Popis a princip činnosti indukčních snímačů přiblížení

Princip činnosti ultrazvukových senzorů je založen na měření doby mezi vysláním ultrazvukového pulzu a zaznamenáním odraženého pulzu.

Rozsah měření je od několika milimetrů do několika metrů.
Přesnost měření – 1 mm.

Měří vzdálenost k jakýmkoli předmětům: pevné, tekuté, práškové, zrnité, průhledné, barevné, špinavé a čisté, hladké a drsné, suché a mokré.

Necitlivé na zvuk, hluk, prach, vibrace, teplotu, vodu.

Použití: měření velikosti, výšky, úrovně, kvality, obrysu, průhybu, průměru, vzdálenosti.

Omezení: Navrženo pro provoz pouze v okolním vzduchu, nemůže měřit vzdálenost k objektům s vysokou teplotou.

funkce

• Snímače difuzního paprsku
  Senzor registruje ultrazvukový signál odražený od samotného objektu.
• Reflexní senzory paprsků (Reflex)
  Senzor registruje ultrazvukový signál odražený od speciálního kovového reflektoru. Pokud se mezi senzorem a reflektorem objeví nějaký předmět, signál neprojde a senzor to zaregistruje.
• Senzory přerušení paprsku (jednopaprskové)
  Senzor se skládá ze dvou částí a registruje objekty umístěné v dráze šíření úzce zaostřeného ultrazvukového paprsku od vysílače k ​​přijímači.
• Synchronizace
  Několik ultrazvukových snímačů umístěných blízko sebe lze vzájemně synchronizovat, takže odražené signály jsou zaznamenávány pouze snímači, které je generovaly, nikoli sousedními.

Fotoelektrické (optické) snímače přiblížení

Existují fotoelektrické senzory se světelnými a laserovými paprsky. Světelné senzory mohou detekovat pouze přítomnost objektu, barvu a kontrast, zatímco laserové senzory mohou přesně měřit vzdálenost k objektu. Princip měření vzdálenosti laserovými senzory je založen na měření doby mezi vysláním laserového pulzu a záznamem odraženého pulzu.

Ultrazvuk se pohybuje uvnitř kužele s jeho vrcholem v emisním bodě a světlo se šíří jako paprsek, takže optické senzory mohou detekovat menší objekty. Optické senzory jsou rychlejší než ultrazvukové senzory. Fotoelektrické jednopaprskové senzory fungují na větší vzdálenost než ultrazvukové, zatímco senzory rozptýleného světla dělají opak.

funkce

• Senzory okolního světla
  Senzor registruje světelný signál odražený (rozptýlený) od samotného objektu. Senzor s funkcí potlačení pozadí dokáže detekovat objekty v určité zóně citlivosti.
• Senzory odraženého světla
  Světlo vyzařované diodou je zaostřeno čočkou a posíláno přes polarizační filtr do reflektoru. Část odraženého světla prochází dalším polarizačním filtrem a vstupuje do přijímače. Filtry jsou nakonfigurovány tak, aby přijímač reagoval pouze na světlo, které se odráží od reflektoru, a ne od žádného jiného předmětu. Pokud se mezi emitorem a reflektorem objeví nějaký předmět, signál neprojde a senzor to zaregistruje.
• Senzory přerušení paprsku
  Senzor se skládá ze dvou částí a registruje objekty umístěné v dráze světelného paprsku od vysílače k ​​přijímači.
• Optické vodiče
  K vysílači a přijímači jsou připojeny optické vodiče, takže světelný signál se nyní šíří mezi hroty těchto vláken, které lze odvést do těžko přístupných a výbušných míst (protože zde není elektrické spojení – pouze optické)
• Laserový senzor rozptylového paprsku
  Laserový senzor dokáže přesně změřit vzdálenost k objektu umístěnému v zóně citlivosti.
• Barevný senzor
  Senzor dokáže rozlišit tři barvy a několik gradací každé barvy.
• Kontrastní senzor
  Rozlišuje kontrastní předměty

Jak si vybrat

Společné pro všechny senzory přiblížení

• Stupeň ochrany bydlení
• Třída ochrany proti výbuchu
• Teplota okolí
• Napájecí napětí
• Jmenovitý provozní proud
• Výstupní signál
  • PNP/NPN
  • Relé (NO/NC)
  • Analogový
    • 0..20 mA
    • 4..20 mA
    • 0..10 V
    • konektor M8
    • konektor M12
    • Kabel.

