Elektrotechnika Automatizační technika Fyzikální principy snímačů (EL50) Ing. Josef Kovář

SENZORY poskytují počítači informace o stavu prostředí, které sleduje a řídí Poskytují informace o teplotě, tlaku, vzdálenosti, rychlosti

Umístění senzorů Vazba mezi počítačem a technologickým procesem

Senzor a čidlo Dříve mělo slovo senzor stejný význam jako snímač, čidlo, detektor. V dnešní době označujeme jako čidlo vlastní citlivou snímací část senzoru. Senzory mohou být prvky s vlastním mikropočítačem a inteligencí (smart senzory).

Smart snímač Měřicí řetězec smart senzoru

Fyzikální principy senzorů Fyzikální jev Princip Termoelektrický jev Pokud vodivě spojíme dva kovy s různou výstupní prací elektronů, pak při různé teplotě měřicího a srovnávacího konce vodičů naměříme na srovnávacím konci napětí, které je úměrné teplotě na měřicím konci Dilatační jev Při ohřevu mění látka délku nebo objem Fotoelektrický jev Dopadem světla na fotoelektrický materiál se světelná energie přeměňuje na elektrickou. To se projeví jako změna elektrických vlastností nebo vodivosti či vznikem napětí Hallův jev Pokud prochází v jedné ose rovinného polovodičového plátku proud a kolmo na rovinu působí magnetické pole, vzniká v kolmém směru na směr proudu Hallovo napětí Piezoelektrický jev Pokud působí na piezoelektrický krystal síla, vzniká na elektrodách náboj Tenzometrický jev Vlivem změny délky vodiče při namáhání se mění jeho odpor

Dělení snímačů podle fyzikálních principů podle vstupního signálu (mechanické, tepelné, …) podle elektrického výstupního signálu (aktivní – samy generují výstupní signál /generátory/ – a pasivní, např. odporové snímače) podle principu snímání na kapacitní, magnetické, odporové, optické, ultrazvukové na interní a externí

Indukční senzory Tento název v literatuře většinou zahrnuje senzory indukční i indukčnostní. V indukčních senzorech je indukováno napětí vnějším polem. U indukčnostních snímačů polohy spočívá převod polohy tělesa na změnu vlastní nebo vzájemné indukčnosti. Nejčastěji se využívají právě senzory na principu indukčnostním.  

Indukčnostní snímač Princip zapojení indukčnostního snímače

Kapacitní senzory Tyto senzory pracují bezdotykově. Převádějí měřenou veličinu na kapacitu kondenzátoru. Mohou detekovat jak vodivé, tak nevodivé materiály. Používají se především pro snímání nekovových předmětů a hlídání hladin kapalin a sypkých hmot.

Kapacitní senzory Princip kapacitního snímače

Odporové snímače Využívají změnu elektrického odporu. Senzory se vyrábějí z kovu nebo z polovodičového materiálu. Nejčastěji se používají následující kovy: platina, nikl, molybden.

Měření elektrického odporu Dvouvodičové zapojení

Měření elektrického odporu Třívodičové zapojení

Optické senzory Optické senzory, které přesněji nazýváme fotoelektrické nebo optoelektronické, se stále více používají v průmyslu. Pracují tak, že přeměňují světlo (elektromagnetické vlnění) na elektrický proud. V dnešní době představují nejvíce využívané senzory v průmyslu.

Optické senzory – použití úlohy pro dopravu materiálu a dopravníkové pásy detekce přítomnosti materiálu detekce značek hlídání plnění kontrola polohy nebo velikosti kontrola chybějících částí výrobku hlídání polohy při navíjení pásů kontrola rozměrů při velkých vzdálenostech hlídání výšky hladiny rozlišování barev

Optické senzory Reflexní senzory snímají a měří světelný výkon, který pak vyhodnotí a porovnají s přednastavenou požadovanou hodnotou. Kromě měření vzdálenosti zpracovávají i jiné optické parametry, a to hlavně kontrast a barvu.

Optické senzory Princip reflexního snímače

Inkrementální senzory Používají se pro měření a řízení polohy, natočení, rychlosti, zrychlení a délky (většinou taženého materiálu). Jejich využití je v celém rozsahu aplikací v oblasti průmyslu, ale i v počítačové technice a samozřejmě v robotice. Vyznačují se vysokou přesností, rozlišovací schopností, malými rozměry a nízkou hmotností.

Inkrementální senzory Princip snímače polohy

Inkrementální senzory Provedení snímače

Inkrementální senzory Detekce signálů