Bezkontaktní sníma e polohy induk nostní sníma e

VYSOKÉ UƒENÍ TECHNICKÉ V BRN… FAKULTA ELEKTROTECHNIKY A KOMUNIKAƒNÍCH TECHNOLOGIÍ ÚSTAV AUTOMATIZACE A M…ICÍ TECHNIKY

Bezkontaktní sníma£e polohy induk£nostní sníma£e

Senzory neelektrických veli£in

Vypracovali:

Ladislav Podivín Daniel Pi²i

1

Fyzik´ aln´ı princip

Podle [A04, 196-7] bezkontaktn´ı indukˇcnostn´ı sn´ımaˇce vytv´aˇr´ı ve sv´em okol´ı za pomoci budic´ı c´ıvky stˇr´ıdav´e magnetick´e pole. Pokud se v tomto poli objev´ı elektricky vodiv´ y sn´ıman´ y pˇredmˇet, vybud´ı v nˇem toto pole v´ıˇriv´e proudy. Ty jsou vˇsak rovnˇeˇz zdrojem magnetick´eho pole, kter´e p˚ usob´ı proti poli, kter´e je pˇr´ıˇcinou jejich vzniku. V d˚ usledku oslaben´ı magnetick´eho pole sn´ımaˇce dojde k mˇeˇriteln´emu poklesu inˇ ım je sn´ıman´ dukˇcnosti a t´ım p´adem i impedance jeho bud´ıc´ı c´ıvky. C´ y objekt bl´ıˇze ke sn´ımaˇci, t´ım je pokles vˇetˇs´ı. Dle [C13, 245] je vˇsak z´avislost impedance na vzd´alenosti objektu od sn´ımaˇce neline´arn´ı a teplotnˇe z´avisl´a. Tato neline´arn´ı charakteristika se podle [A07, 226] d´a aproximovat exponenci´alou, pˇriˇcemˇz zmˇena polohy sn´ıman´eho objektu, kter´ y je bl´ıˇze sn´ımaˇci, m´a za n´asledek vˇetˇs´ı zmˇenu impedance c´ıvky. Zdroj [A07, 226] uv´ad´ı, ˇze v pˇr´ıpadˇe, kdy je sn´ıman´ y objekt z materi´alu s vysokou permeabilitou, m˚ uˇze jeho pˇribliˇzov´an´ım ke sn´ımaˇci impedance c´ıvky vzr˚ ust z d˚ uvodu zes´ılen´ı magnetick´eho pole c´ıvky. Jsou-li v´ıˇriv´e proudy vyvolan´e ve sn´ıman´em objektu dostateˇcnˇe siln´e, nemus´ı se tento efekt projevit. To by mˇelo teoreticky platit ve vˇetˇsinˇe pˇr´ıpad˚ u, bude-li objekt dostateˇcnˇe rozmˇern´ y (viz 1.1).

1.1

Poˇ zadavky na sn´ıman´ y objekt

Jak plyne z fyzik´aln´ıho principu sn´ımaˇce, hlavn´ım poˇzadavkem na sn´ıman´ y objekt je, aby byl z elektricky vodiv´eho materi´alu. Toto omezen´ı lze obej´ıt tak, ˇze se na nevodiv´ y sn´ıman´ y pˇredmˇet pˇripevnˇen´ı f´olie z vodiv´eho materi´alu o dostateˇcn´e tlouˇst’ce - viz d´ale. Pˇri sn´ım´an´ı z´aleˇz´ı rovnˇeˇz na rozmˇerech objektu. D´elka kratˇs´ı strany objektu (zde se pˇredpokl´ad´a objekt, jehoˇz pr˚ uˇrez lze aproximovat obd´eln´ıkem) by nemˇela b´ yt menˇs´ı neˇz trojn´asobek pr˚ umˇeru ˇcela sn´ımaˇce - viz [A04, 197]. Podle [C13, 245] by tlouˇst’ka objektu mˇela b´ yt vˇetˇs´ı neˇz hodnota pr˚ uniku magnetick´eho pole pro dan´ y materi´al a danou frekvenci magnetick´eho pole sn´ımaˇce. V´ ypoˇcet hloubky pr˚ uniku δ se dle stejn´eho zdroje prov´ad´ı na z´akladˇe n´asleduj´ıc´ı rovnice: δ=√

