W tym krótkim artykule chciałbym przypomnieć historię powstania jednego z najstarszych czujników elektronicznych stosowanych w automatyce przemysłowej a mianowicie indukcyjnego czujnika zbliżeniowego.
Jest rok 1945 w Mannheim technik radiowy Walter Pepperl i urzędnik bankowy Ludwig Fuchs otwierają warsztat naprawczy sprzętu radiowego oraz sklep. W sklepie sprzedawane są głównie radia, ale także gramofony, płyty, odkurzacze, gofrownice i żarówki.
W okresie powojennym urządzenia radiowe mają jedną wadę są to wadliwe transformatory mocy, których izolacyjne warstwy papieru między uzwojeniami często stają się mokre, co prowadzi do zwarć. Na rynku brakuje nowych transformatorów, ale w zamian jest dostępny drut miedziany.
Technik radiowy Walter Pepperl decyduje się zatem na samodzielną produkcję transformatorów zamiennych i buduje maszynę nawijającą z używanych części. Zamienia prędkościomierz rowerowy w licznik obrotów i używa napędu korbowego ze starego telefonu. Firma rozwija się dobrze zwłaszcza produkcja transformatorów. Po przekształceniu napięcia sieciowego ze 110 V na
220 V firma Pepperl+Fuchs produkuje stateczniki do przekształcania napięcia sieciowego. Starsze urządzenia mogą nadal działać przy nowym napięciu sieciowym. Wkrótce potem firma opracowuje transformatory sterujące do celów przemysłowych.
W kwietniu 1957 roku Walter Pepperl poznaje Wilfrieda Gehla i razem rozpoczynają prace nad opracowaniem pierwszego tranzystorowego wzmacniacza przełączającego z iskrobezpiecznym obwodem sterującym. Obaj wpadli na genialny pomysł opracowania elementu przełączającego, który :
- działałby indukcyjnie,
- byłby uruchamiany przez bliskość metalowego obiektu,
- mógłby zostać przekształcony w sygnał przełączający,
- zasilanie oraz przełączanie realizowane za pomocą tylko dwóch przewodów.
Od samego początku czujniki zbliżeniowe Pepperl+Fuchs oznaczały jakość i niezawodność. Firma jest gwarantem, że jej portfolio jest zawsze w czołówce technologii o najwyższych standardach jakości i kryteriach testowych znacznie wykraczających poza wymagania normatywne. Jednocześnie wynalazca czujnika zbliżeniowego zawsze ma oko na przyszłość. Umożliwiło to dalszy rozwój i doskonalenie technologii. Bazując na wiedzy technicznej i doświadczeniu rynkowym, Pepperl+Fuchs oferuje klientom doradztwo w oddziałach na całym świecie. A jeśli idealne rozwiązanie czujnikowe nie jest jeszcze dostępne w jego obszernym portfolio, eksperci Pepperl+Fuchs współpracują z klientami w celu opracowania niestandardowych produktów – dostosowanych do unikalnych wymagań ich zastosowania.
Marek Łozowski, Pepperl+Fuchs
Szybki postęp procesów technologicznych po II wojnie światowej wymaga nowych rodzajów przełączników do sterowania systemami. Mechanicznie sterowane styki elektryczne nie są wystarczająco bezpieczne ze względu na wysokie prądy i związane z nimi iskry, szczególnie w obszarach zagrożonych wybuchem w przemyśle chemicznym.
Firma chemiczna BASF zleca Walterowi Pepperlowi i Wilfriedowi Gehlowi zamianę mechanicznych styków przełączających na solidny, a jednocześnie niewielki element, który działa niezawodnie, a przede wszystkim bezpiecznie. Tym elementem ma być czujnik, który będzie niezawodnie wykonywać swoją pracę nawet po tysiącach operacji przełączania w agresywnej atmosferze zakładu chemicznego.
Inżynierowie Wilfried Gehl oraz Walter Pepperl znajdują rozwiązanie. Jeżeli odpowiednio skonstruowany obwód rezonansowy zbliża się do obiektu metalowego, energia jest z niego usuwana. Prądy zużywające energię są indukowane w zbliżającym się obiekcie. W rezultacie im bliżej obiekt się znajduje, tym niższy jest prąd w obwodzie rezonansowym. W ten sposób czujnik indukcyjny może wykrywać położenie metalowych przedmiotów w maszynach w dowolnym miejscu bez kontaktu, a tym samym bez zużycia. Dzięki dwubiegunowemu tranzystorowi, który wynalazł 10 lat wcześniej William Bradford Shockley dwaj inżynierowie mieli do dyspozycji nowy kompaktowy element za pomocą którego tłumienie obwodu oscylacyjnego można łatwo ocenić i przekształcić w sygnał przełączający.
