Read Utilizarea_senzorilor_de_proximitate.pdf text version

Grup colar Industrial Ludu

2009

Cuprins

CUPRINS ARGUMENT CAPITOLUL I. INTRODUCERE I.1 SENZORI DE PROXIMITATE CAPITOLUL II. TRADUCTOARE I SENZORI DE PROXIMITATE II.1 TRADUCTOARE INDUCTIVE DE PROXIMITATE II.2. TRADUCTOARE MAGNETICE DE PROXIMITATE II.3. ELEMENTE SENSIBILE CAPACITIVE PENTRU TRADUCTOARE DE PROXIMITATE II.4 ELEMENTE SENSIBILE FOTOELECTRICE PENTRU TRADUCTOARE DE PROXIMITATE II.5 ELEMENTE SENSIBILE FLUIDICE PENTRU TRADUCTOARELE DE PROXIMITATE II.6. TRADUCTOARE INTEGRATE DE PROXIMITATE. II.6.1 SENZORUL INDUCTIV INTEGRAT DE PROXIMITATE II.7. SENZORUL MAGNETIC INTEGRAT DE PROXIMITATE CAPITOLUL III. NORME DE PROTECIA MUNCII ANEX BIBLIOGRAFIE 1 2 3 3 7 8 11 11 12 13 17 18 20 22 24 25

1

Grup colar Industrial Ludu

2009

Argument

Tema proiectului meu ,,Utilizarea senzorilor de proximitate" face parte integrant din domeniul pregtirii mele profesionale pentru meseria de tehnician mecatronist. În cei patru ani de studiu am abordat întreaga gam de module de pregtire în domeniu îns cel mai mult m-a atras modulul care are o larg aplicabilitate în domeniul mecatronicii. În cadrul elaborrii proiectului meu a trebuit s-mi extind aria de cunotine studiind bibliografia recomandat de coordonator, fapt ce îmi permite o pregtire profesional mai bun, proiectul meu având aplicabilitate în multe domenii ale mecatronicii. Tema aleas este structurat în capitole abordate separat ca pri distincte. Contribuia personal privind elaborarea proiectului const în selectarea informaiilor tehnice/practice i teoretice specifice specializrii, structurarea pe capitole a acestora. Lucrarea prezint în mod sintetic i actualizat sub forma unor scheme principalele aspecte, importana, rolul, identificarea tipurilor de senzorilor de proximitate. În elaborarea lucrrii am folosit cunotine tehnice/teoretice asimilate la diferite obiecte de învmânt studiate în anii de liceu: electrotehnic, automatizri, discipline de specialitate i laboratoare practice. În partea final a lucrrii am specificat bibliografia utilizat. În etapa actual de dezvoltare a societii româneti, aproape c nu exist domeniu al activitii economico-sociale în care s nu se foloseasc instalaii i aparate electrice i electronice. Larga rspândire a acestora precum i perfecionarea i diversificarea lor necesit un nivel de pregtire cât mai ridicat pentru a fi capabil s rspund cerinelor impuse de dezvoltarea tiinei i tehnicii contemporane. În scopul asigurrii unei activiti cât mai eficiente în vederea realizrii unor produse i servicii fiabile, participarea la procesul economic în economia de pia trebuie s aib în vedere calitatea sa de calificat dar i de om moral. Proiectul meu poate constitui baz de studiu pentru colegii mei din anii mai mici din acest domeniu de pregtire întrucât el va face parte din fondul de carte al bibliotecii Grup colar Industrial Ludu.

2

Grup colar Industrial Ludu

2009

Capitolul I. Introducere

Conducerea unui proces presupune informaii cât mai complete i corecte asupra parametrilor mrimilor fizice care caracterizeaz acel proces. În cazul unui proces automatizat, conducerea sistemului se face fr intervenia omului, pe baza informaiilor culese din proces cu ajutorul traductoarelor. Într-o definiie succint senzorul este un sistem destinat determinrii unei sau unor proprieti, cuprinzând atât traductorul, care transform mrimea de intrare în semnal electric util, cât i circuite pentru adaptarea i conversia semnalelor, i eventual pentru prelucrarea i evaluarea informaiilor. Exist foarte multe clasificri ale senzorilor i traductoarelor: cu sau fr contact, absolui sau incrementali (în funcie de mrimea de intrare), analogici sau digitali (în funcie de mrimea de ieire) etc. Senzorii i traductoarele sunt elemente tipice ale sistemelor de automatizare. De asemenea sunt utilizai i în cazul cercetrii, analizelor de laborator - senzorii i traductoarele fiind incluse în lanuri de msurare complexe, care sunt conduse automat. Alegerea senzorilor i traductoarelor trebuie fcut inând cont de proprietatea de monitorizat, de domeniul în care variaz aceasta, de dimensiunile ce trebuie respectate sau de geometria sistemului, de conditii speciale de mediu sau de lucru, de tipul mrimii de ieire i nu în ultimul rând de cost. Astfel pot fi identificai senzori de proximitate, traductoare de tip Hall, traductoare de deplasare i vitez, senzorisi traductoare de for, senzori de temperatur, senzori de umiditate, senzori pentru gaze, senzori de curent, switch-uri optice, senzori de presiune, cititoare de coduri de bare etc.

