No title

Vážení zákazníci, dovolujeme si Vás upozornit, že na tuto ukázku knihy se vztahují autorská práva, tzv. copyright. To znamená, že ukázka má sloužit výhradnì pro osobní potøebu potenciálního kupujícího (aby ètenáø vidìl, jakým zpùsobem je titul zpracován a mohl se také podle tohoto, jako jednoho z parametrù, rozhodnout, zda titul koupí èi ne). Z toho vyplývá, že není dovoleno tuto ukázku jakýmkoliv zpùsobem dále šíøit, veøejnì èi neveøejnì napø. umisováním na datová média, na jiné internetové stránky (ani prostøednictvím odkazù) apod. redakce nakladatelství BEN – technická literatura

[email protected]

2.3

Rozhraní indukèních senzorù

Základní rozdìlení binárních indukèních senzorù pøiblížení z hlediska napájení je na stejnosmìrné a na univerzální. Snímaèe mají dvou-, tøí- nebo ètyødrátové pøipojení. Výstup mùže být spínací, rozpínací nebo pøepínací. Na stranì senzoru realizuje rozhraní koncový stupeò. Ten je vazebním èlánkem mezi senzorem a zákaznickým rozhraním (relé, vstupní modul PLC apod.) a musí splòovat rozlièné požadavky: n napájení senzoru n vyhodnocení snímaného signálu n pøevod signálové úrovnì a zesílení n potlaèení rušení (filtr) n optická indikace (LED) n ochranu proti chybnému pøipojení n spínání rùzných zátìží vèetnì pøipojovacích kabelù

2.3.1 Elektrická provedení Stejnosmìrné typy mají napájecí napìtí 10…30 V a nebo 10…60 V. Typy univerzální pracují buï ve støídavém rozsahu 20…250 V a nebo stejnosmìrném rozsahu 10…300 V. Speciální rozhraní, dle EN 60947-5-6, døíve EN 50227, mají snímaèe do prostøedí s nebezpeèím výbuchu, nazývané také NAMUR (kap. 2.3.1.4). Poslední rozhraní, které dnes již nelze opomenout, je komunikaèní rozhraní ASi, které je pro pøímé pøipojení binárních snímaèù, co se týèe komunikace, nejvhodnìjší. Senzory s tímto rozhraním také již na trhu existují.

2.3.1.1 Stejnosmìrné senzory Stejnosmìrné senzory jsou k dispozici ve dvou-, tøí- nebo ètyødrátovém provedení (obr. 2.36). Dvoudrátové senzory se samozøejmì pøipojují k zátìži sériovì. Nejbìžnìjší typové provedení nemá definovanou polaritu vodièù a chová se tudíž podobnì jako mechanický kontakt. Aby snímaè sám byl zásobován elektrickou energií, musí jím v rozepnutém stavu téci zbytkový proud. Podobnì v otevøeném stavu není ideálnì rozpojený a ponechává na sobì zbytkové napìtí. S tìmito hodnotami se musí poèítat pøi výbìru nebo kontrole vhodného zatìžovacího odporu, aby byly splnìny hodnoty napìových úrovní pro log „0“ a log „1“. U typu s vyznaèenou polaritou, který však má montážní omezení, jsou zbytkové hodnoty asi o 20 % nižší.

42

R. Martinek: SENZORY v prùmyslové praxi

A

313



 ±

131



±

±

Obr. 2.36 Pøipojení dvou-, tøí- a ètyødrátových senzorù Tøí- a ètyødrátové senzory mají napájení oddìlené. Pro spínání zátìže mají jeden nebo dva výstupy. Tím výše jmenované omezení jako je u dvoudrátových senzorù odpadá. Rozlišuje se plusové a mínusové spínání, podle toho zda koncový tranzistor pøipojuje zátìž R ke kladnému nebo zápornému pólu napájecího zdroje (obr. 2.37). V prvním pøípadì se jedná o typ PNP, ve druhém pøípadì NPN.  9é6783 313

5

±



5 9é6783 131 ±

Obr. 2.37 Schéma koncového stupnì tøídrátového senzoru PNP a NPN Všechny dvou- a tøídráty jsou typovì rozlišeny na spínací a rozpínací. U rozpínacího typu je pøi aktivovaném senzoru zátìž odpojena, u spínacího typu je zátìž pøipojena. Ètyødrátový typ má tyto funkce obì – pøepínací výstup. Rozlišovací údaje spolu se spínací vzdáleností, tvarem pouzdra a zpùsobem pøipojení uvádí témìø každý výrobce v typovém kódu (klíèi) senzoru.

A

R. Martinek: SENZORY v prùmyslové praxi

43

2.3.1.2 Univerzální senzory Univerzální senzory jsou k dispozici jenom jako dvoudrátové. Platí pro nì to samé, co bylo øeèeno o stejnosmìrných dvoudrátových senzorech. Typovì se musí opìt rozlišit, zda se požaduje spínací èi rozpínací výstup. Do této kategorie se mohou zaøadit i støídavé senzory 20...250 VAC.

2.3.1.3 Øazení senzorù Sériové øazení (spojení) dvoudrátových i tøídrátových senzorù je pøípustné (obr. 2.38).

