Chave de proximidade indutiva, M12

Uma chave de proximidade indutiva detecta uma peça metálica sem tocá-la. Uma bobina na face de detecção gera um campo alternado, um alvo metálico que entra nesse campo absorve energia dele, e o circuito que mantém a bobina oscilando registra a variação e aciona a saída. Nada se move e nada se desgasta, e é por isso que a chave é usada para detectar fim de curso, contar peças e verificar posição em máquinas em que uma chave de fim de curso mecânica teria de ser trocada a cada poucos meses.

As chaves desta página têm corpo roscado M12 em carcaça de latão niquelado, com face de detecção de ABS. Duas distâncias de detecção são oferecidas: 2 mm na versão blindada, que pode ser embutida aflorada no metal, e 4 mm na versão não blindada, que precisa ficar afastada dele. Quatro formas de saída cobrem NPN, PNP, dois fios CC e dois fios CA, e a função pode ser normalmente aberta, normalmente fechada ou de comutação.

A vedação é IP65 e a faixa de temperatura de operação vai de -25 a +65 °C. As versões CC trabalham de 6 a 36 V, de modo que um único item cobre sistemas de controle de 12 V e de 24 V, e as versões CA trabalham de 36 a 250 V.

Como uma chave de proximidade indutiva funciona

A face de detecção contém uma bobina que faz parte de um oscilador, trabalhando em uma frequência bem acima da taxa de comutação da saída. Quando um alvo metálico entra no campo, correntes parasitas são induzidas nele e retiram energia do circuito. A amplitude de oscilação cai, um circuito detector sente a variação e aciona a saída. O ponto de comutação é definido pela energia que o alvo absorve, e é por isso que o material do alvo importa tanto quanto a distância.

As duas grandezas que governam onde a chave é montada são a distância de detecção nominal e a distância de ajuste. A distância nominal é medida contra um alvo de ferro padrão de tamanho definido, em um arranjo de laboratório. A distância de ajuste é a faixa sobre a qual a chave pode ser posicionada na prática, e ela é sempre menor, porque o metal ao redor, a tensão de alimentação e a temperatura deslocam o ponto de atuação. O material fornecido para essas chaves recomenda montar a 85 % da distância nominal por esse motivo.

As versões blindada e não blindada diferem no lugar para onde o campo vai. Uma chave blindada tem um anel metálico em torno da bobina, que concentra o campo à frente da face, de modo que ela pode ser embutida em uma superfície metálica sem que o metal ao redor amorteca o campo, ao custo do alcance. Uma chave não blindada não tem esse anel, de modo que seu campo se espalha e alcança mais longe, mas uma superfície metálica ao lado da face amortece o campo e a chave passa a comutar continuamente.

Como escolher a chave certa

Decida primeiro como a chave será montada. Um furo roscado em um suporte metálico, com a face aflorada, pede a versão blindada. Um ponto em que a chave fica afastada do metal ao redor pode usar a não blindada e ganhar a distância maior. Essa escolha normalmente é feita pelo projeto da máquina, e não por preferência.

Combine em seguida a saída com o circuito de controle. A saída NPN atende a uma entrada que drena corrente em um PLC ou em um controlador; a PNP atende a uma entrada que fornece corrente. A forma de dois fios CC serve ao caso em que só há dois condutores na fiação existente. A forma de dois fios CA serve a um circuito de controle que já é CA, e sua frequência de resposta de 25 Hz é um limite a notar: em uma contagem rápida ela não acompanha, enquanto uma versão CC comuta a 0,5 kHz.

Verifique depois a corrente da carga. A corrente de saída muda conforme a forma, de 200 mA na versão de dois fios CC até 400 mA na versão CA, e uma carga próxima desse valor deve ser conferida, e não suposta.

Por último, ajuste a posição na máquina. A distância em que a chave realmente comuta depende do material do alvo, do metal ao redor e da alimentação, de modo que o caminho útil é montar em uma proporção da distância nominal e ajustar com a máquina montada, em vez de ajustar um valor nominal na bancada.

Limites e pontos a confirmar

Uma chave indutiva só responde a metal. Uma peça de plástico, de vidro, de cerâmica ou de madeira atravessa o campo sem ser detectada, e um alvo que não é metálico exige um sensor capacitivo ou fotoelétrico. Quando o alvo é metálico mas fica embutido atrás de uma tampa, a detecção através da tampa funciona apenas enquanto a folga total permanece dentro da distância de detecção.

A distância de detecção publicada não é a distância em serviço. O material dá o aço inoxidável comutando a cerca de 0,8 do valor nominal e o latão a cerca de 0,4, e recomenda montar a 85 % da nominal. Os dois efeitos se multiplicam, de modo que um alvo de latão em uma chave de 4 mm comuta mais perto de 1,4 mm do que de 4 mm. Uma posição de montagem tomada apenas pelo valor do catálogo é a razão usual por que uma chave que funcionava na bancada deixa de funcionar na máquina.

Dois itens do material fornecido estão incompletos. A tabela de modelos traz uma forma de três fios CA cujo código repete o da forma de dois fios CA, de modo que essa forma é nomeada nesta página com a inconsistência declarada, e não omitida. E o efeito da temperatura sobre a detecção é citado duas vezes, com tolerâncias diferentes conforme a faixa considerada. Os dois são publicados como estão, em vez de se escolher um deles.

O material também declara que o suporte de fixação não é fornecido, de modo que o suporte tem de ser provido por quem monta a máquina. Em um campo magnético intenso, recomenda-se cabo blindado, e não o cabo padrão.