Podstawy mechatroniki 5. Sensory II

Podobne dokumenty
POMIAR TEMPERATURY CURIE FERROMAGNETYKÓW

Mechatronika i inteligentne systemy produkcyjne. Sensory (czujniki)

Wyznaczanie przenikalności magnetycznej i krzywej histerezy

Wybrane elementy elektroniczne. Rezystory NTC. Rezystory NTC

241 ü Obudowy z tworzywa lub metalu ü 4- lub 2-przewodowe ü Regulowane zasięgi działania ü Detekcja wszystkich rodzajów materiałów

Pytania z przedmiotu Inżynieria materiałowa

POLE MAGNETYCZNE Własności pola magnetycznego. Źródła pola magnetycznego

Właściwości magnetyczne materii. dr inż. Romuald Kędzierski

Zjawisko Halla Referujący: Tomasz Winiarski

Własności magnetyczne materii

Badanie pętli histerezy magnetycznej ferromagnetyków, przy użyciu oscyloskopu (E1)

Ferromagnetyki, paramagnetyki, diamagnetyki.

Politechnika Lubelska Wydział Elektrotechniki i Informatyki Katedra Urządzeń Elektrycznych i Techniki Wysokich Napięć. Dr hab.

LABORATORIUM INŻYNIERII MATERIAŁOWEJ

Magnetyczne czujniki zbliżeniowe serii CSB i CSC 1/ Czujniki kontaktronowe NAPĘDY DANE OGÓLNE. NAPĘDY > Czujniki zbliżeniowe serii CSB i CSC

Wyznaczanie przenikalności magnetycznej i krzywej histerezy

PRZETWORNIKI POMIAROWE

Momentem dipolowym ładunków +q i q oddalonych o 2a (dipola) nazwamy wektor skierowany od q do +q i o wartości:

Czujniki prędkości obrotowej silnika

MS01 MS02 MS max 17.78* 15.24*

Kolokwium 2. Środa 14 czerwca. Zasady takie jak na pierwszym kolokwium

Elektryczne właściwości materii. Materiały dydaktyczne dla kierunku Technik Optyk (W10) Szkoły Policealnej Zawodowej.

Silniki prądu stałego z komutacją bezstykową (elektroniczną)

Pole magnetyczne. Magnes wytwarza wektorowe pole magnetyczne we wszystkich punktach otaczającego go przestrzeni.

Kondensator. Kondensator jest to układ dwóch przewodników przedzielonych

Czujniki i urządzenia pomiarowe

Podstawy mechatroniki 4. Sensory

Magnetyczne czujniki zbliżeniowe serii CST, CSV i CSH 1/ Kontaktronowe, elektroniczne

Katedra Elektroniki ZSTi. Lekcja 12. Rodzaje mierników elektrycznych. Pomiary napięći prądów

Czujniki. Czujniki służą do przetwarzania interesującej nas wielkości fizycznej na wielkość elektryczną łatwą do pomiaru. Najczęściej spotykane są

Pole magnetyczne w ośrodku materialnym

Natężenie prądu elektrycznego

The use of magnetoresistive sensor for measuring magnetic fields. Zastosowanie czujnika magnetorezystancyjnego do pomiaru pól magnetycznych.

Podstawowe własności elektrostatyczne przewodników: Pole E na zewnątrz przewodnika jest prostopadłe do jego powierzchni

Subminiaturowy czujnik do montażu w trudnych warunkach

Siła magnetyczna działająca na przewodnik

POMIARY CHARAKTERYSTYKI CZĘSTOTLIWOŚCIOWEJ IMPEDANCJI ELEMENTÓW R L C

(zwane również sensorami)

RÓWNANIA MAXWELLA. Czy pole magnetyczne może stać się źródłem pola elektrycznego? Czy pole elektryczne może stać się źródłem pola magnetycznego?