I.1 Senzori de proximitate

3

Grup colar Industrial Ludu

2009

În sens larg proximitatea se refer la gradul de apropiere dintre dou obiecte, dintre care unul reprezint sistemul de referin. Senzorii de proximitate sunt senzori de investigare, a cror particulariti constau în distanele mici de aciune (zecimi de mm i mm), i în faptul c în multe cazuri sunt utilizai la sesizarea prezenei în zona de aciune.

Senzori de proximitate capacitivi Senzorii capacitivi se bazeaz pe variaia capacitii electrice într-un circuit, i au avantajul c pot detecta i obiecte nemetalice. Sunt îns sensibili la factori perturbatori, cum ar fi murdrirea feei active. Senzori de proximitate inductivi Acetia sunt cei mai rspândii, fiind realizai într-o plaj larg de variante i tipodimensiuni. Elementul activ al unui astfel de senzor este un sistem format dintr-o bobin i un miez de ferit. Obiectul a crui prezen se determin trebuie s fie metalic. Mrimea de ieire poate fi analogic (proporional cu distana dintre suprafaa activ i obiect), sau static (aceeai valoare atât timp cât senzorul este activat). Un exemplu poate fi sezorul analogic cu procesor integrat M18 - Analog Plus. Este vorba despre un senzor analogic inductiv cu procesor încorporat, ce ofer 3 ieiri de tip switch independente, plus o ieire analogic liniar pe întreg domeniul de msurare. Este un dispozitiv ideal pentru aplicaii ce necesit msurare precis fr contact, i nu necesit circuit de control, putându-se autocontrola, economisind astfel timp, spaiu de panou i intrri în PLC. Unitatea de programare este opional, putând fi folosit pentru programarea punctelor de switch i monitorizarea ieirilor dispozitivului. Programarea punctelor de declanare poate fi fcut oriunde în intervalul de sensibilitate, de ctre unitatea de programare sau de ctre PLC. Ieirea analogic 0-10V prezint o neliniaritate de ±3% pe întreg domeniul de msurare;

4

Grup colar Industrial Ludu

2009

Programare de la distan a funciilor - ideal pentru zone cu poziii inaccesibile sau greu accesibile; Clasa de protecie ridicat, cu rezisten mare le oc i vibraii. Senzori de proximitate ultrasonici Funcionarea se bazeaz pe msurarea duratei de propagare a unui semnal ultrasonor între emitor i obiect, iar distana maxim de lucru este în funcie de natura traductorului (piezoceramic, electrostatic etc.) i de frecven. Iat de exemplu un senzor ultrasonic analogic M30 - acesta este destinat controlului exact al oricrei suprafee plane solide, lichid sau pulbere. Senzorul dispune de ieire de tensiune i de curent, cu 12 bii rezoluie, de funcie de evaluare memorat i compensare de temperatur. Sunt disponibile trei domenii de sensibilitate: 500mm, 2000mm, 4000mm acoperind o plaj larg de aplicaii, incluzând controlul nivelului. La început trebuie stabilii parametri de lucru, cu memorarea limitelor de evaluare A1 i A2, cu compensarea de temperatur etc.

Senzori de proximitate optici În cazul în care obiectele investigate se gsesc la distane mai mari, senzorii inductivi i capacitivi devin inutilizabili, domeniul fiind acoperit cu bune rezultate de senzorii optici. Acetia funcioneaz fie pe principiul transmisiei unui fascicul de lumin, fie pe principiul reflexiei. Senzor de proximitate activ în IR Senzorului de proximitate prezentat detecteaz obiectele aflate în apropiere prin emisia unui puls de energie luminoas în domeniul infrarou cu ajutorul unei diode electroluminiscente (LED); dac acest puls luminos întâlnete un obiect de care se reflect înapoi spre senzor, reflexia este captat de elementul fotoreceptor al senzorului i semnalizat. Senzorul detecteaz, fr contact, obiectele capabile s reflecte radiaia electromagnetic în spectrul infrarou. Autorul a folosit acest senzor într-o aplicaie în industria alimentar pentru detectarea bucilor de aluat de pâine; o alt aplicatia este usctorul de mâini, senzorul detectând mâna. Distana de detectare în ambele aplicaii este aproximativ 10 cm.