1 πf µ σ

kde: δ . . . . . . hloubka pr˚ uniku magnetick´eho pole [m] f . . . . . . frekvence magnetick´eho pole [Hz] σ . . . . . . mˇern´a vodivost sn´ıman´eho objektu [S·m−1 ] µ . . . . . . absolutn´ı permeabilita objektu [H·m−1 ]

1

(1)

Jin´ y zdroj [A09, 252] uv´ad´ı stejn´ y vzorec ovˇsem ve formˇe, kter´a je vhodnˇejˇs´ı pro praktick´e aplikace: s ρ δ = 50, 3 · (2) f µr kde: δ . . . . . . hloubka pr˚ uniku magnetick´eho pole [mm] f . . . . . . frekvence magnetick´eho pole [Hz] ρ . . . . . . mˇern´a rezistivita sn´ıman´eho objektu [µΩ·cm] µr . . . . . . relativn´ı permeabilita objektu [−] Pro ilustraci je v tabulce 1 uvedena hloubka pr˚ uniku pro ocel v z´avislosti na frekvenci (tato tabulka je pˇrevzata z [C05, 303]). f [MHz] 0,01 0,1 1,0

δ [mm] 0,5 0,15 0,05

Tabulka 1: Z´avislost hloubky pr˚ uniku na frekvenci pro materi´al ocel

2

Proveden´ı sn´ımaˇ c˚ u

Tato kapitola popisuje, jak vyuˇz´ıt v´ yˇse popsan´ y fyzik´aln´ı princip k vlastn´ı realizaci sn´ımaˇc˚ u. Jak je jiˇz patrno, kaˇzd´ y sn´ımaˇc tohoto typu mus´ı bezpodm´ıneˇcnˇe obsahovat c´ıvku, kter´a generuje stˇr´ıdav´e magnetick´e pole. Podle [C05, 301-2] m˚ uˇze b´ yt c´ıvka teoreticky vzduchov´a, v takov´em pˇr´ıpadˇe by vˇsak byl sn´ımaˇc citliv´ y ve vˇsech smˇerech, coˇz je neˇza´douc´ı. Proto b´ yv´a sn´ımac´ı c´ıvka nejˇcastˇeji navinuta na hrn´ıˇckov´em feritov´em j´adˇre, kter´e smˇeruje magnetick´e pole pˇred sn´ımaˇc, t´ım zvyˇsuje jeho dosah a z´aroveˇ n ˇcin´ı sn´ımaˇc citlivˇejˇs´ım v pod´eln´e ose. Zdroj [C13, 245] d´ale uv´ad´ı, ˇze je vhodn´e, aby pl´aˇst’ sn´ımaˇce obsahoval st´ınˇen´ı, kter´e jednak opˇet smˇeruje magnetick´e pole do smˇeru pod´eln´e osy a tak´e umoˇzn ˇuje zamontovat sn´ımaˇc do kovov´eho u ´chytu, aniˇz by t´ım byla pr´ace sn´ımaˇce ovlivnˇena. Konkr´etn´ı konstrukˇcn´ı uspoˇr´ad´an´ı z´avis´ı na typu sn´ımaˇce. Nejbˇeˇznˇejˇs´ı jsou dvˇe z´akladn´ı uspoˇr´ad´an´ı - sn´ımaˇce se dvˇema c´ıvkami a sn´ımaˇce s LC oscil´atorem - dle [A07, 227] se t´eˇz pouˇz´ıv´a oznaˇcen´ı ECKO (Eddy Current Killed Oscilator). Popisu tˇechto dvou kategori´ı se vˇenuj´ı n´asleduj´ıc´ı dvˇe podkapitoly.

