UČÍME V PROSTORU

Název předmětu:

Název a ID tématu:

Zpracoval(a):

Automatizační technika

Fyzikální principy snímačů (EL50)

Ing. Josef Kovář

ELEKTROTECHNIKA

SENZORY

poskytují počítači informace o stavu prostředí, které sleduje a řídí

Poskytují informace o teplotě, tlaku, vzdálenosti, rychlosti

Umístění senzorů

Vazba mezi počítačem a technologickým procesem

Senzor a čidlo

Dříve mělo slovo senzor stejný význam jako snímač, čidlo, detektor. V dnešní době označujeme jako čidlo vlastní citlivou snímací část senzoru. Senzory mohou být prvky s vlastním mikropočítačem a inteligencí (smart senzory).

Smart snímač

Měřicí řetězec smart senzoru

Fyzikální principy senzorůFyzikální jev Princip

Termoelektrický jevPokud vodivě spojíme dva kovy s různou výstupní prací elektronů, pak při různé teplotě

měřicího a srovnávacího konce vodičů naměříme na srovnávacím konci napětí, které je úměrné teplotě na měřicím konci

Dilatační jev Při ohřevu mění látka délku nebo objem

Fotoelektrický jev Dopadem světla na fotoelektrický materiál se světelná energie přeměňuje na elektrickou. To se projeví jako změna elektrických vlastností nebo vodivosti či vznikem napětí

Hallův jev Pokud prochází v jedné ose rovinného polovodičového plátku proud a kolmo na rovinu působí magnetické pole, vzniká v kolmém směru na směr proudu Hallovo napětí

Piezoelektrický jev Pokud působí na piezoelektrický krystal síla, vzniká na elektrodách náboj

Tenzometrický jev Vlivem změny délky vodiče při namáhání se mění jeho odpor

Dělení snímačů

• podle fyzikálních principů • podle vstupního signálu (mechanické, tepelné, …)• podle elektrického výstupního signálu (aktivní – samy generují výstupní

signál /generátory/ – a pasivní, např. odporové snímače)• podle principu snímání na kapacitní, magnetické, odporové, optické,

ultrazvukové• na interní a externí

Indukční senzory

Tento název v literatuře většinou zahrnuje senzory indukční i indukčnostní. V indukčních senzorech je indukováno napětí vnějším polem. U indukčnostních snímačů polohy spočívá převod polohy tělesa na změnu vlastní nebo vzájemné indukčnosti. Nejčastěji se využívají právě senzory na principu indukčnostním.

Indukčnostní snímač

Princip zapojení indukčnostního snímače

Kapacitní senzory

Tyto senzory pracují bezdotykově. Převádějí měřenou veličinu na kapacitu kondenzátoru. Mohou detekovat jak vodivé, tak nevodivé materiály. Používají se především pro snímání nekovových předmětů a hlídání hladin kapalin a sypkých hmot.

Kapacitní senzory

Princip kapacitního snímače

Odporové snímače

Využívají změnu elektrického odporu. Senzory se vyrábějí z kovu nebo z polovodičového materiálu. Nejčastěji se používají následující kovy: platina, nikl, molybden.

Měření elektrického odporu

Dvouvodičové zapojení

Měření elektrického odporu

Třívodičové zapojení

Optické senzory

Optické senzory, které přesněji nazýváme fotoelektrické nebo optoelektronické, se stále více používají v průmyslu. Pracují tak, že přeměňují světlo (elektromagnetické vlnění) na elektrický proud. V dnešní době představují nejvíce využívané senzory v průmyslu.

Optické senzory – použití

• úlohy pro dopravu materiálu a dopravníkové pásy– detekce přítomnosti materiálu– detekce značek– hlídání plnění– kontrola polohy nebo velikosti– kontrola chybějících částí výrobku

• hlídání polohy při navíjení pásů• kontrola rozměrů při velkých vzdálenostech• hlídání výšky hladiny• rozlišování barev

Optické senzory

Reflexní senzorysnímají a měří světelný výkon, který pak vyhodnotí a porovnají s přednastavenou požadovanou hodnotou. Kromě měření vzdálenosti zpracovávají i jiné optické parametry, a to hlavně kontrast a barvu.

Optické senzory

Princip reflexního snímače

Inkrementální senzory

Používají se pro měření a řízení polohy, natočení, rychlosti, zrychlení a délky (většinou taženého materiálu). Jejich využití je v celém rozsahu aplikací v oblasti průmyslu, ale i v počítačové technice a samozřejmě v robotice. Vyznačují se vysokou přesností, rozlišovací schopností, malými rozměry a nízkou hmotností.

Inkrementální senzory

Princip snímače polohy

Inkrementální senzory

Provedení snímače

Inkrementální senzory

Detekce signálů