inne pomiary

AKADEMIA ROLNICZA

we Wrocławiu

Instytut Inżynierii

Rolniczej

Automatyka

Wykład 6a

Dr inż. Deta Łuczycka

Człony pomiarowe
wielkości elektrycznych:

-przekładnik prądowy i napięciowy

-dzielniki napięcia

Przetworniki:-magnetoelektryczne

-elektromagnetyczne

-elektrodynamiczne

-indukcyjne

-cieplne

-elektrostatyczne

Podział czujników ze względu na

sposób pomiaru

e le k t r o s t y k o w e
in d u k c y jn e
p o je m n o ś c io w e
fo t o e le k t r y c z n e
iz o t o p o w e

z ę b a t e
d ź w ig n io w e
d ź w ig n io w o - z ę b a t e
s p r ę ż y n o w e
d ź w ig n io w o - ś r u b o w e

in t e r fe r e n c y jn e
o p t y c z n o - m e c h a n ic z n e
in k r e m e n t a ln e

c z u j n i k i e l e k tr y c z n e

c z u j n i k i m e c h a n i c z n e

o p ty c z n e

C z u j n i k i p r z e s u n i ę ć

Człony pomiarowe
wielkości mechanicznych

(Pomiar przesunięć i
długości)



Czujniki fotoelektryczne
są skonstruowane na
zasadzie zależności zmian
wartości prądu
powstającego w
fotokomórce od zmian
intensywności padającej na
nią wiązki promieni
świetlnych.

Czujniki fotoelektryczne

Światło jako medium czujnika

Stosowane jest w wielu dziedzinach techniki i codziennego życia

w układach sterowania i regulacji. ocenia się przy tym zmianę

intensywności strumienia światła na jego drodze optycznej

(miedzy nadajnikiem i odbiornikiem), która to zmiana jest

wywołana obecnością kontrolowanego obiektu. W zależności od

obecności tego obiektu oraz budowy ścieżki optycznej strumień

światła zostaje przerwany, odbity lub rozproszony. jako nadajniki

stosowane są przeważnie synchroniczne diody pracujące w

podczerwieni, a jako odbiorniki stosowane są fototranzystory.

Sygnał wyjściowy jest w dużej mierze niezależny od oświetlenia

zewnętrznego, ponieważ światło widzialne łatwo jest odfiltrować.

W trudnych warunkach chętnie stosuje się czujniki odbiciowe lub

bariery świetlne pracujące ze światłem czerwonym, emitowane

przez diodę świetlną ponieważ łatwo zauważyć taki strumień

światła i punkt.

Czujniki odbiciowe

czujniki te mają nadajnik i

odbiornik we wspólnej

obudowie. Sposób

wycelowania na badany obiekt

jest w dużej mierze nieistotny.

Obiekt obserwowany (np.

płytka znormalizowana o 90%

odbiciu) umieszczona w

obszarze padania strumienia

światła odbija od swej

powierzchni część światła

która wraca do odbiornika. gdy

płytka zbliży się do krzywej

(patrz rys.) następuje

przełączanie i zmiana sygnału

wyjściowego.

Bariery refleksyjne

Bariery te mają nadajnik i

odbiornik we wspólnej obudowie.

Reflektor, znajdujący się na

przeciwległej stronie drogi

światła, odbija strumień światła

pochodzący z nadajnika, kierując

go do odbiornika.

Obiekt obserwowany przerywa

strumień światła odbitego i

wywołuje zmianę sygnału

wyjściowego. przy

powierzchniach lustrzanych

zaleca się, aby światło odbite

przed wejściem do układu

odbiornika przepuścić przez filtr

polaryzacyjny, żeby uniknąć

ewentualnych zakłóceń od innych

sygnałów.

Bariery jednokierunkowe

bariery świetlne
jednokierunkowe składają się z
oddzielnego nadajnika i
odbiornika, które muszą być
umieszczone po obydwu
stronach ścieżki światła.