2

2.1

Sn´ımaˇ ce se dvˇ ema c´ıvkami

Dle [A05, 264-5] obsahuje sonda tohoto sn´ımaˇce kromˇe sn´ımac´ı c´ıvky (oznaˇcov´ana t´eˇz jako aktivn´ı) jeˇstˇe jednu stejnou c´ıvku (referenˇcn´ı). Tyto dvˇe c´ıvky jsou zapojeny do protilehl´ ych ramen mˇeˇric´ıho m˚ ustku a t´ım je znaˇcnˇe kompenzov´an vliv teploty na sn´ımaˇc. To vˇsak nic nemˇen´ı na tom, ˇze okoln´ı teplota m´a vliv na rezistivitu materi´alu mˇeˇren´eho objektu, ˇc´ımˇz ovlivˇ nuje citlivost sn´ımaˇce pro dan´ y materi´al. Zdroj [A09, 251] uv´ad´ı, ˇze mˇeˇric´ı impedanˇcn´ı m˚ ustek je nap´ajen stˇr´ıdav´ ym proudem obvykle o frekvenci ˇr´adovˇe jednotek megahertz˚ u. Pˇri pohledu na v´ yˇse uvedenou tabulku 1 je smysl pouˇzit´ı tˇechto frekvenc´ı zˇrejm´ y. Pouˇzit´ı relativnˇe vysok´ ych frekvenc´ı je rovnˇeˇz v´ yhodn´e z hlediska ˇs´ıˇrky p´asma senzoru. Zmˇenou impedance sn´ımac´ı c´ıvky v´ yˇse popsan´ ym mechanismem dojde ke zmˇenˇe napˇet´ı v´ ystupu m˚ ustku. V´ ystupn´ı sign´al je n´aslednˇe demodulov´an a filtrov´an. Podle [A04, 198] se tato sorta sn´ımaˇc˚ u dˇel´ı jeˇstˇe na dva podtypy podle toho, zda v´ ystupn´ı sign´al linearizuj´ı. V´ ystupem senzor˚ u bez linearizace je tedy pˇr´ımo analogov´ y sign´al, kter´ y je neline´arn´ı funkc´ı vzd´alenosti sn´ıman´eho objektu od ˇcela sn´ımaˇce. Tyto senzory maj´ı vysokou opakovatelnost mˇeˇren´ı a jsou tedy vhodn´e pro aplikace, kde se upˇrednostˇ nuje opakovatelnost nad znalost´ı konkr´etn´ıho u ´daje o vzd´alenosti s pˇr´ısluˇsn´ ym fyzik´aln´ım rozmˇerem. D´ale jsou vhodn´e v aplikac´ıch, kde se pˇredpokl´ad´a, ˇze bude sn´ımaˇc ˇcasto rekalibrov´an. Senzory s linearizovan´ ym v´ ystupem b´ yvaj´ı vˇetˇsinou s velkou pˇresnost´ı kalibrov´any pˇr´ımo v´ yrobcem. Jsou vhodn´e pro aplikace, kde je d˚ uleˇzit´a znalost pˇresn´e hodnoty vzd´alenosti s pˇr´ısluˇsn´ ym fyzik´aln´ım rozmˇerem. Blokov´e sch´ema tohoto typu sn´ımaˇce je na obr´azku 1, kter´ y je pˇrevzat z [A09, 252]. Aktivn´ı c´ıvka

