15.5. Magnetické snímače

Transkript

1 zapis_snimace_polohy_2 - Strana 1 z Magnetické snímače Reedovy spínače spínají magnetické kontakty ("jazýčky") při přiblížení #1 = bezkontaktní spínače kontakty jsou zatavené v pouzdru s vakuem nebo netečným plynem Použití: #2 polohy předmětu #3 spínače pneumatické, hydraulické válce - na obvodu pístu je magnet (2), spínač (1) je zvenku u vík válce, dále např. zavření dveří spínají, resp. rozpínají kontakty v závislosti na nastavené velikosti tlaku vzduchu spínací tlak bývá větší než rozpínací= #4 (např. spínací tlak je 0,45 MPa a rozpínací 0,4 MPa) - kvůli stabilitě spínače v blízkosti přepínacího tlaku použití - kompresoru (zapínání a vypínání motoru podle tlaku #5 v zásobníku) nebo hlídání dostatečného vakua u přísavek (vakuové spínače) Funkce RS Válec s Reedovy spínači Značka tlak. spínače Hystereze tlak. spínače Princip měření otáček HS Jiné tvary přerušovačů Hallovy snímače Využívají Hallovu sondu - elektronický polovodičový prvek měnící výstupní napětí podle velikosti magnetického pole v okolí sondy oproti Reedovu spínači jsou #6, citlivější, umožňují #7 frekvence snímání Příklady použití: stejně jako Reedův spínač, dále např. snímání #8 a polohy hřídelů nebo kol Optické snímače Používají se pro #9 a rozpoznávání objektů s využitím #10 Skládají se z #11 světla a #12 světla (popř. jen přijímače např. u kamer) Výhody necitlivost vůči #13 elektrickými a magnetickými poli, hlukem

2 zapis_snimace_polohy_2 - Strana 2 z 6 #14 rozsah vzdáleností (až jednotky metrů) při malé velikosti snímače Nevýhoda citlivost na vnější světlo, na přítomnost cizích předmětů (nutná přímá viditelnost) Vysílače světla Přeměňují elektrický #15 na světlo LED Spektrum LED Spektrum laseru Optické vlákno Rozdělení: a) #16 #17 Emitting Diode = dioda vyzařující světlo, také luminiscenční dioda dvouvrstvé (PN) #18 součástky emitující světlo při průchodu el. proudu v propustném směru - pracují v binárním režimu (buď svítí nebo nesvítí) světlo má rozsah vlnových délek (určitou barvu) daný materiálem #19 diody (rozsah vlnových délek je ale větší než u laseru) světlo nelze tak úzce zaměřit (soustředit), jak to dělá laser mají velmi #20 rozměry, nízkou energie - dnes LED #21 svítilny (čím dál větší zářivost) v průmyslu převažují #22 diody LED - emitují infračervené (IR) záření - mají vlnovou délku větší než viditelné světlo IR světlo není vidět IR světlo je odolnější vůči rušení prachem ve vzduchu a je necitlivé vůči rušení viditelným světlem - používá se také pro #23 světlo #25 (koncentrované) do úzkého svazku má velkou energii, je #26 b) #24 Doplněk: #30 (optické) světlo má vlnovou délku, polarizaci, fázi (= koherentní světlo - #27 narozdíl od LED) podle vnitřního zdroje světla laseru rozlišujeme: #28 - emitující látka je pevný polovodič (červená barva - ukazovátka, tiskárny, CD/DVD přehrávače, modrá barva Blu-Ray) #29 (He, Ne, CO 2 ) pro větší výkony - jsou dražší vyrábí se ze skla (křemíku) nebo z plastu využívá se (viz zákon lomu) na #31 rozhraní materiálů s různým indexem lomu

