17. Snímače napětí (síly)

Podobné dokumenty
16. Snímače napětí (síly)

17. Snímače napětí (síly)

PRINCIP MĚŘENÍ TEPLOTY spočívá v porovnání teploty daného tělesa s definovanou stupnicí.

1 SENZORY SÍLY, TLAKU A HMOTNOSTI

SNÍMAČE PRO MĚŘENÍ TEPLOTY

VY_32_INOVACE_AUT-2.N-15-TENZOMETRICKE SNIMAČE. Střední odborná škola a Střední odborné učiliště, Dubno

Senzorika a senzorické soustavy

Střední odborná škola a Střední odborné učiliště, Hustopeče, Masarykovo nám. 1

SNÍMAČE. - čidla, senzory snímají měří skutečnou hodnotu regulované veličiny (dávají informace o stavu technického zařízení).

Integrovaná střední škola, Kumburská 846, Nová Paka Automatizace Snímače teploty. Snímače teploty

ROZDĚLENÍ SNÍMAČŮ, POŽADAVKY KLADENÉ NA SNÍMAČE, VLASTNOSTI SNÍMAČŮ

Mikrosenzory a mikroelektromechanické systémy. Odporové senzory

A:Měření odporových teploměrů v ultratermostatu B:Měření teploty totálním pyrometrem KET/MNV (8. cvičení)

Základní pojmy. p= [Pa, N, m S. Definice tlaku: Síla působící kolmo na jednotku plochy. diference. tlaková. Přetlak. atmosférický tlak. Podtlak.

Kontaktní spínací přístroje pro malé a nízké napětí

Výukové texty. pro předmět. Měřící technika (KKS/MT) na téma. Základní charakteristika a demonstrování základních principů měření veličin

TENZOMETRY tenzometr Použití tenzometrie Popis tenzometru a druhy odporovými polovodičovými

9. ČIDLA A PŘEVODNÍKY

11/18/2012. Snímače ve VPM. Snímače ve VPM obsah prezentace. Snímače ve VPM. Konstrukce polovodičových měničů

Senzory tlaku. df ds. p = F.. síla [N] S.. plocha [m 3 ] 1 atm = 100 kpa. - definice tlaku: 2 způsoby měření tlaku: změna rozměrů.

Principy chemických snímačů

Úvod. Rozdělení podle toku energie: Rozdělení podle počtu fází: Rozdělení podle konstrukce rotoru: Rozdělení podle pohybu motoru:

ČIDLA, SNÍMAČE, OVLÁDACÍ PRVKY

systému Schéma snímače (interface) pro přenos dat do řídícího systému a komunikaci s ním

PARAMETRY MĚŘENÉ NA DVOUPROUDÉM MOTORU

Měřicí řetězec. měřicí zesilovač. převod na napětí a přizpůsobení rozsahu převodníku

6. ELEKTRICKÉ PŘÍSTROJE Doc. Ing. Stanislav Kocman, Ph.D , Ostrava Stýskala, 2002

Odporové topné články. Elektrické odporové pece

6. Měření veličin v mechanice tuhých a poddajných látek

SNÍMAČE PRO MĚŘENÍ DEFORMACE

MĚŘENÍ TEPLOTY. Přehled technických teploměrů. Teploměry kapalinové. Teploměry tenzní. Rozdělení snímačů teploty: Ukázky aplikace termochromních barev

EXPERIMENTÁLNÍ METODY I 3. Měření teplot

Chyby měřidel a metody měření vybraných fyzikálních veličin

2010 Brno. Hydrotermická úprava dřeva - cvičení vnější parametry sušení

Snímače hladiny. Učební text VOŠ a SPŠ Kutná Hora. Základní pojmy. měření výšky hladiny kapalných látek a sypkých hmot

e, přičemž R Pro termistor, který máte k dispozici, platí rovnice

CW01 - Teorie měření a regulace

snímače využívají trvalé nebo pružné deformace měřicích členů

Jističe, stykače, a svodiče přepětí

TEPLOTA Měření tepla a teploty: Rozdíl mezi teplotou a teplem. Teplota je projev hmoty - teplo = druh energie =

TEPLOTA Měření tepla a teploty: Rozdíl mezi teplotou a teplem. Teplota je projev hmoty - teplo = druh energie =

PŘÍLOHA SMĚRNICE KOMISE (EU) /, kterou se mění příloha II směrnice Evropského parlamentu a Rady 2000/53/ES o vozidlech s ukončenou životností

