Sensori di avvicinamento – trova produttori e fornitori

I sensori di prossimità rilevano oggetti, pezzi in lavorazione o componenti di macchine senza contatto fisico entro un raggio di rilevamento limitato.

Vengono utilizzati per monitorare la presenza, la posizione, le posizioni finali o le sequenze di movimento. Il segnale del sensore può quindi essere elaborato da un controllore per attivare funzioni della macchina, arrestare processi o avviare ulteriori fasi di automazione.
A seconda del principio di misurazione, i sensori di prossimità rilevano oggetti metallici, non metallici, trasparenti, liquidi o solidi. Tra i tipi più comuni figurano i sensori di prossimità induttivi, capacitivi, ottici, magnetici e a ultrasuoni.
Le applicazioni tipiche si trovano nell’ingegneria meccanica e impiantistica, nella tecnologia di automazione e assemblaggio, nei sistemi di trasporto, nelle macchine per l’imballaggio, nelle macchine utensili, nella tecnologia di magazzino e nelle attrezzature di movimentazione.
Di seguito viene fornita una panoramica dei tipi tipici, delle applicazioni, dei vantaggi, dei limiti e dei criteri di selezione importanti per i sensori di prossimità.

Tipi di sensori di prossimità

Sensori di prossimità induttivi

I sensori di prossimità induttivi rilevano oggetti metallici attraverso le variazioni di un campo elettromagnetico.
Quando un oggetto metallico si avvicina alla superficie attiva del sensore, nell’oggetto si generano correnti parassite. Queste influenzano il campo elettromagnetico e generano un segnale di uscita quando viene raggiunta la distanza di rilevamento definita.
I sensori induttivi funzionano senza contatto, sono praticamente esenti da usura e garantiscono tempi di risposta brevi. Sono particolarmente adatti al rilevamento di acciaio, acciaio inossidabile, alluminio, ottone e altri metalli.
Tuttavia, la distanza di rilevamento ottenibile dipende dal materiale, dalle dimensioni dell’oggetto bersaglio e dal design del sensore.

Sensori di prossimità capacitivi

I sensori di prossimità capacitivi rilevano le variazioni di un campo elettrico.
Oltre ai metalli, sono in grado di rilevare plastica, vetro, legno, carta, polveri e liquidi. Ciò li rende adatti al monitoraggio del livello di riempimento, al rilevamento di materiali e al monitoraggio di pezzi non metallici.
I sensori capacitivi possono talvolta rilevare materiali anche attraverso pareti di contenitori non conduttive.
Umidità, depositi di polvere e variazioni delle proprietà dei materiali possono influenzare il comportamento di commutazione. Spesso è quindi necessaria una regolazione precisa della sensibilità.

Sensori di prossimità ottici

I sensori di prossimità ottici utilizzano la luce visibile o infrarossa per il rilevamento degli oggetti.
I sensori a riflessione diffusa valutano la luce riflessa dall’oggetto. I sensori a riflessione retro-riflettente funzionano con un riflettore opposto, mentre i sensori a barriera utilizzano trasmettitori e ricevitori separati.
I sensori ottici offrono portate maggiori rispetto a molti modelli induttivi o capacitivi e sono in grado di rilevare anche oggetti di piccole dimensioni.
Tuttavia, colore, lucentezza, trasparenza, luce ambientale e contaminazione possono compromettere il rilevamento.

Sensori di prossimità a ultrasuoni

I sensori di prossimità a ultrasuoni emettono impulsi sonori e valutano il riflesso proveniente dall’oggetto bersaglio.
Poiché la misurazione è in gran parte indipendente dal colore e dalla trasparenza ottica, è possibile rilevare anche oggetti scuri, lucidi o parzialmente trasparenti.
I sensori a ultrasuoni sono adatti per il monitoraggio della presenza, il rilevamento della distanza e le applicazioni relative al livello di riempimento.
Gli oggetti molto piccoli, morbidi, angolati o altamente fonoassorbenti possono risultare più difficili da rilevare.

Sensori di prossimità magnetici

I sensori di prossimità magnetici reagiscono a un campo magnetico.
Sono spesso utilizzati per rilevare la posizione di pistoni in cilindri pneumatici o idraulici, alette, porte o altri componenti in movimento.
A seconda del modello, funzionano con contatti reed, sensori Hall o metodi di misurazione magnetoresistivi.
L'oggetto bersaglio deve essere esso stesso magnetico oppure essere dotato di un magnete.

Sensori di prossimità ad azionamento meccanico

I sensori di prossimità ad azionamento meccanico rilevano un oggetto tramite contatto diretto.
Possono essere dotati di un pistone, di una leva a rullo o di un'asta a molla che viene azionata quando il pezzo entra in contatto con il sensore.
A rigor di termini, questi dispositivi non sono sensori senza contatto, ma nella pratica vengono spesso utilizzati per compiti simili, come il monitoraggio della posizione finale o della presenza.
Sono robusti e di facile valutazione, ma sono soggetti a usura meccanica.