X L = jωl. Impedancja Z cewki przy danej częstotliwości jest wartością zespoloną

Wykład FIZYKA II. 5. Magnetyzm

( L ) I. Zagadnienia. II. Zadania

Ćwiczenie nr 254. Badanie ładowania i rozładowywania kondensatora. Ustawiony prąd ładowania I [ ma ]: t ł [ s ] U ł [ V ] t r [ s ] U r [ V ] ln(u r )

1 Czujniki indukcyjne Informacje podstawowe Podstawy teoretyczne Układ rezonansowy Układ elektroniczny...

Zwój nad przewodzącą płytą METODA ROZDZIELENIA ZMIENNYCH

SIŁOWNIKI CZUJNIK POZYCJI

30/01/2018. Wykład XII: Właściwości magnetyczne. Zachowanie materiału w polu magnetycznym znajduje zastosowanie w wielu materiałach funkcjonalnych

WŁASNOŚCI MAGNETYCZNE CIAŁA STAŁEGO

Indukcyjny czujnik przemieszczenia liniowego LI300P0-Q25LM0-LIU5X3-H1151

LDPY-11 LISTWOWY DWUPRZEWODOWY PRZETWORNIK POŁOŻENIA DOKUMENTACJA TECHNICZNO-RUCHOWA. Wrocław, czerwiec 1997 r.

Pytania podstawowe dla studentów studiów I-go stopnia kierunku Elektrotechnika VI Komisji egzaminów dyplomowych

Wykład XIII: Właściwości magnetyczne. JERZY LIS Wydział Inżynierii Materiałowej i Ceramiki Katedra Ceramiki i Materiałów Ogniotrwałych

Elementy indukcyjne. duża czułość i sztywność układu stateczne i bezstopniowe przekazywanie sygnału mała siła oddziaływania duża pewność ruchu

EUROELEKTRA Ogólnopolska Olimpiada Wiedzy Elektrycznej i Elektronicznej Rok szkolny 2012/2013 Zadania dla grupy elektronicznej na zawody III stopnia

Indukcyjny czujnik przemieszczenia liniowego LI200P0-Q25LM0-HESG25X3-H1181

Laboratorium Sensorów i Pomiarów Wielkości Nieelektrycznych. Ćwiczenie. Czujniki pól magnetycznych. Badanie czujnika indukcyjnego i hallotronu

Badanie czujników pola magnetycznego wykorzystujących zjawisko gigantycznego magnetooporu

Wykład FIZYKA II. 5. Magnetyzm. Dr hab. inż. Władysław Artur Woźniak

( F ) I. Zagadnienia. II. Zadania

Magnetycznie uruchamiany czujnik przemieszczenia liniowego WIM100-Q25L-LIU5X2-H1141

Cylindryczny czujnik zbliżeniowy w plastikowej obudowie E2F

SENSORY I SYSTEMY POMIAROWE

Podstawy fizyki wykład 8

Lekcja 69. Budowa przyrządów pomiarowych.

BEZDOTYKOWY CZUJNIK ULTRADŹWIĘKOWY POŁOŻENIA LINIOWEGO

GENERATOR WIELKIEJ CZĘSTOTLIWOŚCI BADANIE ZJAWISK TOWARZYSZĄCYCH NAGRZEWANIU DIELEKTRYKÓW

PL B1. Sposób badania przyczepności materiałów do podłoża i układ do badania przyczepności materiałów do podłoża

Elementy elektrotechniki i elektroniki dla wydziałów chemicznych / Zdzisław Gientkowski. Bydgoszcz, Spis treści

N A P Ę D Y. Magnetyczne czujniki zbli eniowe Seria CST- CSV

Pytania podstawowe dla studentów studiów II-go stopnia kierunku Elektrotechnika VI Komisji egzaminów dyplomowych

Indukcyjny czujnik przemieszczenia liniowego LI1000P0-Q25LM0-LIU5X3-H1151

Badanie transformatora

Indukcyjny czujnik przemieszczenia liniowego LI1000P0-Q25LM0-LIU5X3-H1151

LABORATORIUM INŻYNIERII MATERIAŁOWEJ

Akumulatorowe układy zapłonowe

Magnetycznie uruchamiany czujnik przemieszczenia liniowego WIM100-Q25L-LIU5X2-H1141

CZUJNIKI I UKŁADY POMIAROWE

PL B1. INSTYTUT MECHANIKI GÓROTWORU POLSKIEJ AKADEMII NAUK, Kraków, PL BUP 21/08. PAWEŁ LIGĘZA, Kraków, PL

Lekcja 59. Histereza magnetyczna

Indukcja magnetyczna pola wokół przewodnika z prądem. dr inż. Romuald Kędzierski

12.7 Sprawdzenie wiadomości 225

Pytania podstawowe dla studentów studiów I-go stopnia kierunku Elektrotechnika VI Komisji egzaminów dyplomowych

Indukcyjny czujnik przemieszczenia liniowego LI300P0-Q25LM0-LIU5X3-H1151

Mostek Wheatstone a, Maxwella, Sauty ego-wiena. Publikacja współfinansowana ze środków Unii Europejskiej w ramach Europejskiego Funduszu Społecznego

Badanie transformatora

Metody mostkowe. Mostek Wheatstone a, Maxwella, Sauty ego-wiena

Wykład 4. Strumień magnetyczny w maszynie synchroniczne magnes trwały, elektromagnes. Magneśnica wirnik z biegunami magnetycznymi. pn 60.