    Ultrazvukové senzory

    • Pracovní princip:
      • Šířit
      • Odražený paprsek (Reflex)
      • Přerušení paprsku (přesný paprsek)
      • S vestavěným senzorem
        • S pevnou polohou hlavy snímače
        • S otočnou snímací hlavou
        • Pomocí potenciometrů
        • Pomocí programátoru
        • Kontrola listů ve stohu (papír, karton nebo plast).

        Fotoelektrické (optické) snímače

        • Pracovní princip:
          • Rozptýlený paprsek
          • Odražený paprsek
          • Přerušení paprsku
          • Kontrastní senzor
          • Barevný senzor
          • Laserový senzor

          Indukční senzory přiblížení

          • Pracovní vzdálenost
          • Elektrické schéma:
            • 2 drát
            • 3 drát
            • 4 drát

            Kapacitní senzory přiblížení

            • Pracovní vzdálenost
            • Elektrické schéma:
              • 2 drát
              • 3 drát
              • 4 drát

              

              Je čas (a příležitost) začít s vámi sdílet své poznámky One Note. Zde budou mé poznámky, protože. Pro sebe si píšu poznámky výhradně proto, abych si tuto záležitost alespoň někdy osvěžil v paměti. Pro podrobnější seznámení s problematikou (jakým konkrétním hodnotám se rovnají a také možnostem připojení čidel, které zde nejsou vyjádřeny, ale v praxi používány), doporučuji jako vždy obrátit se na literaturu.

              Hned upozorňuji, že se samozřejmě pokusím vše vysvětlit srozumitelně, ale přesto článek obsahuje mnoho pojmů, které nemohu objasnit, protože článek naroste do nepředstavitelných rozměrů. Tento článek je spíše pro mé začínající kolegy než pro ty, kteří se rozhodli přijít na vše od nuly. Připomínám však, že na jakékoli dotazy jsou komentáře, a pokud něčemu nerozumíte, klidně se ptejte.

              O senzorech

              Nejprve by bylo fajn si obecně ujasnit, o jakém typu snímače se dnes bavíme. Senzory přiblížení jsou bezkontaktní (indukční [Induktivní], kapacitní [Kapacitní], ultrazvukové [Ultrazvuková] a optické [Fotoelektrické]) a kontakt (končí [Koncový spínač]. Všechny je analyzujeme samostatně a poté je porovnáme.

              Indukční snímač přiblížení

              Zařízení a princip činnosti

              

              Dnes si povíme něco o indukčním senzoru přiblížení. Již z názvu můžeme pochopit, proč tento senzor potřebujeme a jak funguje. Přesto si o tom všem povíme znovu.

              Snímač obsahuje elektromagnetickou cívku, která se používá k detekci přítomnosti vodivého kovového předmětu. Senzor bude ignorovat přítomnost předmětu, pokud není kovový.

              Senzory pracují na principu ECKO (Oscilátor zabitý vířivými proudy) (Oscilátor zabíjení vířivými proudy) a obsahuje následující prvky:

              Oscilátor je oscilační obvod, laděný indukčně-kapacitní obvod, který vytváří vysokofrekvenční elektromagnetické pole. Elektromagnetické pole vytvářené oscilátorem je vyzařováno cívkou směrem od přední části snímače.

              

              Kdy kov předmět vstupuje do elektromagnetického pole vytvořeného snímačem a indukují se v něm vířivé proudy. To vyvolává zvýšení zatížení oscilátoru, což snižuje amplitudu oscilace elektromagnetického pole. Jak se cíl přibližuje k senzoru, vířivé proudy se zvyšují, čímž se zvyšuje zatížení oscilátoru a dále se snižuje amplituda pole. Spouštěcí obvod řídí amplitudu oscilátoru a při dané úrovni přepíná stav výstupu snímače z normálního stavu (NC nebo NO). Jak se cíl vzdaluje od senzoru, amplituda oscilátoru se zvyšuje. Na dané úrovni spoušť přepne stav výstupu senzoru zpět do normálního stavu (NC nebo NO).

              Spouštěčem rozumíme systém, který může být v jednom z několika zavedených stavů (často dvou).

              

              Připojení

              Modely DC snímačů jsou obvykle třívodičové (někdy dvouvodičové) a vyžadují samostatné napájení. Snímač je zapojen mezi kladný a záporný pól napájecího zdroje. Zátěž se připojuje mezi snímač a jednu stranu napájecího zdroje. Konkrétní polarita připojení závisí na modelu snímače. Níže je zátěž připojena mezi zápornou stranu napájecího zdroje a snímač.

              

              Stínění

              Senzory přiblížení obsahují cívky namontované na feritových tyčích. Mohou být stíněné nebo nestíněný.

