PORTOFOLIUipt.epractica.ro/fisiere_publice/PH_296_Portofoliu... · 2020-03-22 · M3_SENZORI,...

M3_SENZORI, TRADUCTOARE ŞI AUTOMATE PROGRAMABILE Prof. CREŢU MELANIA S25_S28 CLASA 12D

1

PORTOFOLIU

CLASA XII D

MODUL 3

TEMA - SENZORI DE PROXIMITATE

Coordonator prof. CREŢU MELANIA


2

CERINŢE:

1. Citiţi conţinutul întregului document (portofoliu)

2. Identificaţi-vă grupa din care faceţi parte

3. Colaboraţi cu colegii de grupă on-line, sau rezolvaţi individual cerinţele.

4. La finalul portofoliului aveţi un document cu informaţiile necesare

rezolvării cerinţelor

5. Prezentarea, afişul şi planşa le realizaţi cu instrumente on-line ( vă

folosiţi de utilitarele din office: Word, Power Point sau www.

glogster.edu)

6. ATENŢIE…Cele mai frumoase prezentări şi afişe vor fi premiate!

7. SPOR la treabă!


3

Proiectele vor fi realizate pe grupe după cum urmează:

GRUPA 1

1. ANDREI EDI

2. ANECHITEI ALEXANDRA

3. BRĂSLAŞU COSMIN

4. CAZACU MARIUS

GRUPA 2

1. GEORGESCU CRISTINA

2. MATEI FLORIN

3. MIHAI NICOLETA

4. NAN GEORGE

5. NIŢĂ CORNEL

GRUPA 3

1. PETRE MARIUS

2. POPA ANDREI

3. RADU IONUŢ

4. ROTARIU JEAN

GRUPA 4

1. VASILE DANIEL

2. ZAHARIA IONUŢ

3. DIACONESCU DENIS

4. PASCU VASILE

5. RĂDUŢĂ ALEXANDRU


4

PROIECT GRUPA 1

Senzori de proximitate capacitivi

1. ANDREI EDI

2. ANECHITEI ALEXANDRA

3. BRĂSLAŞU COSMIN

4. CAZACU MARIUS


5

PROIECT GRUPA 1

Senzori de proximitate capacitivi

Competențe:

Alege tipul de senzor corelat cu aplicaţia

Identifică probleme complexe

Conținuturi

1. Principiul de functionare

2. Modul de realizare

3. Caracteristici tehnice

4. Consideratii generale pentru utilizare (disfunctionalitati, remediere)

5. Aplicatii

Sarcini specifice

1. Desemnare reprezentant grupă

2. Logo echipă

3. Împarțirea sarcinilor pe membrii echipă

4. Crearea unei prezentari personalizate a proiectului

5. Realizare afiș proiect

6. Realizarea unei planșe reprezentative


6

PROIECT GRUPA 2

Senzori de proximitate inductivi

1. GEORGESCU CRISTINA

2. MATEI FLORIN

3. MIHAI NICOLETA

4. NAN GEORGE

5. NIŢĂ CORNEL


7

PROIECT GRUPA 2

Senzori de proximitate inductivi

Competențe:



Conținuturi

1. Principiul de functionare (schema si implementare)


3. Caracteristici tehnice

4. Consideraţii generale pentru utilizare (disfunctionalitati, remediere)

5. Aplicatii

Sarcini specifice


2. Logo echipă

3. Împarțirea sarcinilor pe membrii echipă


5. Realizare afiș proiect

6. Realizare planșă reprezentativă


8

PROIECT GRUPA 3

Senzori de proximitate optici

1. PETRE MARIUS

2. POPA ANDREI

3. RADU IONUŢ

4. ROTARIU JEAN


9

PROIECT GRUPA 3

Senzori de proximitate optici

Competențe:



Conținuturi

1, Generalitati



4. Limitari in functionare

5. Variante de senzori optici

6. Senzori cu fascicul luminos

7. Senzori retro-reflexivi

8. Senzori de difuzie

Sarcini specifice


2. Logo echipă

3. Împarțirea sarcinilor pe membrii echipei


5. Realizarea unui afiș al proiectului

6. Realizarea unei planșe reprezentative


10

PROIECT GRUPA 4

Senzori de proximitate magnetici

1. VASILE DANIEL

2. ZAHARIA IONUŢ

3. DIACONESCU DENIS

4. PASCU VASILE

5. RĂDUŢĂ ALEXANDRU

PROIECT GRUPA 4


11

Senzori de proximitate magnetici

Competențe:



Conținuturi


2. Tipuri de senzori magnetici

3. Senzorii REED

4. Aplicatii ale senzorilor magnetici

Sarcini specifice


2. Logo echipă

3. Împarțirea sarcinilor pe membrii echipei

4. Crearea unei prezentări personalizate a proiectului

5. Realizarea unui afiș pentru proiect

6. Realizarea unei planșe reprezentative pentru proiect


12

FIŞĂ DE DOCUMENTARE/INFORMAŢII SENZORI DE PROXIMITATE

TIPURI SI VARIANTE CONSTRUCTIVE

3.1. INTRODUCERE

Importanţa tehnologiei sensorilor.

Creşterea deosebită a automatizării sistemelor de producţie necesită folosirea unor componente care să

fie capabile să primească şi să transmită informaţii referitoare la procesul de producţie. Sensorii

indelpinesc aceste funcţii şi importanţa lor a crescut în ultimii ani în procesul de măsurare şi de control al

proceselor tehnologice.sensorul furnizează informaţiile unui controler sub forma unor variabile d eproces.

Prin variabile de proces se inţeleg mărimi fizice care caracterizează procesul tehnologic

respectiv:temperatură, presiune, forţă, lungime, unghi de rotaţie, nivel, debit, etc.

Există sensori pentru majoritatea mărimilor fizice care reacţionează la una din aceste mărimi şi transmit

semnale relevante.

Caracteristicile sensorilor:

Un sensor este un convertor care transformă o mărime fizică ( de exemplu temperatu- ră, distanţă,

presiune) intr-o altă mărime mai uşor de evaluat - în mod uzual, o mărime electrică.

Un sensor nu trebuie să genereze întotdeauna un semnal electric. De exemplu o valvă pneumatică

generează un semnal pneumatic la ieşir sub forma unei schimbări de presiune.

Sensorii sunt dispozitive care pot să opereze atât cu ajutorul unui contact, de exemplu un

comutator, un sensor de forţă, sau, fără contact, de exemplu barieră de lumină, bari- eră de aer,

sensor magnetic.

Un simplu comutator poate fi un sensor.

Sensorul este un dispozitiv care poate monitoriza un proces prin semnalizarea erorilor analizarea

acestora şi transmiterea informaţiilor către alte componente.

Alţi termeni utilizaţi pentru sensori: convertor - converter (engleză)

codificator - encoders (engleză)

detector - detector (engleză)

traductor - transducer (engleză)

- effector(engleză)

Alţi termeni utilizaţi.

- Sensor component - prin sensor component se înţelege acea parte a sensorului care primeş- te mărimea

măsurată dar nu permite o utilizare independentă a acesteia deoarece este necesa- ră o procesare a

semnalului.

