Датчики расстояния, положения и наличия занимают центральное место в автоматизированных сборочных производствах, линиях по розливу и упаковке продуктов — то есть там, где необходимо определить наличие объекта или расстояние до него. Конкретный тип датчиков выбирается в зависимости от требований.
Индуктивные датчики определяют положение только металлических объектов. Причем, если ранние модели индуктивных датчиков были более чувствительными к деталям из железа и магнитных материалов, то в настоящее время выпускаются модели датчиков, имеющих одинаковую чувствительность как к черным, так и к цветным металлам. Совсем недавно появились и обратные датчики — чувствительные только к черным металлам. Например, модельIGC211 производства компании IFM Electronic. Такие датчики применяются, например, на конвейерах, где детали из латуни или дюраля не должны давать ложных срабатываний.
При необходимости определять положение неметаллических предметов выбираются емкостные, ультразвуковые или фотоэлектрические датчики. Емкостные датчики реагируют на изменения в электростатическом поле. Такие изменения вызывает практически любой предмет — будь то твердое вещество или жидкость. Однако расстояние, на котором работают емкостные датчики, невелико и составляет максимум 80 мм. Для измерения на больших расстояниях используются ультразвуковые датчики, измеряющих время, за которое ультразвук проходит расстояние от датчика до объекта и обратно.
Пожалуй, фотоэлектрические датчики наиболее разнообразны по своим характеристикам и сфере применения, однако их принцип работы одинаков. Излучаемый датчиком свет рассеивается, отражается или поглощается объектом, и эти изменения воспринимаются фотоприемником. Благодаря тому что в последних моделях фотоэлектрических датчиков применяется микропроцессорная обработка сигнала, удалось воплотить новые функции приборов, среди которых — автоматическое обучение в процессе работы.
Например, для того чтобы перенастроить датчики контрастных меток серии KT5G производства компании Sick нет необходимости останавливать технологическую линию, как это делалось ранее. Перенастройка прибора происходит в процессе работы. С другой стороны, многие функции датчиков, ранее доступные только для дорогих моделей, в настоящее время стали функционировать и в более дешевых изделиях. Примером тому являются датчики контрастных меток, стоимость которых снизилась в 2 — 3 раза.
Аналоговые датчики
... индуктивные, емкостные и д.р. Различают три класса датчиков: аналоговые датчики, т.е. датчики, вырабатывающие аналоговый сигнал, пропорционально изменению входной величины; цифровые датчики, генерирующие ... датчики (датчики-модуляторы) входную величину X преобразуют в изменение какого-либо электрического параметра (R, L или C) датчика. Передать на расстояние изменение перечисленных параметров датчика ...
1. Емкостные датчики положения
Емкостные датчики предназначены для решения задач промышленной автоматизации, требующих бесконтактного определения присутствия объектов, выполненных из различных материалов, как металлических, так и неметаллических (например, сыпучие материалы, жидкие, зернистые вещества) на расстоянии до 25 мм. Емкостные датчики положения в значительной мере облегчают и сокращают труд людей.
Датчики определяют приближение и присутствие объектов, поэтому идеальны для мониторинга уровня заполнения объемов с жидкостью или сыпучими материалами, а также для контроля содержания упаковки. Датчики имеют широкий диапазон рабочих температур и большое расстояние срабатывания. Датчики емкостные устойчивы к воздействию электромагнитных полей и соответствуют классу защиты IP 67 для работы в тяжелых условиях эксплуатации. Датчики выполнены в цилиндрических и прямоугольных корпусах и предназначены для монтажа на панель или утопленного монтажа.
