15.5. Magnetické snímače 15.5.1. Reedovy spínače ↔ spínají magnetické kontakty ("jazýčky") při přiblížení #1………………… = bezkontaktní spínače ↔ kontakty jsou zatavené v pouzdru s vakuem nebo netečným plynem Použití: ↔ #2………………… polohy předmětu
↔
pneumatické, hydraulické válce - na obvodu pístu je magnet (2), spínač (1) je zvenku u vík válce, dále např. zavření dveří
↔
spínají, resp. rozpínají kontakty v závislosti na nastavené velikosti tlaku vzduchu spínací tlak bývá větší než rozpínací= #4……………………… (např. spínací tlak je
↔
#3…………………
spínače
↔ 0,45 MPa a rozpínací 0,4 MPa) - kvůli stabilitě spínače v blízkosti přepínacího tlaku ↔
použití - #5…………………… kompresoru (zapínání a vypínání motoru podle tlaku v zásobníku) nebo hlídání dostatečného vakua u přísavek (vakuové spínače)
Funkce RS
Hystereze tlak. spínače
Válec s Reedovy spínači
Princip měření otáček HS
Značka tlak. spínače
Jiné tvary přerušovačů
15.5.2. Hallovy snímače ↔
Využívají Hallovu sondu - elektronický polovodičový prvek měnící výstupní napětí podle velikosti magnetického pole v okolí sondy
↔ oproti Reedovu spínači jsou #6……………………………, citlivější, umožňují #7…………… frekvence snímání Příklady použití: ↔ stejně jako Reedův spínač, dále např. snímání #8……………… a polohy hřídelů nebo kol
15.6. Optické snímače ↔ Používají se pro #9………………… a rozpoznávání objektů s využitím #10……………… ↔ Skládají se z #11…………………… světla a #12……………………… světla (popř. jen přijímače např. u kamer) ↔ Výhody
↔ necitlivost vůči #13……………… elektrickými a magnetickými poli, hlukem zapis_snimace_polohy_2 - Strana 1 z 6
↔ #14…………… rozsah vzdáleností (až jednotky metrů) při malé velikosti snímače ↔ Nevýhoda
↔ citlivost na vnější světlo, na přítomnost cizích předmětů (nutná přímá viditelnost)
15.6.1. Vysílače světla ↔
Přeměňují elektrický #15…………… na světlo LED
Spektrum LED
Spektrum laseru
Optické vlákno
Rozdělení: ↔ #17…………… Emitting Diode = dioda vyzařující světlo, také luminiscenční dioda dvouvrstvé (PN) #18……………………………… součástky emitující světlo při ↔ průchodu el. proudu v propustném směru - pracují v binárním režimu (buď svítí nebo nesvítí) ↔
světlo má #19………… rozsah vlnových délek (určitou barvu) daný materiálem diody (rozsah vlnových délek je ale větší než u laseru)
#16…………………
↔ světlo nelze tak úzce zaměřit (soustředit), jak to dělá laser
a) …………… ………
↔
mají velmi #20………… rozměry, nízkou #21…………………… energie - dnes LED svítilny (čím dál větší zářivost) v průmyslu převažují #22……………………………… diody LED - emitují
↔ infračervené (IR) záření - mají vlnovou délku větší než viditelné světlo – IR světlo není vidět IR světlo je odolnější vůči rušení prachem ve vzduchu a je necitlivé vůči ↔ rušení viditelným světlem - používá se také pro #23………………… ……………………
↔
světlo #25…………………………… (koncentrované) do úzkého svazku – má velkou
↔
světlo má #27………………… vlnovou délku, polarizaci, fázi (= koherentní světlo -
energii, je #26………………………… narozdíl od LED)
b) #24……………
↔ podle vnitřního zdroje světla laseru rozlišujeme: - emitující látka je pevný polovodič (červená ↔ #28…………………… …………… barva - ukazovátka, tiskárny, CD/DVD přehrávače, modrá barva – Blu-Ray) ↔ #29………………… ……………… (He, Ne, CO2) – pro větší výkony - jsou dražší
Doplněk: #30……………………………
↔ ………………
(optické)
↔ vyrábí se ze skla (křemíku) nebo z plastu ↔
využívá se #31……………………… ……………… (viz zákon lomu) na rozhraní materiálů s různým indexem lomu
zapis_snimace_polohy_2 - Strana 2 z 6
skládá se ze světlovodného opticky #32…………………… jádra (průměr ↔ v jednotkách µm), opticky #33………………… pláště a ochranného obalu ↔
může se použít u malých snímačů k vedení vysílaného a přijímaného záření např. na nepřístupná místa