- Sistem de sensori – un sistem de sensori constă din componente diferite de măsurare şi eva- luare al

căror număr depinde de funcţia semnalelor din procesul respectiv.Componentele sunt adesea realizate

modular.


13

- Sistem multisensor - un sistem de sensori alcătuit din sensori de acelaşi tip sau de tipuri di -ferite.

Exemple:

Un sensor de temperatură şi umiditate sau de prsiune şi temperatură, fiecare făcând parte din

acelaţi dispozitiv.

O combinaţie de câţiva sensori de proximitate care sesizează mărimea şi materialul pieselor de

prlucrat.

O combinaţie de mai mulţi sensori chimici pentru gaze prin care sensorii au un răspuns treaptă şi

prin intermediul unei evaluări inteligente furnizează mai multe informaţii ca întreg decît ca un

sensor individual.

Similar : utilizarea simţurilor în timpul preparării hranei:miros,gust, percepţia vizuală,

Semnale de ieşire tipice, ale sensorilor.

Cunoaşterea diferitelor tipuri de semnale electrice de ieşire este importantă pentru utilizarea corctă a

sensorilor.

Semnal tip A - semnal de ieşire binar.

Astfel de sensori sunt cei de proximitate, de presiune, de nivel, de temperatură(bimetal).

De regulă aceşti sensori pot fi conectaţi direct la PLC (programmable logical controllers).

Semnal tip B - semnal pulsatoriu

Exemplu: sensori de creştere a lungimii şi a unghiului de rotaţie.În general sunt compatibili cu PLC

cu condiţia folosirii unei interfeţe adecvate.

Semnal tip C - semnal analogic.

Aceşti sensori nu au amplificator integrat şi nu realizează conversia electronică; ele furnizează

semnale de ieşire analogice foarte mici, de ordinul mV, care nu trebuie evaluate imediat sau semnale

care se evaluează numai prin utilizarea unui circuit auxiliar.


14

Exemple: - sensori piezorezistivi sau piezoelectrici

-celule termoelectrice

-sensor magnetic

- Sonde pentru măsurarea pH-ului sau a conductivităţii

- Potenţiometru linear

Semnale de tip D - semnale analogice care trebuie evaluate imediat.

Acest tip de senzor conţine un amplificator integrat şi realizează conversia electronică.

Valorile tipice ale acestor semnale: 0.....10V

-5.....+5V

1.....5V

0.....20mA

-10....+10mA

4.....20mA

Semnale de tip E

Aceste semnale sunt furnizate de sensori şi de sisteme de sensori care furnizează semnale de ieşire

standardizate. De exemplu: RS-232-C, RS-422-A, RS-485 sau cu interfaţă pentru bus de date cum ar fi

field bus (profibus, sensor – actuator – bus).

Sensorii pot să transforme variaţia mărimilor fizice în semnale electrice binare sau analogice.

Sensorii care furnizează semnale binare sunt:

sensorii de temperatură,

de proximitate,

de presiune,

de nivel,

valve.

Sensorii analogici furnizează la ieşire semnale electrice analogice - tensiuni sau curenţi.

Exemple de sensori analogici::


15

Sensori pentru lungime, distanţă, de deplasare,

Sensori pentru mişcare lineară sau de rotaţie

Sensori pentru suprafaţă, configuraţie, geometrie,

Sensori de forţă,

Sensori de greutate,

Sensori de presiune,

Sensori de cuplu,

Sensori de debit

Sensori de nivel,

Sensori de temperatură

Sensori optici,

Sensori acustici,

Sensori de radiaţie

Sensori pentru substanţe chimice.

SENZORI DE PROXIMITATE

3.1.2.Generalităţi.

Noţiunea de proximitate se referă la gradul de apropiere dintre două corpuri; în instalaţiile tehnice se

întîlnesc cazuri în care contrtolul poziţiei unui dispozitiv faţă de altul face parte din însăşi procesul

tehnologic. Controlul poziţiei dintre dispozitivele aflate în mişcare , dintre care unul reprezintă sistemul

de referinţă se face cu ajutorul senzorilor de preximitate .Acest control se face fără existenţa unui contact

direct între corpurile aflate în mişcare.

Definiţie: senzorii de proximitate sunt dispozitive care permit detectarea şi semnalizarea prezenţei unor

obiecte în cîmpul lor de acţiune fără contact fizic cu obiectele respective Senzorii de proximitate au o

caracteristică tip releu - tot sau nimic – adică semnalul de ieşire reprezintă prezenţa sau absenţa

obiectului controlat.

Senzorii deproximitate au o largă utilizare în toate domeniile industriale datorită avantajelor pe care le

oferă:

siguranţă în funcţionare,

posibilitate de reglaj (internă sau externă prin modificarea poziţiei),

Fiabilitate mare,

Gabarit extrem de redus

Consum energetic redus

Clasificarea senzorilor de proximitate se face după principiul de funcţionare:

Inductivi

Capacitivi

Magnetici

Optici


16

3.2 SENZORI DE PROXIMITATE CAPACITIVI

Principiul de funcţionare: funcţionarea unui sensor de proximitate capacitiv se bazează pe măsurarea

variaţiei capacităţii electrice a unui condensator dintr-un circuit rezonant RC datorită apropierii unui

material oarecare.

Senzorii capacitivi se realizează din două tipuri de condensatoare: plan şi cilindric iar în analiza sche-

melor echivalente se presupune că rezistenţa de pierderi este neglijabilă faţă de reactanţa capacitivă şi

unghiul de pierderi este mic.

A

d εr εr Capacitatea C=d

Ar 0 unde 0 este permitivitatea vidului, r

este permitivitatea relativă a dielectricului, A suprafaţa de supra-

punere a armăturilor iar d, distanţa dintre armături, respectiv,


17

grosimea dielectricului.

.

Pentru un condensator cilindric formula de calcul a

capacităţii depinde de permitivitatea dielectricului,

diametrul electrodului exteriorD, diametrul electrodului

interior d şi de înălţimea de suprapunere a celor doi cilindri, h

h

Capacitatea C=

d

D

hr

ln

2 0

d

Din analiza formulelor de calcul pentru capacitatea condensatoarelor plan D

şi cilindric se observă că senzorii capacitivi pot servi la convertirea în va-

riaţii de capacitate a oricărei mărimi neelectrice care modifică unul din elemente:distanţa dintre armături,

suprafaţa de suprapunere a armăturilor, permitivitatea mediului dintre armături.

Senzorii capacitivi se pot realiza în trei moduri:

cu condensatoare plane cu o armătură fixă şi una mobilă,

cu modificarea suprafeţei de suprapunere a armăturilor

cu modificarea dielectricului.

La senzorul capacitiv cu o armătură fixă şi una mobilă se modifică distanţa dintre armături:

d + Δd . Capacitatea va deveni C=dd

Ar

0

d+∆d


18

G

G

Senzorii care funcţionează prin modificarea suprafeţei de suprapunere a armăturilor unui condensator

sunt alcătuiţi dintr-o armătură plană fixă şi una mobilă care se deplasează paralel faţă de cea fixă.