1.1 Емкостной датчик положения СМ 18
Параметрический тип
Схема подключения
Фирма производитель датчика: «SICK»
|
Параметр |
Характеристика, значение |
|
|
Измеряемая физическая величина |
положение |
|
|
Диапазон измерения, ед. изм. СИ |
8 мм |
|
|
Диапазон рабочих температур |
-25….+60 0С |
|
|
Схема подключения |
4-проводная DC |
|
|
Вид выходного сигнала |
PNP/NPN |
|
|
Напряжение питания, ед. изм. СИ |
10-40 В пост. тока |
|
|
Непрерывный ток |
< 200 мА |
|
|
Частота срабатывания |
30/c |
|
|
Цена, руб |
1499р |
|
1.2 Емкостной датчик положения CQ35
Параметрический тип
Схема подключения
|
Параметр |
Характеристика, значение |
|
|
Измеряемая физическая величина |
положение |
|
|
Диапазон измерения, ед. изм. СИ На панель Утопленный |
16 мм 25 мм |
|
|
Диапазон рабочих температур |
-25…+750С |
|
|
Схема подключения |
4-проводная DC |
|
|
Вид выходного сигнала |
PNP/NPN |
|
|
Напряжение питания, ед. изм. СИ |
10-40 В пост. тока |
|
|
Непрерывный ток |
< 200 мА |
|
|
Частота срабатывания |
50/с |
|
|
Цена, руб |
4990 р |
|
2. Индуктивные датчики положения и индуктивные датчики перемещения
Индуктивные датчики перемещения и положения для промышленной автоматизации SICK определяют металлические объекты и различают их по форме и размеру. В конструкции объединены LC-генератор, схема обработки сигнала и коммутирующий усилитель. Катушка генератора создает высокочастотное электромагнитное поле на чувствительной поверхности датчика. При приближении к ней металлического объекта образуется вихревой ток, напряжение падает и уменьшает частоту колебаний генератора. Схема обработки сигнала конвертирует данную информацию в электрический сигнал.
Индуктивные датчики перемещения и положения SICK (например, датчик IQ 80) отличаются высокой рабочей частотой и высоким рабочим выходным током. Конструктивно они различаются по способу подключения: DC двухпроводные, DC трехпроводные, AC/DC двухпроводные, AC двухпроводные, а также с NAMUR-выходом.
Типичное применение индуктивных датчиков в промышленной автоматизации аналогично конечным выключателям (или ограничителей).
Катушка индуктивности в корпусе датчика образует переменное магнитное поле на фронтальной части корпуса. При вхождении металлического объекта в зону действия поля изменяется амплитуда колебаний контура и происходит срабатывание датчика, т.е. изменение его выходного сигнала. Т.к. индуктивные датчики срабатывают только на металлические объекты, они нечувствительны к различного рода помехам: посторонним предметам, рукам оператора, внешним загрязнениям.
Индуктивные датчики SICK представлены несколькими линейками:
- IM миниатюрные датчики с резьбой М4 и М5 в прочном корпусе из нержавеющей стали
- IM стандартные датчики в корпусах М08…М30 на расстояние срабатывания 1.5…20 мм
- серия Triplex с расширенным диапазоном сканирования
- IQ датчики с прямоугольных корпусах (миниатюрные и стандартные), расстояние до 60 мм
- IH цилиндрические датчики (нерезьбовые) с диаметром от 3 мм и выше в металлических и пластиковых корпусах
- IMF датчики для пищевой промышленности
- INOX серия в полностью металлических корпусах для тяжелых условий эксплуатации IP68/IP69K
- IME недорогие датчики с унифицированными рабочими характеристиками
- IM EX датчики для применения во взрывоопасных средах
2.1 Индуктивный датчик перемещения и положения IQ80
Параметрический тип
Схема подключения
Фирма производитель: «SICK»
|
Параметр |
Характеристика, значение |
|
|
Измеряемая физическая величина |
Положение, перемещения |
|
|
Диапазон измерения, ед. изм. СИ Заподлицо Выступающая часть |
2 мм 4 мм |
|
|
Диапазон рабочих температур |
-25…+80 0С |
|
|
Схема подключения |
4-проводная DC |
|
|
Вид выходного сигнала |
PNP/NPN |
|
|
Напряжение питания, ед. изм. СИ |
10…30 В пост. тока |
|
|
Ток потребления |
<300 мА |
|
|
Частота срабатывания |
5 кГц |
|
2.2 Индуктивнный датчик положения IH 06
Параметрический тип
Схема подключения
Фирма производитель: «SICK»
|
Параметр |
Характеристика, значение |
|
|
Измеряемая физическая величина |
положение |
|
|
Диапазон измерения, ед. изм. СИ Двойной диапазон срабатывания Стандартный диапазон срабатывания |
2 мм 1,5 мм |
|
|
Диапазон рабочих температур |
-25…+70 0С |
|
|
Схема подключения |
3/4-проводная, DC |
|
|
Вид выходного сигнала |
PNP/NPN |
|
|
Напряжение питания |
10…30 В пост. тока |
|
|
Ток потребления |
<200 мА |
|
|
Частота срабатывания |
5 кГц |
|
Фотоэлектрические датчики широко применяются в различных областях промышленности и решают задачи управления производственными технологическими процессами при подсчете, обнаружении или позиционировании объектов. Т.о., фотоэлектрические датчики широко применяются для решения задач промышленной автоматизации.