Ruční bezdotykový teploměr Více jistoty při měření díky dvoubodovému laseru

STYKAČE. Obr Schématická značka elektromagnetického stykače

14. Snímače Základní pojmy Rozdělení snímačů

Měření teploty v budovách

T8360A. Honeywell MECHANICKÉ PROSTOROVÉ TERMOSTATY. Použití. Technické parametry. Hlavní rysy. Konstrukce

prodej opravy výkup transformátorů

Kapacitní senzory. ε r2. Změna kapacity důsledkem změny X. b) c) ε r1. a) aktivní plochy elektrod. b)vzdálenosti elektrod

7. Spínací a jistící přístroje

Katedra geotechniky a podzemního stavitelství

Snímače polohy SRBS. doporučené výrobky Festo zvládnou 80 % Vašich automatizačních úloh. Hledejte hvězdičky!

Generátorové senzory. Termoelektrický článek Piezoelektrické senzory Indukční senzory

14. Snímače Základní pojmy Rozdělení snímačů

Doc. Ing. Stanislav Kocman, Ph.D , Ostrava

Výukové texty pro předmět Měřící technika (KKS/MT) na téma

Chyby měřidel a metody měření vybraných fyzikálních veličin

Odměřovací systémy. Odměřování přímé a nepřímé, přírůstkové a absolutní.

Projekt: Inovace oboru Mechatronik pro Zlínský kraj Registrační číslo: CZ.1.07/1.1.08/

KLIMATIZAČNÍ TECHNIKA

Tento dokument vznikl v rámci projektu Zkvalitnění výuky prostřednictvím ICT Registrační číslo: CZ.1.07/1.5.00/

14. Snímače Základní pojmy Rozdělení snímačů

AX Návod k obsluze. UPOZORNĚNÍ: Tento návod popisuje tři modely, které jsou odlišeny označením model A, B a C. A B C.

Senzory průtoku tekutin

zařízení 2. přednáška Fakulta elektrotechniky a informatiky prof.ing. Petr Chlebiš, CSc.

Vzorkovací zesilovač základní princip všech digitálních osciloskopů, záznamníků, převodníků,

SMĚRNICE KOMISE 2011/37/EU

Simplex je bezrozměrná veličina vyjadřující poměr mezi dvěma rozměrově stejnými fyzikálními veličinami. Komplex je bezrozměrná veličina skládající se

Zvyšování kvality výuky technických oborů

2.3 Elektrický proud v polovodičích

Základní pojmy. T = ϑ + 273,15 [K], [ C] Definice teploty:

Bezpečnostní inženýrství. - Detektory požárů a senzory plynů -

MOLEKULOVÁ FYZIKA A TERMODYNAMIKA

9. MĚŘENÍ SÍLY TENZOMETRICKÝM MŮSTKEM

Senzorika a senzorické soustavy

Zvyšování kvality výuky technických oborů

15.5. Magnetické snímače

Učební texty Diagnostika snímače 2.

Témata profilové maturitní zkoušky Technologie

NÁVOD K OBSLUZE. Zimní sada SWK-20

PROVOZ, DIAGNOSTIKA A ÚDRŽBA STROJŮ

Spínací, jisticí a ochranné přístroje pro obvody nízkého napětí 1.část. Pojistky a jističe

17. Celá čísla.notebook. December 11, 2015 CELÁ ČÍSLA

Teorie měření a regulace

R 0 = R 1 + R 2. V současnosti je R Z >> R 0, dělič se počítá naprázdno R 1. U 1 R 2 R Z U 2 Přenos:

ELEKTRICKÉ STROJE - POHONY

Měření a automatizace

14. ELEKTRICKÉ TEPLO. Doc. Ing. Stanislav Kocman, Ph.D , Ostrava

25 A Vypracoval : Zdeněk Žák Pyrometrie υ = -40 C C. Výhody termovize Senzory infračerveného záření Rozdělení tepelné senzory

březen 2017: Byly přidány experimenty: Bunsenův fotometr 6.12 Odraz vlnění na pevném a volném konci 6.20 Dopplerův jev Hysterézní smyčka

Senzory průtoku tekutin

Systémy analogových měřicích přístrojů

11. ELEKTRICKÉ TEPLO. Doc. Ing. Stanislav Kocman, Ph.D , Ostrava

Poruchové stavy Zkrat - spojení fází, fáze a země možné poškození elektrické, tepelné, mechanické, ztráta synchronismu Přetížení - příliš vysoký proud

Profilová část maturitní zkoušky 2017/2018

Příslušenství válce. Katalogový list CZ. Veličiny. Označení Jednotka Poznámka Elektrcké veličiny Typ RST Typ EST Výstup.

