Сварочная проволока

Сварочная проволока – надежное соединение металлов

Сварочная проволока разных типов (алюминиевая, латунная, стальная) для газовой и других видов сварки в обязательном порядке имеет сертификат соответствия требованиям ГОСТ 2246, а также некоторых иных Госстандартов.

1 Классификация проволоки для выполнения сварки

В зависимости от того, какую структуру имеет стальная, алюминиевая, латунная, легированная различными компонентами проволока с сертификатом, ее относят к одному из трех типов. Существуют следующие виды сварочной проволоки:

активированная;
порошковая;
сплошного сечения.

Каждый из этих видов имеет сертификат и предназначается для соединения конструкций из разных материалов. Некоторые проволочные изделия применяются исключительно для газовой сварки, другие – для осуществления работ по чугуну, третьи – для сварки латуни и бронзы (латунная проволока), алюминия (алюминиевая), стальных деталей (стальная) и так далее.

Существует также титановая сварочная проволока, с помощью которой соединяют твердые конструкции из титана. Выбор сварочного материала, будь то титановая сварочная проволока или другая, следует осуществлять на основании данных его производителя (их содержит сертификат), ГОСТ 2246, а также опыта сварщика.

Также необходимо знать и химический состав, который имеет сварочная проволока. Этот самый состав исчерпывающе описан в ГОСТ 2246 и в сертификатах. Согласно Госстандарту, легированная сварочная проволока делится на изделия с нормальным, высоким и низким уровнем легирования. Друг от друга они, таким образом, отличаются общим содержанием легирующих добавок.

Обычная стальная легированная сварочная проволока включает в себя примерно 10 % специальных элементов, высоколегированная – более 10 %, низколегированная – до 2,5 %. Эти данные, напомним, содержит сертификат изделий. Представленная классификация позволяет специалистам оптимально производить выбор проволок для газовой и иных способов сварки. Помогают им в этом и сертификаты, и маркировка сварочной проволоки, о которой мы поговорим в следующем разделе.

2 Как маркируется проволока?

Любая сварочная проволока – и стальная, и алюминиевая, и латунная, и порошковая, и активированная, маркируется с учетом определенных правил по ГОСТ. Это имеет огромное значение, ведь только легированная сварочная проволока представлена примерно 80 марками. Как же выполняется расшифровка обозначения того или иного проволочного материала?

Возьмем для примера марку Св-06Х19Н9Т, используемую для электросварки. Литеры “Св” в начале маркировки указывают на то, что перед нами проволока, которая используется именно для выполнения сварочных мероприятий. А цифры и буквы за ними описывают ее состав:

06 – это содержание углерода в сотых долях процента (0,06 %);
Х – хром, которого в 06Х19Н9Т содержится 19 % (цифра, следующая за литерой);
Н – никель в количестве 9 %;
Т – титан.

После литеры “Т”, как видим, не стоит никаких цифр. Это означает, что титана в марке 06Х19Н9Т содержится не более одного процента. Аналогичным образом может быть расшифрована любая легированная сварочная проволока или титановая сварочная проволока – достаточно внимательно посмотреть в ее сертификат. Здесь только нужно запомнить, какому химическому элементу соответствует та или иная литера в маркировке.

Латунная продукция для сварки “шифруется” еще проще. Сначала указывается диаметр сварочной проволоки (например, 3 мм), а затем марка сплава, из которого она произведена (Л63, ЛС-59-1). Таким образом, увидев маркировку 3,0 Л63, сварщик сразу же понимает, что перед ним латунная проволока сечением 3 мм. Алюминиевая проволока может иметь по ГОСТ 7871 такую маркировку: Св1201, СвА99, СвАК5, СвА85Т.

Нетрудно догадаться, что в этих цифрах и буквах закодированы сплавы, из коих изготавливается алюминиевая проволочная продукция. О ней говорится далее.

3 Алюминиевые и латунные изделия

Любая современная алюминиевая конструкция сваривается проволокой из чистого алюминия либо его сплавов (при сварке может использоваться адаптер). Такие изделия обычно применяются при выполнении полуавтоматической сварки в газовой среде. Самая, пожалуй, востребованная алюминиевая проволока – АМг6, АМг3 и АМг5. Она выпускается по ГОСТ 7871.

АМг6 для газовой сварки может иметь сечение в пределах 0,3–6,3 мм. С ней просто обращаться, так как материал отличается гибкостью и пластичностью, а также совместимостью с разными адаптерами. АМг6 используется для соединения деталей, которые функционируют в контакте с водой, в судостроении, в пищевой промышленности. Здесь стоит сказать, что АМг6 и другие изделия из сплава АМг при газовой сварке играют роль присадки, а непосредственно сварочный процесс ведется при помощи вольфрамовых электродов.

Алюминиевая АМг6 характеризуется высоким уровнем антикоррозионной защиты швов и предохранения металла от появления трещин. При этом вес сварочной проволоки для алюминия АМг6 минимален, а ее стойкость и прочность находятся на очень высоком уровне. Добавим, что АМг6 подходит для газовой сварки любых нержавеющих сталей, а не только алюминиевых изделий.

Латунная проволока также рекомендована для газовой сварки полуавтоматом. Она обеспечивает достойное качество сварных соединений. Производится латунная продукция горяче- и холоднодеформированным методом. В первом случае выполняется прессование исходного сырья, во втором – его протяжка на специальном оборудовании. Латунная проволока может быть по своему состоянию твердой или мягкой, по сечению – от 0,8 до 8 мм. Чаще всего, она применяется для наплавки углеродистых сталей при помощи адаптера и для газовой сварки.

4 ГОСТ 2246 – какой может быть стальная проволока для сварки?

Сварочная стальная продукция выпускается из сплавов, выплавляемых в печах вакуумноиндукционного типа, методом вакуумнодугового либо электрошлакового переплава. Конкретный способ производства сварочной проволоки определяется соглашением между заводом-изготовителем и потребителем.

Классификация изделий для сварки по ГОСТ 2246 предполагает разделение их на легированные, высоколегированные и низкоуглеродистые. Существует и такое понятие, как омедненная сварочная проволока. Она производится исключительно из легированных и низкоуглеродистых сталей. Омедненная сварочная проволока выпускается по заказам клиентов (по ГОСТ 2246), которым требуется материал с особыми свойствами для газовой и электродуговой сварки.

Стальная продукция весьма разнообразна (почти 80 видов). Наиболее популярными марками признаются следующие изделия для сварки:

Св-10Г1СН: в большом количестве ее производит комбинат БМК в Башкортостане. На данный момент эта проволока от БМК признается одной из наиболее перспективных для выполнения работ, связанных с необходимостью соединения в защитных газах конструкционных низколегированных сплавов, применяемых в нефтеперерабатывающей, строительной, энергетической и горнодобывающей промышленности.
Св-10ГА, 08А и 08: изделия с малым содержанием углерода. ГОСТ 2246 советует использовать указанные марки для аргонодуговой и газовой сварки водопроводных труб.
Св-06Х19Н9Т, 08ХН2М, 08ХМФА, 08ГС: надежные и недорогие проволоки с нормальным уровнем легирования. О Св-06Х19Н9Т мы еще поговорим более подробно.
Св-08Н50, 30Х25Н16Г7, 07Х19Н10Б, 10Х17Т, 08Х20Н9Г7Т: высоколегированные изделия.