15.6.2. Přijímače světla (optická čidla, světlocitlivé prvky) ↔ Přeměňují světlo na #34………………………… signál ↔ využívají #35…………………………………… materiálů (křemík, germanium, indium) ↔ jsou provedeny #36………………, aby na ně vhodně dopadalo světlo Fotorezistor
Fotodioda
Fototranzistor
CCD/CMOS
1 #37…………………………… vrstva 2 elektrody 3 vývody 4 kontakt 5 keramická podložka Rozdělení: působením světla zvyšují svoji #39…………………… (zmenšují odpor), a) #38…………………………………
↔ nejjednodušší pasivní prvek, dává #40……………………… signál, reaguje na změnu osvětlení pomalu ↔ podle zapojení: světlem zvyšují svoji vodivost (zmenšují odpor) – ↔ #42………………… součástka - reagují mnohem #43…………………… než fotorezistory
b) #41……………………… ↔
nebo generují elektrickou energii – aktivní součástka – režim (opačná funkce LED), #44………………………………… používají se také u fotovoltaických (solárních) článků, kalkulaček, družic
↔
↔ c) #45………………………………………
Pozn. Dříve se jako přijímače světla používaly fotonky - měly podobný princip jako fotodiody, ale byly větší ve skleněné baňce jsou #46………………………… než fotodiody = dávají silnější signál (fungují jako zesilovač), ale mají #47……………………… reakci
↔ místo třetího kontaktu (báze) mají okénko pro světlo ↔ , CMOS obrazové d) #48……… snímače
= #49 ……………… (řádky a sloupce) světlocitlivých prvků (fotodiod, fototranzistorů) s #50………………
↔ CCD a CMOS se liší technologií výroby používají se pro snímání obrazu lineárního (čtečky čárových kódů, ↔ faxy, scannery) nebo #51…………………… (videokamery, digitální fotoaparáty, vědecké dalekohledy)
zapis_snimace_polohy_2 - Strana 3 z 6
↔
pro barevné snímání jsou potřeba (světlo prochází k fotodiodám přes barevné #52………………) buď 3 CCD pro každou barvu (RGB – prof. kamery – větší velikost) nebo 1 CCD s fotodiodami střídavě pro každou barvu vedle sebe
↔
vyrábí se v podobě obdélníku - #53………… - poměr stran čipu bývá 4:3, 16:9 (videokamery), 3:2 (profes. fotoaparáty - kinofilm) #54………………………
obrazu (počet použitelných bodů - pixelů) se
↔ uvádí v megapixelech (milionech obrazových bodů), důležitá je bodů daná rozměrem čipu #55…………………
15.6.3. Světelné závory (dvoustavové) optické snímače pro #57………………… objektů - reagují na mnohem ↔ #56………………… vzdálenější objekty než předchozí snímače ↔ přijímač vyhodnocuje 2 stavy = jestli infračervené světlo z vysílače na přijímač dopadá nebo nedopadá Jednocestná světelná závora
Reflexní SZ
Reflexní snímač
A #58………………… B #59…………………… C #60…… ………………… #61…………………………
D …………………
E #62………………… (vpravo) a) Jednocestné světelné závory ↔ Přijímač leží #63………………… vysílači (v optické ose) ↔ snímače mají #64…………… …………… (světlo probíhá přímo do přijímače bez ztrát odrazem) Příklady použití: #66…………………… ……………………
↔
přítomnosti #65………………… předmětů
↔ #67……………………… paprsku předmětem - detekce i malých a rychle se pohybujících předmětů (podobně lze snímat i otáčky) ↔
detekce vadných výrobků, zlomení nástroje - přijímač čeká na paprsku (předmět zmizí z cesty paprsku) #68………………
↔
při přerušení paprsku (např. člověkem) se stroj (např. beran lisu) zastaví nebo se vydá signál
#69………………………………
↔
(mříže) ……………
↔
slouží k #70………………… nebezpečného prostoru (např. strojů před úrazem)
↔
↔ #71……………… ………………… (optický mikrometr)
- přijímač čeká na
je to soustava světelných závor - rozteč paprsků určuje velikost předmětu, který lze ochránit přijímač zachycuje #72……………… signálu úměrný rozměru objektu,
↔ který cloní proudu paprsků mezi vysílačem a přijímačem - přesnost v tisícinách - nebinární snímač
