Inductieve veiligheidssensoren: ontwerp en werkingsprincipe

Inductieve veiligheidssensoren zijn qua ontwerp en wijze van functioneren vergelijkbaar met conventionele inductieve sensoren. Vanwege speciale eigenschappen kunnen zij echter voor veiligheidsrelevante toepassingen worden gebruikt.

De sensoren hebben aan één kant een ingebouwde koperen spoel die een magnetisch veld opwekt. Dit uiteinde wordt ook wel het actieve oppervlak genoemd. Wanneer een metalen voorwerp oftewel een "doel" dit wisselveld nadert, doet zich een proces voor dat demping wordt genoemd. De daardoor veranderde trillingsamplituden leiden een sensorschakeling in. Met andere woorden, net als klassieke inductieve sensoren detecteren inductieve veiligheidssensoren op contactloze wijze metalen voorwerpen en bewaken zij hun positie.

In tegenstelling tot inductieve sensoren, zijn zij echter uitgerust met extra functies die hen geschikt maken voor gebruik in veiligheidsrelevante applicaties. Zij beschikken bijv. over zelfbewakende Output Switching Signal Device-uitgangen (OSSD-uitgangen) en zijn intern redundant opgebouwd.

De OSSD-uitgangen controleren de sensoren op afwijkingen van de gebruikelijke schakelpatronen en detecteren zo bijvoorbeeld kortsluitingen, dwarssluitingen en schakelstoringen. Als een van deze gevallen zich voordoet, worden de systemen uitgeschakeld. De interne redundantie beschrijft de meervoudige aanwezigheid van gelijksoortige functies in een sensorbehuizing. Elke inductieve veiligheidssensor heeft o.a. twee of drie microcontrollers. Op deze manier is de sensor beschermd tegen het uitvallen van functies.

Ook in aard en wijze van de schakelingen verschillen inductieve veiligheidssensoren van inductieve sensoren voor conventionele toepassingen. Er wordt gedifferentieerd tussen de beide schakelwijzen "veilig gedempt“ (NC) en "veilig ontdempt“ (NO).

Veilig gedempte sensoren schakelen over naar de veilige toestand zodra het "doel" binnen het bereik van het magnetisch veld is. Bij veilig ontdempte sensoren daarentegen vindt de sensorschakeling plaats zodra er zich geen metalen voorwerp (meer) voor de sensor bevindt. Hierbij dient men er rekening mee te houden dat de demping en ontdemping binnen zogenaamde vrijgavezones moet plaatsvinden. Buiten deze zones blijven de uitgangen overeenkomstig in- of uitgeschakeld.

Overschakeling naar de veilige toestand is altijd belangrijk wanneer ervoor moet worden gezorgd dat van een systeem geen gevaar voor de gebruikers uitgaat.

De afstand van de sensor tot het metalen voorwerp wordt de schakelafstand genoemd. Aangezien de schakelafstand afhankelijk is van de grootte van de sensorspoel, geldt: hoe groter de sensor, hoe groter de schakelafstand.

Afgezien van de nominale schakelafstand moet bij inductieve veiligheidsafstand ook rekening worden gehouden met de beveiligde schakelafstand Sar en de beveiligde uitschakelafstand Sao.

Sar geeft de afstand aan tot welke afstand de afwezigheid van het doel 100% gegarandeerd is, rekening houdend met eventuele externe invloeden en fabricagetoleranties.

Sao bepaalt daarentegen het afstandsbereik tot het actieve oppervlak van de sensor waarbinnen de correcte detectie van de aanwezigheid van het doel 100 % gewaarborgd is, rekening houdend met externe invloeden en de verstrooiing van de exemplaren.

Voor welke toepassingen zijn inductieve veiligheidssensoren geschikt?

Inductieve veiligheidssensoren kunnen worden gebruikt in alle veiligheidsrelevante toepassingen waarbij het om de positiedetectie van metalen objecten gaat. Inductieve veiligheidssensoren worden bijv. in deze toepassingsgebieden gebruikt:

• Eindpositiedetectie
• Bewaking van veiligheidskappen en -luiken
• Positiedetectie van draaitafels
• Bereikdetectie van robotarmen
• Bediening van mobiele voertuigen zoals kranen of vuilniswagens

Vergeleken met veiligheidsschakelaars hebben inductieve veiligheidssensoren het voordeel dat zij zonder externe activeringen uitkomen.

Nu levering van inductieve ifm-veiligheidssensoren uit voorraad bij Automation24

Automation24 biedt u inductieve ifm-veiligheidssensoren uit het segment Veiligheidstechnologie aan. Als technologieleider voor veiligheidssensoren is ifm een betrouwbare bron voor de hoogste kwaliteit en efficiëntie.

Leverbaar zijn cilindrische uitvoeringen M12, M18 en M30 alsmede hoekige varianten met bondige en niet-bondige schroefdraden. De sensoren zijn leverbaar in NO- en NC-schakelende uitvoeringen voor verschillende vrijgavezones. Zij beschikken over OSSD-uitgangen, die kunnen worden geanalyseerd met behulp van in het assortiment verkrijgbare OSSD-compatibele veiligheidsrelais, de compacte veiligheidsbesturing samos® PRO COMPACT of fail-safe SIMATIC S7-1200F CPU's.

Het merendeel van de verkrijgbare veiligheidssensoren voldoet aan de categorie PLd. Voor de hoogste veiligheidseisen zijn enkele sensoren van de categorie PLe met volledige redundantie verkrijgbaar.

Het is belangrijk te vermelden dat de keuze van een passend Performance Level (PL) altijd pas kan plaatsvinden na een voorafgaande risicoanalyse of op basis van normspecificaties.

Alle inductieve ifm-veiligheidssensoren zijn geschikt voor tal van industrieel relevante systemen waarin mensen tegen machines moeten worden beschermd. Daarbij zijn de versies met de hoge beschermingsklasse IP69K buitengewoon schokbestendig en vooral bestemd voor mobiele toepassingen en voor gebruik in de levensmiddelenindustrie.