Referenˇcn´ı c´ıvka

Demodul´ator a filtr

Sn´ıman´ y objekt

Obr´azek 1: Uspoˇra´d´an´ı sn´ımaˇce se dvˇema c´ıvkami

3

2.2

Sn´ımaˇ ce s LC oscil´ atorem

Princip t´eto sorty sn´ımaˇc˚ u je dle [C05, 300] n´asleduj´ıc´ı. Sn´ımac´ı c´ıvka je v tomto pˇr´ıpadˇe pˇr´ımo souˇca´sti LC oscil´atoru, kter´ y za norm´aln´ıch okolnost´ı kmit´a na sv´e rezonanˇcn´ı frekvenci se st´alou amplitudou. Pokud dojde k pˇribl´ıˇzen´ı sn´ıman´eho objektu, je vlivem zmˇeny indukˇcnosti c´ıvky oscil´ator rozladˇen a jeho v´ ystupn´ı napˇet´ı kles´a - tzn. oscilace se utlumuj´ı. Tyto zmˇeny jsou detekov´any demodul´atorem, kter´ y je k oscil´atoru pˇripojen. Klesne-li amplituda pod urˇcitou nastavenou mez, spouˇstˇec´ı obvod zmˇen´ı stav v´ ystupu sn´ımaˇce. Blokov´e sch´ema tohoto typu sn´ımaˇce je zobrazeno na obr´azku 2, kter´ y je nakreslen na z´akladˇe obr´azk˚ u z [A04, 346 - obr. 15.1.40] a [C05, 301 - obr. 7-50].

V´ ystupn´ı sign´al Oscil´ ator

Demodul´ator

Spouˇstˇec´ı obvod

V´ ystupn´ı zesilovaˇc

Obr´azek 2: Uspoˇra´d´an´ı sn´ımaˇce s oscil´atorem

3 3.1

Typick´ e vlastnosti Citlivost

ˇ ım je Citlivost sn´ımaˇce z´avis´ı na sn´ıman´em materi´alu, pˇredevˇs´ım pak na jeho vodivosti. C´ vodivost vˇetˇs´ı, t´ım je vyˇsˇs´ı citlivost sn´ımaˇce pro dan´ y materi´al. Toto je patrn´e z fyzik´aln´ıho principu. Z v´ yˇse uveden´eho vypl´ yv´a, ˇze je nutn´e sn´ımaˇc kalibrovat pro pouˇzit´ y materi´al sn´ıman´eho pˇredmˇetu a pro okoln´ı podm´ınky, ve kter´ ych bude provozov´an.

3.2

Linearita a rozliˇ sen´ı

Linearita b´ yv´a typicky lepˇs´ı neˇz ±0,5% a rozliˇsen´ı lepˇs´ı neˇz 0,05% z pln´eho rozsahu, coˇz je uvedeno v [A11, 139].

3.3

ˇ ıˇ S´ rka p´ asma

Znalost tohoto u ´daje je d˚ uleˇzit´a hlavnˇe pro mˇeˇren´ı rychle se mˇen´ıc´ıch vzd´alenost´ı napˇr. pro mˇeˇren´ı amplitudy mechanick´ ych kmit˚ u. Dle [A04, 196] b´ yv´a mezn´ı frekvence obvykle 4

vyˇsˇs´ı neˇz 80 kHz. Naproti tomu [A11, 139] uv´ad´ı hodnoty 20 - 50 kHz. Pr˚ unikem tˇechto v´ yrok˚ u je tvrzen´ı, ˇze mezn´ı frekvence se obvykle pohybuje v ˇr´adu des´ıtek kHz.

3.4

Vliv vnˇ ejˇ s´ıch podm´ınek

Pole [C05, 304] jsou komerˇcnˇe vyr´abˇen´e sn´ımaˇce schopny bˇeˇznˇe pracovat v teplotn´ıch rozsaz´ıch od -40◦ C do 125◦ C a pˇri tlac´ıch ˇra´dovˇe aˇz do des´ıtek megapascal˚ u. D´ale jsou schopny odolat ruˇsiv´ ym magnetick´ ym pol´ım s magnetickou indukc´ı aˇz do 40 mT.