Capacitatea unui condensator se poate modifica şi prin introducerea

de dielectrici cu permitivităţi diferite între armături sau prin modifi-

carea stării fizice a dielectricului datorită umidităţii.

Câmpul electrostatic parazit este creat între un electrod activ şi electrodul de masă. În structura sensorului

capacitiv există adesea un electrod de com pensare care are rolul de compensare a influenţei umidităţii

asupra funcţionării sensorului.

Schema bloc a sensorului de proximitate capacitiv este prezentată în figura 1.

Dacă în zona activă se imtroduce un obiect 6

sau un material (metal, plastic, apă,sticlă,

lemn), capacitatea circuitului rezonant se 7

modifică.

Schimbarea valorii capacităţii depinde

distanţa la care se află materialul faţă de

suprafaţa activă, de dimensiunile materia-

lului,şi de constanta dielectrică a aces-

tuia. 8 9

1 2 3 4 5

Fig.3.2. 1

1.Oscilator; 2Demodulator;3 Trigger; 4 Afişaj; 5Circuit de


19

ieşire; 6 Sursă de alimentare externă; 7Sursa de alimentare

internă; 8 Zona activă(capacitor) ; 9 Ieşire.

Sensibilitatea majorităţii senzorilor de proximitae capacitivi poate fi reglată prin intermediul unui

potenţiometru.În acest mod este posibilă suprimarea detecţiei unui alt mediu.de exemplu este posibilă

determianrea nivelului unei soluţii într-un recipient. Distanţa la care comută un senzor este determina- tă

de o foiţă de metal legată la pământ.

În tabelul 3.1 sunt date valorile distan În tabelul 3.2 este prezentată valoarea facto-

ţelor la care un senzor capacitiv comută rului de reducere pentru diferite materiale în

funcţie de grosimea materialului .

.

.

Tabelul 3.1 Tabelul 3.2

Caracteristicile tehnice ale senzorilor de proximitate capacitivi sunt date în tabelul 3.3.

Tabelul 3.3

Tensiunea de alimentare Tipic: 10...30 V c.c. sau 20..250 V c.a.

Distanţa nominală de activare Tipic:5.....20 mm maxim 60 mm ( de obicei este variabilă şi

reglabilă prin potenţiometru)

Tipul materialului Factorul de

rducere

Toate metalele 1,0

Apă 1,0

Sticlă 0,3...0,5

Plastic 0.3...0,6

Carton 0,3...0,5

Lemn( în funcţie

de umiditate)

Ulei 0,1...0,3

Grosimea

materialului

Distanţa de

comutare

1,5 mm ............

3,0 mm 0,2 mm

4,5 mm 1,0 mm

6,0 mm 2,0 mm

7,5 mm 2,3 mm

9,0 mm 2,5 mm

10,5 mm 2,5 mm


20

Materiale Toate materialele cu o constantă dielectrică ≥ 1

Curentul de activare Max. 500 mA c.c.

Temperatura ambiantă de lucru -250 C........+70

0 C

Sensibilitatea la impurităţi sensibil

Durata de viaţă Foarte lungă

Frecvenţa de comutare Până la 300 Hz.

Design Cilindric

APLICAŢII

De reţinut:

Ca şi senzorii de poziţie inductivi, senzorii de proximitate capacitivi ,încastraţi sau neîncastraţi

sunt diferiţi.

Sensorii de proximitate capacitivi sunt uşor de contaminat.

Sensibilitatea lor în ceea ce priveşte umiditatea este foarte ridicată datorită constantei dielectrice a

apei - ε =81.

Pot fi folosiţi la detectarea obiectelor aflate în incinte cu pereţi nemetalici. Grosimea pereţilor în

acest caz poate fi mai mică de 4 mm iar constanta dielectrică a materialului care trebuie detectat

ar putea fi de 4 ori mai mare decît a pereţilor incintei.

Abilitate de reacţie la o mare varietate de materiale.

Datorită sensibilităţii lor la umiditate, mulţi producători introduc un electod auxiliar pentru

reducerea acestei influenţe.

Consideraţii generale pentu utilizare:

Din motive de costuri, folosirea senzorilor inductivi pentru detecţia obiectelor metalice este în

general preferată în comparaţie cu folosirea celor capacitivi.

Utilizarea senzorilor optici este recomandabilă pentru detecţia obiectelor nemetalice. Există un

domeniu de aplicaţii deosebite unde utilizarea senzorilor de proximitate capacitivi przintă

avantaje deosebite: monitorizarea nivelului de încărcare în containere , detecta rea materialelor

nemetalice.

Exemple:

1.Detecţia obiectelor mate sau negre.

Aceste obiecte pot fi realizate din cauciuc, plastic, piele (figura 3.2.2.) sau alte materiale care nu sunt

detectate prin difuzia senzorilor optici iar senzorii de proximitate ultrasonici sunt prea scumpi.


21

Fig.3.2.2.

2.Detecţia nivelului de încărcare a fluidelor într-un container.

În cazul detectării nivelului de fluid prin pereţii

unui recipient de plastic sau de

sticlă grosimea

peretelui trebuie să fie limitată aţa încât

senzorul

de proximitate capacitiv să fie capabil să

răspundă

numai conţinutului din recipient.

În figura 3.2.3. a, este folosit un senzor de proxi-

mitate capacitiv încapsulat în cuarţ sau în mate –

rial plastic.

În figura fig.3.2.3.b, nivelul lichidului este detec-

tat prin intermediul unui senzor plasat în dreptul

unui tub de plastic sau de sticlă.

a b

Fig.3.2.3.


22

3.Detectarea nivelului de încărcare a unui material granular.

4. Monitorizarea bobinării firelor sau cablurilor electrice.

Senzorii de proximitate capacitivi reacţionează la

cantitatea de cupru pe care o conţin firele sau cablurile

cu un diametru mic în timp ce senzorii inductivi au în acst caz o

distanţă foarte mica de activare.

Pentru această aplicaţie pot fi folosiţi şi senzori

optici.

Fig. 3.2.4.

5.Verificarea conţinutului pachetelor prin pereţii cutiei de carton.

Poate fi verificat nivelul de umplere cu lichid într-un

recipient sau existenţa unui material solid în interiorul

unei

cutii.

În figura 3.2.5.este arătat cum se verifică dacă într-o cutie

nu lipseşte o sticlă după operaţia de împachetare automată.

Prin plasarea a patru senzori capacitivi.

Fig.3.2.5.

Exerciţii.


23

3.1 Intenţionaţi să monitorizaţi nivelul de încărcare cu grâu într-un siloz. Ce trebuie să aveţi în

vedere?

3.2 Ce trebuie să aveţi în vedere când folosiţi un senzor de proximitate capacitiv într- o instalaţie

exterioară în deosebi primăvara şi toamna?

3.3 Intenţionaţi să folosiţi un senzor de proximitate capacitiv pentru detectarea unor cutii de carton a

căror grosime variază. Realizaţi legătura între:

a) grosimea materialului pentru a stabili distanţa de comutare

b) Tipul materialului pentru stabilirea factorului de reducere

c) Eventuala umiditate a cartonului care este higroscopic.

d) Caracteristicile tehnice ale senzorilor de proximitate capacitivi

Este adecvată folosirea unui astfel de senzor?