Стальная проволока имеет сечение от 0,8 до 12 мм и четко оговоренный в Госстандарте 2246–70 и в сертификатах химический состав. Поэтому выбор нужного материала для сварки тех либо иных конструкций потребителю сделать совсем не сложно.

5 Порошковый вариант – некоторые особенности

Порошковая (или самозащитная) проволока – это специальный наполнитель в виде порошка (отсюда и название), который помещается в трубчатую металлическую конструкцию с двумя слоями, с загибами оболочки и т.д. Порошковая смесь (по сути, она выполняет функцию флюса) в таких изделиях может достигать 40 %, минимальное ее количество в трубке – 15 % (конкретная величина содержится в сертификате).

Самозащитная проволочная продукция (сварочная проволока с флюсом) используется для проведения сварочного процесса в среде углекислого газа либо в обычных условиях (без газовой защиты). По составу наполнителя порошковая проволока подразделяется на пять видов:

органическая рутиловая;
рутил-флюоритная;
флюоритная;
флюоритно-карбонатная;
рутиловая.

Выбор требуемого изделия осуществляется в зависимости от свойств свариваемых деталей. Заметим, что порошковая продукция может причисляться к специальному классу либо к изделиям общего назначения. Специальная самозащитная проволока с порошковой смесью применяется для соединения конструкций в каких-либо особых условиях (например, под водой).

Порошковые изделия значительно расширяют технологический потенциал полуавтоматической сварки. По механическим характеристикам сварного шва и техническим параметрам процесса они обеспечивают более качественную сварку по сравнению с теми случаями, когда эксплуатируется стальная сплошная проволока.

6 Дополнительные сведения о проволоке 06Х19Н9Т

Св-06Х19Н9Т активно применяется для проведения автоматических и полуавтоматических сварочных мероприятий. Данная проволока наматывается на катушку и подается (непрерывно) при помощи специального устройства в зону сварки. Св-06Х19Н9Т описывается таким химсоставом:

19 % хрома;
0,06 % углерода;
9 % никеля;
до 1 % титана.

Св-06Х19Н9Т незаменима при соединении нержавеющих сплавов, так как содержит большие количества элементов, не боящихся ржавления. Титан в ней выполняет функцию мощного раскислителя, что обеспечивает пластичный и плотный сварочный шов. При ее использовании главное – установить грамотный расчет расхода сварочной проволоки.

Проволока – виды и использование

Стальная проволока широко используется в разных областях – во многом, благодаря большому количеству разновидностей. Она идет на производство канатов, крепежа, сварных и тканых сеток, используется в качестве самостоятельного расходного материала – например, при автоматической и полуавтоматической сварке. О ее видах и назначении – речь в этой статье.

Вязальная проволока

Вязальная проволока изготавливается по ГОСТ 3282-74. Катанка из низкоуглеродистой стали подвергается многократному волочению под высоким давлением. Далее она проходит отжиг и под воздействием температуры обретает основное свойство – высокую пластичность и гибкость при сохранении прочностных показателей. Отсюда ее главное назначение – связывание арматуры. Применяется для:

устройства каркаса фундамента;
сооружения конструкций из ЖБИ;
закрепления тяжелых грузов для транспортировки.

Также из вязальной проволоки изготавливается стальная тканая сетка, которая широко используется в строительстве (армирование стен под штукатурку и теплоизоляционные материалы). Для придания высоких антикоррозионных свойств проволока подвергается оцинковке.

Гвоздильная проволока

Гвоздильная проволока также производится по ГОСТ 3282-74 из стали с низким содержанием углерода. В отличие от вязальной, не подвергается термообработке на заключительном этапе, поэтому имеет высокую жесткость. Из нее изготавливаются:

обычные и дюбель-гвозди;
сварная сетка для строительных, дорожно-строительных работ и монтажа ограждений;
сетка рабица;
элементы вентиляционных систем и т. д.

Читайте также:

Российский пеллетный котел Светлобор

Диаметр таких изделий варьируется в диапазоне 1,6–6 мм. Горячее цинкование обеспечивает изделию высокую стойкость к коррозии.

Канатная проволока

Для производства канатной проволоки используется сталь с высоким содержанием углерода. Предварительно очищенная заготовка-катанка проходит несколько этапов обработки: получает нужную форму и диаметр на волочильных станах, подвергается термообработке для достижения нужной пластичности.

Чтобы стальные тросы работали максимально долго и надежно, поверхность проволоки оцинковывается. Наиболее эффективный метод – горячее цинкование: чем больше поверхностная плотность цинка (от 20 до 245 г/м²), тем на более жесткие условия среды рассчитана работа каната. Оцинкованная проволока для них изготавливается по ГОСТ 7372.

Сварочная проволока – альтернатива электродам для РДС для механизированной и автоматической сварки. В первом случае она подается на аппарат вручную, во втором – весь процесс полностью автоматизирован, сварщик только контролирует и корректирует его при необходимости. Детали варятся под флюсом или в защитных газах, что позволяет получить нужное качества шва. При этом ни проволока, ни прутки из нее не имеют покрытия, как у электродов.

Различают три основных вида этой группы метизов.

Полированная (светлая) сварочная проволока

Полированная проволока для сварки выпускается по ГОСТ 2246-70. В результате обработки имеет гладкую шлифованную поверхность, на которой содержание технологических смазок составляет тысячные доли процента. Оптимальный вариант для механизированной сварки в защитных газах низколегированных и углеродистых сталей. В ряду преимуществ:

быстрая непрерывная подача;
наилучший вариант, если сталь легирована молибденом;
минимальное количество аэрозольных вредных выбросов при сварке.

Полированная проволока позволяет получить качественный сварной шов правильной геометрии. Широко используется в судостроении, мостостроении, машиностроении.

Омедненная проволока для сварки

Для производства омедненной сварочной проволоки применяются низколегированные (Св-08ГС-О, Св-08ГА-О, Св-08Г2С-О) и низкоуглеродистые (Св-08А-О, Св-08-О) стали. Изготавливается по ГОСТ 2246-70. Сварочные работы выполняются в защитной газовой среде – в углекислом газе или его смеси с аргоном.

мгновенный поджиг, поскольку медь – великолепный электропроводник;
устойчивое горение дуги;
экономно расходуется, благодаря минимальному разбрызгиванию;
отличное качество шва.

В отличие от обычной и полированной, проволока с омеднением более стойка к коррозии, что выгодно отличает ее при длительном хранении. Назначение – монтаж трубопроводов, сварка изделий, работающих под давлением (резервуары и те же трубы), машиностроение, судостроение.

Порошковая сварочная проволока

Не имеет сплошного сечения, как другие сварочные проволоки, – сердечник наполнен смесью металлических порошков, шлако- и газообразующих компонентов. При сварке они создают защитную среду для сварочной ванны и обеспечивают легирование металла шва. Используется для соединения деталей из низкоуглеродистых и низколегированных сталей.

