LSI,LSO,LSC PDF

Poradnik układów elektrycznych Moeller 02/07
Aparatura sterująca i sygnalizacyjna
Czujniki indukcyjne zbliżeniowe LSI
Czujnik indukcyjny zbliżeniowy pracuje na
zasadzie tłumionego oscylatora LC: jeżeli w
obszar działania dostanie się metal, to z układu
zostaje pobrana energia. Część metalowa
wywołuje stratę energii na prądy wirowe. Straty
na prądy wirowe są zależne od wielkości
i rodzaju części metalowej.
.Zmiana amplitudy drgań oscylatora prowadzi
do zmiany prądu, którą układ elektroniczny
analizuje i przetwarza na określony sygnał
łączący. W czasie tłumienia na wyjściu aparatu
jest do dyspozycji statyczny sygnał.
햲
햳
햴
햵
햶
a
b
c
d
e
Oscylator
Prostownik
Wzmacniacz
Wyjście
Zasilacz
Właściwości indukcyjnego czujnika
zbliżeniowego
Dla wszystkich indukcyjnych czujników
zbliżeniowych obowiązują następujące dane:
• izolacja ochronna według IEC346/VDE 0100
lub IEC 536,
• stopień ochrony IP 67,
• wysoka częstość łączeń lub częstotliwość
łączeń,
• brak konserwacji i zużycia (długa żywotność),
• nieczułość na wibracje,
• dowolna pozycja wbudowania,
• wskaźnik LED pokazujący stan łącznika lub
stan wyjściowy i ułatwiający kalibrację podczas instalacji,
• zakres temperatur pracy -25 do + 70°C,
• odporność na naprężenia wywołane przez
drgania: czas cyklu 5 min, amplituda 1 mm,
zakres częstotliwości 10 - 55 Hz,
• zgodność z IEC 60947-5-2,
• statyczne wyjście, które tak długo pozostaje
aktywne, jak długo aparat jest tłumiony,
• bark odbić podczas łączenia w zakresie
mikrosekund (10–6 s).
Odległość zadziałania S
Odległość zadziałania jest to odległość, przy
której część metalowa zbliżając się do aktywnej
powierzchni powoduje zmianę sygnału na wyjściu. Odległość zadziałania jest zależna od:
• kierunku najazdu
• wielkości
• rodzaju materiału części metalowej.
Przy różnych materiałach należy uwzględniać
następujące współczynniki korekcyjne:
Stal (St 37)
1,00 x Sn
Mosiądz
0,35 – 0,50 x Sn
Miedź
0,25 – 0,45 x Sn
Aluminium
0,35 – 0,50 x Sn
Stal szlachetna
0,60 – 1,00 x Sn
Sn = Odległość zadziałania
3-21
3
Poradnik układów elektrycznych Moeller 02/07
Aparatura sterująca i sygnalizacyjna
Czujniki indukcyjne zbliżeniowe LSI
Praca przy napięciu przemiennym
Indukcyjne łączniki zbliżeniowe, pracujące przy
napięciu przemiennym, posiadają dwa
przyłącza. Obciążenie jest połączone szeregowo z czujnikiem.
L1
U czujnika
U pracy
Czujnik
3
R obc.
U, I obc.
N
Praca przy napięciu stałym
Czujniki indukcyjne zbliżeniowe, pracujące przy
napięciu stałym, posiadają trzy przyłącza. Do
zasilania stosuje się napięcie bezpieczne.
Przebiegi łączeniowe dają się tu bliżej określić,
ponieważ obciążenie jest sterowane poprzez
wydzielone wyjście i daje się tu zaobserwować
zachowanie niezależne od obciążenia.
+
U pracy
R obc.
U, I obc.
3-22
Czujnik
U czujnika
–
Poradnik układów elektrycznych Moeller 02/07
Aparatura sterująca i sygnalizacyjna
Czujniki zbliżeniowe optyczne LSO
Zasada działania
Optoelektroniczne sensory łącznika pracują
z modulowanym światłem podczerwonym. Tak
więc światło widzialne nie może zakłócić ich
działania. Światło podczerwone może przeniknąć przez silne zabrudzenie elementu optycznego, gwarantując pewność działania. Nadajnik i odbiornik czujnika zbliżeniowego są
wzajemnie zestrojone. Odbiornik sensora
wzmacnia w pierwszej kolejności poprzez scalony filtr pasmowy częstotliwość nadajnika.
Wszystkie inne częstotliwości zostają
osłabione. Daje to aparatom dużą odporność
na światło obce. Elementy optyczne z tworzywa
sztucznego gwarantują duży zasięg. Z uwagi na
działanie rozróżnia się dwa rodzaje optycznych
czujników zbliżeniowych.
Materiał
Współczynnik
ok.
Papier, biały, matowy,
200 g/m2
Metal, błyszczący
Aluminium, czarne,
anodowe
Styropor, biały
Materiał bawełniany, biały
PVC, szare
Drewno bez obróbki
Karton, czarny, błyszczący
Karton, czarny, matowy
1 x Sd
1,2 – 1,6 x Sd
1,1 – 1,8 x Sd
1 x Sd
0,6 x Sd
0,5 x Sd
0,4 x Sd
0,3 x Sd
0,1 x Sd
Sd = zakres łączenia
Refleksyjna kurtyna świetlna
Optyczny czujnik odbiciowy
b
a Obiekt
a
Optyczny czujnik refleksyjny wysyła światło
podczerwone na wyczuwany obiekt, który
odbija to światło we wszystkich kierunkach.
