Sensori di prossimità industriali: come scegliere tra induttivi e capacitivi
Un sensore di prossimità sembra un componente semplice: avvicini un oggetto e ottieni un segnale. In macchina, però, quel segnale deve restare affidabile quando cambiano la posizione del pezzo, la temperatura o le condizioni della superficie. Scegliere soltanto in base al diametro del corpo o alla distanza dichiarata può quindi portare a un dispositivo compatibile sulla carta, ma poco adatto all'applicazione.
La scelta tra induttivo e capacitivo parte dal materiale da rilevare e prosegue attraverso montaggio, distanza effettiva e collegamento elettrico. Qui consideriamo il rilevamento ordinario di oggetti, senza attribuire ai sensori funzioni di protezione delle persone.
Prima domanda: che cosa deve essere rilevato?
Per controllare la presenza di una parte metallica, un sensore induttivo è un primo candidato da valutare. Il suo campo elettromagnetico interagisce con il metallo e permette di rilevarlo senza contatto. Una camma, una piastrina o un componente su un trasportatore sono esempi di bersagli possibili, purché dimensioni, materiale e traiettoria siano compatibili con il modello scelto.
Acciaio, alluminio e altri metalli non producono necessariamente la stessa distanza di commutazione. Anche un bersaglio piccolo o sottile può comportarsi diversamente dall'elemento usato dal produttore per definire le prestazioni. Occorre controllare i dati relativi al materiale reale, comprese eventuali indicazioni sui fattori di riduzione.
Un capacitivo rileva invece una variazione di capacità elettrica. Può essere adatto anche a determinati materiali non metallici, come plastiche, vetro, polveri o liquidi. La risposta dipende però dalle proprietà del materiale, dalla quantità presente e dalla geometria dell'insieme. Il rilevamento di un liquido attraverso una parete isolante è una possibilità applicativa da verificare: spessore del contenitore, contenuto e regolazione devono consentire di distinguere le due condizioni richieste.
Il supporto fa parte dell'applicazione
Prima di fissare il sensore, bisogna leggere le indicazioni di montaggio. Le versioni per installazione a filo e quelle non a filo richiedono condizioni diverse; la terminologia commerciale può includere anche «schermato» e «non schermato». Per un induttivo, il metallo vicino alla testa sensibile può influire sul funzionamento. Un modello non a filo deve mantenere gli spazi liberi prescritti dal costruttore.
Anche un capacitivo risente dei materiali circostanti. Una staffa, la parete del recipiente o un accumulo di prodotto possono modificare la risposta. La taratura va quindi eseguita nella posizione definitiva, senza usare la regolazione della sensibilità per compensare un'installazione incompatibile.
Nel confronto tra i sensori di prossimità DAIDISIKE, conviene partire proprio dal principio di rilevamento e dalle condizioni di installazione, per poi verificare la scheda del modello. Un involucro della stessa forma non garantisce un comportamento equivalente.
Distanza nominale e spazio reale sono due dati diversi
La distanza nominale serve a confrontare i dispositivi in condizioni definite. Per progettare l'installazione interessa invece lo spazio effettivo tra superficie sensibile e bersaglio, considerando giochi meccanici, vibrazioni e variazioni della posizione.
Il sensore deve rilevare il pezzo nella condizione più sfavorevole prevista, mantenendo il margine indicato dal produttore. Va controllato anche il rilascio: dopo il passaggio, il segnale deve tornare correttamente allo stato precedente. L'isteresi descrive la differenza tra punto di intervento e punto di rilascio.
Conta inoltre il movimento. Un avvicinamento frontale e un passaggio laterale attraversano zone diverse del campo di rilevamento. Per pezzi in rapido transito bisogna valutare frequenza di commutazione, durata del segnale e capacità dell'ingresso del controllore di acquisirlo.
PNP/NPN e NO/NC rispondono a domande differenti
PNP e NPN descrivono il tipo di uscita elettrica. In un tipico collegamento in corrente continua, l'uscita PNP fornisce corrente al carico collegato verso il negativo; quella NPN assorbe corrente dal carico collegato verso il positivo. La scelta deve essere compatibile con l'ingresso del PLC o della scheda elettronica.
NO e NC indicano invece la logica di commutazione: normalmente aperta o normalmente chiusa, rispetto alla condizione di assenza del bersaglio. Un sensore PNP può quindi essere NO oppure NC. Le due coppie di sigle non sono intercambiabili.
Vanno verificati anche alimentazione, corrente ammessa, schema dei pin e collegamento a due o tre fili. Con i modelli a due fili, corrente residua a uscita disattivata e caduta di tensione a uscita attiva possono incidere sulla compatibilità con il carico. Per approfondire il confronto, la guida alla scelta dei sensori di prossimità, disponibile in inglese, può affiancare la lettura delle singole schede tecniche.
Collaudo e ricambio: conservare le informazioni utili
Il collaudo va eseguito con il pezzo reale e il supporto definitivo. Si verificano presenza, assenza, ripetibilità del passaggio e segnale ricevuto dal controllore. Per i capacitivi conviene provare le condizioni previste di riempimento, residui e umidità, senza presumere che una regolazione valida sul banco rimanga adatta in ogni situazione.
Per facilitare una futura sostituzione, si registrano codice completo, alimentazione, uscita, logica NO/NC, montaggio, connettore, distanza di lavoro e materiale rilevato. Una fotografia dell'installazione e lo schema di collegamento completano queste informazioni. Il ricambio si sceglie così sulla funzione effettiva del componente, con una verifica finale nella macchina.
