن آن در تمام تابلوها نیست. مدل PLC، روش سیم‌کشی ورودی و استاندارد دستگاه باید بررسی شود.

شباهت ظاهری دو سنسور هیچ تضمینی برای یکسان‌بودن نوع خروجی، پین‌بندی یا ولتاژ تغذیه آن‌ها نیست.

مقایسه کاربردی برندهای سنسور مجاورتی و القایی

جمع‌بندی؛ انتخاب سنسور از جنس هدف و شرایط نصب آغاز می‌شود

پیش از انتخاب باید جنس هدف، ابعاد قطعه، فاصله واقعی، نوع نصب، خروجی، سرعت پاسخ، شرایط محیطی و معماری کنترل مشخص شود. انتخاب درست سنسور فقط از توقف دستگاه جلوگیری نمی‌کند؛ بلکه تکرارپذیری فرایند، سرعت عیب‌یابی و قابلیت اطمینان کل ماشین را افزایش می‌دهد.

خرید سنسور و تجهیزات خطوط بسته بندی از کنترل سنسور

پس از مشخص‌شدن نوع کاربرد، مرحله بعد انتخاب مدل فنی متناسب با ماشین است. دو سنسور با ظاهر مشابه ممکن است از نظر فاصله تشخیص، نوع خروجی، زمان پاسخ، فناوری نوری، درجه حفاظت یا قابلیت تشخیص اجسام شفاف تفاوت مهمی داشته باشند. برای برسی و خرید محصولات می توان از مجموعه کنترل سنسور کمک گرفت.