ELEMENTY ELEKTRONICZNE TS1C

1. Wprowadzenie. Ćwicz. 6 Sensory i elementy wykonawcze SiEWA/CZ. Temat ćwiczenia: CZUJNIKI ZBLIŻENIOWE

Materiały magnetycznie miękkie i ich zastosowanie w zmiennych polach magnetycznych. Jacek Mostowicz

Indukcyjny czujnik przemieszczenia liniowego LI200P0-Q25LM0-ESG25X3-H1181

Oddziaływanie wirnika

POLITECHNIKA ŚLĄSKA INSTYTUT AUTOMATYKI ZAKŁAD SYSTEMÓW POMIAROWYCH

Badziak Zbigniew Kl. III te. Temat: Budowa, zasada działania oraz rodzaje mierników analogowych i cyfrowych.

Karta charakterystyki online CQ35-25NPP-KW1 CQ POJEMNOŚCIOWE CZUJNIKI ZBLIŻENIOWE

Prąd d zmienny. prąd zmienny -(ang.:alternating current, AC) prąd elektryczny, którego natężenie zmienia się w czasie.

WYDZIAŁ PPT / KATEDRA INŻYNIERII BIOMEDYCZNE D-1 LABORATORIUM Z MIERNICTWA I AUTOMATYKI Ćwiczenie nr 14. Pomiary przemieszczeń liniowych

Czujnik pojemnościowy BCT5-S18-UP6X2T-H1151

Materiały pomocnicze 10 do zajęć wyrównawczych z Fizyki dla Inżynierii i Gospodarki Wodnej

Ćwiczenie 5 BADANIE PRZENIKALNOŚCI MATERIAŁÓW FERROMAGNETYCZNYCH. Laboratorium Inżynierii Materiałowej

Transkrypt:

Podstawy mechatroniki 5. Sensory Politechnika Poznańska Katedra Podstaw Konstrukcji Maszyn Poznań, 20 grudnia 2015

Budowa w odróżnieniu od czujników indukcyjnych mogą, oprócz obiektów metalowych wykrywać, obiekty nieprzewodzące np. tworzywa sztuczne, obiekty znajdujące się za nieprzewodzącą warstwą, co czyni go klasycznym czujnikiem do wykrywania obecności płynów czy granulatu poprzez ścianki pojemnika. Głównymi składnikami czujnika pojemnościowego są: głowica z elektrodami, potencjometr P, oscylator, układ detekcji i układ wyjściowy

C = ε oε r S d gdzie: C - pojemność kondensatora, S - powierzchnia elektrod, ε o - stała elektryczna (dla próżni lub powietrza), ε r stała dielektryczna materiału wypełniającego kondensator, d odległość pomiędzy elektrodami. Zasada działania Rysunek: Układ elektrod w kondensatorze: a) kondensator z elektrodami A i B umieszczonymi naprzeciw siebie, b) kondensator otwarty z elektrodami A i B położonymi w jednej płaszczyźnie.

Materiał przewodzący Obiekt przewodzący, umieszczony w polu elektrostatycznym kondensatora otwartego, staje się sam elektrodą pośrednią C, a pojemność takiego układu jest zawsze większa od pojemności kondensatora bez elektrody pośredniej

Materiał nieprzewodzący Obiekty nieprzewodzące (izolatory) umieszczone w polu elektrostatycznym kondensatora otwartego zwiększają jego pojemność, proporcjonalnie do stałej dielektrycznej izolatora. Wynika to z tego, że pojemność początkowa kondensatora otwartego związana jest z przenikalnością powietrza, a stałe dielektryczne cieczy czy ciał stałych są zawsze większe od stałej dielektrycznej powietrza

Głowica czujnika Układ pól elektrycznych w głowicy czujnika pojemnościowego

Zmiana pojemności Rysunek: Struktura pojemnościowa czujnika dla obiektu: a) nieprzewodzącego, b) przewodzącego nieuziemionego, c) przewodzącego uziemionego

Zakres działania Rysunek: Definicje odległości działania czujnika pojemnościowego