Подробнее о сварочной проволоке мы рассказывали ранее. Читать далее ->

В каталоге компании «Центр Метиз» металлическая проволока представлена в широким ассортименте самостоятельно и в готовых изделиях:

Виды сварочной проволоки

Какой бывает сварочная проволока? Какой тип присадки подойдет для обработки определенного металла? Ответы на эти вопросы представлены в данном материале.

Одной из известных присадок, используемых при сварочных процессах, является проволока. Она полностью заменяет хрупкие электроды и в ряде случаев исполняет роль наплавки из металла. Какой бывает сварочная проволока? Какой тип присадки подойдет для обработки определенного металла? Ответы на эти вопросы представлены в данном материале.

Виды изделий

При обработке различных металлов используются следующие расходные элементы:

порошковая (для углеродистых сталей, которые в дальнейшем будут подвергнуты термообработке);
алюминиевая (для сталей на основе одноименного материала, содержащего кремний, магний, марганец и подобные элементы);
нержавеющая (для заготовок из нержавейки, т.е. сталей, содержащих хром или никель);
омедненная (средне-, либо высоколегированные стали);
стальная (средне-, либо низколегированные стали).

Теперь — подробнее о каждом виде сварочной проволоки, его характеристиках, назначении и специфике использования.

Проволока для нержавеющих сталей

высокое качество шва;
отсутствие на нем трещин;
коррозионная стойкость;
минимальное разбрызгивание металла;
стабильность горения дуги при работе.

Проволока сварочная нержавеющая отличается от аналогов увеличенным ресурсом — сроком службы. Изготавливается она из высоколегированных сталей с высоким процентным содержанием хрома, никеля и подобных элементов, минимизирующих воздействие коррозии и появление ржавчины.

Данный расходный элемент бывает двух видов:

сплошная;
порошковая.

Первая предназначена для сварки в среде защитных газов, либо под флюсом. Основная ее задача — воспрепятствовать попаданию окружающего воздуха в зону термического соединения деталей, чтобы кислород и другие газы не окислили нержавейку или не ухудшили качество шва.

При соединении деталей изделие проходит через токопроводящий наконечник, из-за чего может уменьшиться ее диаметр. Это может отрицательно сказаться на качестве получаемого шва, поэтому материал делится на два класса по точности:

нормальной;
повышенной точности (в маркировке присутствует индекс «П»).

Диаметр изделий варьируется от 0,13 до 6,0 мм в соответствии с ГОСТ 18143-72. Известными среди сварщиков примерами являются:

СВ06Х20Н11М3 (нержавеющая хромоникелевая для сварки аустенитных сталей);
СВ01Х18Н10 (для сталей с содержанием хрома менее 20% и никеля менее 12%).

Ключевой аспект, по которому выбирается проволока для сварки нержавейки — соответствие материала соединяемых деталей типу расходного элемента.

Омедненная проволока

Медная проволока обычно наматывается на пластиковые кассеты. Такая упаковка повышает эффективность работы сварщика. Стандартная толщина ее — 0,6; 0,8 и 1,0 мм. Обеспечивает быстрое повторное зажигание сварочной дуги при необходимости, а также стабильное ее горение при различных режимах сварки.

Примером омедненных изделий выступает СВ-08Г2С, в составе которой содержится 0,08% углерода, 2% марганца и около 1% кремния. Другой пример — сварочная проволока esab, которая предназначена для большинства видов сталей, в том числе инструментальных, судовых, штампованных, алюминиевых, нержавеющих и даже чугуна.

Стальная проволока

Разновидностей стальной проволоки множество — она подразделяется на сварочную, пружинную, армированную, канатную, колючую и другие. В маркировке проволоки для соединения деталей указываются буквы «Св». Диаметр ее составляет от 0,3 до 12,0 мм.

Марок существует более полусотни. Они делятся на три крупных группы:

для соединения низкоуглеродистых сталей (например, Св-08, Св-ЮГЛ, Св-10Г2);
для средне- и низколегированных (Св-18ХС, Св-08ГС, Св-08Г2С);
для высоколегированных (Св-08Х14ГНТ, Св-12Х13).

Иногда на стальной расходный материал наносится медь для того, чтобы защитить его от окисления, а также улучшить проведение электрического тока.

При помощи проволоки из стали выполняют действия в среде различных газов, а также под флюсом. Является оптимальной проволокой для аргонной сварки. Основными легирующими элементами являются никель, марганец, хром, молибден, вольфрам и титан. Наличие первых трех дает возможность сваривать высокоуглеродистые нержавеющие стали.

Алюминиевая проволока

повышенная прочность;
повторяемость цвета шва (как у основного металла-заготовки);
высокая устойчивость к коррозии.

Чаще всего применяется в судо- и автомобилестроении, а также в других сферах, где имеет место взаимодействие соединенных элементов с водой. Для материала характерны высокая пластичность и легкость. Используется обычно в случае газовой сварки, однако подходит не только для соединения алюминиевых деталей, но и нержавеющих сталей.

Ни в одной из отраслей нельзя встретить детали, выполненные на 100% из чистого алюминия — обязательно добавляются присадки. Не является исключением сварная проволока, пусть даже количество добавок измеряется десятыми долями процента. Например, 0,2% титана позволяет получить мелкозернистый шов, что актуально при точных работах. Однако ГОСТ 7871-75 выделяет проволоку из чистого материала в отдельную категорию, помимо которой существуют:

сплавы «алюминий-магний» (например, СвА99, СвА85Т);
«алюминий-кремний» (СвАК5);
«алюминий-медь» (Св1201).

Еще существуют технические условия, в соответствии с которыми выпускаются изделия из алюминия с хромом и сплава алюминия с кремнием и магнием.

Важное условие — чтобы процесс соединения алюминиевых деталей завершился успехом, проволока должна в точности повторять химический состав свариваемых металлов. Исключение составляют сплавы с магнием — элемент при сварке активно испаряется, поэтому проволока должна содержать его чуть больше, чем деталь (на 10-20%).

Порошковая сварочная проволока

Применяется при соединении деталей из низколегированных, среднеуглеродистых, углеродистых сталей. Важный аспект успешной операции — отсутствие газообразных сред. Другое название порошковой проволоки для сварки — флисовая — обусловлено тем, что изделие не целиком состоит из металла, а лишь частично, внутри заполняясь порошком (флисом). Содержание последнего составляет 15-40%; конкретная величина указывается в сертификате на расходные элементы.

Достоинства использования данного материала — качество соединения, легкость удаления шлакового налета, стабильно горящая дуга при стыковке деталей.

органическая рутиловая (для низкоуглеродистых сталей; пример — марка ПП-АН1);
рутил-флюоритная (сваривает низколегированные стали; ПП-АН4, ПП-АН9, ПП-АН20);
флюоритно-карбонатные (низкоуглеродистые и низколегированные стали ответственных конструкций; ПП-АН11, ПП-АН17);
флюоритные (по особенностям — нечто среднее между вторым и третьим типом; ПП-2ДСК);
рутиловая (среднеуглеродистые стали; ПП-АН8, ПП-АН10).