ZAŘÍZENÍ PRO MĚŘENÍ DÉLKY

GYROSKOPY, AKCELEROMETRY A INFRAČERVENÉ SNÍMAČE

Polovodičové diody. Dělení polovodičových diod podle základního materiálu: Germaniové Křemíkové Galium-arsenid+Au

Transkript:

17. Snímače napětí (síly) 17.1. Odporové tenzometry Kovový fóliový tenzometr a) Měření prodloužení b) Měření ohybu 1 pásky 2 vývody 3 obal Tenzometry jsou tenké vodiče, u kterých se využívá závislost elektrického odporu na jejich průřezu Při prodlužování vodiče a tedy zmenšování průřezu se jeho odpor zvětšuje Používají se ve formě fóliových pásků (nebo drátků) připevněných k měřenému předmětu Délkové změny tenzometrů jsou malé (řádově do stovek mm) - délka pásku se zvětšuje vlnitým (meandrovitým, klikatým) uspořádáním (prodloužení se násobí počtem záhybů) Rozsah měřených sil až desetitisíce N Materiály tenzometrů: slitiny kovů polovodiče Použití: a) měření prodloužení b) měření ohybu c) měření zkrutu hřídelů Siloměr konstantan (60% Cu, 40% Ni), chromnikl (80% Cr, 20% Ni) na bázi křemíku (jsou asi 60x citlivější než kovové, ale víc teplotně závislé a křehké) - využívají změny odporu polovodiče při jeho deformaci (piezorezistivní efekt) použije se tenzometr s jedním směrem pásků - umístí se ve směru prodlužování (nebo zkracování) tělesa Pro měření ve více směrech se vyrábí tenzometrické pásky s pootočenými meandry Ze změny délky lze určit napětí (Hookův zákon - deformace je úměrná napětí), působící sílu (napětí σ = F/S) Příklad použití - siloměry - slouží k přesnému měření sil od malých (v Newtonech) do velkých (v MN), tedy i hmotnosti (používají se např. v elektronických vahách, k regulaci tlaku při lisování a válcování) touchpady u notebooků - detekce tlaku/síly dotyku u částí strojů (nosníků), stavebních konstrukcí, např. pro měření průhybu křídla letadla použijí se dvě čidla - jedno čidlo je natahované, druhé stlačované, lze určit i ohybový moment úhel pásků je 45 vzhledem k ose otáčení čidla jsou upevněna tak, že dvě jsou natahována a dvě stlačována Příklad použití měřící zkrutová hřídel - slouží k měření kroutícího (točivého) momentu, který je úměrný zkrutu (připojení kontaktů je přes kroužky a sběrací kontakty nebo indukční vazbou pomocí vinutí na snímačích) c) Měřící zkrutová hřídel Mechatronika - Snímače - ot.10 - Strana 1 z 6

1 měřená hřídel 2 tenzometr 3 kontaktní kroužek 4 sběrací kontakt Další použití: snímače tlaku, zrychlení 17.2. Piezoelektrické snímače využívají piezoelektrické materiály, u kterých při jejich deformaci vzniká (na jeho koncích) elektrické napětí úměrné mechanickému napětí (pro střídavé napětí se musí materiál střídavě stlačovat a uvolňovat) = aktivní snímače inverzní efekt - při zapojení střídavého elektrického napětí se materiál deformuje - zkracuje a prodlužuje (např. generátory ultrazvuku, dřívější digitálky) Vlastnosti: jednoduchost, malé rozměry, snímají proměnné děje s vysokou frekvencí, dlouhá životnost - nejsou pohyblivé části Schéma piezoelektrického jevu Piezoelektrický snímač vibrací 1 piezoelektrický snímač 2 setrvačné těleso 3 kryt 4 základna se závitem Materiály: krystaly na bázi křemíku SiO 2 - oxid křemičitý - lidově křemen keramické materiály na bázi titaničitanu a zirkoničitanu olovnatého (PbTiO 3, PbZrO 3 ) - jsou citlivější Použití: piezoelektrické spínače (tlačítka) měření proměnných sil (tlaků, napětí) vysílání a snímání zvukových vln spínají tlakem s nepatrným zdvihem - např. dotykové (hmatové) snímače prstů robotů snímají změny s frekvencí až 100 khz 18. Snímače teploty 18.1. Odporové snímače teploty měření vibrací strojů - otřesové snímače, akcelerometry - snímač je jednou plochou spojen s předmětem a druhou se setrvačným tělesem - měření vibrací např. při kritických otáčkách kontrola mechanického přetížení - např. ochrana vřeten obráběcích strojů - měření řezných sil při obrábění v podobě 3D snímače, který obsahuje jednotlivé snímače pro osy xyz; podobně spínače v měřících sondách pro CMM, CNC (také viz ultrazvukové snímače), kontaktní mikrofony u hudebních nástrojů, podobný princip - dříve krystalové gramofonové přenosky Využívají závislost elektrického odporu materiálu na teplotě Mechatronika - Snímače - ot.10 - Strana 2 z 6