5

Grup colar Industrial Ludu

2009

Dioda electroluminiscent cu emisie în infrarou D4 emite pulsuri de energie luminoas. Curentul prin diod, în timpul pulsului, este de aproximativ 1A asigurându-se o distan mare de sesizare. Circuitul care alimenteaz dioda electroluminiscent este format din tranzistoarele Q1 i Q2 ce simuleaz un tranzistor unijonciune în montaj de oscilator cu relaxare. Receptorul senzorului este fotodioda de infrarou D5 al crei semnal este amplificat i filtrat de circuitul realizat cu tranzistorul cu efect de câmp Q3. Prin intermediul unui formator de impuls, realizat cu un comparator din circuitul integrat U1, semnalul este aplicat unui detector de impulsuri. La ieirea detectorul de impulsuri, alctuit din componentele C5, D7, D3, C8 i R14, se obine o tensiune negativ în cazul în care fotodioda recepioneaz pulsurile luminoase sau o tensiune nul dac pulsurile luminoase nu sunt recepionate. Aceast tensiune este aplicat unui comparator cu histerezis care folosete al doilea comparator din circuitul integrat LM393, U1B. Dioda electroluminiscent D2, comandat de ieirea comparatorului, semnaleaz prezena sau absena unui obiect în faa senzorului. Senzorul se alimenteaz la o tensiune continu de 24 V. Cablajul imprimat pe care s-a realizat senzorul are dimensiunile de 27x62 mm. Principiul de functionare al acestor senzori este urmtorul: fiecare senzor este format dintr-un emitor i un receptor în infrarou. Emitorul este un LED IR care emite un tren de impulsuri în infrarou la o frecven de aproximativ 120Hz, dat de oscilatorul format cu timer-ul 555. Acest tren de impulsuri este emis în faa robotului pe tot parcursul deplasrii acesuia. În momentul în care în fa apare un obstacol, fascicolul de radiaie emis de LED este reflectat de ctre obstacol înapoi pe receptorul format dintr-o fotodiod. Trenul de impulsuri recepionat de fotodiod este amplificat de amplificatorul operaional LM358, integrat de grupul R2,C3 i pus la intrarea comparatorului format tot dintr-un LM358. În cazul depirii pragului de tensiune setat din poteniometrul R5, comparatorul va bascula semnalând astfel detecia obstacolului.

6

Grup colar Industrial Ludu

2009

Fig. Senzor de proximitate ­ EmitorulIR.

Fig. Senzor de proximitate -- ReceptorulIR.

Capitolul II. TRADUCTOARE I SENZORI DE PROXIMITATE

7

Grup colar Industrial Ludu

2009

În general (în sens larg) proximitatea exprim gradul de apropiere dintre dou obiecte, dintre care unul reprezint sistemul de referin. Se poate realiza controlul poziiei unui obiect care se deplaseaz, fr contact între acesta i referin. În categoria msurrilor de proximitate intr : sesizarea capetelor de curs ; sesizarea interstiiului dintre suprafee ; sesizarea prezenei unui obiect în câmpul de lucru etc.

Traductoarele de proximitate au de regul o caracteristic de tip releu, mrimea de ieire având variaii discrete (" tot sau nimic ") discerne între dou valori care reprezint (convenional) prezena sau absena corpului controlat. Aceast particularitate conduce la realizarea compact a traductorului, elementul sensibil i adaptorul (ES + AD) fiind plasate în aceeai unitate constructiv. II.1 Traductoare inductive de proximitate Schema de principiu a acestui traductor este dat în figura 1. Detectorul are rolul de a converti informaia asupra poziiei unui obiect metalic (în raport cu faa sensibil) în semnal electric. Blocul adaptor prelucreaz semnalul electric de la ieirea detectorului i comand un etaj final cu ieire pe sarcin de tip releu. Blocul de alimentare furnizeaz tensiunea necesar circuitelor electronice.

Fig.1 - Schema bloc a traductorului inductiv de proximitate. Oscilatorul din blocul-detector întreine, prin câmpul magnetic alternativ, oscilaiile în jurul bobinei ce formeaz (împreun cu miezul de ferit) faa sensibil a detectorului. Când un obiect metalic (cu proprieti feromagnetice) intr în câmpul magnetic al detectorului, în masa metalului apar cureni Foucault care genereaz, la rândul lor, un câmp

8

Grup colar Industrial Ludu

2009

magnetic de sens opus câmpului principal pe care îl atenueaz puternic i ca urmare blocheaz oscilaiile. Caracteristicile de funcionare ale traductorului pot fi apreciate în funcie de valorile cotelor utile, notate în figura 2 prin: e ­ grosimea ecranului metalic (grosimea obiectului detectat); - limea ecranului; L ­ lungimea ecranului; x ­ distana de la marginea ecranului la centrului feei sensibile; y ­ acoperirea feei sensibile de ctre ecranul metalic; z ­ distana de la ecran la faa sensibil; zN ­ distana nominal de detecie (sesizare).