Applicazioni dei sensori di prossimità

Ingegneria meccanica e impiantistica

Nell’ingegneria meccanica, i sensori di prossimità rilevano pezzi, slitte, utensili, ingranaggi e altri componenti in movimento.
Monitorano le posizioni finali, confermano il completamento dei movimenti e forniscono segnali per la fase successiva del processo.
I sensori induttivi sono particolarmente diffusi laddove è necessario rilevare in modo affidabile componenti metallici delle macchine.

Tecnologia di automazione e assemblaggio

Nei sistemi di assemblaggio, i sensori di prossimità verificano se i componenti sono presenti, inseriti correttamente o posizionati completamente.
Monitorano pinze, sistemi di alimentazione, dispositivi di serraggio e portapezzi.
Tempi di risposta brevi e un’elevata ripetibilità sono particolarmente importanti in presenza di cicli di lavoro elevati delle macchine.

Tecnologia dei nastri trasportatori e della logistica

Su nastri trasportatori e trasportatori a rulli, i sensori di prossimità rilevano contenitori, colli, pallet e altre merci trasportate.
Supportano il controllo del flusso dei materiali, contano i pezzi e rilevano ingorghi o posizioni di trasferimento libere.
A seconda del materiale e della distanza, vengono utilizzati sensori ottici, capacitivi o a ultrasuoni.

Tecnologia di imballaggio

Nei macchinari per l’imballaggio, i sensori di prossimità monitorano prodotti, pellicole, cartoni, chiusure ed elementi di imballaggio.
Sono in grado di rilevare parti mancanti, attivare operazioni di taglio o sigillatura e verificare la posizione delle merci imballate.
Per i film trasparenti o le superfici altamente riflettenti sono necessari metodi ottici o a ultrasuoni appositamente adatti.

Macchine utensili

Nelle macchine utensili, i sensori di prossimità monitorano gli stati di serraggio, le posizioni degli utensili, i coperchi di protezione e gli assi in movimento.
Spesso devono resistere a fluidi di raffreddamento, trucioli metallici e vibrazioni.
Alloggiamenti robusti e un elevato grado di protezione sono quindi particolarmente importanti.

Monitoraggio del livello di riempimento

I sensori di prossimità capacitivi, ottici e a ultrasuoni possono monitorare il livello di riempimento o la presenza di liquidi, granulati e polveri.
A seconda dell’applicazione, la misurazione viene effettuata direttamente nel fluido o attraverso la parete di un contenitore.
L'idoneità dipende dalle proprietà del materiale, dalla geometria del contenitore, dai depositi e dalle condizioni ambientali.

Sportelli, alette e dispositivi di protezione

I sensori di prossimità magnetici o induttivi monitorano la posizione di porte, sportelli e coperture di protezione.
Possono indicare se un dispositivo di protezione è aperto o chiuso.
Le applicazioni relative alla sicurezza richiedono sensori di sicurezza adeguati e debitamente omologati.

Vantaggi dei sensori di prossimità

• Rilevamento di oggetti senza contatto e a bassa usura
• Risposta rapida nei processi automatizzati
• Elevata ripetibilità
• Integrazione compatta in macchine e impianti
• Rilevamento di materiali diversi a seconda del principio di misurazione
• Monitoraggio di presenza, posizione e posizioni finali
• Idoneità per elevate frequenze di commutazione
• Semplice collegamento ai controllori
• Versioni per ambienti industriali difficili
• Bassa manutenzione se correttamente selezionati

Limiti dei sensori di prossimità

• I sensori di prossimità induttivi rilevano solo oggetti metallici. La distanza di rilevamento può variare in modo significativo a seconda del tipo di metallo.
• I sensori capacitivi sono sensibili all’umidità, ai depositi e alle variazioni delle proprietà dei materiali. Ciò può comportare la necessità di ricalibrazione o di falsi scatti.
• I sensori ottici possono essere influenzati da sporco, polvere, luce ambientale, materiali trasparenti o superfici altamente riflettenti.
• I sensori a ultrasuoni richiedono una superficie riflettente sufficientemente ampia e orientata in modo favorevole. Gli oggetti morbidi, piccoli o inclinati possono essere rilevati solo in misura limitata.
• I sensori di prossimità magnetici richiedono un campo magnetico adeguato e possono essere influenzati da campi magnetici esterni.
• La distanza effettiva di rilevamento dipende non solo dal sensore, ma anche dalle dimensioni dell’oggetto, dal materiale, dalla posizione di installazione e dalle condizioni ambientali.
• A seconda del principio di misurazione, più sensori installati a breve distanza l’uno dall’altro possono interferire tra loro.
• I sensori di prossimità standard non sono automaticamente adatti a funzioni legate alla sicurezza. Per tali applicazioni devono essere utilizzati sensori di sicurezza appositamente testati.

