06-05-2020 Dzień dobry,
Tematy dzisiejszych zajęć to: Mechatroniczne czujniki pomiarowe FESTO
System pomiarowy to odpowiednio zorganizowany zestaw elementów stanowiących całość
organizacyjną objętych wspólnym sterowaniem, przeznaczonych do wydobycia informacji z badanego obiektu i przekazania jej obserwatorowi w użytecznej formie. Struktura i organizacja systemów pomiarowych zależne są od przeznaczenia, sposobu i szybkości przetwarzania informacji pomiarowej, sposobu oddziaływania systemu na obiekt lub proces. Systemy pomiarowe możemy podzielić, ze względu na przeznaczenie, na badawcze, pomiarowo-kontrolne, pomiarowo-diagnostyczne.
Przetwarzanie sygnałów służy do uzyskania, przekazania i wykorzystania informacji. W zależności od rodzaju przetwarzanych sygnałów rozróżnia się cztery typy przetwarzania:
• analogowe (A/A) – przetwarzanie sygnału analogowego na analogowy,
• analogowo-cyfrowe (A/C) – przetwarzanie sygnału analogowego na cyfrowy,
• cyfrowo – analogowe (C/A) – przetwarzanie sygnału cyfrowego na analogowy,
• cyfrowe (C/C) – przetwarzanie sygnału cyfrowego na cyfrowy.
Bardzo ważnym elementem systemu pomiarowego jest przetwornik, który wykorzystuje określone zjawisko fizyczne do przetwarzania jednego rodzaju energii w inną, spełniający zarówno funkcje pomiarowe i energetyczne. Nazwa stosowana jest te ż w stosunku do urządzeń przetwarzających określony czynnik, tzn. zmieniający jego postać.
Poz. 5 czujnik optyczny
Poz 6. czujnik zbliżeniowy, mocowany na siłowniku, tzw. kontaktron Poz 10. czujnik ciśnienia ze wskaźnikiem
Poz 3 Czujnik indukcyjny Poz 4 Czujnik pojemnościowy
Zastosowanie:
1. Czujniki optyczne
Stosowane są do określania poziomu cieczy i materiałów sypkich, kontroli położenia ruchomych części maszyn oraz do identyfikacji obiektów znajdujących się w zasięgu działania czujników, np. przesuwających się taśm transportowych. Czujniki te mogą generować sygnał, przy pomocy którego można zliczać przesuwające się przedmioty albo liczyć ilość obrotów jakiegoś elementu. Czujniki optyczne charakteryzują się dużymi strefami wykrywania obiektów. Natomiast wadą tego czujnika jest to, że nie może pracować w
miejscach zanieczyszczonych.
2. Czujniki zbliżeniowe
Wykorzystywane mogą być zarówno w automatyce przemysłowej, motoryzacji lub w gospodarstwie domowym. W warunkach domowych doskonale nadają się jako wskaźniki otwarcia drzwi, okien lub bram, natomiast w przemyśle lub motoryzacji mają znacznie szersze zastosowanie.
Kontaktron zbudowany jest z hermetycznie zamkniętej rurki, najczęściej szklanej, wewnątrz której znajdują się styki wykonane z materiału ferromagnetycznego, których końcówki wyprowadzone są na zewnątrz. Wnętrze rurki wypełnione jest gazem obojętnym lub wytworzona jest w niej próżnia.
Kontaktrony mają różną budowę zewnętrzną. Występują zarówno jako elementy
przystosowane do montażu na powierzchni np. ościeżnic z użyciem taśmy klejącej lub śrub, jak i małe części przeznaczone do instalacji w układach elektronicznych, na powierzchni płytek drukowanych. Gdy na styki zadziała się zewnętrznym polem magnetycznym, np zbliży się magnes, to powstaje w nich pole magnetyczne, pod którego wpływem następuje zwarcie tych styków.
3. Czujniki ciśnienia
Czujniki ciśnienia E-direct zapewniają dokładny i niezawodny pomiar oraz monitorowanie ciśnienia (absolutnego i względnego). Czujniki i sygnalizatory ciśnienia można podzielić na dwie główne grupy, pierwsza do zastosowań ogólnych oraz druga - wykonania higieniczne spełniające najsurowsze normy przemysłu spożywczego i produkcji napojów. Szeroki wybór zakresów pomiarowych i przyłączy procesowych pozwala zbudować punkt pomiarowy odpowiednio dopasowany do rozmaitych aplikacji, np. w przemyśle spożywczym,
ciepłownictwie, systemach wentylacyjnych lub pompowych. Co więcej, zastosowany element pomiarowy jest taki sam jak w bardziej zaawansowanych przetwornikach ciśnienia.