Odmiany czujników Rysunek: Typowe odmiany czujników pojemnościowych

Montaż czujników Rysunek: Sposoby montażu czujników pojemnościowych: a) powierzchniowych, b) niepowierzchniowych

Wpływ stałej dielektrycznej Rysunek: Zakres przełączeń czujnika pojemnościowego w funkcji stałej dielektrycznej nieprzewodzącego obiektu wykrywanego

Wartości stałej dielektrycznej Rysunek: Stała dielektryczna ε r różnych materiałów nieprzewodzących

Korekcja Rysunek: Współczynniki korekcji dla czujników pojemnościowych w zależności od wykrywanych materiałów

Czujniki specjalne Rysunek: Czujnik z dodatkową elektrodą kompensacyjną

Zastosowanie Rysunek: Wykrywanie i odrzucanie niepełnych pojemników z płynem

Zastosowanie Rysunek: Zliczanie szklanych lub metalowych pojemników

Zastosowanie Rysunek: Monitorowanie poziomu płynu w zbiorniku i wykrywanie poziomu napełnienia przewodów

Zastosowanie Rysunek: Monitorowanie zawartości opakowania

Ogólna budowa Rysunek: Elementy zbliżeniowego czujnika magnetycznego

Pole magnetyczne Rysunek: Źródła pola magnetycznego

Własności magnetyczne materiałów Rysunek: Orientacja domen w ferromagnetyku: a) ferromagnetyk nienamagnesowany, b) ferromagnetyk namagnesowany zewnętrznym polem magnetycznym Wszystkie substancje wykazują własności magnetyczne, różnią się jednak wartością siły oddziaływania z polem magnetycznym. Stosownie do własności magnetycznych wyrażonych przez względną przenikalność magnetyczną µ r dzielą się na: diamagnetyki, paramagnetyki i ferromagnetyki.

Własności magnetyczne materiałów Rysunek: Pętla histerezy magnetycznej ferromagnetyków: a) twardego, b) miękkiego Ferromagnetyki umieszczone w zewnętrznym polu magnetycznym ulegają namagnesowaniu lub rozmagnesowaniu. Towarzyszy temu zjawisko histerezy, kształt zależy od własności ferromagnetyka.

Kontaktron - budowa Rysunek: Kontaktron: a) budowa, b) kontaktron w polu magnetycznym Kontaktron składa się z hermetycznej bańki szklanej, w której w atmosferze gazu obojętnego lub w próżni, zatopione są dwie cienkie blaszki z materiału ferromagnetycznego. Pod wpływem zewnętrznego pola magnetycznego indukują się w nich własne pola magnetyczne. Na jednej z powierzchni styku pojawi się biegun N, a na drugiej biegun S

Kontaktron - zabezpieczenia Rysunek: Zabezpieczenia kontaktronów (C kondensator. R rezystor, D dioda, W warystor) Stosowanie dodatkowych zabezpieczeń pozwala uniknąć degradacji powierzchni styku i zmniejszenia trwałości kontaktronu. Maksymalna częstotliwość zwykle nie przekracza ona 200-250 Hz a prąd płynący może osiągać nawet wartości do 3A.

Kontaktron - zasada działania Rysunek: Liczba zamknięć kontaktronu normalnie otwartego (OFF), podczas ruchu magnesu wzdłuż osi kontaktronu Kontaktron posiada trzy miejsca A, B, C, w których może nastąpić zamknięcie jego styków. Nie w każdym przypadku zbliżenie magnesu do tej strefy spowoduje zamknięcie styków. Zależy to od ustawienia osi magnetycznej magnesu względem osi kontaktronu.

Efekt Halla Rysunek: Efekt Halla Gdzie: R H stała Halla (określająca ruchliwość nośników energii), d grubość płytki.

Efekt magnetorezystancyjny Rysunek: Efekt magnetorezystancyjny Magnetorezystory AMR są to anizotropowe elementy półprzewodnikowe, charakteryzujące się silną zależnością rezystancji od natężenia pola magnetycznego.na czujniki stosuje się cienkie taśmy z ferromagnetycznego materiału permalloy (20% Fe, 80% Ni).

Efekt magnetorezystancyjny Rysunek: Efekt Wieganda: a) Przewód impulsowyź cewką, b) impuls napięciowy przed i po zmianie kierunku zewnętrznego pola magnetycznego (biegunów magnesu) Efekt Wieganda polega na generowaniu elektrycznego impulsu w zwojach cewki nawiniętej na przewodzie ferromagnetycznym o unikalnych właściwościach magnetycznych.