Отличительными чертами фотоэлектрических датчиков является их бесконтактный принцип измерений с предоставлением выходной информации в цифровой форме.
3.1 Абсолютные угловые фотоэлектрические датчики Лир-Да 119
Параметрический датчик
Фирма изготовитель: «СКБИС»
|
Параметр |
Характеристика, значение |
|
|
Измеряемая физическая величина |
положение |
|
|
Класс точности |
8 класс ±150″ |
|
|
Диапазон рабочих температур |
от -40 до +85 |
|
|
Схема подключения |
4-проводная DC |
|
|
Вид выходного сигнала |
RS-422 |
|
|
Напряжение питания, В |
+5 |
|
|
Максимальная скорость вращения вала без сбоя выходного сигнала |
2000 об/мин |
|
|
Ударное ускорение |
? 300 м/с2 |
|
Почти не существует материалов, которые не могут быть обнаружены ультразвуковыми датчиками. Поэтому ультразвуковые измерители — идеальное решение для определения положения и удаленности объекта в тяжелых условиях эксплуатации с точностью до миллиметра. Ультразвуковые датчики, в отличие от фотоэлектрических, не подвержены воздействиям окружающей среды и позволяют проводить измерения в запыленных, задымленных помещениях, а также в помещениях с высоким уровнем шума. Более того, датчики позволяют измерять расстояние до объектов любой формы, цвета и размера, а также выполненных из различных материалов. Диапазон срабатывания датчиков очень широк: от 100 мм до 6 м.
Конструктивно датчики SICK AG представляют собой ультразвуковой передатчик и приемник, объединенные в одном корпусе. Принцип измерения расстояния связан с измерением скорости прохождения волны, отраженной от объекта в рабочем диапазоне измерений. В зависимости от области применения, выпускаются датчики с цифровым и аналоговым выходами.
Преимущества ультразвуковых датчиков
? бесконтактное детектирование объекта и его удаленности при помощи ультразвука
? функция предварительного конфигурирования
? высокая точность измерений
? широкий диапазон сканирования
? сканирование прозрачных объектов и жидкостей
? стойкость к загрязнению окружающей среды
? компактность, защищенный корпус
? цифровой и аналоговый выход
? класс защиты IP 65
цифровой фотоэлектрический датчик индуктивный
4.1 Ультразвуковой датчик положения серии UM18-20012
Параметрический тип
Схема подключения
Фирма производитель: «SICK AG»
|
Параметр |
Характеристика, значение |
|
|
Измеряемая физическая величина |
положение |
|
|
Расстояние приемник-излучатель |
40 мм |
|
|
Диапазон рабочих температур |
5…60°С |
|
|
Схема подключения |
4-проводная DC |
|
|
Вид выходного сигнала |
PNP/NPN |
|
|
Напряжение питания |
20…30 В пост. тока, ±10% |
|
|
Рабочая частота |
400 кГц |
|
|
Потребляемая мощность |
45 мА |
|
Заключение
Датчики положения имеют широкое применение в сфере автоматического регулирования и контроля за производством. У них большой спектр возможностей, как от определения наличия предмета на места так и перемещения его в пространстве.
Важным фактором точного показания датчиков является их калибровка и определения погрешностей выдаваемых датчиками в процессе работы.
Список литературы
[Электронный ресурс]//URL: https://drprom.ru/kursovaya/fotoelektricheskie-datchiki/
1. Келим Ю.М. Типовые элементы систем автоматического управления. М.: Форум, 2002. — 384 с.