3.5

Pracovn´ı rozsah

Maxim´aln´ı vzd´alenost, kterou je senzor schopen detekovat je urˇcena pr˚ umˇerem sn´ımac´ı c´ıvky, protoˇze velikost c´ıvky m´a vliv na velikost oblasti, ve kter´e se jej´ı pole rozprostˇre. Podle [A11, 139] b´ yv´a pomˇer dosahu sn´ımaˇce ku pr˚ umˇeru c´ıvky roven zhruba hodnotˇe 0,25. V [A04, 201] je uvedeno, ˇze sn´ımac´ı rozsah b´ yv´a v´ yrobcem ud´av´an jedn´ım ze dvou zp˚ usob˚ u. Prvn´ım je popis pomoc´ı ˇc´ıseln´eho intervalu napˇr. 2 mm - 3 mm. Druhou moˇznost´ı je udat ˇs´ıˇrku takov´ehoto intervalu (v tomto pˇr´ıpadˇe 1 mm) a minim´aln´ı vzd´alenost od ˇcela sn´ımaˇce (2 mm). Vˇetˇsinou se ke stanoven´ı rozsahu sn´ıman´ ych vzd´alenost´ı pouˇz´ıv´a normovan´a ˇctvercov´a destiˇcka z mˇekk´e oceli tˇr´ıdy 37. Podle [A04, 351] je velikost jej´ı strany rovna pˇr˚ umˇeru ˇcela sondy sn´ımaˇce a jej´ı tlouˇst’ka je 1 mm.

3.6

V´ ystupn´ı sign´ al

V´ ystupn´ı sign´al je bud’ napˇet’ov´ y typicky v rozsaz´ıch 0-10 V, ±10 V, nebo se na v´ ystupu pouˇz´ıv´a proudov´a smyˇcka typicky 0-20 mA nebo 4-20 mA. To neplat´ı pro sn´ımaˇce s LC oscil´atorem, kde se pouˇz´ıv´a dvouhodnotov´ y v´ ystup - napˇr. za pouˇzit´ı tranzistoru s otevˇren´ ym kolektorem.

4

Srovn´ an´ı indukˇ cnostn´ıch a kapacitn´ıch sn´ımaˇ c˚ u

Vlastnosti sn´ımaˇc˚ u vych´az´ı z pouˇzit´ ych fyzik´aln´ıch princip˚ u. Zat´ımco indukˇcnostn´ı sn´ımaˇce pracuj´ı s polem elektromagnetick´ ym, kapacitn´ı sn´ımaˇce pracuj´ı s polem elektrostatick´ ym. Z´akladn´ı pˇredstavu o chov´an´ı indukˇcnostn´ıch a kapacitn´ıch sn´ımaˇc˚ u d´av´a tabulka ˇc. 2, sestaven´a na z´akladˇe knihy [A04, 204].

5

Vlastnost

Kapacitn´ı sn´ımaˇce

Typick´ y mˇeˇric´ı rozsah Rozliˇsovac´ı schopnost Sn´ıman´a plocha Typick´a velikost sn´ımaˇce Sn´ım´an´ı rotuj´ıc´ıch objekt˚ u

0.01 mm – 10 mm 2 nm 130 % pr˚ umˇeru ˇcidla 800 % mˇeˇric´ıho rozsahu Neovlivˇ nuje mˇeˇren´ı

Sn´ıman´ y materi´al Materi´al v prostoru mezery Cena

Indukˇcnostn´ı sn´ımaˇce

0.1 mm – 15 mm 2 nm 300 % pr˚ umˇeru ˇcidla 300 % mˇeˇric´ıho rozsahu Mal´e chyby pˇri sn´ım´an´ı feromagnetick´ ych materi´al˚ u El. vodiv´e i nevodiv´e c´ıle Pouze elektricky vodiv´e c´ıle Citliv´ y na zmˇeny v nevodiv´em Nez´avisl´ y na nevodiv´em prostoru mezery materi´alu v mezeˇre $$ $

