7. Měření lineární a úhlové polohy. Optoelektronické a ultrazvukové senzory



Podobné dokumenty
7. Měření lineární a úhlové polohy. Optoelektronické a ultrazvukové senzory

Senzory polohy. lineární / rotační

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:

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

5. Magnetické senzory Magnetická měření Napěťový a proudový transformátor Bezkontaktní senzory el. proudu

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

O ptoelektronické senzory polohy 75

8. Senzory a převodníky pro měření otáček, rychlosti a zrychlení. Měření vibrací.

SNÍMAČE OPTICKÉ, ULTRAZVUKOVÉ A RÁDIOVÉ

Obsah. Principy kapacitních snímačů II Měřicí obvody kapacitních senzorů Typy odporových potenciometrů

15.5. Magnetické snímače

ROZDĚLENÍ SNÍMAČŮ, POŽADAVKY KLADENÉ NA SNÍMAČE, VLASTNOSTI SNÍMAČŮ

3 Automatizační prostředky

Obrazové snímače a televizní kamery

Obrazové snímače a televizní kamery

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

14. Snímače Základní pojmy Rozdělení snímačů

3. Měření efektivní hodnoty, výkonu a spotřeby energie

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

Snímače polohy. Vlastnosti odporových potenciometrů

15.6. Magnetické snímače

7. MĚŘENÍ LINEÁRNÍHO POSUVU

4. SENZORY S INDUKČNOST NOSTÍ. μ dμ. L ds S. L l L N. dl + Typické použití a rozdělení senzorů

Optoelektronické BOS 21M. snímače

Úvod, optické záření. Podkladový materiál k přednáškám A0M38OSE Obrazové senzory ČVUT- FEL, katedra měření, Jan Fischer, 2014

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

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

Osnova přípravného studia k jednotlivé zkoušce Předmět - Elektrotechnika

Optoelektronické. snímače BOS 26K

Řádkové snímače CCD. zapsané v předmětu: Videometrie a bezdotykové měření, ČVUT- FEL, katedra měření, přednášející Jan Fischer

Snímače polohy Snímače polohy Odporové snímače polohy spojité

Variátor. Doutnavka. Zářivka. Digitron. Sensistor. Kompaktní Zářivka. Ing. Ladislav Fišer, Ph.D.: Druha prednaska. VA charakteristika

OPTICKÉ SNÍMAČE HLAVNÍ VÝHODY

Optoelektronické BOS 21M. snímače

14. Snímače Základní pojmy Rozdělení snímačů

VÝKONNÝ SNÍMAČ V MALÉM POUZDŘE OPTICKÉ SNÍMAČE HLAVNÍ VÝHODY

Elektrotechnická fakulta České vysoké učení technické v Praze. CCD vs CMOS. Prof. Ing. Miloš Klíma, CSc.

TELEVIZNÍ ZÁZNAM A REPRODUKCE OBRAZU

Optoelektronické. Vlastnosti. Použití

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

Optoelektronické. Použití. Vlastnosti

14. Snímače Základní pojmy Rozdělení snímačů

Optoelektronické. snímače BOS 18M. BOS 18M standardní. BOS 18M robustní. Vlastnosti

Učební texty Diagnostika snímače 2.

Profilová část maturitní zkoušky 2015/2016

Optoelektronické senzory. Optron Optický senzor Detektor spektrální koherence Senzory se CCD prvky Foveon systém

Problémové okruhy ke zkoušce A3M38VBM Videometrie a bezkontaktní měření ls 2014 Optické záření- základní vlastnosti optického záření a veličiny a

VÁLCOVÉ MALÉ M12 OPTICKÉ SNÍMAČE V POUZDŘE M12 PRO RŮZNÁ POUŽITÍ VÁLCOVÉ MALÉ HLAVNÍ VÝHODY

Mikrosenzory a mikroelektromechanické systémy. Odporové senzory

ELEKTRONIKA. Maturitní témata 2018/ L/01 POČÍTAČOVÉ A ZABEZPEČOVACÍ SYSTÉMY

Moderní trendy měření Radomil Sikora

Snímače polohy, dráhy a jejich derivací - 1

Optoelektronické. snímače BOS 65K

Obecné informace. Products Elektrické stroje Ultrazvukové snímače Zásady ultrazvukové detekce

Výukové texty. pro předmět. Automatické řízení výrobní techniky (KKS/ARVT) na téma

Nový standard pro fotoelektrické snímače M18

Profilová část maturitní zkoušky 2016/2017

7. MĚŘENÍ LINEÁRNÍHO POSUVU

IEL Transformátory, senzory, aplikace

Optoelektronické. snímače BOS 18M. BOS 18M standardní. BOS 18M robustní. Vlastnosti

Úvod do mobilní robotiky AIL028

FT 25-RA. Miniaturní čidlo pro měření vzdálenosti

Laserová závora s analogovým výstupem. Laserová závora s digitálním výstupem. Laserová vidlicová závora