Principiul de funcionare

Fig.2 - Dimensiunile de gabarit ale traductorului inductiv de proximitate.

9

Grup colar Industrial Ludu

2009

Principalele caracteristici funcionale: a) Zona de aciune, delimitat de valorile [ 3 ... 40 ] mm, este cuprins între curba de anclanare (oprirea oscilaiilor) i curba de declanare (pornirea oscilaiilor); b) Distana util de detecie ­ Z u , influenat puternic de natura i dimensiunile obiectului (ecranului), cât i de variaia temperaturii, a tensiunii de alimentare i de dispersiile câmpului magnetic (din fabricaie). c) Fidelitatea reprezint tolerana preciziei de reperare a punctelor de oprire i pornire a oscilaiilor, când se menin constani urmtorii parametri : distana, sensul i viteza de deplasare, temperatura i tensiunea de alimentare. d) Histerezisul reprezint cursa (distana) dintre punctele de oprire i de pornire a oscilaiilor în aceleai condiii (figura 3). e) Durata impulsului de ieire, determinat de viteza deplasrii ecranului (obiectului) i dimensiunile acestuia. Constructiv traductoarele inductive de proximitate se realizeaz în dou variante: 1) cu faa sensibil inclus frontal sau lateral în corpul propriu-zis al traductorului ; 2) cu faa sensibil separat i legat prin cablu flexibil de corpul traductorului.

10

Grup colar Industrial Ludu

2009

Fig. 3 ­ Histerezisul unui traductor de Fig. 4 ­ Traductor magnetic de proximitate proximitate

II.2. Traductoare magnetice de proximitate Aceste traductoare au o construcie simpl i sunt formate dintr-un contact întreruptor (releu de tip Reed) plasat pe un bra al unei carcase sub form de " U " i un magnet permanent fixat pe cellalt bra.Trecerea unui obiect metalic printre braele detectorului (carcasei) modific liniile de for ale magnetului (le ecraneaz) i ca urmare contactul releului îi schimb starea ­ figura 4. Exist variante constructive la care obiectele magnetice pot aciona direct asupra releului. Observaie: Când viteza de deplasare a magnetului mobil depete 10[ m/s ] - distana nominal de acionare se reduce cu un coeficient (0,7... 0,9) în funcie de viteza de lucru.

II.3. Elemente sensibile capacitive pentru traductoare de proximitate În cazul traductoarelor capacitive de proximitate elementul sensibil este format dintr-un condensator care face parte dintr-un circuit oscilant. Prezena unui material conductor sau dielectric cu permitivitatea r >1, la o distan z u în raport cu faa sensibil a detectorului, modific capacitatea de cuplaj i amorseaz oscilaiile, figura 5. Funcionarea este diferit în raport cu natura obiectului controlat. a) La detecia materialelor conductoare, obiectul a crui poziie este controlat formeaz cu faa sensibil un condensator a crui capacitate crete odat cu micorarea distanei x dintre obiect i faa sensibil.

11

Grup colar Industrial Ludu

2009

b) La detecia materialelor izolante, faa sensibil este un condensator a crui capacitate crete, cu atât mai mult, cu cât premitivitatea dielectric ( r ) a obiectului controlat este mai mare. Principalele surse de erori le reprezint variaiile de temperatur. Observaie: Pentru evitarea perturbaiilor, în cazul detectrii obiectelor metalice, acestea se leag la pmânt.

Fig. 5 ­ Element sensibil capacitiv pentru traducoare de proximitate

II.4 Elemente sensibile fotoelectrice pentru traductoare de proximitate

Funcionarea acestora se bazeaz pe modificarea fluxului de radiaii care se stabilete între o surs (emitor) i un receptor, datorit prezenei obiectului controlat. Se disting dou variante constructive : a) Element sensibil de tip barier, la care emitorul i receptorul sunt de o parte i de alta a obiectului controlat, figura 6.

Fig. 6 ­ Element sensibil de tip barier

12

Grup colar Industrial Ludu

2009

b) Element sensibil de tip reflector la care fasciculul de radiaii emis de sursa (E) este transmis spre receptor, situat de aceeai parte cu emitorul, în raport cu obiectul controlat, prin intermediul unui paravan reflectorizant (reflector). Prezena obiectului controlat modific intensitatea fluxului luminos receptat dup reflexie. Dac obiectul controlat are proprieti reflectorizante, atunci el poate juca i rolul de paravan reflectorizant, (figura 7). Sursele emitoare (E) pot fi realizate cu diode electroluminiscente (LED) cu fascicul vizibil sau infrarou (cel mai utilizat) dar i cu lmpi speciale care au lentil de focalizare. Receptoarele (R) utilizeaz fotodiode sau fototranzistoare în domeniul vizibil sau infrarou, dar pot utiliza i celule fotovoltaice în domeniul vizibil. Variaia de semnal electric furnizat de elementul sensibil, datorit modificrii poziiei obiectului detectat ­ este prelucrat de adaptorul traductorului (care conine un formator de impulsuri i un amplificator) apoi transmis elementului de ieire de tip releu sau contactor static (tiristor sau triac).