Tabulka 2: Srovn´an´ı indukˇcnostn´ıch a kapacitn´ıch sn´ımaˇc˚ u

5

Pouˇ zit´ı indukˇ cnostn´ıch sn´ımaˇ c˚ u

Indukˇcnostn´ı sn´ımaˇce nach´azej´ı uplatnˇen´ı v ˇsirok´em spektru pr˚ umyslov´ ych aplikac´ı. Jednotliv´e aplikace jsou podrobnˇe pops´any v knize [A04, 206-210, 216-221], z n´ıˇz jsou pˇrevzaty obr´azky pouˇzit´e v t´eto kapitole. V nˇekter´ ych pˇr´ıpadech lze indukˇcnostn´ı sn´ımaˇc nahradit sn´ımaˇcem kapacitn´ım nebo optick´ ym, v jin´ ych jsou vlastnosti indukˇcnostn´ıch sn´ımaˇc˚ u prakticky nenahraditeln´e. Pˇr´ıkladem m˚ uˇze b´ yt mˇeˇren´ı ve zneˇciˇstˇen´em pr˚ umyslov´em prostˇred´ı. Indukˇcnostn´ı sn´ımaˇce nejsou, na rozd´ıl od kapacitn´ıch, z´avisl´e na pˇr´ıtomnost nevodiv´ ych neˇcistot v prostoru mezi sn´ımaˇcem a sledovan´ ym objektem.

5.1

Typick´ e pouˇ zit´ı

Dle [C05, 304] je typick´ ym uˇzit´ım indukˇcnostn´ıch sn´ımaˇc˚ u bezkontaktn´ı mˇeˇren´ı polohy. Zdroj [A04, 204] upˇresˇ nuje, ˇze ve vˇetˇsinˇe pˇr´ıpad˚ u nejsou indukˇcnostn´ı sn´ımaˇce pouˇz´ıv´any pro mˇeˇren´ı absolutn´ıch hodnot vzd´alenosti. Typickou u ´lohou je indikace zmˇeny v´ ychoz´ı polohy mˇeˇren´eho objektu.

5.2

Linearita v´ ystupu

O tom, zda bude v dan´e aplikaci zapotˇreb´ı uˇz´ıt sn´ımaˇc s line´arn´ı z´avislost´ı v´ ystupn´ı hodnoty na mˇeˇren´e vzd´alenosti rozhoduje poˇzadovan´a pˇresnost mˇeˇren´ı a specifick´e poˇzadavky u ´lohy. V pˇr´ıpadˇe mˇeˇren´ı absolutn´ı hodnoty vzd´alenosti je vhodn´e uˇz´ıt sn´ımaˇc s linearizovan´ ym v´ ystupem. V aplikac´ıch, kde postaˇcuje rozliˇsen´ı mezi nˇekolika stavy

6

mˇeˇren´eho objektu, lze d´ıky dobr´e opakovatelnosti mˇeˇren´ı uˇz´ıt sn´ımaˇc s neline´arn´ım analogov´ ym v´ ystupem.

5.3

Interpretace v´ ystupn´ı hodnoty sn´ımaˇ ce

Kniha [A04, 204-205] uv´ad´ı, jak´ ym zp˚ usobem lze interpretovat v´ ystup sn´ımaˇce. V pˇr´ıpadˇe uˇzit´ı sn´ımaˇce s linearizovan´ ym v´ ystupem je ˇreˇsen´ı pˇr´ımoˇcar´e. Mˇeˇren´a vzd´alenost je rovna souˇcinu v´ ystupn´ı hodnoty sn´ımaˇce a jeho citlivosti. U sn´ımaˇc˚ u s neline´arn´ı z´avislost´ı v´ ystupn´ı hodnoty na mˇeˇren´e vzd´alenosti lze prov´est linearizaci v okol´ı pracovn´ıho bodu, pˇr´ıpadnˇe pr˚ ubˇeh linearizovat po ˇca´stech.