Порошковую проволоку часто путают со стальной. Например, сварочная проволока esab (эсаб) одними производителями называется стальной, другими — порошковой, что вводит потребителя в заблуждение. Правильнее все же выделить флюсовый аналог в отдельную группу. Причина в том, что использование флюса в разы увеличивает возможности полуавтоматической сварки. Тем более, порошковая проволока гарантирует более качественное соединение, нежели обычная стальная.

Качество сварки металлических изделий во многом определяется характеристиками подобранного расходного элемента. Рекомендация опытных сварщиков использовать универсальные элементы (та же сварочная проволока esab) имеет место, но не всегда. Например, она не очень хороша при работе без применения защитных газов, как показывает опыт специалистов.

Какие из известных проволок для сварки металлов использовали вы? Поделитесь своим опытом в обсуждении к статье.

Описание и принцип работы индуктивных бесконтактных датчиков

Работа на производственных предприятиях требует частичной или полной автоматизации системы. Для этого используются различные приспособления, обеспечивающие бесперебойное функционирование. Приспособления из металла довольно часто контролируют индуктивные бесконтактные датчики, имеющие свои преимущества и недостатки. Они имеют небольшой размер и хорошо выполняют свою функцию при условии правильного подключения.

Общие сведения
Устройство прибора
Принцип работы
Основные определения
Преимущества и недостатки
Способы подключения
Правила выбора
Популярные модели

Общие сведения

Индукционный датчик представляет собой специальное приспособление, относящееся к бесконтактным. Это значит, что для определения местоположения объекта в пространстве ему не требуется непосредственный контакт с ним. Благодаря такой технологии, возможна автоматизация производственного процесса.

Как правило, приспособление применяется в различных линиях и системах на крупных заводах и фабриках. Его также можно использовать в качестве конечного выключателя. Прибор отличается высоким качеством и надежностью, работает даже в сложных условиях. Оказывает воздействие только на металлические предметы, поскольку другие материалы к нему нечувствительны.

Приспособление довольно устойчиво к агрессивным химическим веществам, широко применяется в машиностроительной, пищевой и текстильной промышленности. Аэрокосмическая, военная и железнодорожная отрасль также не обходится без этих датчиков.

Важность прибора делает его востребованным, поэтому множество компаний по всему миру выпускает различные модели со стандартным и расширенным набором функций, в разной ценовой категории.

Устройство прибора

Индуктивный датчик состоит из нескольких взаимосвязанных между собой узлов, которые и обеспечивают его бесперебойную работу. Основные детали приспособления следующие:

Генератор считается основным элементом прибора, поскольку отвечает за образование электромагнитного поля, необходимого для его функционирования.
Триггер Шмидта отвечает за переработку информации, полученной после включения в работу генератора и передачу другим узлам.
Обязательная деталь каждого датчика — усилитель, необходимый для передачи сигнала на большие расстояния.
Специальный индикатор на светодиодах позволяет человеку, отвечающему за работу устройства, контролировать его функционирования и распознавать сигнал при включении, а также изменении настроек.
Компаунд — специальная деталь, предотвращающая попадание различных мелких частиц внутрь приспособления. Играет важную роль, поскольку любые посторонние предметы могут нарушить работу устройства.

Все элементы расположены в корпусе, изготовленном из латуни или полиамида. Эти материалы считаются очень прочными для того, чтобы защитить сердцевину от отрицательного воздействия условий производства. Благодаря надежности конструкции, датчик способен выдержать значительную нагрузку и при этом корректно функционировать.

Принцип работы

Благодаря специальному генератору, выдающему особые колебания, осуществляется работа устройства. При попадании в поле его действия предмета, сделанного из металла, подается сигнал на блок управления.

Работа приспособления начинается после включения, которое даёт толчок к образованию магнитного поля. Это поле в свою очередь оказывает влияние на вихревые токи, меняющие амплитуду колебаний генератора, который первым реагирует на любые изменения.

Как только поступает сигнал, начинается обработка его в других узлах устройства. Сила этого сигнала во многом зависит от размера предмета, попавшего в поле действия приспособления, а также расстояния, на котором он находится. Следующим этапом будет преобразование аналогового сигнала в логический. Только так возможно точно определить его значение.

Особую роль играют такие датчики на производстве, где металлические детали должны идти по линии в определенном положении. Прибор может фиксировать его и при обнаружении любого, даже незначительного отклонения сигнализирует на главный пульт управления.

Как правило, чтение результатов функционирования устройства осуществляет специалист, выполняющий также роль контролера, наблюдающего за бесперебойной работой всей системы.

Основные определения

Для контроля работы устройства и чтения его сигналов существует несколько определений. Наиболее важными считаются следующие:

Активная зона представляет собой участок, на котором в наибольшей степени проявляется воздействие магнитного поля, излучаемого генератором. Располагается она непосредственно перед чувствительной поверхностью датчика, где отмечается самый высокий и интенсивный уровень концентрации. Обычно этот участок определить несложно, поскольку его диаметр почти совпадает с диаметром приспособления.
Номинальное расстояние для переключения считается теоретическим параметром, поскольку он не учитывает некоторые производственные особенности каждого конкретного предприятия. Значение его приблизительно, так как в расчет не берется температура, давление и напряжение в определенной зоне.
Рабочий зазор — один из важнейших параметров, определяющих настройки приспособления, при которых оно будет давать наиболее корректные сигналы без каких-либо сбоев. Обычно для определения этих значений проводится тестирование устройства в разных условиях и выявление среднего показателя.
Поправочный коэффициент также должен учитываться, поскольку именно от него отталкивается специалист при выборе настроек прибора. Показание варьируется в зависимости от примесей, которые присутствуют в металлическом предмете. Обычно отклонение наблюдается при использовании различных металлических сплавов.

Благодаря этим определениям, возможно настроить приспособление для получения максимально точных данных, играющих важную роль в производственном процессе.

Преимущества и недостатки

Индукционные датчики имеют свои достоинства и недостатки, как и любое другое устройство. Главным преимуществом считается простота конструкции, не требующая сложной настройки и не нуждающаяся в особых условиях для монтирования. Приспособление не имеет скользящих контактов, сделано из прочного материала и может на протяжении длительного времени работать без перерыва.

Стоит также отметить, что прибор очень редко выходит из строя, и ремонт его не представляет сложности. Именно поэтому его часто устанавливают на предприятиях, где необходим почти круглосуточный контроль за производственным процессом. Бесконтактное подключение позволяет без проблем осуществлять соединение с промышленной системой напряжения.

Важным преимуществом считается высокая чувствительность, позволяющая устанавливать датчики на производстве, где работают с металлическими предметами из разных сплавов.

Несмотря на все достоинства приспособления, существуют и некоторые недостатки. Наиболее важным считаются погрешности, которые прибор выдает в работе. Нелинейный тип погрешности проявляется вследствие того, что прибор имеет свой показатель индуктивной величины, который может отличаться от значения тех предметов, на которые он реагирует. Именно поэтому датчик может реагировать на металл некорректно и подавать неверные сигналы.

Часто встречается температурная погрешность, связанная со значительным понижением или повышением температуры в производственном помещении. Инструкция к прибору предполагает его правильное функционирование при показателе +25 градусов. При отклонении значения в ту или иную сторону нарушается работа приспособления.

