Per produrre un risultato finale di alta qualità, l'automazione dei processi industriali richiede che numerosi componenti diversi operino perfettamente insieme. I sensori di posizione, un elemento modesto ma cruciale nell'automazione industriale, sono l'oggetto di questo articolo. I sensori di posizione negli impianti di produzione e lavorazione garantiscono che le attività cruciali vengano eseguite come pianificato, il che contribuisce al monitoraggio e alla gestione dei processi produttivi. Per essere più precisi, il loro compito principale è individuare "bersagli" o oggetti in movimento e segnalarne la presenza o l'assenza. Le valvole pneumatiche hanno una varietà di utilizzi perché possono trasmettere segnali al sistema indicandogli di eseguire un'azione preprogrammata quando un bersaglio si trova entro una distanza preimpostata dal sensore di posizione.

Il sensore di posizione invia un segnale che indica al sistema di interrompere l'esecuzione di quella funzione preprogrammata o di passare a un'altra funzione quando il target si allontana dal sensore di posizione. Sebbene il target possa teoricamente essere qualsiasi cosa, questo articolo esaminerà esclusivamente target metallici e i metodi "tradizionali" per localizzarli per semplicità. Finecorsa meccanici, sensori di prossimità induttivi, finecorsa a molla e finecorsa meccanici sono alcune di queste tecnologie. È utile comprendere il linguaggio standard utilizzato dalla maggior parte dei produttori di sensori prima di esaminare le numerose tipologie di sensori di posizione.

• Campo di rilevamento: la separazione tra la superficie di rilevamento e il bersaglio che attiva l'interruttore

• Isteresi: la distanza tra il punto di rilascio e il punto di azionamento dell'interruttore

• Ripetibilità: capacità dell'interruttore di identificare costantemente lo stesso target all'interno dello stesso intervallo.

• Tempo di risposta: intervallo tra il rilevamento del bersaglio e la generazione del segnale di uscita.

finecorsa meccanico

I dispositivi elettromeccanici chiamati finecorsa meccanici utilizzano il contatto fisico diretto con un bersaglio per rilevarne la posizione. Possono supportare carichi di corrente elevati e funzionare senza una fonte di alimentazione. Gli interruttori meccanici non tengono conto della polarità o della tensione perché utilizzano contatti puliti, il che li rende resistenti a vari difetti elettrici come rumore elettrico, interferenze a radiofrequenza, correnti di dispersione e cadute di tensione. Il braccio di leva, il pulsante, il corpo, la base, la testa, i contatti, i terminali e altri elementi mobili di questi interruttori richiedono frequentemente manutenzione. Gli interruttori di finecorsa meccanici Votto potrebbero avere una scarsa ripetibilità poiché sono a diretto contatto fisico con il bersaglio. Il bersaglio stesso e il braccio di leva possono usurarsi a causa del contatto fisico. Esistono anche aperture non protette che sono soggette a corrosione, polvere e umidità. A causa di questo problema, le aree pericolose certificate e i contatti sigillati hanno spesso un prezzo elevato.

Interruttore a molla di finecorsa

Un interruttore di finecorsa a molla è uno strumento elettromeccanico che utilizza l'attrazione magnetica per determinare la posizione di un bersaglio magnetico. All'interno dell'interruttore si trovano due piccoli rebbi metallici racchiusi in un tubo di vetro. Si tratta di un "elemento reed". Grazie alla sua sensibilità magnetica, l'elemento reed risponde ai bersagli magnetici attivandosi. Poiché non richiedono il contatto diretto con il bersaglio per funzionare, gli interruttori di finecorsa a molla offrono tutti i vantaggi degli interruttori meccanici, evitando al contempo i problemi di usura.

I normali bersagli ferrosi non possono essere utilizzati con gli interruttori di finecorsa a molla; sono necessari bersagli magnetici. L'interruttore reed non è affidabile perché l'elemento reed, il tubo di vetro e i piccoli rebbi metallici si affaticano piegandosi. Una bassa pressione di contatto può causare vibrazioni dei contatti e segnali errati dall'ancia in situazioni di forti vibrazioni.

Sensori di prossimità induttivi

Un dispositivo elettronico a stato solido chiamato sensore di prossimità induttivo utilizza le variazioni del campo energetico di un oggetto metallico per determinarne la posizione. Non richiede il contatto fisico e non presenta parti mobili che possano incepparsi, usurarsi o danneggiarsi, il che riduce la manutenzione. È inoltre resistente a polvere e sporco perché non ha parti mobili. I sensori di prossimità induttivi sono molto adattabili a una vasta gamma di applicazioni e sono disponibili in diverse dimensioni e design. I sensori di prossimità induttivi non tollerano carichi di corrente elevati e necessitano di una fonte di alimentazione esterna (elettricità) per funzionare. Potrebbero anche essere vulnerabili a cadute di tensione, correnti di dispersione, interferenze a radiofrequenza e rumore elettrico. Sbalzi di temperatura estremi e infiltrazioni di umidità possono occasionalmente essere dannosi per i sensori di prossimità induttivi.

finecorsa

Utilizzando una speciale tecnologia ibrida, gli interruttori di finecorsa possono localizzare bersagli ferrosi tramite campi elettromagnetici. Gli interruttori di finecorsa senza leva sono incredibilmente affidabili in situazioni difficili e per un utilizzo a lungo termine. Poiché non richiedono contatto fisico o alimentazione esterna, sono possibili carichi di corrente elevati e nulla può incepparsi, piegarsi, rompersi o smerigliarsi. Analogamente agli interruttori meccanici, sono immuni a disturbi elettrici, interferenze a radiofrequenza, correnti di dispersione e cadute di tensione. Inoltre, non sono sensibili alla polarità o alla tensione. Polvere, sporcizia, umidità, contatto fisico e la maggior parte degli agenti corrosivi o chimici non hanno alcun effetto sugli interruttori di finecorsa. La maggior parte dei modelli ha un ampio intervallo di temperature di esercizio ed è intrinsecamente sicura. L'interruttore di finecorsa senza leva è perfetto per applicazioni che richiedono tenuta stagna e antideflagrante grazie alle sue connessioni sigillate e al solido involucro metallico.

I sensori di posizione sono fondamentali per l'automazione dei processi industriali. Esistono numerose tecnologie di sensori di posizione sul mercato, ciascuna con caratteristiche prestazionali specifiche. Per ottenere le prestazioni e l'affidabilità necessarie, è necessario scegliere con cura il tipo di sensore più adatto all'applicazione.