UTILIZAREA SENZORILOR DE PROXIMITATEProfesor coordonator: Absolvent:Ing. Gheorghe Valentin Laza Florin-Ionel Clasa a-XIII a RD Seral

Utilizarea senzorilor de proximitateTema proiectului meu Utilizarea senzorilor de proximitate face parte integrant din domeniul pregtirii mele profesionale.

Conducerea unui proces presupune informaii ct mai complete i corecte asupra parametrilor mrimilor fizice care caracterizeaz acel proces. n cazul unui proces automatizat, conducerea sistemului se face fr intervenia omului, pe baza informaiilor culese din proces cu ajutorul traductoarelor.

Senzorul este un sistem destinat determinrii unei sau unor proprieti, cuprinznd att traductorul, care transform mrimea de intrare n semnal electric util, ct i circuite pentru adaptarea i conversia semnalelor, i eventual pentru prelucrarea i evaluarea informaiilor.

Alegerea senzorilor i traductoarelor trebuie fcut innd cont de anumite aspecte.

Senzori de proximitate

n sens larg proximitatea se refer la gradul de apropiere dintre dou obiecte, dintre care unul reprezint sistemul de referin.

Senzorii de proximitate sunt senzori de investigare, a cror particulariti constau n distanele mici de aciune (zecimi de mm i mm), i n faptul c n multe cazuri sunt utilizai la sesizarea prezenei n zona de aciune.Senzori de proximitate capacitiviSenzori de proximitate inductivi Senzori de proximitate ultrasonici Senzori de proximitate optici

Senzor de proximitate activ n IRdetecteaz obiectele aflate n apropiere prin emisia unui puls de energie luminoas n domeniul infrarou cu ajutorul unei diode electroluminiscente (LED); dac acest puls luminos ntlnete un obiect de care se reflect napoi spre senzor, reflexia este captat de elementul fotoreceptor al senzorului i semnalizat.Principiul de functionare: fiecare senzor este format dintr-un emitor i un receptor n infrarou.

Emitorul este un LED IR care emite un tren de impulsuri n infrarou. Acest tren de impulsuri este emis n faa robotului pe tot parcursul deplasrii acesuia. n momentul n care n fa apare un obstacol, fascicolul de radiaie emis de LED este reflectat de ctre obstacol napoi pe receptorul format dintr-o fotodiod. Trenul de impulsuri recepionat de fotodiod este amplificat. n cazul depirii pragului de tensiune, comparatorul va bascula semnalnd astfel detecia obstacolului.EmitorulReceptor

Traductoare i senzori de proximitateTraductoarele de proximitate au de regul o caracteristic de tip releu, mrimea de ieire avnd variaii discrete (" tot sau nimic ") discerne ntre dou valori care reprezint (convenional) prezena sau absena corpului controlat.Traductoare inductive de proximitate

Principalele caracteristici funcionale:Zona de aciuneDurata impulsului de ieireFidelitateaHisterezisulDistana util de detecie

Traductoare i senzori de proximitate2. Traductoare magnetice de proximitate Trecerea unui obiect metalic printre braele detectorului (carcasei) modific liniile de for ale magnetului (le ecraneaz) i ca urmare contactul releului i schimb starea

3. Elemente sensibile capacitive pentru traductoare de proximitate

n cazul traductoarelor capacitive de proximitate elementul sensibil este format dintr-un condensator care face parte dintr-un circuit oscilant. Prezena unui material conductor sau dielectric cu permitivitatea r >1, la o distan zu n raport cu faa sensibil a detectorului, modific capacitatea de cuplaj i amorseaz oscilaiile

Traductoare i senzori de proximitate4. Elemente sensibile fotoelectrice pentru traductoare de proximitate: Funcionarea acestora se bazeaz pe modificarea fluxului de radiaii care se stabilete ntre o surs (emitor) i un receptor, datorit prezenei obiectului controlat. Se disting dou variante constructive :

A. Element sensibil de tip barier, la care emitorul i receptorul sunt de o parte i de alta a obiectului controlat.

B. Element sensibil de tip reflector la care fasciculul de radiaii emis de sursa (E) este transmis spre receptor, situat de aceeai parte cu emitorul, n raport cu obiectul controlat, prin intermediul unui paravan reflectorizant (reflector).

Traductoare i senzori de proximitate5. Elemente sensibile fluidice pentru traductoarele de proximitate: principiile funcionale ale elementelor sensibile fluidice deriv din sesizarea modificrii unuia sau a mai multor parametri de stare ai fluidului: presiune, vitez, sens de curgere - sub influena corpului a crui prezen trebuie sesizat.Elementele sensibile, frecvent ntlnite n costrucia traductoarelor fluidice de proximitate, sunt:a) Dispozitiv duz - paletb) Senzorul de proximitate cu " jet liber " (cu turbulen)c) Senzorul de proximitate cu impact de jeturi d) Senzorul de tip "focara) Dispozitiv duz palet: ntlnit n construcia tuturor adaptoarelor pneumatice unde are rol de preamplificator naintea etajului final de putere.n acelai timp dispozitivul duz palet este utilizat ca element sensibil al traductorului de proximitate.