Element obserwowany przerywa
strumień światła i oddziaływuje
na odbiornik - niezależnie od
własności powierzchni -
powodując zmianę sygnału
wyjściowego. Przy
niekorzystnych warunkach (np.
zapylenie, olej, mgła) takie
zapory jednokierunkowe dają
najlepsze wyniki

Fotoelektryczne czujniki SCO



Fotoelektryczne czujniki zbliżeniowe SCO są w pełni

elektronicznymi przełącznikami, które wykrywają zbliżanie do

czoła obudowy materiałów stałych, sypkich i cieczy, takich jak

metale, drewno, woda, tworzywa sztuczne itp. Mają szerokie

zastosowanie w układach automatyki przemysłowej do

określania położenia przedmiotu, sygnalizacji przekroczenia

poziomu i wszędzie tam gdzie wymagana jest dokładność i

niezawodność.

Działają

niezawodnie

warunkach

przemysłowych, a ich długą żywotność zapewnia właściwa

konstrukcja, dobra jakość stosowanych materiałów i brak

części ruchomych.



Idealny  czujnik  dla  rozpoznawania  naklejek  na
butelkach.  Odbiciowy  z  zabezpieczeniem  przed
interferencją  z  innymi  czujnikami.  Wersje  z
kablem (2 m) lub z konektorem (M12). Metalowa
obudowa IP 67.



Zasięg:



Odbiciowy: 40 +/- 10 mm



Miniaturowy  (7x11x14.6  mm)  czujnik  o  dużej  szybkości
działania.  Posiada  widzialną  plamkę.  Zabezpieczenie  przed
wpływem  innych  czujników.  Obudowa  IP67  -  wyposażony  w
kabel.



Zasięg:



Nadajnik-odbiornik: 1 m; 500 mm



Odbiciowy z reflektorem: 10-200 mm



Odbiciowy: 5-30 mm; 5-15 mm



Czujnik wykrywający poziom w środku opakowania. Wykrywa
przeźroczyste płyny wewnątrz kartonowych i plastikowych
pojemników. Wyposarzony w kabel (2 m) NPN DARK-
ON/LIGHT-ON. Obudowa metalow IP67. Zasięg: 200 mm



Nowoczesny

czujnik

typu

odbiciowego

nastawialnym

zasięgiem

działania

zdefiniowanym  w  przestrzeni  punkcie  odczytu.
Dokładna  detekcja  bez  względu  na  kolor
przedmiotu.  Eliminuje  wpływ  tła.  Każdy  model
wyposażony  w  przełącznik  LIGH-ON,  DARK-ON.
Obudowa  metalowa  IP67,  z  kablem  (2  m).
Wyjście NPN lub PNP.



Zasięg:



Odbiciowy: 30-100 mm



Czujnik przeznaczony do wykrywania obiektów
spod przenośników. Wąska obudowa
mieszcząca się między rolkami. Wyjście PNP,
wyposażony w konektor.

52 x 18,8 x 72 mm,
nadajnik-odbiornik odległ. 30mm
z regulacją czułości,



VS1:

25,7 x 8,3 x 11,6 mm,
odbiciowy zbieżny,

zasięg 20 mm

Q23, QH23:

34 x 12 x 23 mm,
zasięg maks. 8 m,
wszystkie rodzaje pracy

Czujniki pojemnościowe



Czujniki pojemnościowe

skonstruowane są na

zasadzie zmian pojemności

kondensatora w zależności od

zmian odległości między jego

okładzinami. Przesunięcie

trzpienia pomiarowego

zależne od wielkości

mierzonego przedmiotu,

wywołują przesunięcie

cylindra w stosunku do

drugiego nieruchomego

cylindra. Cylindry tworzą

okładki kondensatora o

pojemności zależnej od ich

wzajemnej odległości.

Schematy pojemnościowego
czujnika przesunięć wraz z
charakterystyką:

a)płaskiego o zmiennej odległości między okładzinami

b)obrotowego o zmiennej powierzchni okładzin

c)płaskiego o zmiennej przenikalności względnej

Czujniki elektrostykowe



Czujniki elektrostykowe

posiadają prostą

konstrukcję, jednak nie

pozwalają na wyznaczenie

wymiarów mierzonego

przedmiotu, a tylko na

stwierdzenie, czy są one

wykonane w założonych

granicach tolerancji.