Одной из случайных погрешностей считается изменение показаний датчика вследствие воздействия на него электромагнитного поля других приборов. Для того чтобы избежать подобных ситуаций, на всех производствах установлен стандарт частоты электроустановок, составляющий 50 Гц. В этом случае риск возникновения погрешности из-за постороннего электромагнитного излучения снижается к минимуму. Исключить любые нарушения в работе устройства можно путем предварительной проработки деталей.

Способы подключения

В зависимости от типа устройства, отличаются и способы его подключения, поскольку определенные разновидности имеют разное количество проводов. Двухпроводные считаются наиболее простым, но и самым проблематичным вариантом. Включаются непосредственно в цепь токовой нагрузки. Для правильного проведения манипуляции необходимо номинальное сопротивление нагрузке. В случае его снижения или повышения приспособление начинает функционировать неправильно. Важным моментом будет подключение к сети, при котором необходимо соблюдать полярность.

Трехпроводные считаются наиболее популярными и простыми в подключении. Одни провода подсоединяются к нагрузке, а два других к источнику напряжения. Благодаря этому исключается вероятность реакции прибора на номинальное сопротивление в виде некорректной работы.

Существуют также датчики с четырьмя и пятью проводами. При их установке подключение двух проводов осуществляется к источнику напряжения, два — к нагрузке. Если присутствует пятый шнур, то есть возможность выбора подходящего режима работы.

Обычно провода обозначаются разными цветами с целью облегчения монтажа и последующего обслуживания датчика. Минус и плюс обозначены синим и красным цветом соответственно. Выход всегда маркируется черным цветом. Существуют устройства, в которых два выхода. Второй обычно белый и может служить также для входа. Эти нюансы указаны в инструкции по эксплуатации индуктивного датчика.

Корпус устройства может быть изготовлен из разного материала, иметь цилиндрическую, квадратную или прямоугольную форму. Наиболее распространенным считается первый вариант.

Правила выбора

Индукционный датчик считается важным элементом на многих предприятиях, поэтому к его выбору следует подойти очень ответственно. Рекомендуется соблюдать следующие правила:

точное определение условий, при которых будет применяться устройство: температурный режим в помещении, влажность, наличие прямого солнечного света и электромагнитного излучения от других приспособлений;
скорость производственного процесса, которая будет влиять на корректную работу датчика;
точность самого приспособления, обещанная производителем, а также линейность;
надежность конструкции и качество материалов, предположительный срок службы и гарантия от компании;
класс защиты, используемый в процессе производства, который поможет предупредить поломки, нередко возникающие при неблагоприятных производственных условиях;
размеры приспособления также играют роль, поскольку миниатюрные датчики менее подвержены попаданию осколков и других частиц.

Важный параметр — стоимость прибора. Зависит она чаще всего от фирмы-производителя и некоторых дополнительных функций, которые встроены в датчик. Однако существенной разницы в работе у устройств из разной ценовой категории не отмечается.

Индуктивный датчик: принцип работы, схемы подключения, характеристики

В современных станках и высокоточном оборудовании, где важно контролировать положение конструктивных элементов устанавливается индуктивный датчик. Для чего применяется данное устройство, какие разновидности и способы подключения существуют, как оно работает, мы рассмотрим в данной статье.

Назначение

Индуктивный датчик предназначен для контроля перемещения рабочего органа без непосредственного контакта с ним. Основной сферой применения для него является станочное оборудование, точные медицинские приборы, системы автоматизации технологических процессов, измерения и контроля формы изделия. В соответствии с положениями п.2.1.1.1 ГОСТ Р 50030.5.2-99 это датчик, который создает электромагнитное поле в области чувствительности и обладает полупроводниковым коммутатором.

Сфера применения индуктивных датчиков во многом определяется их высокой надежностью и устойчивостью к воздействию внешних факторов. На их показания и работу не влияют многие факторы окружающей среды: влага, оседание конденсата, скопление пыли и грязи, попадание твердых частиц. Такие особенности обеспечиваются их устройством и конструктивными данными.

Устройство

Развитие сегмента радиоэлектроники привело не только к совершенствованию первоначальных механизмов, но и к возникновению принципиально новых индуктивных датчиков. В качестве примера рассмотрим один из простейших вариантов (рисунок 1):

Рис. 1. Устройство индуктивного датчика

Как видите на рисунке, в его состав входят:

магнитопровод или ярмо (1) – предназначен для передачи электромагнитного поля от генератора в зону чувствительности;
катушка индуктивности (2) – создает переменное электромагнитное поле при протекании электрического тока по виткам;
объект измерения (3) – металлический якорь, вводимый или перемещаемый в области чувствительности, неметаллические предметы не способные влиять на состояние электромагнитного поля, поэтому они не используются в качестве детектора;
зазор между объектом измерения и основным магнитопроводом (4) – обеспечивает меру взаимодействия в качестве магнитного диэлектрика, в зависимости от модели датчика и способа перемещения может оставаться неизменным или колебаться в заданном диапазоне;
генератор (5) — предназначен для генерации электрического напряжения заданной частоты, которое будет создавать переменное магнитное поле в заданной области.

Принцип работы

Принцип действия индуктивного датчика заключается в способности электромагнитного поля изменять свои параметры, в зависимости от значения магнитной проводимости на пути протекания потока. В основе его работы лежит классический вариант катушки, намотанной на сердечник.

Рис. 2. Магнитное поле в состоянии покоя

При протекании электрического тока I по виткам этой катушки генерируется магнитное поле (см. рисунок 2), результирующий вектор магнитной индукции B которого определяется по правилу Правой руки. При движении магнитного поля по сердечнику, ферромагнитный материал обеспечивает максимальную пропускную способность. Но, как только линии магнитной индукции попадают в воздушное пространство, магнитная проводимость существенно ухудшается и часть поля рассеивается.

Рис. 3. Магнитное поле при введении объекта срабатывания

При внесении в область действия поля индуктивного датчика объекта срабатывания (рисунок 3), изготовленного из металла, напряженность линий индукции резко изменяется. В результате чего усиливается поток и меняется его значение, а это, в свою очередь, приводит к изменению электрической величины в цепи катушки за счет явления взаимоиндукции. На практике этот сигнал слишком мал, поэтому для расширения предела измерения индуктивного датчика в их схему включается усилитель.

Расстояние срабатывания и объект воздействия

В зависимости от конструкции и принципа действия индуктивного датчика объект воздействия может иметь вертикальное или горизонтальное перемещение относительно самого измерителя. Однако реакция сенсора на начало движения контролируемого объекта может начинаться не сразу, что обуславливается номинальным расстоянием, при котором обеспечивается зона чувствительности датчика и техническими параметрами объекта.

Рис. 4. Область и объект срабатывания

Как видите на рисунке 4, в первом положении контролируемый объект находится на таком удалении, где электромагнитные линии не достигают его поверхности. В таком случае с индуктивного датчика сигнал сниматься не будет, так как он не фиксирует перемещения в зоне чувствительности. Во втором положении контролируемый объект уже пересек расстояние срабатывания и вошел в чувствительную зону. В результате взаимодействия с объектом на выходе датчика появится соответствующий сигнал.