5.4

Mˇ eˇ ren´ı posunu

Obr´azek 3: Mˇeˇren´ı posunu Toto je typick´e pouˇzit´ı indukˇcnostn´ıch sn´ımaˇc˚ u [A04, 206]. V pˇr´ıpadˇe sn´ımaˇc˚ u s linearizovan´ ym v´ ystupem je v´ ystupn´ı hodnota pˇr´ımo u ´mˇern´a vzd´alenosti od sledovan´eho ˇ adovˇe lze mˇeˇrit vzd´alenosti od nanometr˚ objektu. R´ u po milimetry. Zvl´aˇstn´ım pˇr´ıpadem je kontrola, zda se sledovan´ y pˇredmˇet nach´az´ı v ˇz´adan´ ych mez´ıch. Tato aplikace nevyˇzaduje line´arn´ı z´avislost v´ ystupn´ı hodnoty sn´ımaˇce na vzd´alenosti od mˇeˇren´eho objektu. Alternativou je uˇzit´ı dvou sn´ımaˇc˚ u s bin´arn´ım v´ ystupem.

5.5

Nerovnost povrchu

Obr´azek 4: Mˇeˇren´ı nerovnosti povrchu 7

Tato aplikace zpravidla ˇza´d´a uˇzit´ı nˇekolika indukˇcnostn´ıch sn´ımaˇc˚ u. Jednotliv´e sn´ımaˇce mˇeˇr´ı vzd´alenosti od jednotliv´ ych ˇc´ast´ı mˇeˇren´eho objektu. V´ ysledn´ y obraz z´ıskan´ y sloˇzen´ım hodnot namˇeˇren´ ych vˇsemi sn´ımaˇci je moˇzno d´ale vyhodnotit poˇc´ıtaˇcem nebo zobrazit pˇr´ımo oper´ator˚ um.

5.6

Teplotn´ı roztaˇ znost

D´ıky vysok´e rozliˇsovac´ı schopnosti indukˇcnostn´ıch sn´ımaˇc˚ u lze tyto pouˇz´ıt ke sledov´an´ı vlivu teploty na rozmˇery sledovan´eho pˇredmˇetu. Toto mˇeˇren´ı nalezne uplatnˇen´ı u pˇresn´ ych stroj˚ u generuj´ıc´ıch velk´e mnoˇzstv´ı tepla, pˇr´ıpadnˇe stroj˚ u vystaven´ ych velk´ ym v´ ykyv˚ um okoln´ı teploty.

5.7

Tlouˇ st’ka materi´ alu

Obr´azek 5: Mˇeˇren´ı tlouˇst’ky materi´alu Prvn´ı moˇznost´ı je mˇeˇrit vzd´alenost od sledovan´eho objektu poloˇzen´eho na referenˇcn´ı podloˇzce. Nev´ yhodou je niˇzˇs´ı pˇresnost mˇeˇren´ı. Je zapˇr´ıˇcinˇena neˇcistotami a dalˇs´ımi faktory ovlivˇ nuj´ıc´ımi m´ıru dosednut´ı mˇeˇren´eho materi´alu na podloˇzku. Vyˇsˇs´ı pˇresnosti dos´ahneme pouˇzit´ım dvou indukˇcnostn´ıch sn´ımaˇc˚ u v diferenˇcn´ım zapojen´ı, jak je patrno z obr´azku ˇc. 5. Tato konfigurace potlaˇcuje chyby zp˚ usoben´e pohybem mˇeˇren´eho objektu mezi sn´ımaˇci. Pˇri v´ ybˇeru sn´ımaˇc˚ u je tˇreba zohlednit hloubku vniku magnetick´eho pole do mˇeˇren´eho objektu.