Fig. 7 ­ Element sensibil fotoelectric de tip reflector. Observaie: Se evit mediile umede care pot aburi lentilele cât i obiectele strlucitoare (oglinzi) din apropierea zonei de lucru traductorului spre a evita erorile în funcionarea acestor traductoare.

II.5 Elemente sensibile fluidice pentru traductoarele de proximitate Traductoarele fluidice se caracterizeaz prin simplitate constructiv i funcional. De aceea, aceste traductoare se afl în nomenclatorul majoritii productorilor mondiali de aparatur fluidic.

13

Grup colar Industrial Ludu

2009

Principiile funcionale ale elementelor sensibile fluidice deriv din sesizarea modificrii unuia sau a mai multor parametri de stare ai fluidului: presiune, vitez, sens de curgere - sub influena corpului a crui prezen trebuie sesizat. Observaie: Datorit nivelului energetic redus al semnalelor vehiculate în sistemele fluidice, sesizarea proximitii unui obiect se face fr a perturba starea i/sau structura obiectului respectiv. Elementele sensibile, frecvent întâlnite în costrucia traductoarelor fluidice de proximitate, sunt: a) Dispozitiv duz - palet - întâlnit în construcia tuturor adaptoarelor pneumatice unde are rol de preamplificator înaintea etajului final de putere.În acelai timp dispozitivul duz ­ palet este utilizat ca element sensibil al traductorului de proximitate. Principiul de funcionare i caracteristica static a dispozitivului duz ­ palet sunt date în figura 8. Obiectul detectat joac rolul paletei (P), iar rezistena pneumatic R2 reprezint duza (D).

Fig. 8 ­ Dispozitiv duz ­ palet: a) ­ principiul de funcionare; b) caracteristica static Dac presiunea de alimentare ( Pa P1 ) este constant, variaia presiunii P2 (identic cu presiunea de ieire Pe ) în funcie de valoarea distanei (x) dintre palet i duz este prezentat în figura 8 ­ b. Caracteristica static P2 f ( x ) este liniar numai în zona AB. Se observ c pentru x = 0, presiunea P2 are valoare maxim, adic valoarea presiunii de alimentare ( P2 P1 ), iar dac x este suficient de mare, presiunea P2 scade la valoare presiunii atmosferice ( P2 Patm ). În figura 9 sunt date modalitile de apropiere ale

14

Grup colar Industrial Ludu

2009

obiectului fa de duz. Aproprierea obiectului, fie printr-o deplasare axial (frontal), fie printr-o deplasare lateral produce variaia presiunii de ieire ( Pe P2 ), astfel c depirea unui prag impus pentru variaia presiunii de ieire - arat faptul c obiectul este "sesizat ".

Fig. 9 - Modaliti de apropiere a obiectului fa de duz: a) ­ deplasare axial; b)- deplasare lateral O calibrare corespunztoare a curbelor Pe f ( x ) sau Pe f ( y) | x ct. va indica cu o precizie de maximum 1 [mm] "cât de aproape " este obiectul sesizat. b) Senzorul de proximitate cu " jet liber " (cu turbulen) Acesta este format din dou duze coaxiale : duza emitoare 1, alimentat de la o surs de presiune constant i duza receptoare 2, figura 10. Dac obiectul ce trebuie detectat, nu se afl în spaiul dintre cele dou duze, jetul emis de duza 1 este captat de duza 2 i ca urmare în duza receptoare (2) se obine un nivel de presiune mare ce corespunde semnalului logic S="1"(obiectul nu este detectat). Prezena obiectului între cele dou duze poate întrerupe parial sau total jetul emis de duza 1.

Fig.10 ­ Senzor de proximitate cu "jet liber" O scdere a presiunii în duza receptor 2, sub o anumit limit, determin semnalul logic S ="0 ", deci obiectul este "detectat".

15

Grup colar Industrial Ludu

2009

Principalul dezavantaj al acestui tip de detector const în sensibilitatea mare la impuritile din mediu, care sunt antrenate prin jetul de aer i obtureaz duza receptor 2. Acest tip de traductor se utilizeaz pentru interstiii care nu depesc 20 mm. c) Senzorul de proximitate cu impact de jeturi - elimin dezavantajul anterior (referitor la obturarea duzei - receptor cu impuriti). La acest senzor duza receptoare, din exemplu anterior, este ea însi emitoarea unui jet care se obine prin devierea circuitului de alimentare, unde presiunea Pa este micoart datorit rezistenei R. Deci, ambele duze, 1 i 2, sunt emitoare, figura 11.