Mechatronika - Snímače - ot.10 - Strana 3 z 6 Pasivní snímače - vyžadují zdroj elektrického napětí (oproti termočlánkům) Kovový odporový snímač teploty 1 skleněná trubička s kovovou spirálou (rezistorem) 2 vnitřní vedení 3 ochranná trubka Termistor 4 závit Rozdělení: a) Kovové b) Polovodičové 5 uzávěr u kovů odpor s rostoucí teplotou roste materiály: platina - pro rozsahy -200 +1000 C má vysoký bod tání, nikl - rozsah 60 +200 C - levnější vysoká přesnost - 0,01 K ve velkém rozsahu teplot (0-200 C), při vyšší teplotě (do 1000 C) do 0,5 % (5 K) Použití: elektrické pece, topeniště, kotle, autoklávy (sterilizace), klimatizační a mrazící zařízení využívají termistor - polovodičová součástka, jejíž odpor (vodivost) je závislý na teplotě Druhy termistorů: NTC (negastor) - s rostoucí teplotou jeho odpor klesá PTC (pozistor) s rostoucí teplotou odpor roste Vyrábí se z oxidů kovů slisováním a spékáním do malých tvarů (řádově jednotky mm) - mají malé rozměry jsou vhodné pro bodové měření teploty Rozsah teplot -80 C +200 C levné, spolehlivé, mají rychlou odezvu, snadné zpracování signálu řídící technikou - použití v automatizaci, měření teploty provozních kapalin (automobil - olej, chladicí kapalina) velká citlivost (zachytí malou změnu teploty) vhodné pro měření malých změn teploty v úzkém rozsahu teplot přesnost asi 1% (z měřeného rozsahu), mají nelineární charakteristiku (nevýhoda) Použití také jako snímače pro hlídání a regulace teplot - digitální termostaty 18.2. Termočlánky (termoelektrické snímače) Schéma termočlánku Provedení zapouzdřeného t. Otevřený t. 1 - spojené dráty z různých kovů, 2 - vedení 3 - plášť (kryt), 4 - izolace (keramika) = dva spojené dráty z různých kovů s vysokou teplotou tavení (platina, wolfram, chrom, nikl) - materiály mají vliv na citlivost a rozsah měřitelných teplot