Criteri di selezione importanti per i sensori di prossimità

Materiale dell’oggetto da rilevare

Il principio di misurazione deve essere adatto all’oggetto da rilevare.
I pezzi metallici possono essere rilevati in modo particolarmente affidabile con i sensori induttivi. I sensori capacitivi, ottici o a ultrasuoni sono più adatti per plastica, vetro, liquidi o polveri.
Occorre inoltre tenere conto del colore, della lucentezza, della trasparenza e della struttura superficiale.

Distanza di rilevamento

La distanza di rilevamento richiesta dipende dalla situazione di installazione e dalle possibili tolleranze nella posizione dell’oggetto.
La distanza di rilevamento nominale specificata nella scheda tecnica viene solitamente determinata in condizioni di prova definite. Nell’applicazione effettiva, il materiale, la temperatura e l’ambiente di installazione possono ridurre la distanza utilizzabile.
Un'adeguata riserva operativa aumenta l'affidabilità.

Design e tipo di installazione

I sensori di prossimità sono disponibili in versioni cilindriche, rettangolari, ad anello e particolarmente compatte.
Per i sensori cilindrici sono ampiamente utilizzate filettature come M8, M12, M18 e M30.
I sensori a incasso possono essere in gran parte integrati nelle superfici metalliche. Le versioni non a incasso richiedono uno spazio libero maggiore attorno alla superficie attiva, ma spesso offrono una distanza di rilevamento maggiore.

Frequenza di commutazione e tempo di risposta

I pezzi in rapido movimento e le elevate frequenze di ciclo delle macchine richiedono una frequenza di commutazione sufficientemente elevata.
Il sensore deve rilevare l’oggetto entro il tempo a disposizione e trasmettere il segnale al controllore senza ritardi.
I sensori induttivi e ottici sono spesso particolarmente adatti per operazioni di commutazione rapide.

Funzione di uscita

I sensori di prossimità sono disponibili con uscite PNP, NPN, a relè e digitali.
È inoltre necessario definire se l’uscita deve funzionare come normalmente aperta, normalmente chiusa o commutabile.
Il segnale di uscita, la tensione di funzionamento e il tipo di collegamento devono essere compatibili con il controllore esistente.

Collegamento e interfacce

A seconda del modello, il collegamento elettrico avviene tramite cavo fisso, connettore o morsetto.
Per semplici operazioni di commutazione è sufficiente un'uscita binaria. I sensori configurabili possono trasmettere ulteriori dati diagnostici e di processo tramite interfacce digitali.
La comunicazione standardizzata semplifica la messa in servizio, il monitoraggio dello stato e la sostituzione dei dispositivi.

Condizioni ambientali

Temperatura, umidità, polvere, oli, fluidi di raffreddamento, sostanze chimiche e vibrazioni influenzano la scelta.
Il sensore deve avere un grado di protezione adeguato e una resistenza meccanica e chimica adeguata.
Potrebbero essere necessari materiali speciali e omologazioni per la lavorazione degli alimenti, le applicazioni all’aperto, le atmosfere potenzialmente esplosive o i processi igienici.

Interferenze e distanze di montaggio

Strutture metalliche, sensori vicini, cavi elettrici e campi elettromagnetici possono influenzare il comportamento di commutazione.
È quindi necessario rispettare le distanze minime di installazione specificate dal produttore.
Un montaggio sicuro impedisce che vibrazioni o variazioni di posizione causino punti di commutazione inaffidabili.

Indicatori e diagnostica

Molti sensori di prossimità sono dotati di LED che indicano lo stato di funzionamento, lo stato di commutazione o eventuali guasti.
Funzioni diagnostiche avanzate possono segnalare cortocircuiti, contaminazione, segnali deboli o riserve di funzionamento insufficienti.
Queste informazioni facilitano la messa in servizio e la manutenzione preventiva.

Riepilogo

I sensori di prossimità rilevano oggetti e componenti di macchine all’interno di un campo di rilevamento definito e forniscono segnali per il controllo, il monitoraggio e l’automazione.
A seconda del materiale del bersaglio e dell’applicazione, si utilizzano sensori di prossimità induttivi, capacitivi, ottici, magnetici o a ultrasuoni.
I principali criteri di selezione includono il materiale del bersaglio, la distanza di rilevamento, il design, la frequenza di commutazione, il segnale di uscita e le condizioni ambientali.
È necessario tenere conto dei limiti del rispettivo principio di misurazione per garantire un rilevamento affidabile degli oggetti ed evitare falsi comandi.

I sensori di prossimità sono disponibili presso vari produttori e fornitori. Su Exportpages è possibile trovare informazioni complete sui produttori e fornitori di sensori di prossimità di tutto il mondo.