Przesunięcia trzpienia

pomiarowego 1, zależnie od

wielkości mierzonego

przedmiotu powodują

zwieranie lub rozwieranie

styków 4 i zapalenie

odpowiednich lampek.

Przetworniki o ruchomym
styku:

- oporniki

- dławiki

- autotransformatory

Wada: zużywanie styków

Powstawanie nieciągłości w
sygnale wyjściowym
potencjometru:

a);b) dwa warianty usytuowania styku ślizgowego
względem zwojów potencjometru

c) Napięcie wyjściowe potencjometru

(Uwy –zmiana napięcia wyjściowego przy zwarciu
zwojów szczotką)

Czujniki indukcyjne



Czujniki indukcyjne dają
sygnał wyjściowy w postaci
ciągłej. Zasada ich działania
jest oparta na zmianie
indukcyjności własnej
(czujniki dławikowe) lub
wzajemnej (czujniki
transformatorowe) cewek
przetwornika, znajdującego
się w głowicy czujnika.

Czujniki dławikowe i
transformatorowe

Dławikowy czujnik indukcyjnościowy wraz z
charakterystyką statyczną:

a) solenoidalny

b) o zmiennej długości szczeliny

c) o zmiennej długości szczeliny

(L-indukcyjność)

Czujniki radiacyjne



W czujnikach

radiacyjnych wykorzystuje

się zmianę intensywności

promieniowania preparatu

izotopowego w zależności

od zmiany kontrolowanego

wymiaru. Natężenie

promieniowania ulega

zmianie wskutek ruchu

przesłony, sprzężonej z

trzpieniem pomiarowym

czujnika lub wskutek zmiany

grubości elementu,

znajdującego się na drodze

promieni od emitującego je

źródła do licznika.

Czujniki mechaniczne



o przekładniach złożonych z
dźwigni
nierównoramiennych,
zębatek i kół zębatych,
ślimaków i ślimacznic,
sprężyn i dźwigni itp..



są oparte na zasadzie
mechanicznego
przenoszenia przesunięcia
końcówki pomiarowej na
człon wskazujący
(wskazówkę).

Czujniki mechaniczne -
1



Czujniki zębate

(zegarowe) to najbardziej

rozpowszechnione czujniki

mechaniczne. W osłonie

czujnika przesuwa się

trzpień pomiarowy 1

zaopatrzony w kulistą

powierzchnię pomiarową.

Duża wskazówka 3 pokazuje

przesunięcia trzpienia

pomiarowego. Ilość całych

obrotów dużej wskazówki 3

rejestruje mała wskazówka

6. Przekładnię czujników

zegarowych tworzy zespół

zębatki i kół zębatych.

Czujniki mechaniczne -
2



Najprostszą konstrukcją

wyróżniają się czujniki

dźwigniowe, oparte na zasadzie

dźwigni. Typowymi czujnikami

dźwigniowymi są minimetry

(znane w Polsce również pod

nazwą limimetry). Na trzpieniu

pomiarowym 1 umieszczony

jest dwustronny nóż 3. Nóż ten

wchodzi w wycięcie w dźwigni

5. Dźwignia z drugiej strony

opiera się na nieruchomym

nożu 6. Nóż przesuwając się

wraz z trzpieniem powoduje

obrót dźwigni i połączonej z nią

wskazówki dookoła ostrza noża.

Czujniki mechaniczne -
3



Czujniki dźwigniowo-
zębate są to zwykle
czujniki dwuprzekładniowe, z
których pierwsza licząc od
trzpienia pomiarowego jest
zawsze dźwigniowa,
następne - zębate. Trzpień
pomiarowy powoduje
wychylenie dźwigni, na której
wykonany jest segment
zębaty. Z segmentem
zazębia się kółko zębate na
osi którego zamocowana jest
wskazówka.