3.4 Într-o fabrică pentru produse alimentare se folosesc colete de carton care au practicată o fereastră

realizată dintr-un material transparent.Ce argumente aveţi pentru utilizarea unui senzor de proximitate

optic, cu ultrasunete sau capacitiv?

Cutie de carton

Film transparent


24

3.5 Ce principiu se foloseşte pentru funcţionarea senzorului capacitiv utilizat la detecţia nivelului de

lichid din recipientul desenat în fig. 3.2.3.b ?

3.3 SENZORI DE PROXIMITATE INDUCTIVI

Principiul de funcţionare.

Funcţionarea se bazează pe proprietatea potrivit căreia mărimea de măsurat produce o vari- aţie a

inductivităţii unei bobine care face parte din circuitul oscilant RL al senzorului. Inductivitatea proprie sau

mutuală a “zonei active a senzorului “ (8)este modificată de acele elemente care in fluenţează geometria

- lungimea întrefierului, aria secţiunii întrefierului sau permeabilitatea - μ a circuitului magnetic.

Inductivitatea unei bobine alcătuită di N spire dispuse pe un miez magnetic de permeabilitate relativă μr

,suprafaţa secţiunii transversale A şi lungimea l este dată de relaţia:

L= l

ANr

2

0.

Ştiind că R = A

l

r0

este reluctanţa magnetică atunci inductivitatea L=

2N. Cum numărul de spire al

bobinei senzorului odată realizată nu poate fi modificat, soluţia pentu realizarea senzorului cu variaţie a

inductivităţii este de a produce modificări ale reluctanţei magnetice.

În acest sens se realizează circuite magnetice cu armătura mobilă în care caz mărimea neelectrică

determină poziţia armăturii faţă de restul circuitului magnetic.

Schema bloc este przentată în figura3.3.1.

6

Câmpul magnetic care este direcţio-

nat spre ieşire, este generat de o bobină 7

cu un miez de ferită deschis.

.Când senzorul este alimentat, circuitul osci-

lant generează un curent.

Dacă în zona activă se introduceun obiect

G

G


25

bun conducător de electricitate, apare o

variaţie a inductivităţii care duce la 9

modificarea curentului de ieşire

1 2 3 4 5

Figura nr. 3.3.1

1.Oscilator; 2.Demodulator; 3 Trigger; 4.Afişaj de stare; 5.Circuit

de ieşire cu protecţie; 6.Tensiune externă; 7.Sursă de alimentare

internă; 8. Zona activă ( miezul de ferită); 9 Ieşirea senzorului

Principala caracteristică a senzorilor inductivi este dimensiunea bobinei: cu cât aceasta este mai mare cu

atât distanţa de comutare este mai mare. Traductoarele inductive pot pune în evidenţă deplasări de sute de

milimetri.

Pentru determinarea corectă a distanţei de comutare, în alcătuirea senzorilor de proximitate inductivi

există un electrod de calibrare, realizat din oţel moale de 1mm grosime, standardi-

zat

De reţinut: numai materialele conductoare de electricitate pot fi detectate prin intermediul senzorilor

de proximitate inductivi.

Folosirea diferitelor materiale conduce la o reducere a distanţei de comutare efectivă.

Valoarea factorului de reducere pentru diferite materiale. este prezentată în tabelul nr 3.3

Tipul de material Factor de reducere

Oţel moale 1,0

Crom nichel 0,70…..0,90

Alamă 0,35….0,50

Aluminiu 0,35…..0,50


26

Se observă că cele mai mari valori ale factorului

de reducere îl dau materialele magnetice.

Distanţele de comutare pentru alamă, cupru, aluminiu, sunt foarte mici.

Tabelul nr.3.3

Caracteristicile tehnice ale ale senzorilor inductivi sunt prezentate în tabelul nr 3.4.

Tabelul nr.3.4

Obiect material Metale

Tensiunea de alimenatre Tipic: 10V…….30V

Distanţa nominală de activare Tipic 0,8…….10mm; max.250mm

Curentul de activare maxim 75mA…….400mA

Temperatura de lucru -250 C….+70

0 C

Vibraţii 10…50Hz

Sensibilitatea la perturbaţii Insensibil

Durata de viaţă Foarte lungă

Frecvenţa de comutare Tipic 10…5000Hz., max.20kHz..

Design cilindric

Mărime M8x1,M12x1,M18x1; Ф4mm… Ф30mm

25mmx40mmx80mm

Mulţi dintre senzorii de proximitate inductivi sunt construiţi în aşa fel încât să confere siguranţă

operaţiilor:

Cupru 0,25…..0,40


27

Protecţie la inversarea polarităţii( împotriva avariilor rezultate din conexiuni inversate);

Protecţie la scurt circuit

Protecţie la supratensiuni

Protecţie împotriva efectelor întreruperii firelor( Ieşirea este blocată dacă alimentarea este

deconectată).

Exerciţii.

3.1 Numărul, distanţa şi direcţia de transport a containerelor cu materiale se pot verifica pe o bandă

transportoare. În scopul marcării, transportul containerelor se realizează cu o bandă de aluminiu.

Ce trebuie să aveţi în vedere când folosiţi un senzor inductiv în acest scop?

Cum realizaţi cea mai mare distanţă de comutare posibilă pentru un senzor cu diametru dat?

Pentru ce trebuie să acordaţi o atenţie deosebită în acest caz?

3.2. Mai mulţi cilindri de oţel sunt transportaţi pe o bandă transportoare ca in figura 3.3.2. Cilindrii sunt

număraţi cu ajutorul unui senzor de proximitate care poate fi legat la un PLC. Datorită vibraţiilor

conveiorului, cilindrii de oţel au o mişcare de vibraţie cu amplitudinea “a”.

Este folosit un senzor de proximitate.

Ce probleme pot apărea la numărarea

cilindrilor?


28

Fig. 3.3.2.


29

3.3 SENZORI DE PROXIMITATE OPTICI

GENERALITĂŢI. Senzorii optici de proximitate folosesc dispozitive optice şi electronice pentru detecţia obiectelor.În acest

scop este folosită lumina roşie sau infraroşie. Ca surse de lumină roşie sau infraroşie sunt folosite LED-

urile. Acestea au dimensiuni mici, au o durată de viaţă mare şi pot fi uşor modulate.Fotodiodele şi

fototranzistoarele pot fi folosite ca receptoriFolosirea senzorilor optici cu lumină roşie are avantajul că

aceasta se află în spectrul vizibil.Cablurile realizate din fibre optice pot fi de asemenea folosite în zona

lungimii d eundă a luminii roşii datorită atenuării reduse a luminii.

Spectrul infraroşu care nu este vizibil este folosit în cazurile în care creşterea performanţelor luminii roşii

este necesară În afară de aceasta, lumina infraroşie este mai puţin susceptibilă la la interferenţe cu

lumina ambientală.

Cu ambele tipuri de senzori optici , presiunea adiţională cauzată de influenţa luminii externe este

realizată prin intermediul modulării semnalului optic.