Traductoare i senzori de proximitateb) Senzorul de proximitate cu " jet liber " (cu turbulen) este format din dou duze coaxiale : duza emitoare 1, alimentat de la o surs de presiune constant i duza receptoare 2. Principalul dezavantaj al acestui tip de detector const n sensibilitatea mare la impuritile din mediu, care sunt antrenate prin jetul de aer i obtureaz duza receptor 2.

c) Senzorul de proximitate cu impact de jeturi - elimin dezavantajul anterior - duza receptoare, din exemplu anterior, este ea nsi emitoarea unui jet care se obine prin devierea circuitului de alimentare, unde presiunea Pa este micoart datorit rezistenei R. Deci, ambele duze, 1 i 2, sunt emitoare

d) Senzorul de tip "focar: utilizeaz o duz de forma unui canal circular, alimentat cu o presiune corespunztoare pe circumferina exterioar.

Traductoare i senzori de proximitate6. Traductoare integrate de proximitate: reprezint o tendin actual i de viitor, datorit avantajelor pe care le ofer: gabarit redus, performane ridicate, pre de cost mai mic i fiabilitate mare. Noiunea de traductor integrat este justificat numai dac semnalul de la ieirea acestuia este un semnal unificat, n accepiunea definiiei din automatizrile industriale. Cnd aceast condiie nu este ndeplinit se poate utiliza denumirea de senzor integrat. Senzorul inductiv integrat de proximitate este realizat cu circuitul integrat TCA - 105N.

Etajul de ieire ofer dou tensiuni n antifaz compatibile TTL (de tip tranzistor avnd colectorul n gol). n funcie de amplitudinea oscilaiilor, unul din tranzistoare este saturat, iar cellalt blocat.

Conectarea senzorului la circuit

Traductoare i senzori de proximitateSenzorul inductiv integrat de proximitate

Schema senzorului inductiv de proximitate cu fant (realizat cu TCA 105-N) este urmatarea: Circuitul de intrare are configuraie de oscilator. Oscilaiile sunt ntreinute de cuplajul inductiv dintre cele dou bobine L1 i L2 plasate pe miezuri de ferit i poziionate astfel nct bobinele (avnd axa de simetrie comun) s aib ntre ele o distan (fant) de 37 [mm].n funcionarea senzorului se distingdou situaii:a) n lipsa obiectului (feromagnetic) oscilaiile, cu frecvena de aproximativ 1 MHz, din etajul de intrare menin ieirile circuitului n starea " acionat ".b) La apariia obiectului metalic n fant cuplajul magnetic dintre bobine se ntrerupe, oscilaiile se amortizeaz iar ieirile trec n starea "blocat ".

Traductoare i senzori de proximitate7. Senzorul magnetic integrat de proximitate

Termenul "magnetic" deriv de la faptul c acest senzor utilizeaz un detector de tip element Hall, care sesizeaz prezena cmpurilor magnetice de intensiti relativ mici (aproximativ 50 mT) i produce semnale de tensiune de ordinul (1...10) mV. Aceste circuite integrate, conin n acelai cristal de siliciu att senzorul Hall, ct i blocurile de prelucrare a semnalelor oferite de acesta. Denumirea comercial a acestor circuite este senzori magnetici comutatori.

Denumirea comercial a acestor circuite este senzori magnetici comutatori. Parametri de catalog pentru cele dou serii de circuite integrate (SM 23X i SM 24X). Din punct de vedere calitativ circuitul SM 24X este superior circuitului SM 23X prin doi parametri electrici:

curentul de alimentare (la o inducie de 50 mT) este de 2 mA n cazul circuitului SM 24X, fa de 4,3 mA (7mA) n cazul circuitului SM 23X. tensiunea de alimentare: 7V la SM 24X, fa de 10V (25V) la SM 23X.

Traductoare i senzori de proximitateSenzorul magnetic integrat de proximitate

n funcionarea acestui senzor se disting dou situaiiDac este sesizat un cmp magnetic de inducie B, senzorul Hall furnizeaz o tensiune diferenial, proporional cu B. Aceast tensiune este preluat de amplificatorul diferenial care o aplic unui comparator cu histerezis, ce lucreaz ca un comutator. Dac circuitul este plasat ntr-un cmp magnetic a crui inducie depete valoarea corespunztoare pragului de deschidere, comparatorul comand prin intermediul unui amplificator Dac inducia B scade sub valoarea pragului de blocare, ieirea comutatorului revine n starea iniial, iar tranzistorul de ieire este blocat. ntre pragul de dechidere i cel de blocare (nchidere) exist un histerezis, necesar pentru a asigura imunizarea circuitului fa de zgomote.

Principalele ci de basculare a senzorului magnetic comutator, legate direct de aplicaiile industriale, sunt:Concentrarea cmpului unui magnet Deplasarea magnetului permanentEcranarea cmpului unui magnet

Norme de protecia munciiPersonalul care lucreaz la instalaiile electrice sub tensiune va folosi totdeauna mijloacele individuale de protecie mpotriva electrocutrii i aciunii arcului electric

De asemenea, la locurile de munc pentru diferitele lucrri n instalaiile electrice se vor afia instruciuni de protecia muncii, de acordare a primului ajutor n caz de electrocutare i de prevenire i stingere a incendiilor.

Executarea, exploatarea, ntreinerea i repararea instalaiilor electrice se vor face numai de ctre electricienii calificai.

Persoanele care deservesc instalaiile electrice trebuie s ndeplineasc anumite condiii

Macheta senzorului

V mulumesc pentru atenia acordat!