FEM SIMULACE PŘEVODNÍ CHARAKTERISTIKY KAPACITNÍHO SENZORU POLOHY

STŘEDNÍ PRŮMYSLOVÁ ŠKOLA STROJNICKÁ A STŘEDNÍ ODBORNÁ ŠKOLA PROFESORA ŠVEJCARA, PLZEŇ, KLATOVSKÁ 109. Petr Hlávka MECHATRONIKA

CW01 - Teorie měření a regulace

15.7. Optické snímače

Optoelektronické. snímače BOS 18M. BOS 18M standardní. BOS 18M robustní. Vlastnosti

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

Struktura a architektura počítačů (BI-SAP) 10

Co je uvnitř - senzory a přístrojová technika v NXT robotech. Pavel Ripka katedra měření ČVUT

7b. Tlakové senzory II piezoelektrické kapacitní pn přechod s Hallovým senzorem optické. 1. Piezoelektrické tlakové senzory. Tlakové senzory II

RF603 Měření vzdáleností triangulační technikou

Měření ss motoru - řízení otáček pulzně šířkové (PWM)

Snímače a akční členy zážehových motorů

Ultrazvukové snímače

13. Další měřicí přístroje, etalony elektrických veličin.

Senzory průtoku tekutin

Teorie systémů TES 3. Sběr dat, vzorkování

Zesilovače biologických signálů, PPG. A6M31LET Lékařská technika Zdeněk Horčík, Jan Havlík Katedra teorie obvodů

Optoelektronické. Plastové válcové pouzdro s plochými boky umožňuje montáž přiloženými maticemi M18 nebo pomocí šroubů skrz pouzdro snímače.

Problematika náhrady konvenční ustavovací metody metodou bezdotykovou

Kurs praktické elektroniky a kutění

9. ČIDLA A PŘEVODNÍKY

X14 AEE + EVA Mindl. Odstředivý regulátor předstihu zážehu

Optoelektronické. Vlastnosti. Použití

Zpracoval: Ing Vladimír Michna. Pracoviště: Katedra textilních a jednoúčelových strojů TUL

H.1. SNÍMAČE HLADIN H.2. LIMITNÍ SPÍNAČE

Optoelektronické. Jedna vlastnost charakterizuje všechna geniální řešení: jednoduchost. Vlastnosti

ETC Embedded Technology Club setkání 5, 3B zahájení třetího ročníku

AVS / EPS. Pracovní verze část 3. Ing. Radomír Mendřický, Ph.D.

Obsah. Úvod... 9 Silnoproudé okruhy, zdroje a spotřebiče Elektrická instalace Akumulátor Alternátor Dynamo...

SEP2 Sensor processor. Technická dokumentace

1 SENZORY SÍLY, TLAKU A HMOTNOSTI

Snímače fyzikálních veličin

Výukové texty. pro předmět. Automatické řízení výrobní techniky (KKS/ARVT) na téma

Zpětnovazební prvky a čidla odměřování. Princip a funkce fotoelektrických snímačů.


Měření a automatizace


Transkript:

7. Měření lineární a úhlové polohy. Optoelektronické a ultrazvukové senzory Prof. Pavel Ripka Katedra měření ČVUT v Praze, FEL Evropský sociální fond Praha & EU: Investujeme do vaší budoucnosti 2014 A3B38SME přednáška 7 1

Obsah Přehled metod měření lineární polohy a vzdálenosti Měření úhlové polohy Optoelektronické senzory Ultrazvukové senzory přednášky A3B38SME Senzory a měření zdroje převzatých obrázků: pokud není uvedeno jinak, zdrojem je monografie Haasz, Sedláček: Elektrická měření a skripta Ripka, Ďaďo, Kreidl, Novák: Senzory 2014 A3B38SME přednáška 7 2

lineární / rotační Senzory polohy Dvoustavové S kodovým výstupem : inkrementální / absolutní, optické /magnetické Lineární odporové indukčnostní kapacitní optické ultrazvukové 2014 A3B38SME přednáška 7 3

Dvoustavové senzory polohy (proximity switch) dvoustavový princip: mikrospínač jazýčkový kontakt Wiegandův senzor lineární senzor polohy + komparátor: Hallův senzor magnetorezistor optická závora kapacitní... 2014 A3B38SME přednáška 7 4

Jazýčkové kontakty (reed contacts) magneticky měkké kontakty ovládány polem permanentního magnetu normálně rozepnutý (i normálně sepnutý a bistabilní typ) hystereze malá je žádoucí vícenásobné zony sepnutí aplikace: otáčky (bicykl), poloha (dveře) 2014 A3B38SME přednáška 7 5

Hallovy rychlostní a polohové senzory pro řízení spalovacích motorů Active Speed and Position Sensors for Engine Management Honeywell 2014 A3B38SME přednáška 7 6

Magnetické, kapacitní a indukčnostní senzory polohy (opakování) Magnetické inkrementální bezkontaktní potenciometry Kapacitní mezerové s překryvem elektrod otevřeného typu Indukčnostní s vířivými proudy Indunčnostní s proměnnou magnetickou mezerou transformátorové LVDT Induktosyn selsyn 2014 A3B38SME přednáška 7 7