3 zapis_snimace_polohy_2 - Strana 3 z 6 skládá se ze světlovodného opticky #32 jádra (průměr v jednotkách µm), opticky #33 pláště a ochranného obalu Přijímače světla (optická čidla, světlocitlivé prvky) může se použít u malých snímačů k vedení vysílaného a přijímaného záření např. na nepřístupná místa Přeměňují světlo na #34 signál využívají #35 materiálů (křemík, germanium, indium) jsou provedeny #36, aby na ně vhodně dopadalo světlo Fotorezistor Fotodioda Fototranzistor CCD/CMOS 1 #37 vrstva Rozdělení: 2 elektrody 3 vývody 4 kontakt 5 keramická podložka a) #38 b) #41 působením světla zvyšují svoji #39 (zmenšují odpor), nejjednodušší pasivní prvek, dává #40 signál, reaguje na změnu osvětlení pomalu podle zapojení: světlem zvyšují svoji vodivost (zmenšují odpor) #42 součástka - reagují mnohem #43 než fotorezistory nebo generují elektrickou energii aktivní součástka režim (opačná funkce LED), #44 používají se také u fotovoltaických (solárních) článků, kalkulaček, družic Pozn. Dříve se jako přijímače světla používaly fotonky - měly podobný princip jako fotodiody, ale byly větší ve skleněné baňce jsou c) #46 než fotodiody = dávají silnější signál #45 (fungují jako zesilovač), ale mají #47 reakci d) #48, CMOS obrazové snímače místo třetího kontaktu (báze) mají okénko pro světlo = #49 (řádky a sloupce) světlocitlivých prvků (fotodiod, fototranzistorů) s #50 CCD a CMOS se liší technologií výroby používají se pro snímání obrazu lineárního (čtečky čárových kódů, faxy, scannery) nebo #51 (videokamery, digitální fotoaparáty, vědecké dalekohledy)

4 zapis_snimace_polohy_2 - Strana 4 z 6 pro barevné snímání jsou potřeba (světlo prochází k fotodiodám přes barevné #52 ) buď 3 CCD pro každou barvu (RGB prof. kamery větší velikost) nebo 1 CCD s fotodiodami střídavě pro každou barvu vedle sebe vyrábí se v podobě obdélníku - - poměr stran čipu bývá #53 4:3, 16:9 (videokamery), 3:2 (profes. fotoaparáty - kinofilm) #54 obrazu (počet použitelných bodů - pixelů) se uvádí v megapixelech (milionech obrazových bodů), důležitá je bodů daná rozměrem čipu # Světelné závory #56 (dvoustavové) optické snímače pro objektů - reagují na mnohem #57 vzdálenější objekty než předchozí snímače přijímač vyhodnocuje 2 stavy = jestli infračervené světlo z vysílače na přijímač dopadá nebo nedopadá Jednocestná světelná závora Reflexní SZ Reflexní snímač A #58 a) Jednocestné světelné závory B #59 C #60 D #61 E #62 (vpravo) Přijímač leží #63 vysílači (v optické ose) snímače mají #64 (světlo probíhá přímo do přijímače bez ztrát odrazem) Příklady použití: #65 přítomnosti předmětů #69 (mříže) #71 (optický mikrometr) b) Reflexní světelné závory #66 #67 - přijímač čeká na paprsku předmětem - detekce i malých a rychle se pohybujících předmětů (podobně lze snímat i otáčky) detekce vadných výrobků, zlomení nástroje - přijímač čeká na paprsku (předmět zmizí z cesty paprsku) #68 Vysílač i přijímač je v #73 při přerušení paprsku (např. člověkem) se stroj (např. beran lisu) zastaví nebo se vydá signál slouží k nebezpečného prostoru (např. strojů před #70 úrazem) je to soustava světelných závor - rozteč paprsků určuje velikost předmětu, který lze ochránit přijímač zachycuje #72 signálu úměrný rozměru objektu, který cloní proudu paprsků mezi vysílačem a přijímačem - přesnost v tisícinách - nebinární snímač Světlo se odráží odrážečem (reflektorem) - #74 nebo #75