Principiul de funcţionare - se bazează pe prelucrarea unui semnal electric care apare ca

urmare a intreruperii sau reflectării unui flux luminos produs de un dispozitiv electrolumi-

niscent de către un element de comutaţie. Schema bloc este prezentată în figura nr.3.3.1.

Fig.3.3.1.

1Oscilator; 2Emitor fotoelectric; 3Receptor fotoelectric;4Preamplificator; 5Operator logic;

6 Convertor digital analog; 7Afişaj de stare; 8 Ieşire cu circuit de protecţie; 9 Sursă de alimentare

externă; 10 Sursă de tensiune constantă internă; 11 Distanţa optică de comutare;

12 Ieşirea de comutare.

Emiterul poate fi:

1 2 3 4 5 6 7 8

9

10

11

12


30

a) în cazul în care conexiunea se realizează fără fibră optică – GaAlAs infraroşu lungimea de undă

880nm( spectrul invizibil)

b) ) în cazul în care conexiunea se realizează cu fibră optică – GaAlAs infraroşu lungimea de undă

660nm( spectrul vizibil

Receptorul poate fi un fototranzistor cu siliciu sau fotodiodă cu siliciu.

Senzorii de proximitate optici obişnuiţi au întotdeauna în construcţia lor elemente de protecţie:

protecţie la inversarea polarităţii,

protecţia ieşirii la scurtcircuit,

protecţia la vârfuri de tensiune.

Funcţiile de comutare se clasifică astfel:

-Metoda de comutare la lumină – ieşirea comută, (se inchide) când în calea fascicolului de lumină se

află un obiect - contact normal deschis.

-Metoda de comutare la întuneric – ieşirea este deschisă (nu comută) când în calea fascicolului luminos

se află un obiect - contact normal închis.

Construcţia unui senzor optic de proximitate

Un senzor optic de proximitate este alcătuit din două părţi principale:emitorul şi receptorul.În funcţie de

utilizare, sunt necesare reflectoare şi cabluri cu fibre optice.

Emiterul şi receptorul pot fi instalate într-o incintă comună în cazul senzorilor de difuzie sau

retroreflexivi sau în incinte separate ca în cazul senzorilor cu fascicol luminos.

În emiter se află sursa care emite lumină roşie sau infraroşie şi care conform legilor opticii poate fi

răspândit în linie dreaptă, poate fi deviată, focalizată, intreruptă, reflectată sau direc- ţionată. Este

acceptată de receptor, separată de lumina externă şi evaluată electronic.

Senzorul de proximitate este prevăzut cu un scut interior separat de incintă. Componentele electronice

sunt încapsulate iar la ieşire se află un potenţiometru pentru reglajul sensibilităţii. De obicei un senzor

include şi un LED care semnalizează când ieşirea comută.acest LED serveşta ca mijloc de semnalizare şi

de reglare.

Funcţionarea senzorului optic

Dacă un corp C oarecare (de exemplu tija pistonului care se deplasează in corpul unui

cilindru este aşezat în dreptul razei de lumină emisă de LED, aceasta este reflectată şi

receptată de fotocelulă care se excită şi emite un semnal către etajul de sincronizare.


31

C

DF

CEC

F

D

Figura 3.3.1. Figura 3.3.2. Acest etaj verifică dacă semnalul provine de la sursa proprie de lumină sau este un semnal

perturbator.

Dacă semnalul este acceptat , el este amplificat şi devine semnal de comandă pentru elemen tul

de comutaţie.În figura 3 este prezentată o variantă de senzor optic la care receptorul - foto

celula- este un element separat , legat de emiţător prin conductori electrici CE. În absenţa unui

corp C între emiţător şi receptor, etajul de comutaţie nu este activat. Dacă un corp intră în raza

de acţiune a emiţătorului, raza de lumină emisă nu mai este receptată de fotocelulă şi etajul de

comutaţie este activat, deci senzorul semnalizează prezenţa corpului.

O altă variantă a senzorului opto-electronic, unde emiţătorul şi receptorul sunt în aceeaşi carcasă,

este prezentată schematic în fig. 4.

În acest caz, raza de lumină este reflectată de o oglindă O plasată, de exemplu, de cealaltă parte a

tijei cilindrului a cărui mişcare trebuie semnalizată. Etajul de comutaţie este activat atunci când

la receptor nu mai ajunge raza de lumină emisă de dioda luminiscentă.

DFC

O

Fig.3.3.3

Simbolul senzorului optic:


32

În funcţie de tipil de senzor, comutarea se produce astfel:

a) Metoda de comutare la lumină - Ieşirea este închisă când fascicolul luminos nu este perturbat de

un obiect - contact normal deschis.În cazul unui senzor cu fascicol luminos, receptorul de

ieşire este comutat dacă nu există un obiect dreptul fascicolului.

b) Metoda de comutare la întuneric – Ieşirea este deschisă (nu comută) când fascicolul luminos nu

este perturbat de un obiect - contact normal închis.În acest caz receptorul de ieşire comută dacă

in în dreptul fascicolului luminos se află un obiect.

Limitări în funcţionare

Un senzor optic de proximitate poate fi expus în timpul funcţionării la contaminare cu praf,

aşchii,lubrefianţi, ceea ce conduce la perturbări în funcţionare. O contaminare puternică în fascicolul de

lumină poate cauza o intrerupere a acestuia.aceasta poate simula prezenţa unui obiect.În cazul unui senzor

cu difuzie , contaminarea puternică a sistemului de lentile poate fi evaluată ca prezenţă a unui obiect şi

lumina emisă este reflectată înapoi la receptor ca rezultat al contaminării lentilelor. Contaminarea

obiectului insuşi poate conduce la evaluarea absenţei obiectului dacă este reflectată mai puţină lumină ca

rezultat al contaminării.

Pentru siguranţa operaţiilor trebuie luate următoarele măsuri:

Folosirea de senzori optici cu toleranţă suficientă de operare;

Folosirea senzorilor cu undispozitiv ajutător de exemlu un LED care să funcţioneze în zonele

marginale.

Folosirea senzorilor cu semnal de pericol de contaminare.

Senzorii optici au limita sigură de operare β, respectiv raportul dintre puterea semnalului optic de la

intrare PR şi puterea semnalului optic detectabil la pragul de comutare PT ,

β =T

R

P

P. Factorul β depinde de distanţa dintre emitor şi receptor în cazul unui senzor cu fascicol

luminos, de distanţa dintre emitor şi reflector în cazul unui senzor retroreflexiv, sau de distanţa dintre

senzorul de proximitate şi obiect în cazul unui senzor de difuzie.

Variante de senzori optici de proximitate


33

Senzori cu fascicol luminos

Un senzor cu fascicol luminos este alcătuit dintr-un emitor şi un receptor. Obiectul ar putea permite o

minimă pătrundere a luminii dar ar putea reflecta orice cantitate de

lumină.

Fig.3.3.4 Principiul senzorului cu fascicol de lumină

Caracteristicile tehnice sunt prezentate în tabelul 3.3.1

Tabelul 3.3.1

Tensiunea de alimentare 10…30V cc sau 20…250V ca.

