Sensore di prossimità induttivo, M12

Un sensore di prossimità induttivo rileva una parte metallica senza toccarla. Una bobina nella faccia attiva genera un campo alternato, un bersaglio metallico che entra in quel campo ne assorbe energia, e il circuito che mantiene la bobina in oscillazione registra la variazione e commuta la propria uscita. Non si muove nulla e nulla si consuma, ed è per questo che il sensore è usato per il finecorsa, il conteggio e la rilevazione di posizione su macchine dove un finecorsa meccanico andrebbe sostituito ogni pochi mesi.

I sensori di questa pagina sono corpi filettati M12 in un involucro di ottone nichelato con una faccia attiva in ABS. Sono disponibili due distanze di rilevamento: 2 mm sulla versione schermata, che può essere montata a filo nel metallo, e 4 mm sulla versione non schermata, che deve invece restarne libera. Quattro forme di uscita coprono NPN, PNP, due fili DC e due fili AC, e il funzionamento può essere normalmente aperto, normalmente chiuso o commutabile.

La tenuta è IP65 e il campo di temperatura di esercizio va da -25 a +65 °C. Le versioni DC funzionano da 6 a 36 V, così un solo componente copre sia i sistemi di comando a 12 V sia quelli a 24 V, e le versioni AC funzionano da 36 a 250 V.

Come funziona un sensore di prossimità induttivo

Nella faccia attiva c’è una bobina che fa parte di un oscillatore, il quale lavora a una frequenza ben più alta della velocità di commutazione dell’uscita. Quando un bersaglio metallico entra nel campo, in esso si inducono correnti parassite che sottraggono energia al circuito. L’ampiezza dell’oscillazione cala, un circuito di rilevamento percepisce il cambiamento e commuta l’uscita. Il punto di commutazione è fissato da quanta energia il bersaglio assorbe, ed è per questo che il materiale del bersaglio conta quanto la distanza.

I due valori che governano il punto in cui il sensore va montato sono la distanza di rilevamento nominale e la distanza di regolazione. La distanza nominale è misurata su un bersaglio standard in ferro di dimensione definita, in una prova da laboratorio. La distanza di regolazione è l’intervallo entro il quale il sensore può essere posizionato in pratica, ed è sempre più piccola, perché il metallo circostante, la tensione di alimentazione e la temperatura spostano tutti il punto di intervento. Per questo il materiale fornito per questi sensori raccomanda il montaggio all’85% della distanza nominale.

Le versioni schermata e non schermata differiscono per dove va il campo. Un sensore schermato ha un anello metallico attorno alla bobina che concentra il campo davanti alla faccia, così può essere immerso in una superficie metallica senza che il metallo circostante lo smorzi, al prezzo della distanza. Un sensore non schermato non ha quell’anello, quindi il suo campo si allarga e arriva più lontano, ma una superficie metallica accanto alla faccia lo smorza e il sensore interviene in continuo.

Come scegliere il sensore

Decida prima come sarà montato. Un foro filettato in una staffa metallica con la faccia a filo richiede la versione schermata. Una posizione in cui il sensore sta libero dal metallo circostante può usare la non schermata e guadagnare la distanza maggiore. Di solito questa scelta la fa il disegno della macchina, non la preferenza.

Poi adatti l’uscita al circuito di comando. L’NPN si adatta a un ingresso sink di un PLC o di un controllore; il PNP a un ingresso source. Il due fili DC serve quando nel cablaggio esistente sono disponibili solo due conduttori. Il due fili AC serve su un circuito di comando già in alternata, e la sua frequenza di risposta di 25 Hz è un limite da tenere presente: su un conteggio veloce non sta al passo, mentre una versione DC commuta a 0,5 kHz.

Quindi verifichi la corrente di carico. La corrente di uscita cambia secondo la forma, dai 200 mA della versione a due fili DC ai 400 mA della versione AC, e un carico vicino a quel valore va controllato e non dato per scontato.

Per ultimo regoli la posizione sulla macchina. La distanza alla quale il sensore interviene davvero dipende dal materiale del bersaglio, dal metallo circostante e dall’alimentazione, quindi l’approccio utile è montare a una frazione della distanza nominale e poi regolare con la macchina montata, invece di fissare un valore nominale sul banco.

Limiti e punti da confermare

Un sensore induttivo risponde solo ai metalli. Una parte in plastica, vetro, ceramica o legno passa nel campo senza essere rilevata, e un bersaglio non metallico richiede un sensore capacitivo o fotoelettrico. Dove il bersaglio è metallico ma ricavato dietro un coperchio, il rilevamento attraverso il coperchio funziona solo finché l’intercapedine totale resta dentro la distanza di rilevamento.

La distanza di rilevamento pubblicata non è la distanza in servizio. Il materiale dichiara che l’acciaio inossidabile commuta a circa 0,8 volte il valore nominale e l’ottone a circa 0,4 volte, e raccomanda inoltre il montaggio all’85% del valore nominale. I due effetti si moltiplicano, quindi un bersaglio di ottone su un sensore da 4 mm commuta più vicino a 1,4 mm che a 4 mm. Una posizione di montaggio presa dal solo valore di catalogo è la ragione più comune per cui un sensore che funzionava sul banco non interviene sulla macchina.

Due voci del materiale fornito sono incomplete. La tabella dei modelli elenca una forma AC a tre fili il cui codice ripete quello della forma AC a due fili, quindi quella forma è nominata in questa pagina con la discordanza dichiarata invece di essere omessa. E l’effetto della temperatura sul rilevamento è quotato due volte con tolleranze diverse secondo il campo considerato. Entrambi sono pubblicati come dati, senza sceglierne uno.

Il materiale dichiara inoltre che la staffa di montaggio non è fornita, quindi la staffa deve essere predisposta da chi costruisce la macchina. In presenza di un campo magnetico intenso è consigliato un cavo schermato al posto del cavo standard.