Sensoren begrijpen

Industriële machines en verwerkingsapparatuur werken niet zonder werkende sensoren. Een slechte sensor zal de productie stilleggen door geen signaal naar een controller te sturen of een beweging of handeling mogelijk te maken. Erger nog is een sensor die verkeerde signalen of signalen op het verkeerde moment uitzendt. "Misfires" zoals deze leiden tot ongelukken en kostbare botsingen.

Sensoren worden geclassificeerd als analoog of digitaal. Deze blogpost bespreekt het gebruik van digitale sensoren en de beschikbare typen. Het biedt ook enige begeleiding bij het kiezen van de juiste digitale sensor voor specifieke toepassingen.

Hoe en waar sensoren worden gebruikt

Digitale sensoren worden gebruikt om aanwezigheid, afwezigheid, niveau en bewegingspositie te communiceren naar iets dat een actie zal uitvoeren als reactie. Voorbeelden zijn het detecteren van een container op een transportband, het meten van vloeistofniveaus en het herkennen wanneer een mechanisme een bepaalde positie heeft bereikt.

De uitvoer van een digitale sensor gaat meestal naar de IO-module van een PLC. In sommige gevallen kan het via IO-hardware in een pc worden ingevoerd, of in minder complexe implementaties wordt het rechtstreeks op een relais aangesloten.

Een toepassing kan zo simpel zijn als het aanzetten van een lamp om een ​​operator te laten weten dat een onderdeel op zijn plaats is. Een complexer voorbeeld zijn aanwezigheidssensoren voor onderdelen in een robotgrijper die de controller laten weten dat een onderdeel is vastgepakt.

Elektrische basisprincipes

De meeste industriële sensoren gebruiken 24Vdc. (Sommige industrieën geven de voorkeur aan 120Vac.) Dit omvat twee van de drie draden die uit de sensorbehuizing komen. De derde is de signaalkabel. Sensoren worden beschreven als PNP of NPN en sourcing of sinking. Of u nu bestaande sensoren vervangt, sensoren aan een systeem toevoegt of helemaal opnieuw begint, het is belangrijk om het juiste type te selecteren.

1. PNP- en NPN-sensoren

PNP en NPN verwijzen naar hoe de transistors in de sensor het signaal in- en uitschakelen. In een PNP-sensor wordt het signaal hoog (+24V) wanneer het wordt ingeschakeld, terwijl het in een NPN-sensor laag wordt. Het is belangrijk om het juiste type te gebruiken omdat het de invoermodule moet aanvullen.

Houd er bij het vervangen van sensoren rekening mee dat Europese en Noord-Amerikaanse machinefabrikanten over het algemeen de voorkeur geven aan PNP-sensoren, terwijl Aziatische apparatuur vaak NPN gebruikt.

2. Sourcing en zinken

Deze termen hebben ook betrekking op de transistoren in de sensor. In een PNP-sensor wordt het signaal verhoogd tot +24V om een ​​logische waarde aan te geven en dit vloeit naar de PLC DI-module. De sensor is dus de bron en de DI-module de spoelbak.

Bij een NPN-sensor wordt dit de spoelbak en de PLC de bron. Dus 0V van de sensor is de logische waarheid.

3. Schakellogica

Sensoren kunnen worden geconfigureerd om normaal open (NO) of normaal gesloten (NC) te zijn. Een fotosensor op een transportband kan bijvoorbeeld een laag signaal afgeven wanneer er geen onderdeel aanwezig is en overschakelen naar hoog wanneer de straal wordt geblokkeerd, of omgekeerd.

Bovendien kunnen sensoren in serie of parallel worden aangesloten. Dit biedt de mogelijkheid om EN- en OF-functies te creëren, waardoor het aantal draden dat naar de PLC loopt en de hoeveelheid PLC-programmering die nodig is, wordt verminderd.

Digitale sensortypen

• Foto-elektrisch – gebruik een fotocel om een ​​lichtstraal te detecteren. De lichtbron kan zich op enige afstand bevinden, waardoor dit type sensor geschikt is voor transportbandtoepassingen.
• Inductief – deze bevatten een spoel die een fluctuerend elektromagnetisch veld uitzendt. Metaal dat door het veld gaat, veroorzaakt een storing die een output veroorzaakt. Inductieve sensoren zijn voor toepassingen op zeer korte afstand.
• Capacitief – ze gebruiken hetzelfde principe als een elektrische condensator en detecteren de aanwezigheid van materiaal in de buurt. Ze zijn beschikbaar voor zowel geleidende als niet-geleidende materialen.

Overwegingen bij de selectie van digitale sensoren

De belangrijkste punten zijn:

• Doelpositie en afstand – bepaalt of de sensor een contact- of niet-contacttype moet zijn
• Type doel – metallisch of niet-metalen, vast of vloeibaar, transparant of ondoorzichtig, reflecterend of niet-reflecterend
• Beschikbare ruimte – veel, maar niet alle sensoren zijn verkrijgbaar in een behuizing met een diameter van 12 mm. Anderen hebben meer ruimte nodig.
• Werkomgeving – afwassen? Explosieveilig? Veel stof of vocht?
• Verbindingen – PNP of NPN? 24Vdc of 120Vac? NEE of NC?
• Gevoeligheid, resolutie, nauwkeurigheid en herhaalbaarheid – deze bepalen de prestatie die van de sensor wordt vereist.

Hulp bij sensoren van JH Foster

De beste sensor levert herhaalbare, nauwkeurige en betrouwbare werking van de machine of ander apparaat waarop hij is geïnstalleerd. Omgekeerd kan een slechte keuze resulteren in een inconsistente werking die leidt tot wisselende kwaliteit, frequente stilstanden en zelfs tot gevaarlijke werkomstandigheden.

Specialisten bij JH Foster kunnen u adviseren over de beste sensoren voor uw toepassingen. Neem contact met ons op voor een offerte.

John Henry Foster heeft onlangs Sensors Incorporated en Sensors Integration overgenomen. Sensors is een landelijke leider in integratie van industriële sensoren, veiligheid en machine vision met technische service en ondersteuning voor OEM's, systeemintegrators en eindgebruikers. Hoewel beide bedrijven onafhankelijk van elkaar blijven opereren, beschikken beide bedrijven over sterke intellectuele middelen en delen ze kennis met elkaar.

Afbeeldingen met dank aan Banner Engineering en Sensors Incorporated