Fig.11 Senzor de proximitate cu impact de jeturi: a) ­ Seciune prin circuitul pneumatic;b) ­ Schema de principiu La funcionare se disting dou situaii: a) În absena obiectului ce trebuie detectat, are loc un impact între cele dou jeturi, astfel c în duza 2 va exista o presiune Pe relativ mare (ce echivaleaz cu semnalul S="1" logic) datorit jetului puternic din duza 1. b) Aproprierea obiectului între duze întrerupe jetul 1 astfel c jetul din duza 2 devine liber, iar presiunea Pe scade obinânu-se S="0" logic. Traductorul cu impact de jeturi este folosit în detectarea obiectelor situate la distane relativ mari (circa 200 mm). Observaie:

16

Grup colar Industrial Ludu

2009

Pentru creterea sensibilitii (i implicit a distanei de detecie) se utilizeaz senzori fluidici cu impact de jeturi i 3 (trei) duze. Cu un astfel de senzor pot fi detectate obiecte situate la distane de pân la 500 mm.

d) Senzorul de tip "focar" Acest tip de senzor utilizeaz o duz de forma unui canal circular, alimentat cu o presiune corespunztoare pe circumferina exterioar, figura 12.

Fig. 12 ­ Senzor de proximitate de tip "focar". În timpul funcionrii se disting dou situaii: a) În absena obiectului din zona de lucru a traductorului (când obiectul de sesizat se afl la o distan mare) jetul creat de presiunea de alimentare (Pa), având vitez mare la ieirea din duz, antreneaz masa de aer din zona interioar i face ca la ieire s apar o depresiune. b) În prezena obiectului se întrerupe expansiunea jetului, astfel c va apare o component dinamic a presiunii orientat spre interior, încât la ieire presiunea crete (rezultând o suprapresiune). Distana de detecie este cuprins între 2...6 [mm]. Avantajul esenial al senzorului de tip "focar" const în imunitatea la impuritile din mediu, deci nu este necesar utilizarea aerului instrumental (preparat în instalaii speciale).

II.6. Traductoare integrate de proximitate. Traductoarele de proximitate realizate cu circuite integrate reprezint o tendin actual i de viitor, datorit avantajelor pe care le ofer: gabarit redus, performane ridicate, pre de cost mai mic i fiabilitate mare. Noiunea de traductor integrat este justificat numai dac semnalul de la ieirea acestuia este un semnal unificat, în accepiunea definiiei din

17

Grup colar Industrial Ludu

2009

automatizrile industriale. Când aceast condiie nu este îndeplinit se poate utiliza denumirea de senzor integrat. În cele ce urmeaz se vor prezenta dou exemple de senzori integrai de proximitate realizai în România (la IPRS Bneasa).

II.6.1 Senzorul inductiv integrat de proximitate Acesta este realizat cu circuitul integrat TCA - 105N a crui schem de principiu (bloc) este dat în figura 13. Acesta este capsulat într-o carcas tip MP 48 - cu 8 terminale.

Fig. 14­ Schema bloc a senzorului integrat TCA 105 ­ N Bornele 2, 3 i 4 reprezint baza, emitorul , respectiv colectorul unui tranzistor care premite realizarea unui oscilator ce lucreaz pe frecvena de 1...5MHz, dac în exterior se monteaz un circuit adecvat de tip L, C. Schema mai conine un stabilizator de tensiune care alimenteaz oscilatorul OSC, blocul comparator cu histerezis, cât i etajul de amplificare (ieire). Etajul de ieire ofer dou tensiuni în antifaz compatibile TTL (de tip tranzistor având colectorul în gol). În funcie de amplitudinea oscilaiilor, unul din tranzistoare este saturat, iar cellalt blocat. Schema tipic de cuplare a senzorului TCA 105-N la circuitul oscilant L, C i la o rezisten de sarcina ( R S ) este dat în figura 14. În funcionarea senzorului, din aceast figur, se disting dou situaii: a) Când se aproprie un obiect feromagnetic de bobina oscilatorului (simbolizat cu L), ocilaiile se amortizeaz, iar rezistena de sarcin ( R S ) este conectat la mas. b) Dup îndeprtarea obiectului feromagnetic, circuitul de intrare începe s oscileze din nou, iar ieirea decupleaz sarcina R S în gol.

18

Grup colar Industrial Ludu

2009

Fig. 14 - Conectarea senzorului TCA ­ 105 N la circuitul LC

Fig. 15 ­ Senzorul de proximitate cu fant.

