Transcript Automatizační prostředky – vstupní členy – prezentace

UČÍME V PROSTORU
ELEKTROTECHNIKA
Název předmětu: Automatizační technika
Název a ID tématu: Automatizační prostředky – vstupní členy (EL32)
Zpracoval(a):
Ing. Zuzana Prokopová
Pojem snímač
Senzor je funkční prvek tvořící vstupní blok
měřicího řetězce, který je v přímém styku
s měřeným prostředím. Citlivá část snímače se
označuje jako čidlo.
Snímače v automatizaci
• Používají se pro měření polohy, rychlosti,
zrychlení, teploty, tlaku, průtoku atd.
• Podle tohoto, na jakém principu pracují, bývají
také v praxi označovány: odporové snímače,
indukční, kapacitní, optické, ultrazvukové,
impulzní, mechanické, termoelektrické,
polovodičové, bezdotykové, …
Rozdělení senzorů
•
•
•
•
•
podle měřené veličiny
podle fyzikálního principu
podle styku s měřeným prostředím
podle transformace signálu
podle výrobní technologie
• senzory teploty, tlaku, průtoku, radiačních
veličin, mechanických veličin (dráha, rychlost,
zrychlení, kroutící moment atd.), senzory pro
analýzu kapalin a plynů, senzory elektrických
a magnetických veličin atd.
• senzory odporové, indukčnostní, indukční,
kapacitní, magnetické, piezoelektrické, optické
vláknové, chemické, biologické atd.
• bezdotykové, dotykové
• aktivní a pasivní
• elektromechanické, mechanické,
pneumatické, elektrochemické, polovodičové,
mikroelektronické, optoelektronické, …
Inteligentní senzory
Vycházejí z technologie spojení čidla
s navazujícími integrovanými analogovými
obvody na křemíkovém čipu. Zpravidla v sobě
zahrnují čidlo měřené veličiny, obvody pro
úpravu signálu, A/D převodník, mikroprocesor,
obvody pro obousměrnou komunikaci atd.
Blokové schéma inteligent. senzoru
Dělení inteligentních snímačů
• vstupní část
• vnitřní část
• výstupní část
• převod fyzikální, chemické, biologické veličiny
na elektrickou
• zesílení a filtrace signálu, linearizace
charakteristiky
• normování signálu, přepínání více vstupních
veličin s adresami v řadě, ve smyčce atd.
• ochrana proti nežádoucímu působení
parazitních veličin
• analogově-číslicový převod, autokalibrace,
číslicová linearizace, aritmetické operace,
autodiagnostika, statické vyhodnocování
naměřených dat
• přes rozhraní dálkově ovládané rozsahy
(zesílení, hlídání mezivýsledků atd.)
• unifikace analogových výstupních signálů
• komunikace prostřednictvím integrovaného
rozhraní se sběrnicovým systémem
• výkonové binární výstupy
• číslicově-analogový převod
Snímače polohy
Typ senzoru volíme podle druhu materiálu
sledovaného objektu, podle podmínek prostředí
a způsobu detekce (dotykové, nebo
bezdotykové).
Nejdůležitějším krokem při výběru snímače
zůstává volba správného funkčního principu.
Základní typy bezdotykových snímačů
polohy
•
•
•
•
•
•
odporové
optické
magnetické
indukční
kapacitní
ultrazvukové
Indukční snímače
Indukční snímač obecně slouží pro
vyhodnocování přítomnosti kovového
materiálu. Snímač lze použít jako bezdotykový
koncový spínač na strojích, automatických
linkách apod. Je možné ho použít v prostředí
prašném i venkovním.
Popis funkce indukčního snímače
Ultrazvukové snímače
• Ultrazvukové snímače slouží k zjišťování
přítomnosti odrazového materiálu
a k zjišťování vzdálenosti.
• Vyrábějí se v provedení jako koncový spínač
(binární) nebo s analogovým výstupem.
optické
Optické snímače
Optické
snímače
pracují
na
principu
vyhodnocení rozkladu světla odraženého od
povrchu pohybujícího se nebo kmitajícího
předmětu. Nemají žádný elektrický přívod.
Světelný signál ze vzdáleného zdroje světla se
přivádí optickým kabelem do snímače a stejným
kabelem se vysílá výstupní světelný signál do
vyhodnocovací jednotky.
magnetické
Magnetické senzory
Princip činnosti
Činnost magnetických senzorů je založena na
stanovení změn magnetických veličin vyvolaných
deformacemi feromagnetických materiálů.
Nejčastěji se využívá principů magnetostrikce a
magnetoanizotropie.
Magnetostrikce
Fyzikální jev, při němž se vlivem sil vyvolaných
magnetických polem mění rozměry
feromagnetika nebo se naopak vlivem deformací
vyvolaných vnějšími silami mění permeabilita
feromagnetika.
Odporové snímače – tenzometry
Tyto snímače vyhodnocují změnu odporu
způsobenou změnou geometrických rozměrů
nebo krystalografické orientace snímacího prvku
vlivem deformace pružícího měrného prvku, se
kterým je tenzometr pevně spojen.
Rozdělení tenzometrů
Kovové:
• drátkové
o volné drátky nebo mřížky
o lepené na podložce
• fóliové (fotolitografická technologie)
• napařované (tenkovrstvá technologie)
Polovodičové:
• monokrystalické
o lepené na podložce
o integrované na Si substrát
• polykrystalické
Drátkový tenzometr
Fóliový tenzometr
Monokrystalický tenzometr