Также расстояние срабатывания будет зависеть от геометрических размеров, формы и материала. Следует заметить, что в качестве объекта срабатывания индуктивного датчика применяются только металлические предметы, но от конкретного типа будет отличаться и момент перехода датчика в противоположное состояние, что изображено на диаграмме:

Рис. 5. Зависимость расстояния срабатывания от материала

На практике существует огромное разнообразие индуктивных датчиков, всех их можно разделить на две большие категории, в зависимости от рода питающего тока – переменного и постоянного. В зависимости от состояния контактов в соответствии с таблицей 1 р.3 ГОСТ Р 50030.5.2-99 индуктивные датчики бывают:

замыкающий – при перемещении контролируемого объекта происходит перевод во включенное положение;
размыкающий – в случае воздействия индуктивный датчик переводит контакты в отключенное положение;
переключающий – одновременно объединяет оба предыдущих варианта, за одну коммутацию переводит один вывод во включенное, второй, в отключенное положение.

По количеству измерительных цепей индуктивные датчики подразделяются на одинарные и дифференциальные. Первый из них обладает одной катушкой и одной цепью измерения. Второй тип подразумевает наличие двух сенсоров, измерительные цепи которых включаются в противофазу для сравнения показаний.

Рис. 6. Одинарый и дифференциальный датчик

По способу передачи данных индуктивные датчики подразделяются на аналоговые, электронные и цифровые. В первом случае применяются те же катушки и ферромагнитные сердечники. Электронные используют триггер Шмидта вместо ферромагнетиков для получения гистерезисной составляющей. Цифровые выполняются в формате печатных плат на микросхемах. Помимо этого виды подразделяются по количеству выводов датчика: два, три, четыре или пять.

Характеристики (параметры)

При выборе индуктивного датчика для решения конкретной задачи руководствуются параметрами цепи, в которых он будет функционировать и основной логикой схемы. Поэтому обязательно проверяется соответствие их параметров:

напряжение питания – определяет допустимый минимум и максимум разности потенциалов, при которой индуктивный датчик нормально работает;
минимальный ток срабатывания – наименьшее значение нагрузки, при котором произойдет переключение;
расстояние срабатывания – допустимый промежуток удаления, при котором будет происходить коммутация;
индуктивное и магнитное сопротивление – определяет проводимость электрического тока и линий магнитной индукции для конкретной модели;
поправочный коэффициент – применяется для внесения поправки, в зависимости от дополнительных факторов;
частота переключений – максимально возможное количество раз коммутации в течении секунды;
габаритные размеры и способ установки.

Примеры подключения на схемах

Конструктивные особенности индуктивных датчиков определяют количество их выводов и способ дальнейшего подключения. В виду того, что существует четыре наиболее распространенных типа, рассмотрим примеры схем их подключения.

Двухпроводных датчиков индуктивности

Как видите на схеме выше, двухпроводные индуктивные датчики применяются исключительно для непосредственной коммутации нагрузки: контакторов, пускателей, катушек реле в качестве электронного выключателя. Это наиболее простая схема и модель, но работа конкретной модели сильно зависит от параметров подключаемой нагрузки.

Трехпроводных датчиков индуктивности

В трехпроводной схеме присутствует два вывода на питание самого индуктивного датчика, а третий, предназначен для подключения нагрузки к нему. По способу коммутации их подразделяют на PNP и NPN, первый вид коммутирует положительный вывод, откуда и происходит название, второй тип коммутирует отрицательный вывод.

Четырехпроводных датчиков индуктивности

По аналогии с предыдущим датчиком, четырехпроводный также использует два вывода 1 и 3 для получения питания. А вот 2 и 4 вывод используется для подключения нагрузки с той разницей, что коммутация для обеих нагрузок будет противоположной.

Пятипроводных датчиков индуктивности

В пятипроводном индуктивном датчике два вывода применяются для подачи напряжения на чувствительный элемент датчика, в рассматриваемом примере это 1 и 3. Два вывода 2 и 4 подают питание на разные нагрузки, а управляющий вывод 5 позволяет выбирать различные режимы работы и менять логику переключений.

Преимущества и недостатки

В сравнении с другими типами сенсорных устройств индуктивные датчики продолжают занимать весомую нишу, наращивая темпы внедрения в различные сферы промышленности и отрасли народного хозяйства. Такое частое применение объясняется рядом весомых преимуществ:

высокая надежность за счет простой конструкции и отсутствия подвижных контактов;
может функционировать как от бытовой сети, так и от специальных генераторов, преобразователей и прочих источников питания;
способны обеспечивать значительную мощность на выходе — порядка нескольких десятков Ватт;
характеризуются высокой чувствительностью в зоне измерения.

Но, вместе с тем, существуют и недостатки индуктивных датчиков, которые не позволяют использовать их повсеместно. Среди наиболее существенных минусов являются громоздкие размеры, не позволяющие монтировать их в любых устройствах. Также к недостаткам относится зависимость параметров работы от температурных и других факторов, вносящих поправку на точность.

Принцип работы и виды индуктивных датчиков, способы подключения

Работа на промышленных предприятиях требует внедрения автоматической системы управления. С этой целью применяется разное оборудование, способное обеспечить бесперебойное функционирование производственных машин. Для контроля металлических объектов не редко используют бесконтактные индуктивные датчики, обладающие как положительными, так и отрицательными качествами. Но главное, что они отличаются небольшими размерами и прекрасно выполняют возложенные функции, поэтому пользуются популярностью и у производителей бытовой и даже медицинской техники.

Общее описание и назначение

Индуктивным датчиком принято называть устройство, способное преобразовывать механические перемещений контролируемых объектов в электрический сигнал. Представляет собой одну или несколько катушек индуктивности, объединенных с магнитопроводом и подвижным якорем, который регистрирует измерения линейного или углового размера и, перемещаясь, влияет на показатель индуктивности, изменяя ее в одну или другую сторону. Благодаря такой особенности, бесконтактные датчики активно используются в качестве элементов контроля положения металлических объектов.

По схеме построения индукционные датчики принято разделять только на 2 отдельных вида: одинарные и дифференцированные.

Одинарные

Устройства только с одним магнитопроводом. Такая схема обычно применяется при разработке бесконтактных выключателей.

Дифференциальные

Отличаются наличием сразу 2-ух магнитопроводов, каждый из которых специально сделанных в виде «ш». Это позволяет взаимокомпенсировать воздействие, оказываемое на сердечник, повышая таким образом точность производимых измерений. По сути, схема представляет из себя систему из 2-ух датчиков, соединенных общим якорем.

Устройство и схема

Индукционный датчик, как и любое электронное устройство, состоит из связанных друг с другом узлов, обеспечивающих бесперебойность его работы. В качестве основных элементов аппарата можно выделить следующее.

Генератор

Ключевой задачей генератора является создание магнитного поля, на основе которого, в частности, строится принцип действия индукционного датчика, а также образуются зоны активности с объектом.

Триггер Шмидта

Триггер Шмидта представляет собой отдельный элемент, основным назначением которого считается обеспечение гистерезиса в процессе переключения устройства.