Jeśli chcesz dowiedzieć się więcej o działaniu, rodzajach i zastosowaniach czujników indukcyjnych zapraszamy Cię do zapoznania się z artykułem na naszym blogu:
~ redakcja iAutomatyka.pl
W roku 1958 opracowują pierwszy indukcyjny czujnik zbliżeniowy o nazwie „indukcyjny czujnik szczelinowy SI 2.5”, który jest podłączony do urządzenia przełączającego wyposażonego w elementy półprzewodnikowe tylko za pomocą dwóch przewodów. Obecnie, ze względu na miniaturyzację elementów półprzewodnikowych, urządzenie przełączające jest zintegrowane bezpośrednio z obudową przełącznika zbliżeniowego.
We wczesnych latach zastosowanie indukcyjnego przełącznika zbliżeniowego ograniczało się do przemysłu chemicznego. Ale już na początku lat sześćdziesiątych doceniono niemal nieograniczoną żywotność tego przełącznika w innych aplikacjach automatyki. Logiczne więc było, że firma Pepperl+Fuchs wprowadziła na rynek indukcyjną wersję wyłącznika krańcowego z dźwignią rolkową zgodnie z normą DIN 43694 w 1968 roku. To urządzenie dzieliło kompatybilność montażową ze swoim mechanicznym odpowiednikiem i posiadało opcję pięciu różnych pozycji dla aktywnej powierzchni czujnika. Dzięki temu każdy możliwy kierunek ruchu krańcowego przełącznika mechanicznego z dźwignią rolkową może być odtworzony.
Najbardziej znaną konstrukcją przełącznika zbliżeniowego jest cylindryczna tuleja gwintowana. Z zewnątrz wygląda jak śruba gwintowana i dlatego jest łatwa do zainstalowania na dowolnej maszynie. Solidna obudowa wykonana z mosiądzu lub stali nierdzewnej chroni elektronikę przed wszelkiego rodzaju wpływami środowiska oraz przed uszkodzeniem mechanicznym.
Ponadto istnieją setki innych wzorów, które są obecnie dostępne na rynku. Uwzględniają one różne wymagania montażowe stosowane w inżynierii mechanicznej. Czujniki są montowane w dowolnym miejscu w maszynie, w której występuje ruch lub występują niekorzystne wpływy środowiska takie jak szczególnie wysokie lub niskie temperatury, wilgotność oraz obciążenia mechaniczne. Indukcyjny czujnik zbliżeniowy jest prawdopodobnie jednym z niewielu elementów elektronicznych, w których konstrukcja obudowy musi być dostosowana do zastosowania, a nie zintegrowanej z nim elektroniki. W latach 90 wprowadzono układy scalone, które rozszerzają funkcjonalność i zwiększają odporność czujnika na zakłócenia elektromagnetyczne.
Kolejne lata przynoszą ciągłe ulepszenia indukcyjnego czujnika zbliżeniowego jednak podstawowa zasada działania opracowana przez Gehla i Pepperla pozostała niezmieniona. Jest on ciągle dostosowywany do nowych obszarów zastosowań. Jest nowoczesny nawet 62 lata po jego wynalezieniu.
Ogromne zapotrzebowanie oznacza, że firma Pepperl+Fuchs coraz bardziej specjalizuje się w czujnikach elektronicznych do automatyzacji procesów, w systemach pakowania, pozycjonowania, dźwigowych, napełniania, a także w przemyśle motoryzacyjnym, zakładach chemicznych, a nawet wiertnicach. Firma rodzinna Pepperl+Fuchs jest obecnie jednym z wiodących na świecie producentów czujników przemysłowych i światowym liderem w dziedzinie iskrobezpiecznej ochrony przeciwwybuchowej.
W Mannheim na Palatinate Mile of Innowations znajduje się brązowa tablica poświęcona Wilfriedowi Gehlowi, Walterowi Pepperlowi i Ludwigowi Fuchsowi – wynalazcom pierwszego na świecie indukcyjnego czujnika zbliżeniowego
Źródła:
Amplify the Pepperl+Fuchs Magazine Eine Erfindung, die die Automatisierungswelt veränderte
https://www.valveuser.com/68-proximity-switch-turns-50.htm
https://www.controlengeurope.com/article/20839/Fifty-years-old–the-proximity-
https://www.ke-next.de/panorama/die-groessten-erfindungen-der-naeherungsschalter-122.html
http://www.meile-der-innovationen.de/innovationen/naeherungsschalter-1958/
Artykuł został nagrodzony w Konkursie iAutomatyka – edycja Kwiecień 2020.Nagrodę SKINTOP LOCATOR + zestaw gadżetów dostarcza ambasador konkursu, firma LAPP. |