Distanţa de activare Max 1m până la 100m (de obicei ajustabilă)

Senzori optici de

proximitate

Senzori cu

fascicol luminos

Senzori cu

fascicol luminos

Senzori cu

fascicol luminos

Se proiectează cu

cablu cu fibra optică

Se proiectează cu

cablu cu fibra optică


34

Materialul obiectului Orice fel de material. Probleme pot crea obiectele

realizate din material transparent

Curentul de activare Max100…500mA

Temperatura ambiantă de

lucru

0o C…..60

o C sau -25

o C….80

o C

Sensibilitate la impurităţi sensibil

Durata de viaţă Aprox. 100000 ore

Frecvenţa de comutare 20….10000 Hz.

Note pentru aplicaţii

Avantajele senzorilor cu fascicol luminos

Pot fi detectate obiecte mici la mare distanţă

Sunt indicate pentru medii periculoase

Obiectele pot fi translucide, şlefuite

Dezavantajele senzorilor cu fascicol luminos.

Cele două module separate – emitorul şi receptorul, necesită conexiuni electrice separate.

Nu pot fi folosite pentru obiecte complet transparente.În cazul obiectelor complet transparente

este posibilă reducerea puterii emitorului cu ajutorul unui potenţiometru până la limita la care

receptorul este dezactivat..Starea emitorului este evaluată ca “obiect prezent” .

APLICAŢII

Un exemplu de aplicaţie este verificarea burghi-

ului de bormaşină ( se verifică starea burghiului).

Această metodă este folosită la varificarea inte-

grităţii acelor de cusut la maşinile de cusut au-

tomat (care funcţionează fără supraveghere

umană).


35

Fig.3.3.5

Senzori retroreflexivi (cu fascicol de lumină convergent)

Emitorul şi receptorul de lumină sunt instalaţi în aceeaşi incintă; de aceea este necesar un reflector

Întreruperea luminii de către obiect este evaluată “Semnal

de prezenţă a piesei”.

În acest caz obiectele transparente, strălucitoare nu sunt detectate.

Obiectele şlefuite trebuie poziţionate astfel încât fascicolul

reflectat să ajungă la receptor.

Principiul de funcţionare al senzorului retroreflexiv este prezentat

în figura 3.3.6.Un LED emite un semnal luminos către un reflector

care, transmite la rândul său semnalul reflectat către receptor

(un fototranzistor sau o diodă) . Fig. 3.3.6 Un

corp este detectat dacă acesta intersectează Principiul senzorului retroreflexiv

fascicolul luminos reflectat.

Defectarea emiţătoruluiface ca receptorul să considere piesa prezentă.De aceea trebuie luate măsuri de

precauţie la proiectare.

Caracteristicile tehnice ale senzorilor retroreflexivi sunt prezentate în tabelul 3.3.2.

Tabelul 3.3.2

Tensiunea de alimentare Tipic 10...30Vc.c. sau 20...250V c.a.

Distanţa de activare(dependentă de

reflector)

Până la 10m (de obicei este reglabilă)

Obiecte Orice fel de obiecte .Probleme există la obiectele


36

reflectorizante

Curentul de activare 100...500ma c.c

Temperatura de lucru 0o C...60

o C sau -25

o C.....80

o C

Sensibilitatea la impurităţi Sensibil

Durata de viaţă Aproximativ 100000 ore

Frecvenţa de comutare 10.....1000Hz

Gama de răspuns este în interiorul liniilor care formează

deschizătura între emitor şi receptorşi deschizătura

reflectorului. De regulă gama de răspuns în apropierea

reflectorului este mai mică decît secţiunea trasversală a

reflectorului, fiind dependentă de distanţa de la senzorul

de proximitate şi potenţiometru.Fig. 3.2.7

Gama de răspuns Emisie Reflector

Fig.3.3.7.

Avantajele senzorilor retroreflexivi.

Creşterea siguranţei datorită luminii permanente pe durata nefuncţionării

Instalare şi întreţinere simplă.

Obiectele pot fi rflectorizante, şlefuite sau transparente atâta timp cât un procentaj suficient de

mare de lumină este în mod cert absorbită.

În majoritatea cazurilor, o distanţă mai mare decât senzorii de difuzie

Dezavantajele senzorilo retroreflexivi:

Obiectele transparente, foarte strălucitoare pot fi nedetectate.

De reţinut:


37

În cazul obiectelor transparente, fascicolul de lumină străbate obiectul de două ori şi

rezultatul este atenuat. Detectarea obiectelor de acest tip se poate face in potenţiometru

adecvat..

Obiectele reflectorizante trebuie aranjate în aşa fel încât să se asigure ca unda reflectată

să nu ajungă la receptor.

Pentru obiectele foarte mici, un orificiu în fascicolul de lumină poate ameliora eficienţa.

Reflectorii se pot deteriora datorită duratei mari de funcţionare şi datorită impurităţilor.

La temperatura de peste 80o cfuncţionarea poate fi afectată permanent iar eficienţa este

redusă considerabil.

Absenţa emitorului este interpretată ca „Obiect Prezent”

APLICAŢII

Sistemul se foloseste in industria hartiei,

tesaturilor, peste tot acolo unde este necesara

derularea/rularea unor materiale de acest tip

pentru ambalare/împachetare în vederea

expeditiei sau pentru procesul de productie;

pentru a se realiza o anumită tensiune in

materialul bobinat, deci o anumită densitate de

bobinare, se lasa o astfel de bucla (a cărei mărime se contro-

lează în acest caz cu senzori ) pentru a se Fig 3.3.8

putea controla cât de strâns se bobinează.

Senzori de difuzie (senzori cu fascicol de lumină divergent)

Emitorul şi receptorul se găsesc în aceeaşi capsulă Obiectul reflectă un procent din lumina emisă activând

astfel rceptorul. În funcţie de modul de construcţie al receptorului, ieşirea este activată (normal deschis)

sau nu (normal închis).Distanţa de comutare depinde de capacitatea de reflectare a obiectului Mărimea,

suprfaţa, densitatea, forma,şi culoarea obiectuluiprecum şi unghiul de incidenţă, determină intensitatea

fascicolului răspîndit aşa încât de regulă, numai distanţele mici de ordinul a câţiva decimetri pot fi

detectate.Mediul trebuie să absoarbă sau să devieze

fascicolul luminos, de exemplu cînd un obiect nu este

prezent, fascicolul de lumină trebuie să fie clar Acest

tip de senzor se foloseşte când se detectează un corp

cu supra

faţă lucioasă su deschis la culoarepentru a


38

reflecta fascicolul incident.

Fig.3.3.9 Principiul senzorului cu fascicol de lumină divergent

Caracteristicile tehnice ale senzorilor de difuzie sunt prezentate în tabelul 3.3.3

Tabelul 3.3.3

Tensiunea de alimentare Tipic 10...30Vc.c. sau 20...250V c.a.

Distanţade activare (dependentă de

reflector)

Maxim 50mm până la 2m (de obicei este reglabilă)

Materialul din care sunt confecţio

nate obiectele

Orice fel de material .