b) Reflexní světelné závory ↔ Vysílač i přijímač je v #73……………… ………………… ↔ Světlo se odráží odrážečem (reflektorem) - #74…………………… nebo #75…………………… zapis_snimace_polohy_2 - Strana 4 z 6
↔ Vyhodnocuje se přerušení paprsku - použití je stejné jako u jednocestné závory ↔
Nelze použít pro #76……………………… (reflexní) předměty - odráží paprsky – lze to obejít použitím polarizačního filtru
↔ příklad použití - kontrola přítomnosti součásti u lisu c) Reflexní snímače =
světelné závory bez #77………………… - využívají odrazu paprsků přímo od #78……………………
↔ paprsek je přijímaný jen při existenci odrazového předmětu ↔ vzhled, instalace a zapojení snímače - viz obr. u kapacitního přibližovacího spínače)
15.6.4. Ostatní aplikace optických snímačů a) Kamerové systémy ↔ sledování a záznam pohybu objektů objektů (např. čtení SPZ pomocí #81………, rozpoznání obličejů ↔ #80……………………………… …………… identifikace osob, kontrola zboží vzhledem k vadám - porovnávají snímané obrazy se vzorek) b) Laserové měření vzdálenosti (distanční snímače, interferometr) přístroj na měření délky, polohy - měří se doba letu světla - přesnost až ↔ #82……………………………… desetitisíciny, měřený rozsah až stovky metrů ↔
použití - #83…………………………, laserová kalibrace a sledování přesnosti polohování strojů (#84………, )
#85………
15.7. Ultrazvukové snímače polohy ↔
Ultrazvuk = zvuk s frekvencí #86…………… než 20 000 Hz (20 kHz) Ultrazvukový snímač polohy
↔
Defektoskop
A #87………………………………
1 vysílač
B vyzařovací destička
2
C ultrazvukový impuls
3 přijímač
D #88…………
4
E detekovaný předmět
5 vada
Signál
ultrazvukové vlny zkoušený předmět
ultrazvukový impuls se odrazí od měřeného předmětu a měří se #89…………, která uplyne od vyslání do příjmu #90……………… (echa) Vysílač i přijímač ultrazvuku bývá #91…………………………… s malou kovovou membránou (pracující s
↔ frekvencí okolo 50kHz) nebo #92……………………………………… …………………………… (s frekvencí okolo 200 kHz) ↔
má #93…………… přesnost (oproti laseru) - přesnost měření je do 100 mm asi 0,5 mm, do 1 m asi 5 mm
(přesnost není velká, protože rychlost zvuku závisí na teplotě, vlhkosti a tlaku vzduchu) Použití: ↔ rozpoznání předmětů a jejich vzdálenosti - roboty ↔ měření výšky hladin v zásobnících Další použití ultrazvuku: ↔ #94…………………………… ↔ zjišťování vad v materiálu (část vln dorazí k přijímači dříve = poruchové echo) zapis_snimace_polohy_2 - Strana 5 z 6
hledání zasypaných osob, na stejném principu se orientují i např. netopýři, ↔ #95…………………………… ↔ podobně pro hledání pod vodou #96…………… ↔ #97…………………… ↔ v lékařství (zobrazování plodu v těle matky) Opakování - snímače polohy
Slovník - snímače optické, ultrazvukové 1 zdroj světla se soustředěným paprskem 2 svítivá dioda se označuje jako 3 součástka sloužící jako přijímač světla 4 součástka sloužící jako přijímač světla 5 součástka sloužící jako přijímač světla 6 světlu, které má větší vlnovou délku než viditelné světlo, se říká světlo 7 binární optický snímač je např. světelná 8 odrážeč světla 9 optický snímač ve formě matice světlocitlivých prvků se označuje jako snímač 10 zvuk s frekvencí vyšší než 20 000 Hz 11 zařízení pro zjišťování vad v materiálu pomocí ultrazvuku 12 ultrazvukové zařízení pro hledání ve vodě 13 lékařský ultrazvukový přístroj pro zobrazování plodu v těle matky 14 magnetické spínače s kontaktními jazýčky jsou snímače 15 elektronické magnetické snímače využívají sondu, které se říká Křížovka č.1 Lékařský ultrazvukový přístroj pro zobrazování plodu v těle matky: Zdroj světla se soustředěným paprskem: T Zařízení pro zjišťování vad v materiálu pomocí ultrazvuku: Binární optický snímač je např. světelná ...: Součástka sloužící jako přijímač světla: Odrážeč světla:
zapis_snimace_polohy_2 - Strana 6 z 6
N
V Z C