5.8

Kontrola sestaven´ı v´ yrobk˚ u

Indukˇcnostn´ı sn´ımaˇce lze vyuˇz´ıt ke kontrole pˇr´ıtomnosti kovov´e ˇca´sti ve v´ yrobku i v pˇr´ıpadˇe, ˇze je skryta pod elektricky nevodiv´ ym obalem. V t´eto aplikaci lze vyuˇz´ıt ˇ sen´ı s analogov´ sn´ımaˇce s bin´arn´ım v´ ystupem. Reˇ ym sn´ımaˇcem vˇsak pˇrin´aˇs´ı ˇsirˇs´ı moˇznosti vyhodnocen´ı. 8

Obr´azek 6: Kontrola sestaven´ı v´ yrobk˚ u

5.9

Vibrace

Vibrace lze ch´apat jako zmˇenu polohy sledovan´eho objektu v z´avislosti na ˇcase. Z´avislost v´ ystupu sn´ımaˇce na ˇcase lze sledovat osciloskopem nebo sn´ımat data-akviziˇcn´ı kartou za u ´ˇcelem ˇc´ıslicov´eho zpracov´an´ı.

Obr´azek 7: Mˇeˇren´ı vibrac´ı

5.10

Pohyb hˇ r´ıdele

Tato aplikace ˇza´d´a sn´ımaˇc funguj´ıc´ı v prostˇred´ı s v´ yskytem oleje a neˇcistot znemoˇzn ˇuj´ıc´ıch uˇzit´ı kapacitn´ıch sn´ımaˇc˚ u. Chyby pˇri mˇeˇren´ı rotuj´ıc´ıch feromagnetick´ ych objekt˚ u nejsou nulov´e, nicm´enˇe v mnoha pˇr´ıpadech zanedbateln´e, vˇetˇsinou jsou menˇs´ı neˇz 1 mikrometr.

9

5.11

V´ alcov´ y lis

Obr´azek 8: Mˇeˇren´ı vzd´alenosti mezi v´alci rotaˇcn´ıho lisu Pˇresnost a odolnost v˚ uˇci neˇcistot´am dovoluje nasazen´ı indukˇcnostn´ıch sn´ımaˇc˚ u v lisu s rotuj´ıc´ımi v´alci. Sn´ımaˇce mˇeˇr´ı vzd´alenost mezi v´alci lisu. Konfigurace je zn´azornˇena na obr´azku ˇc. 8.

5.12

Tlouˇ st’ka n´ atˇ eru elektricky vodiv´ eho materi´ alu

Tato aplikace vyuˇz´ıv´a ve sv˚ uj prospˇech rozd´ıln´ ych vlastnost´ı indukˇcnostn´ıho a kapacitn´ıho sn´ımaˇce. Kapacitn´ı sn´ımaˇc mˇeˇr´ı vzd´alenost k povrchu natˇren´eho materi´alu, jeho v´ ystupn´ı hodnota je na tlouˇst’ce n´atˇeru z´avisl´a. V´ ystupn´ı hodnota indukˇcnostn´ıho sn´ımaˇce nen´ı elektricky nevodiv´ ym n´atˇerem ovlivnˇena, sn´ımaˇc mˇeˇr´ı vzd´alenost aˇz k elektricky vodiv´emu z´akladn´ımu materi´alu. Tlouˇst’ka n´atˇeru se urˇc´ı z rozd´ılu hodnot namˇeˇren´ ych jednotliv´ ymi sn´ımaˇci.

Reference A01-03, A06, A08, A10, C01-04, C06-C17 - nezmiˇ nuj´ı se A04 str. 196-197 princip, 197 poˇzadavky na sn´ıman´ y pˇredmˇet, 198-199 typy sn´ımaˇc˚ u, 200203 terminologie/vlastnosti, 203-220 srovn´an´ı s kapacitn´ımi sn´ımaˇci a aplikace, 349-358 problematika on/off sn´ımaˇc˚ u s LC oscil´atorem A05 str. 264-266 princip, vlastnosti, pouˇzit´ı A07 str. 225-229 princip, vlastnosti, pouˇzit´ı A09 str. 251-253 princip, vlastnosti, pouˇzit´ı A11 str. 136-139 princip, vlastnosti, pouˇzit´ı C05 str. 297-299 princip, 299-304 aplikace, konstrukce, aplikace C13 str. 244-246 princip, vlastnosti, pouˇzit´ı

10