Producenci coraz większą wagę przywiązują do ceny swoich produktów. – Wiele firm, które dotychczas nie zajmowały się wytwarzaniem czujników zbliżeniowych, widząc ich popularność i powszechność w ostatnich latach, włączyło je do swojego asortymentu – mówi Sławomir Dziadek, kierownik działu handlowego firmy Casp System. Silna konkurencja ma wpływ na ceny zarówno tańszych, jak i droższych modeli. Klienci coraz częściej mogą sobie pozwolić na produkty z wyższej półki, bo dzisiaj są one dostępne w cenie standardowych wykonań. – Przykładem może być czujnik indukcyjny o litym korpusie ze stali nierdzewnej, wykonany dla parametrów szczelności IP67/IP68/IP69K, w cenie 90 zł netto. Warto od początku postawić na jakość, jest ona bardzo ważna głównie ze względu na koszty ewentualnego przestoju i wymiany wadliwego elementu – dodaje. Problemy z ich użytkowaniem mogą się jednak pojawiać nie tylko w przypadku uszkodzenia.

Co wybrać
Czujniki indukcyjne sprawdzają się tylko w sytuacji, gdy obiektem wykrywanym jest ferromagnetyk, zazwyczaj o wymiarach od kilku milimetrów do kilku centymetrów. Generuje on zmienne pole magnetyczne o wysokiej częstotliwości, przez co wytwarza zmienny prąd w znajdujących się w jego pobliżu obiektach. Czujnik, wykrywając ten prąd, wykrywa sam obiekt. To dobre rozwiązanie w przypadku niemal wszystkich metali. Jego zaletą jest cena oraz wysoka bezawaryjność. Tego rodzaju czujnikom nie przeszkadzają trudne warunki pracy – potrafią sobie radzić z kurzem, wodą lub inną cieczą nie są zbyt wrażliwe na mechaniczne uderzenia. Mogą pracować przy zmiennym ciśnieniu, potrafią sobie radzić z odpryskami spawalniczymi, wstrząsami i drganiami.

Czujniki fotoelektryczne bazują na emisji wiązki światła i kontroli ilości światła wracającej do odbiornika. To pozwala nie tylko na zastosowanie dla niemal każdego rodzaju materiału, z jakiego wykonany jest wykrywany przedmiot, ale także na dużą uniwersalność w detekcji – od setnych części milimetra nawet do ponad 100 metrów. Mimo wielu zalet nie są one jednak tak odporne na uderzenia czy wszelkiego rodzaju zanieczyszczenia. Istotny dla ich poprawnego działania może być też kolor wykrywanego przedmiotu.

Innymi rodzajami czujników zbliżeniowych są czujniki pojemnościowe, które wykrywają zmianę pojemności kondensatorów, a ich główną zaletą jest to, że mogą wykrywać zarówno materiały przewodzące, jak i nieprzewodzące, ultradźwiękowe, w przypadku których kolor oraz transparentność obiektu nie mają znaczenia dla detekcji oraz światłowodowe. Te ostatnie co do zasady działania są podobne do czujników fotoelektrycznych, ale mają zdecydowanie mniejszy rozmiary. – Czujniki te mogą pracować w bardzo trudnych warunkach – w strefie pracy umieszcza się jedynie samą głowicę, natomiast wzmacniacz może pozostać w bezpiecznie oddalonym miejscu. Ich wadą jest konieczność stosowania osobnego wzmacniacza, mniejszy zasięg niż w przypadku czujników fotoelektrycznych oraz podobne mankamenty jak w przypadku fotoelektrycznych: rodzaj, kolor, powierzchnia oraz transparentność obiektu mają wpływ na detekcję i zasięg czujnika – mówi Łukasz Wyzgał, inżynier wsparcia technicznego w firmie Omron. Najdroższe są czujniki laserowe. Zapewniają wysoką jakość działania, ale ich minusami, oprócz ceny, są niska żywotność oraz potencjalne zagrożenie dla oczu pracowników.