Усилитель

Усилительное устройство используется в качестве элемента, способного повышать значение амплитуды импульса, что позволяет сигналу быстрее достигать необходимого параметра.

Специальный индикатор

Диодный индикатор, свидетельствующий о фактическом состоянии контроллера. Кроме того, светодиод используется для обеспечения достаточного контроля функционирования индукционного датчика, а также, чтобы обеспечить достаточную оперативность в процессе настройки.

Компаунд

Компаунд предназначается для защиты устройства, поскольку может предотвратить попадание жидкости, в частности воды, внутрь корпуса индукционного датчика, а также снижает риск загрязнения оборудования, так как пыль может спровоцировать его поломку.

Принцип работы

Принцип действия основывается на изменениях амплитудного значения колебаний генераторного узла при попадании в активную зону устройства объекта определенных размеров. В процессе подачи электропитания на концевик оборудования в районе его чувствительной части формируется изменяющееся магнитное поле. Оно наводит в находящемся в рабочей зоне датчика материале вихревые токи, ведущие к изменению амплитуды электромагнитных колебаний.

В результате начнет вырабатываться выходной сигнал, который в процессе может изменяться в зависимости от фактического расстояния между устройством и объектом контроля.

Параметры

Чтобы контролировать функциональность индукционного датчика, а также определять уровень его сигналов, надо разбираться в параметрах устройства.

Напряжение питания

Представляет собой диапазон допустимого напряжения, в рамках которого устройство работает корректно.

Минимальный ток переключения

Это минимально возможное значение электрического тока, которое обязательно должно поступать к датчику для обеспечения его работы.

Рабочие расстояния

Это максимально допустимое расстояние от устройства до железного квадрата миллиметровой толщины. При этом данное значение уменьшается, если используется другой материал.

Частота переключения

Это максимально возможное количество переключений, которые можно сделать в течение одной секунды.

Способ подключения

Вариант подключения любого бесконтактного датчика зависит от примененной в процессе его производства схемы построения.

Трехпроводные

Трехпроводные имеют 3 проводника, 2 из которых предназначаются для обеспечения устройства питанием, а третий применяется для подключения к нагрузке. Она, в зависимости от использованной при разработке структуры, может подсоединяться к аноду либо катоду источника напряжения электрического тока.

Четырехпроводные

Четырехпроводные индукционные датчики отличаются наличием четырех проводников: 2 провода идут на питание, а другие 2 — на загрузку.

Двухпроводные

Двухпроводные устройства подключаются прямо в нагрузочную цепь. Это самый элементарный вариант, но и он обладает отдельными особенностями. Данный способ для нагрузки требует номинальное сопротивление, если же его значение окажется больше или меньше, тогда индукционный датчик не сможет корректно работать.

Внимание! При подключении устройства к источнику постоянного тока следует помнить о полярности выводов.

Пятипроводные

Пятипроводной отличается от четырехпроводного только наличием пятого проводника, который позволяет выбирать режим работы устройства.

Цветовая маркировка

Все электротехническое оборудование, в том числе проводники, обязательно имеет цветовую маркировку. Ее принято наносить для удобства последующих монтажных работ и дальнейшего обслуживания. Это правило должно соблюдаться и в случае с индукционными датчиками. Их выходные проводники маркируются следующими цветами:

минус обычно указывается синим;
плюс — красным;
выход — черным;
белый — дополнительный выход или же вход управления, что определяется типом используемого датчика.

Погрешности

Погрешности в процессе преобразования диагностических значений оказывают влияние на способности индукционных датчиков выдавать достоверную информацию. К основным из них можно отнести следующие.

Электромагнитная

Данную погрешность принято учитывать только в качестве случайной величины. Как правило, она возникает в ходе индуцирования ЭДС в индукционной катушке в результате внешнего воздействия сторонними магнитными полями. Это происходит в процессе производства из-за силовых электроустройств. Они образуют магнитные поля, что впоследствии и формирует электромагнитную погрешность.

От температуры

Эта погрешность тоже выступает в качестве случайного значения, поскольку работа большого числа элементов индукционного датчика напрямую зависит от температурных показателей, поэтому это ключевая величина, которая даже учитывается в процессе проектировки подобного оборудования.

Магнитной упругости

Обычно такая погрешность может проявляться как следствие нестабильности деформации магнитопровода устройства в процессе сборки самого датчика, а также при деформационных изменениях во время работы. Кроме того, оказываемое нестабильным электронапряжением воздействие на магнитопровод оборудования вызывает снижение качества передаваемого сигнала на выходе.

Деформация элементов

Данная погрешность, как правило, проявляется в результате воздействия измеряющей силы на значение деформации частей индукционного датчика, а также под влиянием усилий, оказываемых на нестабильные деформирующие процессы. Кроме того, не меньшее влияние на нее могут оказывать люфты и зазоры, образовавшиеся в подвижных элементах конструкции устройства.

Кабеля

Такая погрешность обычно проявляется от непостоянного значения сопротивления, в случае деформации самого провода и под влиянием температуры. Также подобным образом может сказаться наводка внешними полями ЭДС в кабеле.

Старение

Данная погрешность может проявляться при износе движущихся элементов самого устройства, а также в случае постоянно изменяющихся магнитных свойств используемого магнитопровода. Ее принято считать, строго говоря, случайным значением. В процессе определения данной погрешности учитывают кинематику конструкции индукционного датчика, а во время проектирования подобного оборудования максимальный эксплуатационный срок рекомендуется определять только при работе в обычном режиме, чтобы при этом износ не успел превысить установленного значения.

Технологии

Погрешности технологии проявляются в случае отклонений от технического процесса производства, при явном разбросе технических параметров катушек и остальных элементов во время сборки, влиянии допущенных зазоров при соединении устройства. Для ее измерения принято использовать механическое измерительное оборудование.

Сферы использования

Возможная область применения индукционных датчиков настолько велика, что позволяет использовать их не только в быту и автомобилестроении, но и в промышленности с робототехникой, а также медицине.

Медицинские аппараты

Индуктивные датчики широко используются при производстве медицинского оборудования, поскольку магнитные свойства устройства позволяют регистрировать легочную вентиляцию, параметры вибрации, а также снимать баллистокардиограммы.

Бытовая техника

В бытовом плане датчики могут выступать в качестве приспособления контроля водоснабжения, уровня освещения и положения двери (закрыта или открыта), поэтому используются при производстве, к примеру, стиральных машин и другой бытовой техники. Кроме того, устройства применяются в процессе создания элементов «умного дома».

Автомобильная промышленность

Используется индукционный датчик и в автостроении, выступая в роли контроллера, определяющего положение коленчатого вала. При приближении металлического объекта, в данном случае, зуба шестерни, к устройству, генерируемое встроенным постоянным магнитом магнитное поле увеличивается, что приводит к наведению в катушке переменного напряжения.

Внимание! Некоторые производители для повышения эффективности стараются изменить конструкцию индукционного датчика, к примеру, используя внешние магниты для его активации.

