Sensori induttivi di prossimità

I sensori induttivi di prossimità rilevano la presenza di un oggetto metallico vicino a essi senza toccarlo, sfruttando un campo elettromagnetico. Sono tra i sensori più diffusi dell’automazione: segnalano quando un pezzo di metallo entra nel loro raggio d’azione, e per questo servono a rilevare presenza, posizione e, nel conteggio dei giri, il passaggio ripetuto di un elemento metallico. Il principio si basa sull’induzione: il sensore genera un campo elettromagnetico ad alta frequenza, e quando un metallo entra in quel campo ne altera le caratteristiche, alterazione che il sensore rileva e trasforma in un segnale. Poiché funziona senza contatto e solo con i metalli, è robusto, veloce e affidabile. Capire come l’induzione rileva il metallo e cosa distingue questi sensori aiuta a impiegarli correttamente nel rilevamento di posizione e rotazione.

Questa pagina spiega il principio dell’induzione, perché questi sensori sono robusti, e i loro usi tipici nel rilevamento di presenza e giri. È una guida per il tecnico di automazione.

Il principio dell’induzione

Il sensore induttivo contiene una bobina percorsa da corrente alternata ad alta frequenza, che genera un campo elettromagnetico oscillante nella zona davanti al sensore. Finché non c’è metallo, il campo oscilla indisturbato. Quando un oggetto metallico entra nel campo, in esso si inducono delle correnti parassite, cioè piccole correnti circolanti provocate dal campo variabile. Queste correnti sottraggono energia al campo del sensore, smorzando l’oscillazione. Il sensore rileva questo smorzamento e lo interpreta come la presenza di un metallo, generando un segnale di uscita. Quando il metallo si allontana, l’oscillazione riprende piena e il segnale si disattiva. È questo il meccanismo con cui il sensore “sente” un metallo a distanza, senza toccarlo. La distanza alla quale il sensore rileva il metallo, detta portata, dipende dalle dimensioni della bobina e dal tipo di metallo. Poiché il principio funziona solo con i materiali conduttori, il sensore induttivo è selettivo: reagisce ai metalli e ignora plastica, legno, acqua e altri materiali non conduttori, il che in molte applicazioni è un vantaggio.

Perché sono robusti

I sensori induttivi sono apprezzati per la loro robustezza. Funzionando senza contatto, non hanno parti in movimento né usura, e possono compiere un numero praticamente illimitato di rilevamenti nel tempo. Sono sigillati e insensibili a polvere, sporco, oli e umidità non conduttivi, che non disturbano il campo elettromagnetico: possono quindi lavorare in ambienti industriali difficili dove un sensore ottico si sporcherebbe. Sono molto veloci, capaci di rilevare passaggi rapidi, il che li rende adatti a contare i giri di parti che ruotano velocemente, rilevando il passaggio di un dente, una tacca o una vite metallica. Non richiedono un magnete come i sensori a effetto Hall, ma basta che l’elemento da rilevare sia metallico. I loro limiti sono che rilevano solo metalli, che la portata è limitata a distanze ravvicinate, e che oggetti metallici estranei nel raggio d’azione possono interferire. Ma per il rilevamento robusto e affidabile di presenza, posizione e giri di parti metalliche, sono una soluzione tra le più collaudate e diffuse dell’automazione industriale.

Aspetto	Caratteristica
Rileva	Solo oggetti metallici
Contatto	Nessuno, senza usura
Ambiente	Insensibile a sporco e umidità

Dove si usano

I sensori induttivi si usano in innumerevoli applicazioni di automazione. Come sensori di presenza segnalano quando un pezzo metallico è arrivato in una posizione, per avviare o fermare una fase di lavorazione. Come sensori di posizione rilevano la fine corsa di un attuatore o la presenza di un componente. Nel rilevamento dei giri, puntati verso una ruota dentata, una tacca o una vite sull’albero, generano un impulso a ogni passaggio, permettendo di contare i giri e misurare la velocità di rotazione, in modo simile ai sensori Hall ma senza bisogno di magnete. Sono comuni sulle macchine utensili, sui nastri trasportatori, negli impianti di produzione e ovunque servano rilevamenti robusti di parti metalliche. La scelta tra sensore induttivo, Hall o ottico dipende dal tipo di bersaglio e dall’ambiente: l’induttivo è ideale quando il bersaglio è metallico e l’ambiente è sporco. La sua diffusione capillare ne fa uno dei sensori di base dell’automazione, semplice, robusto e affidabile.

• Rilevano un metallo vicino senza contatto.
• Il campo elettromagnetico viene smorzato dal metallo.
• Insensibili a materiali non conduttori.
• Robusti, veloci e senza usura.
• Contano giri rilevando denti o tacche metalliche.

Affidabilità della misura

Per un rilevamento affidabile contano la corretta distanza tra sensore e bersaglio, entro la portata nominale, un bersaglio metallico di dimensioni e materiale adeguati, e l’assenza di metalli estranei nel raggio d’azione. La distanza va rispettata perché oltre la portata il sensore non rileva più il metallo. Il sensore va montato saldamente e collegato con cavi protetti dai disturbi. Nel conteggio giri va verificato che la frequenza degli impulsi sia adeguata alla velocità. Va tenuto presente che metalli diversi hanno portate diverse. Documentare tipo di sensore, portata e montaggio rende il sistema tracciabile. Grazie al principio dell’induzione e alla misura senza contatto, i sensori induttivi di prossimità offrono un rilevamento robusto, veloce e affidabile di presenza, posizione e giri di parti metalliche, e sono tra i sensori più usati nell’automazione industriale.

Dalla tecnologia allo strumento: cosa serve in pratica

Questo tema appartiene all’area Sensori di rotazione e vibrazione del ramo Tecnologie e principi di misura, ed è collegato ai sensori a effetto Hall per giri. Per la strumentazione il riferimento è il Catalogo prodotti.

Nel catalogo i sensori di rotazione fanno capo ai sensori di giri e monitoraggio della velocità di rotazione, nella famiglia sensori di processo. Se devi rilevare presenza o giri di parti metalliche, il modulo di richiesta consente di ricevere un’indicazione mirata.