Magnetický bezkontaktní potenciometr použitý senzor: dvojice Hallových sond nebo GMR magnetorezistorů Sensitive bridges of the GMR Sensor - the arrows in the resistor symbols show the direction of the reference layer - from Infineon Ideal Output of the GMR Sensor from Infineon 2014 A3B38SME přednáška 7 8

Odporové senzory polohy (opakování) Proudové napájení potlačuje vliv odporu přívodů, ale vliv ρ Potenciometrické uspořádání potlačuje změny ρ Navijákový senzor polohy s viceotáčkovým potenciometrem 2014 A3B38SME přednáška 7 9

Optoelektronické senzory polohy Založené na: změna polohy světelné stopy zastínění (optická závora) odraz zrcadlový difuzní interference doba šíření 2014 A3B38SME přednáška 7 10

Optické detektory : fotodioda Ripka (ed): Modern Sensors Handbook 2014 A3B38SME přednáška 7 11

2014 A3B38SME přednáška 7 12 (Position-Sensitive photo Detectors Polohově citlivé detektory) PSD ; 0 0 L X B L X L A R R I I R R R I I L x R R I I L X B 0 L x L I I A 0 L x L x L x L I I I I I I I B A B A B A 2 1 0 fotodioda s rozdělenou anodou, i zde se používá záporné předpětí

CCD a CMOS obrazové snímače amplifier transistor column bus transistor microlens photodiode red color filter reset transistor row select bus silicon substrate n + potential well CMOS: pixel tvořen fotodiodou a MOS tranzistorem, napěťový výstup. Výběr řádku-sloupce spínacími tranzistory. Umožňuje zpracování obrazu na stejném chipu. 2014 A3B38SME přednáška 7 13

CCD = Charge Coupled Devices Optoelektronické senzory s nábojově vázanou strukturou: pixel tvořen CMOS kondenzátorem, ve kterém se vytvoří náboj úměrný expozici. Pixely se postupně vyčítají pomocí analogového nábojového posuvného registru. Na konci řádku je nábojový zesilovač. 2014 A3B38SME přednáška 7 14

Inkrementální senzor polohy min = 7 m Interpolátory: až 50 nm Existují i v magnetickém a kapacitním provedení 2014 A3B38SME přednáška 7 15

Inkrementální senzor polohy magnetický princip 2014 A3B38SME přednáška 7 16

Inkrementální senzor polohy min = 7 m Interpolátory: až 50 nm?? Kvadraturní výstupy 2014 A3B38SME přednáška 7 17

Kódový absolutní senzor polohy position i magnetické provedení Grayův kód 2014 A3B38SME přednáška 7 18

Reflexní senzor s difusním odrazem Pro malé vzdálenosti Založen na difusním odrazu Pro potlačení vlivu okolního potlačení se používá modulace světla použití hlavně pro detektory polohy (proximity switch) možnost kompenzace odrazivosti a náklonu více senzory aperture Rec 2 Em Rec 3 Rec 1 2014 A3B38SME přednáška 7 19

Retroreflektivní senzor s odražečem 2014 A3B38SME přednáška 7 20

Triangulační senzory Difusní odraz?? Pro střední vzdálenosti přesnost až 10 m 2014 A3B38SME přednáška 7 21

Optická závora 2014 A3B38SME přednáška 7 22

Optické vláknové senzory Optické vlákno: princip úplného odrazu Vlákno umožňuje přívod světla do neprístupných míst, odolné vůči vys. teplotám chemikálií, rušení Reflexní i clonicí princip 2014 A3B38SME přednáška 7 23

Pro největší vzdálenosti Time of flight : 1. Přímá metoda - světlo uletí 30 cm za 1 ns = rozlišení 1 cm na 1 km 2. Metoda frekvenční modulace dosažitelná přesnost: mm Používá se i pro ultrazvuk a radar 2014 A3B38SME přednáška 7 24

Senzor clonicího typu (scanner) 2014 A3B38SME přednáška 7 25

čtečky čárového kódu 1. pero konst. rychlost 2. CCD snímač 3. laserový snímač až do 10 m 4. obrazový snímač www.denso-wave.com 2014 A3B38SME přednáška 7 26

Interferometrické senzory polohy Michelsonův interfermetr 2014 A3B38SME přednáška 7 27

Magnetostrikční senzory polohy elastická vlna... v = 3000 m/s = 3m / ns (původně zpožďovací linka) max. délka až 4 m (útlum) hystereze 0.4 m linearita 0.02 % Animace: http://www.rdpe.com/ex/hiw-magneto.htm 2014 A3B38SME přednáška 7 28

Ultrazvukový dálkoměr měří vzdálenost 0(?)až 255 centimeterů s rozlišením +/ 3 cm. princip: time of flight piezoelektrický vysílač i přijímač (oddělené) rychlost zvuku 346 m/s vyžaduje kvalitní odraz 10 až 15 pulsů/s, programovatelné (80 ms..2,5 s) 2014 A3B38SME přednáška 7 29