Aktivní snímač - zahřátím spoje drátů vzniká na druhém konci drátů napětí úměrné rozdílu teplot termočlánek se chová jako elektrický zdroj Vlastnosti: velký rozsah teplot (až 2300 C), menší přesnost než odporové (více než 1 K), levné, jednoduché, spolehlivé, malé rozměry Provedení: zapouzdřený termočlánek (plášťové provedení) izolované dráty jsou uložené v tenkostěnném kovovém pouzdru nebo otevřený spoj (drátové provedení) - pro měření teploty plynů (kvůli rychlé odezvě) Použití: (tam, kde jsou vysoké teploty) metalurgie teplota roztavených kovů, spalovací motory měření vnitřní teploty, pece, kotle, kosmické sondy 18.3. Bimetalové teplotní snímače Bimetal = dvojkov - dva spojené kovy s různou tepelnou roztažností (např. ocel a bronz) Tvary pásků rovný pásek, spirála, šroubovice, rozsah teplot do 400 C Bimetalový termostat Regulace teploty 1 - bimetal, 2 - topná spirála, 3 - šroub pro nastavení hodnoty Použití: mechanické termostaty binární teplotní spínače - bimetalový pásek se při ohřátí ohýbá a rozpojí kontakt, při ochlazení zase kontakt sepne dvoustavová teplotní regulace v elektrických topidlech (varných plotýnkách, žehličkách), regulace pokojové teploty, ochrana před přehřátím (tepelná pojistka), také termostatické ventily teploměry spirálový bimetal s ručičkou, případně páskový bimetal s pákovým mechanismem 18.4. Bezdotykové snímače teploty Měří povrchovou teplotu tělesa na základě příjmu elektromagnetického (světelného a infračerveného) záření, které těleso vysílá (sálá) Jako čidla se používají termočlánky, termistory, fotodiody, měřený rozsah se upravuje filtry neovlivňují měřený prvek, prvek musí být opticky viditelný Provedení: a) Pyrometry b) Termovize slouží přímo k měření teploty - bývají vybaveny laserovým zaměřováním Použití: zejména pro rozsahy 1000-2500 C (tam, kde nelze použít dotykové snímače), měření pohyblivých prvků (ložiska) a žhavých tekutin (ocel, sklo) zařízení pro plošné snímání teploty objektu a jeho zobrazování v tepelných obrazech - tzv. termogramech Použití: kontrola teploty součástí v průmyslu, rozložení teplot ve stavebnictví (úniky tepla), hledání živých organismů, noční vidění (vojenství) Příbuzný snímač - PIR (Passive InfraRed sensor) detekuje člověka na základě IR záření (reaguje na tepelné záření člověka) Mechatronika - Snímače - ot.10 - Strana 4 z 6

Mechatronika - Snímače - ot.10 - Strana 5 z 6 obsahuje čip snímače záření + zaměřovací optiku použití jako detektor pohybu pro spínání zařízení např. osvětlení (rožínají při detekci pohybu), hlášení vniku do hlídané místnosti Doplněk - tepelný průtokoměr obsahuje topný prvek (žhavený wolframový drát) a snímač teploty princip: proudící plyn odebírá teplo žhavenému drátu, úbytek tepla je uměrný rychlosti proudění (drát je vlastně odporový snímač teploty) použití - měření průtoku plynů - např. snímače průtoku směsi paliva a vzduchu u spalovacích motorů 19. Další automatizační prvky 19.1. Relé (relay) Elektricky ovládaný spínač - použití na dálkové spínání, spínání odděleného obvodu s velkou zátěží, spínání více obvodů najednou Schéma spínání elektromagnetického relé Obvodové schéma činnost - po uzavření obvodu spínačem (0) cívka (1) s jádrem (2) přitáhne pohyblivou kotvu (3), která sepne pružné kontakty (4), 5 - místo připojení ovládaného zařízení 19.2. Časovače (timers) zařízení pro úpravu časového průběhu signálů např. zpožďování začátků nebo konců o nastavenou hodnotu času (delay), omezení délky signálu (interval) nastavení intervalu od desetin vteřiny až do stovek hodin, přepínatelné funkce, výstupy pro ovládání zařízení - např. topení, světla příklady použití - automatické zavírání dveří se zpožděním, sušící pec - po vložení materiálu a spuštění resetu časovač zapne topení, po nastaveném čase jej vypne a rozsvítí světlo Zpožděné zapnutí Zpožděné vypnutí Interval po náběhu Příklad řízení časování sušící pece 19.3. Čítače (counters) zařízení pro napočítání událostí (impulsů z binárních snímačů) a následné spuštění akce vlastnosti - maximální frekvence impulsů (běžně v desítkách khz), max. počet, počet vstupů (pro více snímačů), možnost odečítání, výstup pro ovládání zařízení - např. dopravníku

příklad použití - počítání kusů projíždějících na výrobní lince - čítač počítá krabice na pásu pomocí snímače; po dosažení nastaveného počtu krabic (presetu) čítač zastaví dopravník a počká na výměnu palety - obsluha signálem reset (vynulování) začne nový cyklus čítače Příklad řízení paletování krabic Praktická cvičení: Použití relé pro řízení 2 válců Použití časovače - - vyzkoušet Dr (zpožděné vypnutí), R (opakovaný cyklus) Použití čítače - po napočítání presetu se vysunou válce Opakování - snímače napětí, teploty, průtoku Mechatronika - Snímače - ot.10 - Strana 6 z 6