Curntul de activare 100...500ma c.c

Temperatura de lucru -25o C.....80

o C

Sensibilitatea la impurităţi Sensibil

Durata de viaţă Aproximativ 100000 ore

Frecvenţa de comutare 10Hz.....2000 Hz


39

Avantajele senzorilor de difuzie.

Datorită reflexiei nu este necesar un reflector suplimentar

Obiectele pot fi reflectorizante, şlefuite, transparente sau translucide atâta timp cât un

procent suficient de mare de lumină reflectată.

Permit detecţia frontală .

În funcţie de poziţia senzorului de difuzie, obiectele pot fi detectate selectiv

De reţinut: Mărimea,forma, suprafaţa,densitatea şi culoarea obiectului determină intensitatea

luminii difuzate deci scara reală de sensibilitate. Sensibilitatea dată în foile de catalog este

măsurată folosind partea albă a hârtiei fotografice de testare standard, Kodac. Mediul trebuie

să absoarbă sau să reflete emisia de lumină, de exemplu în absenţa unui obiect, lumina

reflectatătrebuie să fie efectiv pragul de răspuns alreceptorului.

Absenţa emitorului este interpretată ca Obiectul nu este prezent”

Comportarea unui senzor în prezenţa unui obiect şlefuit este prezentază în figura 3.3.10a şi

3.3.10 b

Fig 3.3.10 b

În figura 3.3.5 a sunt sugerate condiţiile în care pot fi detectate obiecte din sticlă, plexiglas

transparent sau film transparent. Obiectele confecţionate din aceste materiale au suprafeţe

netede, care reflectă lumina. Condiţia este ca ele să fie poziţionate vertical şi pe direcţia

fascicolului luminos.

Obiectele care reduc reflexia luminii sunt:sunt:plastic mat negru, cauciuc negru, suprafeţe

neprelucrate din materiale închise la culoare,materiale textile închise la culoare, oţel lustruit.

Senzorii de difuzie nu reacţionează la astfel de materiale sau pot racţiona la distanţe foarte

mici.În acest caz se pot folosi senzori retroreflexivi sau senzori cu fascicol luminos, pentru

intrări laterale şi senzori capacitivi pentru intrări frontale

Exerciţii

3.3.1.

Realizaţi o comparaţie între senzorii de proximitate optici cu fascicol convergent şi cei cu

fascicol convergent care să aibă în vedere, asemănări şi deosebiri funcţionale,avantaje şi

dezavantaje.

Receptor

Emitor

Receptor

Emitor


40

S

3.3.2Ce trebuie să aveţi în vedere câd folosiţi un senzor de proximitate optic într-un mediu cu

mult praf? Sugeraţi soluţii de rezolvare a problemei.

3.3.3. Trebuie detectate obiecte care se află intr-un loc foarte greu accesibil în care

temperatura ambiantă poate creşte până la 1000 C.Se propune utlizarea unui senzor

optic.Care este soluţia optimă în acest caz? Ce trebuie avut în vedere pentru selectarea

senzorului adecvat?

3.3.4.

3.4 SENZORI DE PROXIMITATE MAGNETICI

Principiul de funcionare.

Senzorii de proximitate magnetici reacţionează la câmpuri magnetice ale magneţilor perma nenţi sau ale

electromagneţilor.

În cazul unor senzori magnetici reed paleta cu contacte

realizată din material feromagnetic

- permalloy –(fier +nichel)este sigilată

într-un tub de sticlă.(fig. 3.4.1.).

Acest tub este plin cu un gaz inert - nitrogen.

Dacă în apropierea senzoruluid e proximitate se află un câmp magnetic, paletele sunt atrase şi se

realizează un contact electric.

Fig. 3.4.1.

În tabelul de mai jos sunt prezentate cele mai importante caracteristici tehnice ale senzorilor magnetici .


41

Tabelul 3.4.

Tensiunea de alimentare 12V…27Vccsau ca

Sensibilitatea + 0,1 mm

40W

Inducţia magnetică de

interferenţă maximă

0,16 mT

Frecvenţa maximă de comutare 500Hz.

Timpul de comutare 2 ms

Conductanţa 0,1

Durata de viaţă cu circuit de

protecţie

5*106 cicluri de comutare

Clasa de protecţie al IEC529,

DIN 40050

IP66

Temperatura de lucru -200 C …..+60

0 C

BN(1) +24V

Senzorii de magnetici reed au în construcţie

un LED care indică starea de operare .

În figura 3.4.2. sunt prezentate conexiunile BK(4)

interne şi externe. Diodele electrolumonis-

cente conectate în serie cu rezistorul R, au

rolul de circuit de protecţie pentru sarcina L1 RL

inductivă.


42

0V

R L1

Fig. 3.4.2.

NOTE PENTRU APLICAŢII

Când se instalează un tip de senzor reed, este important sa ne asigurăm că nu există un câmp

magnetic de interferenţă în apropierea senzorului mai mare de 0,16mT.În cazul în care acesta

există atunci senzorul trebuie să fie protejat corespunzător.

Dacă un cilindru pneumatic este instalat cu un senzor de proximitate, este necesară o distanţă

minimă de 60 mm între senzor şi pereţii exteriori ai cilindrului. Dacă aceste distanţe sunt reduse

va avea loc o deplasare în punctul de comutare.,

Cu senzorii reed, curentul maxim de urmărire trebuie redus.Altfel, aceasta poate conduce la

apariţia unui arc electric în timpul pornirii sau opririi, ceea ce ar produce ar- derea lamelelor de

contact.

Când sunt comutate sarcini inductive,apare un vârf de tensiune în momentul opririi. Din acest

motiv senzorul de proximitate trebuie prevăzut cu un circuit de protecţie dacă acesta nu face

parte din construcţia lui.

Circuitul de protecţie poate fi un circuit RC, o diodă corespunzătoare sau un varistor. (fig.3.4.3.)

+24V RL L +24V RL L

Fig. 3.4.3. Circuite de protecţie pentru contactele reed.

RL rezistenţa de sarcină; L – inductanţa de sarcină; R – rezistor de protecţie

C –condensator de protecţie; D – diodă sau varistor de protecţie

Valorile electrice ale acestor componente depind de următoarele componente de putere – releu,

contactor,etc. Dacă trebuie acţionat un releu sau un contactor, datele tehnice ale releului sau


43

FESTO FESTO

contactorului trebuie respectate.Puterea de tragere a unui releu sau contactor este de 8-10 ori mai

mare decît cea de menţinere. De aceea este bine ca puterea de pull-in să fie luată ca referinţă.

APLICAŢII

Prin folosirea senzorilor magnetici de proximitate mangnetici o mare parte a problemelor pot fi

rezolvate dacă obiectul care trebuie

detectat este prevăzut cu un magnet, ca de exemplu:

-măsurarea vitezei de rotaţie a unei piese confecţionate din orice fel de material;

-selectarea unei piese dintr-o serie de piese similare

-numărarea pieselor

-poziţionarea obiectelor

Un senzor magnetic poate fi folosit pentru

detectarea sfârşitului cursei unui cilindru

cu o lungime a cursei pistonului de 10mm.