5 zapis_snimace_polohy_2 - Strana 5 z 6 Vyhodnocuje se přerušení paprsku - použití je stejné jako u jednocestné závory Nelze použít pro (reflexní) předměty - odráží paprsky lze to obejít použitím #76 polarizačního filtru příklad použití - kontrola přítomnosti součásti u lisu c) Reflexní snímače = světelné závory bez #77 - využívají odrazu paprsků přímo od #78 paprsek je přijímaný jen při existenci odrazového předmětu vzhled, instalace a zapojení snímače - viz obr. u kapacitního přibližovacího spínače) Ostatní aplikace optických snímačů a) Kamerové systémy sledování a záznam pohybu objektů #80 objektů (např. čtení SPZ pomocí, rozpoznání obličejů - #81 identifikace osob, kontrola zboží vzhledem k vadám - porovnávají snímané obrazy se vzorek) b) Laserové měření vzdálenosti (distanční snímače, interferometr) #82 přístroj na měření délky, polohy - měří se doba letu světla - přesnost až desetitisíciny, měřený rozsah až stovky metrů použití - #83, laserová kalibrace a sledování přesnosti polohování strojů ( #84, #85 ) Ultrazvukové snímače polohy Ultrazvuk = zvuk s frekvencí #86 než Hz (20 khz) Ultrazvukový snímač polohy Defektoskop Signál A #87 B vyzařovací destička C ultrazvukový impuls D #88 E detekovaný předmět 1 vysílač 2 ultrazvukové vlny 3 přijímač 4 zkoušený předmět 5 vada ultrazvukový impuls se odrazí od měřeného předmětu a měří se #89, která uplyne od vyslání do příjmu #90 (echa) Vysílač i přijímač ultrazvuku bývá #91 s malou kovovou membránou (pracující s frekvencí okolo 50kHz) nebo #92 (s frekvencí okolo 200 khz) má přesnost (oproti laseru) - přesnost měření je do 100 mm asi 0,5 mm, do 1 m asi 5 mm #93 (přesnost není velká, protože rychlost zvuku závisí na teplotě, vlhkosti a tlaku vzduchu) Použití: rozpoznání předmětů a jejich vzdálenosti - roboty měření výšky hladin v zásobnících Další použití ultrazvuku: #94 zjišťování vad v materiálu (část vln dorazí k přijímači dříve = poruchové echo)

6 #95 hledání zasypaných osob, na stejném principu se orientují i např. netopýři, podobně #96 pro hledání pod vodou #97 v lékařství (zobrazování plodu v těle matky) Opakování - snímače polohy Slovník - snímače optické, ultrazvukové 1 zdroj světla se soustředěným paprskem 2 svítivá dioda se označuje jako 3 součástka sloužící jako přijímač světla 4 součástka sloužící jako přijímač světla 5 součástka sloužící jako přijímač světla 6 světlu, které má větší vlnovou délku než viditelné světlo, se říká světlo 7 binární optický snímač je např. světelná 8 odrážeč světla 9 optický snímač ve formě matice světlocitlivých prvků se označuje jako snímač 10 zvuk s frekvencí vyšší než Hz 11 zařízení pro zjišťování vad v materiálu pomocí ultrazvuku 12 ultrazvukové zařízení pro hledání ve vodě 13 lékařský ultrazvukový přístroj pro zobrazování plodu v těle matky 14 magnetické spínače s kontaktními jazýčky jsou snímače 15 elektronické magnetické snímače využívají sondu, které se říká Křížovka č.1 Lékařský ultrazvukový přístroj pro zobrazování plodu v těle matky: Zdroj světla se soustředěným paprskem: Zařízení pro zjišťování vad v materiálu pomocí ultrazvuku: Binární optický snímač je např. světelná...: Součástka sloužící jako přijímač světla: Odrážeč světla: T V N C Z zapis_snimace_polohy_2 - Strana 6 z 6