Elektrotechnika Automatizační technika Automatizační prostředky – vstupní členy (EL32) Ing. Zuzana Prokopová

Pojem snímač Senzor je funkční prvek tvořící vstupní blok měřicího řetězce, který je v přímém styku s měřeným prostředím. Citlivá část snímače se označuje jako čidlo.

Snímače v automatizaci Používají se pro měření polohy, rychlosti, zrychlení, teploty, tlaku, průtoku atd. Podle tohoto, na jakém principu pracují, bývají také v praxi označovány: odporové snímače, indukční, kapacitní, optické, ultrazvukové, impulzní, mechanické, termoelektrické, polovodičové, bezdotykové, …

Rozdělení senzorů podle měřené veličiny podle fyzikálního principu podle styku s měřeným prostředím podle transformace signálu podle výrobní technologie

senzory teploty, tlaku, průtoku, radiačních veličin, mechanických veličin (dráha, rychlost, zrychlení, kroutící moment atd.), senzory pro analýzu kapalin a plynů, senzory elektrických a magnetických veličin atd. senzory odporové, indukčnostní, indukční, kapacitní, magnetické, piezoelektrické, optické vláknové, chemické, biologické atd. bezdotykové, dotykové

aktivní a pasivní elektromechanické, mechanické, pneumatické, elektrochemické, polovodičové, mikroelektronické, optoelektronické, …  

Inteligentní senzory Vycházejí z technologie spojení čidla s navazujícími integrovanými analogovými obvody na křemíkovém čipu. Zpravidla v sobě zahrnují čidlo měřené veličiny, obvody pro úpravu signálu, A/D převodník, mikroprocesor, obvody pro obousměrnou komunikaci atd.

Blokové schéma inteligent. senzoru

Dělení inteligentních snímačů vstupní část vnitřní část výstupní část

převod fyzikální, chemické, biologické veličiny na elektrickou zesílení a filtrace signálu, linearizace charakteristiky normování signálu, přepínání více vstupních veličin s adresami v řadě, ve smyčce atd. ochrana proti nežádoucímu působení parazitních veličin

analogově-číslicový převod, autokalibrace, číslicová linearizace, aritmetické operace, autodiagnostika, statické vyhodnocování naměřených dat přes rozhraní dálkově ovládané rozsahy (zesílení, hlídání mezivýsledků atd.)

unifikace analogových výstupních signálů komunikace prostřednictvím integrovaného rozhraní se sběrnicovým systémem výkonové binární výstupy číslicově-analogový převod

Snímače polohy Typ senzoru volíme podle druhu materiálu sledovaného objektu, podle podmínek prostředí a způsobu detekce (dotykové, nebo bezdotykové). Nejdůležitějším krokem při výběru snímače zůstává volba správného funkčního principu.

Základní typy bezdotykových snímačů polohy odporové optické magnetické indukční kapacitní ultrazvukové

Indukční snímače Indukční snímač obecně slouží pro vyhodnocování přítomnosti kovového materiálu. Snímač lze použít jako bezdotykový koncový spínač na strojích, automatických linkách apod. Je možné ho použít v prostředí prašném i venkovním.

Popis funkce indukčního snímače

Ultrazvukové snímače Ultrazvukové snímače slouží k zjišťování přítomnosti odrazového materiálu a k zjišťování vzdálenosti. Vyrábějí se v provedení jako koncový spínač (binární) nebo s analogovým výstupem. optické

Optické snímače Optické snímače pracují na principu vyhodnocení rozkladu světla odraženého od povrchu pohybujícího se nebo kmitajícího předmětu. Nemají žádný elektrický přívod. Světelný signál ze vzdáleného zdroje světla se přivádí optickým kabelem do snímače a stejným kabelem se vysílá výstupní světelný signál do vyhodnocovací jednotky. magnetické

Magnetické senzory

Princip činnosti Činnost magnetických senzorů je založena na stanovení změn magnetických veličin vyvolaných deformacemi feromagnetických materiálů. Nejčastěji se využívá principů magnetostrikce a magnetoanizotropie.

Magnetostrikce Fyzikální jev, při němž se vlivem sil vyvolaných magnetických polem mění rozměry feromagnetika nebo se naopak vlivem deformací vyvolaných vnějšími silami mění permeabilita feromagnetika.

Odporové snímače – tenzometry Tyto snímače vyhodnocují změnu odporu způsobenou změnou geometrických rozměrů nebo krystalografické orientace snímacího prvku vlivem deformace pružícího měrného prvku, se kterým je tenzometr pevně spojen.  

Rozdělení tenzometrů Kovové: drátkové volné drátky nebo mřížky lepené na podložce fóliové (fotolitografická technologie) napařované (tenkovrstvá technologie) Polovodičové: monokrystalické integrované na Si substrát polykrystalické

Drátkový tenzometr

Fóliový tenzometr

Monokrystalický tenzometr