Caracteristicile principale ale circuitului integrat urmtoarele valori limit : -

TCA 105-N, sunt date prin

Tensiunea de alimentare = +20V ; curent absorbit la ieire = 75mA ; curent de alimentare Schema senzorului inductiv de proximitate cu fant (realizat cu TCA 105-N) este

= 5mA ; frecvena maxim la oscilator = 5MHz. prezentat în figura 15. Circuitul de intrare are configuraie de oscilator. Oscilaiile sunt întreinute de cuplajul inductiv dintre cele dou bobine L1 i L2 plasate pe miezuri de ferit i poziionate astfel încât bobinele (având axa de simetrie comun) s aib între ele o distan (fant) de 3...7 [mm]. În funcionarea senzorului se distingdou situaii: a) În lipsa obiectului (feromagnetic) oscilaiile, cu frecvena de aproximativ 1 MHz, din etajul de intrare menin ieirile circuitului în starea " acionat ". b) La apariia obiectului metalic în fant cuplajul magnetic dintre bobine se întrerupe, oscilaiile se amortizeaz iar ieirile trec în starea "blocat ". Observaii: a) Valorile parametrilor constructivi ai circuitului oscilant (dimensiunea miezurilor de ferit, numrul de spire al bobinelor, valoarea capacitii C etc) depind de mrimea fantei dintre bobine.

19

Grup colar Industrial Ludu

2009

II.7. Senzorul magnetic integrat de proximitate Termenul "magnetic" deriv de la faptul c acest senzor utilizeaz un detector de tip element Hall, care sesizeaz prezena câmpurilor magnetice de intensiti relativ mici (aproximativ 50 mT) i produce semnale de tensiune de ordinul (1...10) mV. Acest senzor utilizeaz circuite integrate specializate de fabricaie româneasc din seria SM 23X (X = 1, 2, 3, 4) sau SM 24X (X = 1, 2) . Aceste circuite integrate, conin în acelai cristal de siliciu atât senzorul Hall, cât i blocurile de prelucrare a semnalelor oferite de acesta. Denumirea comercial a acestor circuite este "senzori magnetici comutatori". Schema bloc a unui senzor magnetic de tip SM 23X; (24X) este prezentat în figura 16. Parametri de catalog pentru cele dou serii de circuite integrate (SM 23X i SM 24X). Din punct de vedere calitativ circuitul SM 24X este superior circuitului SM 23X prin doi parametri electrici: a) curentul de alimentare (la o inducie de 50 mT) este de 2 mA în cazul circuitului SM 24X, fa de 4,3 mA (7mA) ­ în cazul circuitului SM 23X. b) tensiunea de alimentare: 7V ­ la SM 24X, fa de 10V (25V) ­ la SM 23X.

Fig. 16 ­ Schema bloc a senzorului magnetic comutator de tip SM 23X. Observaie: La circuitul SM 24X nu mai exist stabilizatorul tensiunii de alimentare, în rest schema este aceeai, ca i la SM 23X. În funcionarea acestui senzor se disting dou situaii:

20

Grup colar Industrial Ludu

2009

a) Dac este sesizat un câmp magnetic de inducie B, senzorul Hall furnizeaz o tensiune diferenial, proporional cu B. Aceast tensiune este preluat de amplificatorul diferenial care o aplic unui comparator cu histerezis, ce lucreaz ca un comutator. Dac circuitul este plasat într-un câmp magnetic a crui inducie depete valoarea corespunztoare pragului de deschidere, comparatorul comand prin intermediul unui amplificator - injecia unui curent în baza tranzistorului de ieire, care este adus în saturaie, deci colectorul su absoarbe un curent important (curentul prin sarcina conectat la borna 3). b) Dac inducia B scade sub valoarea pragului de blocare, ieirea comutatorului revine în starea iniial, iar tranzistorul de ieire este blocat. Între pragul de dechidere i cel de blocare (închidere) exist un histerezis, necesar pentru a asigura imunizarea circuitului fa de zgomote. Principalele ci de basculare a senzorului magnetic comutator, legate direct de aplicaiile industriale, sunt: Deplasarea magnetului permanent, care se poate face frontal sau transversal. Pentru funcionarea corect loc blocarea. Ecranarea câmpului unui magnet care se poate realiza printr-o folie feromagnetic plasat între sursa de câmp magnetic i senzor. Concentrarea câmpului unui magnet ce se poate face prin apropierea unui material feromagnetic în spatele senzorului, care se afl într-un câmp magnetic insuficient de intens pentru a produce bascularea. Astfel inducia magnetic va crete la o valoare capabil s basculeze senzorul. asenzorului, cursa magnetului trebuie s depeasc (datorit histerezisului) dou distane de prag: una la care are loc deschiderea, iar cealalt la care are