              

              Nestíněné snímače mají obvykle delší dosah než stíněné. Feritová jádra koncentrují pole ve směru použití.

              Stíněné senzory mají kolem jádra kovový kroužek, který omezuje záření laterálního pole.

              

              Pokud je naproti senzoru kovový povrch, měl by být umístěn alespoň trojnásobek provozní vzdálenosti senzoru.

              Nestíněné snímače by neměly být instalovány v jedné rovině s kovovým povrchem. Kolem nestíněného senzoru musí být zóna, ve které není žádný kov ve vzdálenosti rovnající se třem průměrům samotného senzoru.

              

              Instalace

              Vzhledem k tomu, že senzory fungují na principu záznamu změn jimi generovaných elektromagnetických polí, existují pro jejich instalaci důležitá pravidla, která zamezují možnosti vzájemného ovlivňování senzorů.

              Tato otázka se samozřejmě týká spíše designérů a my to vědět nepotřebujeme, ale proč ne?

              • Protilehlé stíněné snímače musí být odděleny nejméně čtyřnásobkem jmenovitého rozsahu snímání

              • Protilehlé nestíněné snímače musí být odděleny minimálně šestinásobkem jmenovitého rozsahu snímání

              

              • Sousední stíněné senzory musí být odděleny minimálně dvojnásobkem průměru povrchu senzoru

              • Sousední nestíněné senzory musí být odděleny minimálně trojnásobkem průměru povrchu senzoru

              Možnosti cíle

              Standardní terč je definován jako plochý, hladký, 1 mm (0,04 palce) silný povrch z měkké oceli. Měkká ocel obsahuje vysoký obsah železa a uhlíku.

              Standardní terč používaný se stíněnými senzory má strany rovné průměru dotykové plochy.

              Standardní terč používaný s nestíněnými snímači má strany rovné průměru dotykové plochy nebo trojnásobku jmenovitého provozního rozsahu.

              Pokud je cíl menší nebo nepravidelného tvaru, snímací vzdálenost (Sn) se zmenší. Čím menší je cílová oblast, tím blíže by měla být ke snímací hraně, která má být detekována.

              

              Korekční faktor

              Korekční faktor lze použít, když je cíl menší než standardní. Chcete-li určit snímací vzdálenost pro cíl, který je menší než standardní cíl (Snew), vynásobte jmenovitou snímací vzdálenost (Srated) korekčním faktorem (T). Pokud má například stíněný senzor nominální snímací vzdálenost 1 mm a cíl je poloviční než standardní cíl, je nová snímací vzdálenost 0,83 mm (1 mm x 0,83).

              Snew = Jmenovaná x T; Nový = 1 mm x 0,83; Nový = 0,83 mm

              

              Je také nutné vzít v úvahu tloušťku cílového kovu. U normálních kovových cílů zůstává snímací vzdálenost nominální, zatímco u neželezných cílů, jako je mosaz, hliník a měď, dochází k jevu známému jako “povrchový efekt, proudový efekt”. Snímací vzdálenost se snižuje s rostoucí tloušťkou cíle. Pokud se cíl liší od standardního cíle, musí být pro tloušťku cíle použit korekční faktor.

              

              Efektivní provozní vzdálenost (Sr) se měří při jmenovitém napájecím napětí při okolní teplotě 23°C ± 0,5°. Bere v úvahu výrobní tolerance. Efektivní pracovní vzdálenost je ±10 % jmenovité pracovní vzdálenosti. To znamená, že cíl bude snímán od 0 do 90 % jmenovité snímací vzdálenosti. V závislosti na zařízení však může být efektivní snímací vzdálenost až 110 % jmenovité snímací vzdálenosti.

              Užitečná spínací vzdálenost (Su) je spínací vzdálenost měřená za specifikovaných teplotních a napěťových podmínek. Efektivní spínací vzdálenost je ±10 % efektivní pracovní vzdálenosti.

              Garantovaná provozní vzdálenost (Sa) je jakákoli spínací vzdálenost, pro kterou je zaručeno, že bezdotykový spínač bude fungovat za specifikovaných přijatelných provozních podmínek. Garantovaná pracovní vzdálenost je od 0 do 81 % jmenovité pracovní vzdálenosti.

              

              Senzory přiblížení reagují na objekt pouze tehdy, když se nachází v určité oblasti před dotykovou plochou senzoru. Bod, ve kterém senzor přiblížení rozpozná přicházející cíl, je provozní bod. Bod, ve kterém odchozí cíl způsobí návrat zařízení do normálního stavu, se nazývá bod uvolnění. Oblast mezi těmito dvěma body se nazývá hysterezní zóna.