– Zdarza się, że zakupione urządzenia z jakiś powodów nie wykrywają obiektów w taki sposób, w jaki życzyłby sobie tego klient – mówi Grzegorz Golan z firmy PILZ. Szczególnie wrażliwe są czujniki indukcyjne, które działają na zasadzie wykrycia zmiany pola elektromagnetycznego poprzez wprowadzenie w obszar aktywny elementu magnetycznego. – W związku z tym są one podatne na obce pola magnetyczne, które mogą występować w środowisku przemysłowym – dodaje. Podstawowym problemem związanym z czujnikami indukcyjnymi jest kwestia trudności w wypełnieniu założeń CCF zgodnie z normą ISO 13849. Ponieważ w przypadku urządzeń bezpieczeństwa w niektórych systemach występuje konieczność użycia architektury redundantnej, użycie czujników indukcyjnych może prowadzić do utraty redundancji w momencie zakłócenia obu kanałów czujnika przez zaburzenia EMC. Kolejną trudnością może być zjawisko blokowania się czujników w przypadku zbliżenia elementów wykrywanych na zbyt małą odległość. Ta zależy od rodzaju materiału i jest opisana zwykle przez producenta w postaci specjalnej tabeli lub wykresu. Zawsze należy zadbać o właściwą odległość instalacji. Ponadto konieczne jest sprawdzenie, czy wartości Sao (minimalnej odległości zadziałania) i Sar (maksymalnej odległości detekcji) są do zrealizowania w projektowanej aplikacji.

Ciągły rozwój
Oferta czujników jest na rynku bardzo szeroka, łatwo się w niej pogubić. W przypadku standardowych czujników większość klientów będzie w stanie dokonać wyboru samodzielnie. Problem może się pojawić przy bardzo szczegółowych wymaganiach (możliwość wykrywania nietypowych obiektów, bardzo wysoka częstotliwość odpowiedzi, konieczność pracy w trudnych warunkach). – W takich sytuacjach klient naszej firmy może liczyć na zdalne wsparcie w doborze rozwiązania, przyjazd przedstawiciela na miejsce w celu dobrania rozwiązania do aplikacji, a nawet wypożyczenie sprzętu w celu przetestowania jego działania. Omron dostarcza bardzo szczegółowe karty katalogowe, w których znajduje się bardzo duża ilość informacji technicznych. Gdyby informacje tam zawarte okazały się niewystarczające, pomocy klientom zawsze gotowi są udzielić inżynierowie sprzedaży, inżynierowie aplikacyjni, a także zespół wsparcia technicznego – mówi Łukasz Wyzgał. Niemniej istotnym elementem działalności firm dostarczających czujniki zbliżeniowe jest ciągły rozwój produktu.

Czujniki stały się elementami kontroli jakości, kontrolerami błędów oraz inicjatorami dalszych zdarzeń. – Choć zasady działania czujników, niezależnie czy będziemy mówili o czujnikach optycznych, indukcyjnych, pojemnościowych czy pola magnetycznego, nie zmieniły się zbytnio na przestrzeni lat, to inne są oczekiwania jakie przed nimi stawiamy – mówi Szymon Gumółka z firmy Balluff. – Częste i szybkie przezbrajanie urządzeń wymogło znaczącą ewolucję tego pierwszego źródła sygnału w układzie. Niezbędna do tworzenia produktu o zmiennej referencji okazała się możliwość ich szybkiej konfiguracji, najlepiej zdalnej. Dłuższy czas potrzebny na fizyczne dotarcie do czujnika i zmianę ustawień jest dziś nie do zaakceptowania. Dzięki standardom komunikacji, takim jak np. Interfejs IO-Link oraz podłączonymi do nich inteligentnymi czujnikami możliwe jest dziś automatyczne parametryzowanie urządzenia po odczytaniu wytycznych np. z nośnika RFID lub z panelu HMI – mówi. Jako pierwsze tę możliwość zaczęły wykorzystywać czujniki optyczne, gdyż to właśnie w ich przypadku pojawiała się najczęściej konieczność kalibracji (wpływ koloru badanego obiektu, zmienna odległość, zmiany strefy działania itp.). Szybko okazało się, że ta funkcjonalność jest przydatna także w rozwiązaniach prostszych, jak czujniki pojemnościowe czy indukcyjne. Korzystanie z interfejsu IO-Link pozwala na szybką zmianę parametrów oraz zapewnia szerszą diagnostykę.

Wybór wśród czujników jest bardzo szeroki i wiele zależy od konkretnych oczekiwań i planowanego zastosowania. Producenci robią wiele, by nadążyć za tymi oczekiwaniami oferując coraz więcej ich rodzajów. Gruntowne zapoznanie się z aktualną ofertą rynkową to podstawa dobrego wyboru.