Czujnik magnetyczny z kontaktronem Rysunek: Czujnik magnetyczny z kontaktronem: a) schemat czujnika i stanu wyjścia, b) zakres działania: S max maksymalny zasięg czujnika, H histereza

Strefy działania czujnika magnetycznego z kontaktronem Rysunek: Strefy zadziałania magnetycznego czujnika kontaktronowego w zależności od położenia magnesu i jego orientacji

Czujnik magnetyczny z hallotronem Rysunek: Czujnik magnetyczny z hallotronem Maksymalna częstotliwość przełączania stanu wyjścia jest dla tych czujników duża nawet ponad 300 khz. Maksymalny prąd przepływający przez hallotron jest zwykle poniżej 1A.

Czujnik magnetorezystancyjny Czujnik magnetorezystancyjny: a)schemat, b)mostek Wheatstone a z magnetorezystorami. Należy zachować właściwe kierunki pochylenia elektrod (kompensacja cieplnych zmian temperaturowych, podwojenie sygnału). W wyniku zbliżania magnesu do czujnika następuje, zmiana rezystancji czujnika i rozrównoważenie mostka pomiarowego. Rozrównoważenie to jest liniową funkcją zmiany natężenia pola magnetycznego.

Czujnik magnetorezystancyjny Rysunek: Czujnik magnetorezystancyjny: a)schemat, b) mostek Wheatstone a z magnetorezystorami Maksymalna częstotliwość przełączania stanu wyjścia jest dla tych czujników duża nawet ponad 300 khz. Maksymalny prąd przepływający przez hallotron jest zwykle poniżej 1A.

Czujnik magnetyczny Wieganda Rysunek: Tryby pracy czujnika magnetycznego Wieganda a) ruchome pole magnetyczne, b) ruchomy przewód impulsowy

Czujnik magnetyczny Wieganda Czujnik magnetyczny Wieganda ze stacjonarnymi magnesami umieszczonymi w głowicy czujnika wraz z cewką nawiniętą na przewodzie impulsowym. W tym przypadku zmianę kierunku pola magnetycznego może wywoływać ferromagnetyk poruszający się przed czołem czujnika. Rozwiązanie to może posłużyć do zliczania przedmiotów ferromagnetycznych przesuwających się przed czujnikiem (np. do pomiaru prędkości obrotowej koła zębatego, rejestrując liczbę zębów przesuwających się przed czujnikiem). W takim przypadku odwrócenie strumienia magnetycznego w przewodzie impulsowym zdarza się dwa razy częściej niż częstotliwość przechodzenia zębów koła zębatego nad biegunami magnetycznymi czujnika. Czujniki Wieganda nie wymagają zasilania, mogą być wykonywane jako proste czujniki dwuprzewodowe i są odpowiednie do pracy w trudnych warunkach środowiskowych. Charakteryzuje je wysoka częstotliwość generowanych impulsów (nawet do 20 khz) oraz wysoki i powtarzalny impuls napięcia wyjściowego (kilka woltów).

Czujnik magnetyczny Rysunek: Czujnik magnetyczny do wykrywania przedmiotów ferromagnetycznych w ruchu Najprostsze magnetyczne czujniki składają się z magnesu stałego i nawiniętej dookoła niego cewki. Nie mogą one jednak być stosowane do wykrywania nieruchomych przedmiotów, ponieważ napięcie wyjściowe zależy od tego jak szybko wykrywany przedmiot zbliża się do czujnika. Dla nieruchomego przedmiotu napięcie wyjścia spada ono do zera.

Czujnik magnetyczny Rysunek: Oddziaływanie elementów wykonanych z materiałów ferromagnetycznych i nieferromagnetycznych na własności czujnika magnetycznego

Aplikacje czujników magnetycznych Rysunek: Wykrywanie położenia tłoka poprzez niemagnetyczny korpus cylindra z użyciem magnetycznego czujnika kontaktronowego

Aplikacje czujników magnetycznych Rysunek: Pomiar prędkości obrotowej magnetycznym czujnikiem Wieganda

Aplikacje czujników magnetycznych Rysunek: Wykrywanie pozycji kątowej stołu magnetycznym za pomocą magnetycznego czujnika Halla

Aplikacje czujników magnetycznych Rysunek: Pomiar prędkości obrotowej magnetycznym czujnikiem magnetorezystancyjnym