21

Grup colar Industrial Ludu

2009

Observaii: În afar de soluiile menionate, prin care circuitele SM 23X sau SM 24X ­ sunt utilizate ca senzori de proximitate (limitator de curs la maini-unelte, roboi industriali, periferice de calculatoare etc), exist i aplicaii în construcia unor traductoare: - traductor de orizontalitate (sau verticalitate), utilizând un pendul cu magnet; - traductor de nivel având magnetul introdus într-un flotor ce se poate deplasa ghidat prin dreptul senzorului magnetic comutator. -traductor numeric rotativ incremental pentru vitez sau poziie unghiular; - traductor de curent (releu de curent pentru protecie), când senzorul magnetic sesizeaz depirea valorii limit a curentului printr-o înfurare. Firmele SPRAGUE, PHILIPS i MICROSWITCH produc traductoare de proximitate care dau la ieire o tensiune continu liniar variabil cu variaia induciei magnetice B în intervalul (-50mT... +50mT).

Capitolul III. Norme de protecia muncii

Personalul care lucreaz la instalaiile electrice sub tensiune va folosi totdeauna mijloacele individuale de protecie împotriva electrocutrii i aciunii arcului electric, acestea sunt: - mijloace de protecie izolante care au drept scop protejarea omului prin izolarea acestuia fa de elementele aflate sub tensiune sau fa de pmânt. Cele mai importante mijloace de acest fel sunt: munc. - panouri, paravane, împrejmuiri i semnalizri sau indicatoare mobile, folosite pentru a delimita zonele protejate i zonele de lucru.

22

Cleti Scule cu manere electroizolante Manui Cizme Galoi Covoare Preuri i platforme electroizolante

- indicatoare mobile de tensiune, pentru a verifica prezena sau lipsa tensiunii la locul de

Grup colar Industrial Ludu

2009

- garnituri mobile de scurtcircuitare i legare la pmânt pentru protecie împotriva apariiei tensiunii la locul de munc. - plci avertizoare care au rol: de avertizare a pericolului pe care îl prezint apropierea de elementele aflate sub tensiune de interzicerea unor aciuni care ar putea duce la accidente de siguran de informare cu privire la unele puncte de lucru.

De asemenea, la locurile de munc pentru diferitele lucrri în instalaiile electrice se vor afia instruciuni de protecia muncii, de acordare a primului ajutor în caz de electrocutare i de prevenire i stingere a incendiilor. Executarea, exploatarea, întreinerea i repararea instalaiilor electrice se vor face numai de ctre electricienii calificai. Persoanele care deservesc instalaiile electrice trebuie s îndeplineasc urmtoarele condiii: - s fie sntoase din punct de vedere psihic - s nu sufere de boli - s posede cunotine profesionale i de tehnic a securitii muncii - s efectueze instructajul introductiv general la angajare - s efectueze instructajul la locul de munc, durat instructajului va fi de 8 ore - s efectueze instructajul periodic care se efectueaz la locul de munc de ctre conductorul acestuia, acesta se efectueaz în urmtoarele cazuri: Dac lucrtorul a lipsit mai mult de 40 de zilde de la locul de munc. Dac lucrtorul a suferit un accident de munc soldat cu incapacitate temporar. Când se modific procesul tehnologic, condiii de munc, când se introduc utilaje i tehnici noi. Când s-au modificat normele departamentului de protecia muncii i când se execut lucrri speciale, diferite de cele pe care lucrtorul de execut în mod obinuit.

23

Grup colar Industrial Ludu

2009

Anex

Maini unelte

Conveior

24

Grup colar Industrial Ludu

2009

Bibliografie

1) Dolga, V., Construcia traductoarelor i senzorilor, Lito. Universitatea Politehnica din Timioara, Timioara, 1996 2) E. Ceang .a. - Semnale, circuite i sisteme, partea I, Ed. Academica, Galai, 2001. 3) Dasclu D. .a. - Dispozitive i circuite electronice. E.D.P. Bucureti, 1982. 4) Miholc C. - Senzori i traductoare, Editura Fundaiei Universitare "Dunrea de Jos" ­ Galai, 2004.. 5) L.Frangu, S.Caraman - Electronic Industrial, Ed. Academic Galai, 2001. 6) Dumitrache I. - Sisteme automate electronice, E.D.P., Bucureti, 1993 7) Baruch Z., "Sisteme de intrare-ieire", Ed. Albatros, Cluj-Napoca 2000 8) Strugaru C., ,,Subsistemul de intrare-ieire", Ed. Orizonturi Universitare 9) Dolga, V., Senzori i traductoare, Editura Eurobit, ISBN 973-99-227-9-1, Timioara, 1999

25

Information

25 pages

Find more like this

Report File (DMCA)

Our content is added by our users. We aim to remove reported files within 1 working day. Please use this link to notify us:

Report this file as copyright or inappropriate

705672