Sygnał świetlny (przy wystarczającym
natężeniu) trafiający na odbiornik powoduje
przełączenie. Analizowane są stany "jest odbicie" i "nie ma odbicia". Stany te są jednoznaczne z obecnością i nieobecnością obiektu w
wyczuwanym zakresie. Na stopień odbicia
wyczuwanych powierzchni obiektu ma wpływ
strefa działania Sd.
Różne cechy odbijającego materiału dają następujące współczynniki korekcyjne:
a Obiekt
b Reflektor
a
Aparat wysyła impulsowy strumień światła podczerwonego, który jest odbijany przez reflektor
lub lustro. Przerwanie strumienia świetlnego
powoduje przełączenie aparatu. Zapory świetlne
rozpoznają przedmioty niezależnie od ich
powierzchni, o ile nie są one błyszczące. Wielkość reflektora należy tak dobrać, aby wykrywany przedmiot prawie całkowicie przerywał
strumień światła. Pewność rozpoznania jest zagwarantowana w każdym przypadku, gdy obiekt
ma wielkość reflektora. Aparat można również
tak nastawić, aby rozpoznawał przezroczyste
obiekty.
3-23
3
Poradnik układów elektrycznych Moeller 02/07
Aparatura sterująca i sygnalizacyjna
Pojemnościowe czujniki zbliżeniowe LSC
Zasada działania
3
Aktywna powierzchnia pojemnościowego czujnika zbliżeniowego LSC utworzona zostaje z
dwóch koncentrycznie umieszczonych metalowych elektrod, które można traktować jako
elektrody "otwartego" kondensatora. Elektrody tego kondensatora umieszczone są w
gałęzi sprzężenia zwrotnego oscylatora wysokiej częstotliwości. Jest on tak dopasowany,
aby w przypadku wolnej powierzchni nie oscylował. Jeżeli do czujnika zbliża się obiekt, to
dostanie się on w pole elektryczne przed elektrodami. .To powoduje zwiększenie pojemności
sprzężenia i oscylatorzaczyna drgać. Amplituda
drgań zostaje rozpoznana przez detektor i
zamieniona w polecenie łączenia.
Metale osiągają największe odległości zadziałania, ze względu na swoją bardzo wysoką
przewodność. Współczynników redukcji dla
rozmaitych metali, tak jak ma to miejsce w
przypadku czujników zbliżeniowych indukcyjnych, nie uwzględnia się.
Reakcja na obiekty wykonane z materiałów nieprzewodzących (izolatorów):
A+
Jeżeli pomiędzy elektrodami kondensatora
umieszczony zostanie izolator, to pojemność
ulegnie podwyższeniu w zależności od stałej
dielektrycznej e izolatora. Stała dielektryczna
jest dla wszystkich substancji stałych i ciekłych
większa niż dla powietrza.
B–
Obiekty z materiałów nieprzewodzących w ten
sam sposób oddziaływają na aktywną
powierzchnię pojemnościowego czujnika
zbliżeniowego . Pojemność sprzężenia zostaje
podniesiona. Materiały o większej stałej
dielektrycznej uzyskują większe odległości
zadziałania.
C
B
A
a
b
c
d
Uwaga
B
C
e
a Oscylator
b Detektor
c Wzmacniacz
d Wyjście
e Zasilacz
A, B Elektrody główne
C Elektroda pomocnicza
3-24
Rodzaje ingerencji
Pojemnościowe czujniki zbliżeniowe uruchamiane są zarówno przez obiekty przewodzące,
jak i nieprzewodzące.
Podczas badania materiałów organicznych
(drewno, zboże, itd.) należy zwrócić uwagę na
to, że uzyskana odległość zadziałania zależy w
ogromnym stopniu od zawartości wody w tych
materiałach. (ewody = 80!)
Wpływ warunków środowiska
Na podstawie poniższego diagramu łatwo
stwierdzić, że odległość zadziałania Sr zależna
jest od stałej dielektrycznej er rozpoznawanego
obiektu.
Poradnik układów elektrycznych Moeller 02/07
Aparatura sterująca i sygnalizacyjna
Pojemnościowe czujniki zbliżeniowe LSC
W przypadku obiektów metalowych osiąga się
maksymalną odległość zadziałania (100%).
W przypadku innych materiałów odległość ta
ulega redukcji w zależności od stałej dielektrycznej rozpoznawanego obiektu.
80
er
60
30
10
1
10 20
40
60
80
100
sr
[%]
W poniższej tabeli wymieniono stałe dielektryczne er kilku najważniejszych materiałów. W
przypadku drewna występują relatywnie duże
wahania, a to ze względu na wysoką stałą
dielektryczną wody. Wilgotne drewno rozpoznawane będzie zatem przez pojemnościowe
czujniki zbliżeniowe o wiele lepiej niż suche.
Materiał
er
Powietrze, próżnia
Teflon
Drewno
Parafina
Nafta
Olej terpentynowy
Olej transformatorowy
Papier
Polietylen
Polipropylen
Zalewa kablowa
Guma miękka
Guma silikonowa
Polichlorek winylu
Polistyren
Celuloid
Pleksiglas
Araldyt
Bakelit
Szkło kwarcowe
Guma twarda
Papier olejowy
Preszpan
Porcelana
Laminat papierowy
Piasek kwarcowy
Szkło
Poliamid
Mika
Marmur
Alkohol
Woda
1
2
2 do 7
2,2
2,2
2,2
2,2
2,3
2,3
2,3
2,5
2,5
2,8
2,9
3
3
3,2
3,6
3,6
3,7
4
4
4
4,4
4,5
4,5
5
5
6
8
25,8
80
3
3-25