Czujniki mechaniczne -
4



Czujnikiem mechanicznym
o najwyższej dokładności jest
czujnik o przekładni
sprężynowej, zwany
mikrokatorem. Podstawowym
elementem przekładni
mikrokatora jest płaska,
cienka sprężyna wykonana ze
stali, brązu lub szkła, zwinięta
w połowie długości w prawo,
a w połowie długości w lewo.
W środku jest przymocowana
lekka wskazówka z włókna
szklanego.

Czujniki mechaniczne -
5



Ze względu na konstrukcję
przekładni czujniki
dźwigniowo-śrubowe
charakteryzują się małym
wychyleniem dźwigni
przenoszącej przesunięcie
końcówki pomiarowej na
wskazówkę czujnika.
Przekładnie tego typu
najczęściej stosowane są w
czujnikach z poprzecznym
ruchem trzpienia.

Czujniki optyczne



czujniki optyczne o
przekładniach złożonych z
układów soczewek, pryzmatów i
zwierciadeł, w których
wykorzystano geometryczne
prawa rozchodzenia się
promieni świetlnych.



przeniesienie ruchów końcówki
pomiarowej na urządzenie
wskazujące odbywa się przy
współdziałaniu elementów
przekładni mechanicznych (np.
dźwigni lub śrubowo skręconej
taśmy) i optycznych (np. układy
soczewek, pryzmatów, lusterek,
źródła światła).

Czujniki optyczne - 1



Schemat pomiarowy

interferometru laserowego

oparty jest na układzie

Twymana-Greena. Składa się on

z lasera, płytki światło dzielącej

tzw. dzielnika, dwóch

pryzmatycznych zwierciadeł,

zestawu fotodetektorów, układu

formowania impulsów i licznika

rewersyjnego. Wiązka światła z

lasera jest rozdzielana, na

powierzchni światło dzielącej X-

X dzielnika, na dwie wiązki.

Jedna z nich skierowana jest do

nieruchomego zwierciadła

pryzmatycznego, a druga - do

ruchomego.

Czujniki optyczne - 2



W czujnikach optycznych

przeniesienie ruchów końcówki

pomiarowej na urządzenie

wskazujące odbywa się przy

współdziałaniu elementów

przekładni mechanicznych

(np. dźwigni lub śrubowo

skręconej taśmy) i

optycznych (np. układy

soczewek, pryzmatów,

lusterek, źródła światła).

Promienie świetlne skierowane

od zewnętrznego źródła

światła przechodzą przez

pryzmat 2 i po załamaniu w

nim o 90° oświetlają podziałkę

4a naciętą na szklanej płytce.

Czujniki optyczne - 3



Czujnik inkrementalny
składa się ze źródła światła i
fotodetektorów. Wzorzec
inkrementalny przesuwa się
względem nieruchomego
przeciwwzorca. Otrzymany
sygnał pomiarowy jest
prostokątny, a liczba
impulsów (zliczana w
odpowiednim liczniku) przy
znajomości okresu siatki
daje informacje o
przemieszczeniu układu

Człony pomiarowe grubości i
rozmiarów:

-fotoelektryczne

Stosowane np. do pomiaru takich elementów jak:

-warstwa

-folia

-szklane części w przemyśle optycznym

-w polu widzenia mikroskopu

-elektronowe

-rentgenowskie

-z izotopami promieniotwórczymi

-kondensatorowe

-dławikowe

-rezystorowe

-pneumatyczne

Pomiary prędkości i
przyspieszeń liniowych

Przyspieszeniomierz:

a)wahadłowy z czujnikiem

indukcyjnościowym

b)z tensometrami

1 masa

2 tensometr

3 czujnik indukcyjnościowy

Pomiary prędkości i
przyspieszeń kątowych:

-obrotomierze

-poprzez zliczanie

impulsów

-magnetyczne

-radionawigacyjne

Cyfrowy pomiar przesunięć
kątowych:

a)schemat działania układu

b)przebiegi napięć otrzymywanych z fotoelementów

1-tarcza pomiarowa

2-oświetlacz

3-fotoelementy

4-wzmacniacze

5-układ wykrywania kierunku

obrotu i licznik

6-wycinek tarczy pokazany

w powiększeniu

Document Outline