Można je spotkać np. w sieciach zasilania sprężonym powietrzem (wykrywanie
nieszczelności) lub aplikacjach do pomiaru poziomu medium w zbiorniku, za pomocą różnicy ciśnień z dwóch czujników. Taka sama konfiguracja dwóch czujników służy do
monitorowania stopnia zabrudzenia filtru (spadek ciśnienia) i wydajności pompy. Wielu użytkowników stosuje tego typu czujniki w konstrukcjach maszyn lub wyposażeniu urządzeń ruchomych posadowionych na płozach lub ramie. Zakres zastosowań jest bardzo szeroki i dodatkowo obejmuje np. instalacje tryskaczowe, zraszające, grzewcze i wentylacyjne.
4. Czujniki indukcyjne
Czujniki indukcyjne są bardzo popularnymi urządzeniami detekcyjnymi. Wynika to z ich bardzo wysokiej niezawodności oraz odporności na negatywny wpływ środowiska – np.
zapylenie czy wilgoć. Stosuje się je do precyzyjnego określania lokalizacji metalowych elementów różnego rodzaju maszyn i urządzeń celem bezpośredniego lub pośredniego sterowania ich pracą. Niestety jednak zasada działania sensorów tego typu generuje też
najważniejsze ich ograniczenie – czyli brak możliwości wykrywania obiektów niemetalicznych, wykonanych np. z tworzyw sztucznych.
Czujniki indukcyjne stosuje się do pomiaru przesunięcia. W czujniku tym przesunięcie części ruchomej czujnika powoduje zmianę jego indukcyjności. Podstawowe jego elementy to:
cewka z rdzeniem i ruchoma zwora, od której zależy opór magnetyczny układu. Podstawowy czujnik indukcyjny zasilany jest prądem zmiennym. Stosuje się je do pomiarów małych odległości np.: ±50 µm, w przypadku pomiarów grubości materiałów ferromagnetycznych, aż do kilkudziesięciu [cm] do pomiaru przesunięć mechanicznych np.: ruchu tłoka w pompach, silnikach czy ruchu listwy paliwowej w silnikach wysokoprężnych.
5. Czujniki pojemnościowe
W przypadku niektórych aplikacji, gdzie wykrywane obiekty nie są wykonane z metalu, stosuje się czujniki pojemnościowe. W znakomity sposób wykrywają one metale, ciecze, granulaty. W zależności od stałej dielektrycznej obiektu będziemy go wykrywać z większej lub mniejszej odległości. Czujnik zbudowany jest z dwóch metalowych elektrod tworzących kondensator otwarty. Kiedy do czujnika przybliżymy obiekt kondensator ten zmienia swoją pojemność. Wyjście czujnika aktywowane jest kiedy aktualna pojemność w wystarczającym stopniu różniła się będzie od pojemności bazowej (takiej kiedy przy czujniku nie ma żadnych przedmiotów). Czujniki pojemnościowe korzystają z faktu, że przenikalność elektryczna (stała dielektryczna) wszystkich ciał stałych i cieczy jest większa niż gazów (w tym powietrza).
źródło: https://iautomatyka.pl/
Zadania
1. Odszukaj i narysuj symbole 5 popularnych czujników mechatronicznych
2. Wyjaśnij, dlaczego czujnik indukcyjny nie wykrywa obecności elementów wykonanych z tworzyw sztucznych oraz cieczy niemetalicznych.
3. Wyjaśnij jak działa czujnik kontaktronowy. Wykonaj odpowiedni rysunek.
4. Jakie warunki fizyczne należy zapewnić w celu poprawnej pracy czujnika optycznego?
Proszę zapisać ręcznie rozwiązanie w zeszycie, zrobić zdjęcie i wysłać na maila:elzbieta.szczerbiak@zstih.konin.pl
W razie pytań, wątpliwości lub potrzeby spotkania jestem dostępna poprzez maila, czat oraz narzędzie meet na gmailu
Można mnie zaprosić na spotkanie: elzbieta.szczerbiak@zstih.konin.pl z dowolnego konta gmail.
Do zobaczenia Elżbieta Szczerbiak