Робототехническое оборудование

В случае с робототехникой, индуктивным датчикам нашли применение в производстве беспилотных аппаратов и промышленных роботов для повышения их чувствительности к препятствиям и способности распознавать объекты, а также устройствах, для которых важна самобалансировка.

Промышленная техника регулирования и измерения

Широко используются в работе систем транспортеров, упаковочных аппаратов и сборочных линий, а еще в составе всех видов станкового оборудования и запорной арматуры. Также индуктивные датчики помогают контролировать мелкие и крупные элементы промышленной техники (зубцы шестеренок, стальные флажки, штампы), объекты производства (металлические изделия, листы металла, крышки) и т.п. Кроме того, при их подключении к импульсным счетчикам можно в результате получить элементарное, но крайне эффективное считывающее устройство.

Индукционные датчики следующего поколения

Благодаря новым разработкам в этой области, были созданы усовершенствованные модели индукционных датчиков следующего поколения. Принцип работы остался прежним, однако подверглась тщательной переработке конструкция устройства. В результате датчики теперь оснащаются тонкими платами, распечатанными на 3D-принтерах, и современной цифровой электроникой. Кроме того, их производят на гибких подложках, что избавляет от необходимости использования традиционных кабелей и разъемов. Так что пользоваться устройствами можно даже в тяжелых погодных условиях.

К преимуществам новых разработок можно отнести следующее:

снижение стоимости и веса, более компактные размеры;
возможность выбора практически любых форм-факторов;
повышение точности реагирования на металлические объекты;
возможность проведения замеров, связанных со сложной геометрией, в двух или трех измерениях;
упрощение конструкции;
возможность устанавливать несколько индукционных датчиков близко друг к другу из-за высокой электромагнитной совместимости.

Все это позволило увеличить эффективность и доступность устройства, а также расширить сферу его применения.

Индуктивный датчик – устройство, принцип работы, параметры и классификация

Различного типа датчики сегодня широко применяются в промышленности. Без них ни один технологический процесс не обходится. Существует несколько их видов, нас же в этой статье будет интересовать индуктивный датчик. Поэтому разберемся, для чего он необходим, где применяется, его устройство и принцип работы.

Бесконтактные индуктивные датчики

По сути, датчик данного типа – это прибор, принцип работы которого основан на изменениях индуктивности катушки и сердечника. Кстати, отсюда и само название. Изменения индукции происходят из-за того, что в магнитное поле катушки проникает металлический предмет, изменяя его. А соответственно и изменяется схема подключения, в которой основную роль играет компаратор. Он при изменении индукции подает сигнал на реле или конечный транзистор (выключатель), что приводит к отключению подачи электрического тока.

Поэтому основное предназначение данного прибора – это измерять перемещение части оборудования. И при превышении пределов проходимости отключать его. При этом у датчиков есть свои пределы перемещения, которые варьируются в диапазоне от 1 микрона до 20 миллиметров. Кстати, именно поэтому этот прибор называют и индуктивным датчиком положения.

Достоинства и недостатки

Начнем с достоинств:

Простота конструкции, достаточно высокая его надежность. Полное отсутствие скользящих контактов, которые быстро выходят из строя.
Можно использовать для подключения в электрические сети с промышленной частотой.
Высокая чувствительность.
Может выдерживать большую выходную мощность.

Устройство индуктивного датчика

Напряжение и точность работы датчика взаимосвязаны, поэтому нестабильное напряжение в сети становится причиной разброса пределов реагирования.

Параметры индуктивного датчика

Один из параметров уже описывался выше – это диапазон срабатывания. Хотя, как утверждают специалисты, он не является важным, но именно по нему и делают выбор. Все дело в том, что в паспорте изделия указываются номинальные параметры напряжения при работе прибора в температурном режиме +20С. Постоянное напряжение составляет 24 вольт, переменное – 230 вольт. Как вы понимаете, в таких условиях индукционный датчик обычно не работает, а если и работает, то редко. При этом в качестве объекта, который будет изменять индуктивность катушки прибора, должна выступать стальная пластина, ее ширина должна быть равна трем диапазонам срабатывания и толщиною 1 мм.

На практике же за основу выбора берут два показателя диапазона срабатывания:

Эффективный.
Полезный.

Показания первого отличаются от номинального параметра в пределах ±10%. При этом температурный диапазон расширяется от +18С до +28С. Второй определяется, как ±10% от первого при температурном режиме от 25 до 70С. И если при первом параметре используется номинальное напряжение в сети, то при втором присутствует разброс от 85% до 110% от номинала.

Есть еще один параметр, который связан с зоной срабатывания. Это гарантированный предел. Его нижняя часть равна «0», а верхняя 81% от номинального диапазона.

Необходимо учитывать и такие параметры, как гистерезис и повторяемость. Что такое гистерезис в этом случае? По сути, это расстояние между дальними позициями срабатывания датчика. Оптимальное его значение – это 20% от эффективного диапазона срабатывания.

Не последнее значение имеет и материал, из которого изготавливается объект слежения (перемещения). Оптимальный вариант – сталь 37, ее коэффициент редукции равен «1». Все остальные металлы имеют меньший коэффициент. К примеру, нержавейка – 0,85, медь – 0,3. Как понять, на что влияет коэффициент редукции? Для примера возьмем медную пластину. То есть, получается так, что диапазон срабатывания будет равно 0,3, умноженному на полезный диапазон срабатывания. Достаточно низкий показатель.

Перечислим и другие не столь важные параметры6

Постоянное напряжение имеет диапазоны: 10-30, 10-60, 5-60 вольт. Переменное 98-253 вольт.

Внимание! Производители сегодня предлагают так называемые универсальные индукционные датчики, которые могут работать и от сети переменного тока, и от сети постоянного.

Способ подключения

Существует несколько разновидностей индуктивных датчиков, которые имеют разное количество проводов подключения.

Двухпроводные. Включаются прямо в цепь токовой нагрузки. Самый простой вариант, но очень капризный. Для него нужен номинальное сопротивление нагрузке. Если он снижается или увеличивается, прибор начинает работать некорректно. При подключении к сети постоянного тока, необходимо соблюдать полярность.
Трехпроводной. Это самые распространенные индукционные датчики, в которых два провода подключаются к напряжению, один к нагрузке.
Четырех-, пятипроводные. В них два провода подключаются к нагрузке. Пятый провод – это возможность выбора режима работы.

Цветовая маркировка выводов

Все, что связано с электрическими сетями, особенно проводниками, обязательно обозначается цветовой маркировкой. Делается это для удобства проведения монтажа и обслуживания. Индуктивный датчик этого также не избежал. В нем выходы обозначены определенными стандартными цветами:

Минус – синий цвет.
Плюс – красный.
Выход – черный.
Бывает и второй выход, он белого цвета, который может быть и входом в систему управления. Об этом производитель обязательно информирует в инструкции.

Разновидности индукционных датчиков

И последнее – это конструктивные особенности, которые касаются корпуса датчика. Он может иметь цилиндрическую или прямоугольную форму. Изготавливается из металлических сплавов или пластика. Чаще всего в промышленности используются цилиндрические приборы диаметром 12 или 18 мм. Хотя есть в этой размерной линейке и другие параметры: 4, 8, 22 и 30 мм.