( fig.3.4.4.)

Fig.3.4.4.

În figura 3.4.5 este prezentat principiul

de funcţionare al unui senzor de proxi-

mitate magnetic care detectează pozi-

ţia pistonului într-un cilindru.

În acest caz contactul este deschis iar

senzorul nu este acţionat(LED-ul este stins)


44

Când pistonul a ajuns în dreptul senzorului,

câmpul magnetic al magnetului acţionează lamelele contactului şi LED-ul se aprinde .

Fig.3.4.5.

Exerciţii

3.4.1.

Descrieţi comportarea senzorului reed din figura 3.4.2. cu tensiunea de alimentare inversată.

Aceasta poate perturba funcţionarea senzorului?


45

3.5ALEGEREA SENZORILOR

MĂRIMI CARACTERISTICE ŞI CRITERII DE ALEGERE

Pentru alegerea unui senzor de proximitate trebuiesc cunoscute principalele caracteristici de

funcţionare şi de alimentare. Cele mai importante dintre acestea sunt prezentate în continuare. Valori

numerice detaliate se regăsesc în cataloagele firmelor producătoare.

a) Distanţe de sesizare, fig. 3.5.1:

- distanţa de comutare nominală, Sn: este o valoare caracteristică senzorului pentru care nu se iau în

considerare abaterile date de temperatura si tensiunea de alimentare. De asemenea nu se iau în

considerare nici abaterile de măsurare ale senzorului;

- distanţa de comutare reală, Sr: se defineşte

pentru temperatura de funcţionare de 20oC şi

pentru o tensiune de alimentare corectă

(nominală). Poate avea o abatere de 10% faţă

de distanţa de comutare nominală, Sn;

- distanţa de comutare utilă, Su: este distanţa

pentru care senzorul va comuta garantat dacă

temperatura şi tensiunea au valori în limitele de

funcţionare normală prescrise de fabricant. Poate

fi diferită cu 10% faţă de distanţă de comutare

reală;

- distanţa de comutare sigură, Sa: este distanţa

pentru care senzorul va comuta garantat dacă

temperatura şi tensiunea au valori în limitele de

funcţionare permise prescrise de fabricant.

b) Limite permise pentru tensiunea de alimentare:

- pentru senzorii ce funcţionează în curent

continuu intervalul uzual este între 10 V şi 30 V

dacă tensiunea nominală este de 24 V;

- pentru senzorii care funcţionează în curent

alternativ intervalul poate fi între 20 V şi 265 V

dacă tensiunea nominală este de 230 V. În plus,

frecvenţa reţelei poate oscila între 45 şi 65 Hz.

c) Curentul de ieşire nominal: este curentul maxim care poate trece prin sarcina conectată la senzor şi pe

care senzorul îl poate suporta pentru un regim continuu de funcţionare. Dacă acest curent este depăşit,

senzorii fără protecţie la scurtcircuit se defectează.

Sr max Sr max

Sn

Su max

Sr min

Su min

Sn

Su max

Sr min

Su min

Placă metalică

Sens de mişcare

Senzor de proximitate

Fig.3.5.1. Distanţe de sesizare ale unui

senzor de proximitate. Pentru mişcările

de sens opus distanţele sunt diferite

datorită fenomenului de histerezis al

senzorului.


46

d) Curentul minim de sarcină: este cel mai mic curent necesar pentru ca circuitele electronice ale

senzorului să poată funcţiona. Pentru cazul senzorilor de curent continuu cu 3 fire curentul minim de

sarcină este 0 mA. Pentru senzorii de curent alternativ cu 2 fire este de 5 mA.

e) Căderea de tensiune pe senzor: este diferenţa dintre tensiunea de alimentare a circuitului ce include

comutatorul senzorului şi tensiunea măsurată la bornele sarcinii (de exemplu releu). Pe comutatorul închis

al senzorilor de curent continuu cu 3 fire căderea de tensiune este < 3,2 V. Pentru senzorii de curent

alternativ cu 2 fire este <6V.

f) Curentul rezidual: este curentul care trece prin comutatorul deschis al senzorului. În contrast cu un

comutator ideal pentru care acest curent trebuie să fie nul, pentru senzorii de proximitate aceştia nu sunt

nuli. Prin comutatorul deschis al senzorilor de curent continuu cu 3 fire curentul rezidual este neglijabil.

Pentru senzorii de curent alternativ cu 2 fire este < 1,5 mA.

g) Intervalul de temperatură de funcţionare: este domeniul de temperaturi în care senzorul poate să

funcţioneze fără probleme.

h) Gradul de protecţie: defineşte nivelul de protecţie al senzorului împotriva pătrunderii în el a

impurităţilor şi a apei.

i) Tipul de conexiune al senzorului: defineşte modul de conectare a senzorului la circuitul electric de

comandă. Conexiunea senzorilor de curent continuu cu 3 fire poate fi de două tipuri, fig. 22:

- PNP: conectează la sarcină un potenţial pozitiv;

- NPN: conectează la sarcină un potenţial negativ;

Pentru senzorii de curent alternativ cu 2 fire, sarcina poate fi conectată pe oricare din cele 2 fire.

+

PNP – normal deschis

Sarcină (releu)

+

NPN – normal închis Sarcină (releu)

Fig.3.5.2 Conectarea unui senzor de curent continuu cu 3 fire la sarcină (de exemplu un releu)


47

j) Tipul de comutare: descrie poziţia contactului când în raza de acţiune a senzorului nu este prezent nici

un obiect. Contactul poate fi:

- normal închis: curentul trece prin senzor până când acesta va detecta prezenţa unui obiect;

- normal deschis: curentul va trece prin senzor doar când acesta va detecta prezenţa unui obiect;

- ambivalent: sunt disponibile ambele două tipuri de contacte descrise mai sus, folosirea unuia din ele

fiind stabilită de o funcţie de setare a senzorului.

Criterii de alegere a senzorilor Pentru alegerea senzorilor necesari unxei aplicaţii industriale se poate folosi diagrama prezentată în figura

23.


48

Fig.3.5.3

Obiectul de detectat

Obiectul este solid?

Contactul cu obiectul

detectat este posibil?

Obiectul are o

greutate de minim

500 g?

Frecventa de trecere

a obiectelor este

< 1HZ?

Viteza obiectului este

< 1,5 m/s?

Intreruptor

electromecanic de

pozitie

Senzori de

proximitate inductivi

Senzori de

proximitate

fotoelectrici

Senzori de

proximitate capacitivi

Lichide sau materiale pulverulenteNu

Da

Da

Da

Da

Da

Spatiul de instalare

este suficient?

Distanta obiect/

detector este mai

mica de 48 mm ?

Obiectul este

metalic?

Nu

Nu

Nu

Nu

Da

Da

Da

Distanta obiect/

detector este mai

mare de 15 mm ?

Da

Nu

Nu

Nu

Nu

Date post:	15-Aug-2020
Category:	Documents
Upload:	others
View:	15 times
Download:	1 times

PORTOFOLIUipt.epractica.ro/fisiere_publice/PH_296_Portofoliu... · 2020-03-22 · M3_SENZORI,...

Documents