5

5

Obr. 2.38 Sériové øazení dvou- a tøídrátových senzorù Maximální poèet v sérii zapojených senzorù je omezen souètem napìových úbytkù každého senzoru a tím dodržením nezbytného napìtí pro zátìž. U tøídrátových senzorù je tøeba dát pozor pøi zapínání na vnitøní èasové zpoždìní každého snímaèe oznaèované jako doba ustálení (katalogová hodnota), které zpùsobí prodloužení reakèní doby celé sestavy. Spojení s mechanickým kontaktem je u tøídrátových senzorù možné, u dvoudrátových se musí mechanický kontakt pøeklenout odporem, aby byl snímaè napájen i pøi rozpojeném kontaktu. Paralelní øazení (obr. 2.39) dvoudrátových snímaèù navzájem nebo s mechanickým kontaktem je možné pouze podmínìnì. Dùvod je následující: První aktivovaný senzor z celé sestavy samozøejmì sepne bez problému, ale tím blokuje zbylé snímaèe, které i když mají snímaný pøedmìt v pracovním rozsahu snímání, nemají potøebné napájecí napìtí. Teprve když se vzdálí snímaný pøedmìt z dosahu senzoru (ten rozepne), objeví se provozní napìtí i na druhém aktivovaném senzoru a ten potom sepne. K sepnutí dojde opoždìnì (již uvedená doba ustálení), protože žádný senzor nezaène po zapnutí fungovat okamžitì, ale se zpoždìním (typ. 80 ms). Opoždìné sepnutí mùže vyvolat krátkodobé odpojení zátìže. Paralelní zapojení tøídrátových senzorù je bezproblémové.

44

R. Martinek: SENZORY v prùmyslové praxi

A

5

5

Obr. 2.39 Paralelní øazení dvou- a tøídrátových senzorù

2.3.1.4 Jiskrovì bezpeèné senzory do prostøedí s nebezpeèím výbuchu Všude kde se vyrábìjí, dopravují, zpracovávají a skladují hoølavé látky, mùže vzniknout výbušná atmosféra – riziko pro èlovìka a vìcné hodnoty. Podstatné pøedpoklady pro explozi jsou: n hoølavé látky (plyny, prachy, páry, mlhy) n kyslík (vzduch) n zápalné zdroje (jiskry, teplota) Pro ochranu byla pro pøístroje vypracována a schválena provozní ustanovení, ve kterých se prostory s výbušnou atmosférou rozdìlují dle stupnì nebezpeèí výbuchu do zón. Projektant technologie (chemik) musí jednotlivé prostory ohodnotit a zakreslit do výkresù dle rizikovosti výbuchu. Pro plyny, páry a mlhy to jsou v poøadí od nejnebezpeènìjší zóny 0, 1 a 2. Projektant-elektrikáø spolu s technologem výroby vybere dle zón pøíslušné pøístroje. Nebezpeèné prostory ve strojírenství jsou napø. v lakovnách. Z oblasti senzoriky jsou nejdùležitìjší a nejèastìji používané jiskrovì bezpeèné senzory a k nim patøící oddìlovací zesilovaèe. Tyto senzory jsou stejnosmìrné dvoudráty velmi jednoduché obvodové konstrukce bez koncového stupnì. Jsou již z principu jiskrovì bezpeèné. Obsahují pouze oscilátor dle obr. 2.10 a garantují z dùvodu malého poètu souèástek vysokou provozní spolehlivost. Výstupním signálem tìchto senzorù je jejich proudová spotøeba, která se mìní v závislosti na zatlumení oscilátoru. Výstup je nízkoimpedanèní a senzory jsou tím odolné vùèi rozdílným indukènostem a kapacitám rùzných druhù pøívodních kabelù. Napájení a vyhodnocení proudové spotøeby zajišuje oddìlovací zesilovaè, nazývaný návazné zaøízení, který musí

A

R. Martinek: SENZORY v prùmyslové praxi

45

být umístìn v normálním prostøedí. Svou konstrukcí musí vyhovovat normì jiskrové bezpeènosti. Má napìové a proudové omezovací souèástky (nìkolikrát jištìné), které i ve stavu poruchy nedovolí, aby v okruhu pøívodní kabel – snímaè byla taková energie, která by vyvolala pøi pøerušení nebo zkratu zážehovou jiskru. Galvanické oddìlení vstupu, výstupu a napájení zabraòuje vytvoøení proudového okruhu se zemí. Každý oddìlovací zesilovaè musí být typovì schválen. V Èeské republice provádí schvalování FTZÚ Ostrava-Radvanice. Aby se zajistila bezpeèná souhra mezi senzorem (bezpeèným zaøízením) a oddìlovacím zesilovaèem, byla v Nìmecku, organizací NAMUR16 vypracována norma DIN 19234, která rozhraní pøesnì definuje. Jmenovitá hodnota napájecího napìtí naprázdno je 8,2 V a proudu nakrátko je 8,2 mA (vnitøní odpor zdroje 1 kW). Spínací bod následujícího zesilovaèe musí ležet v rozsahu proudové spotøeby 1,2…2,1 mA (obr. 2.12). Dùležité jsou certifikaèní údaje pro senzor a oddìlovací zesilovaè. Tak napø. údaj EEx ia IIC T6 znamená, že senzor je možno použít v prostøedí s nebezpeèím výbuchu, a že pøi vzniku dvou navzájem nezávislých chyb musí zùstat jiskrová bezpeènost zaruèena (ia). Jedná se o nejpøísnìjší vodíkovou skupinu (IIC). Pøístroj je konstruován tak, aby povrchová teplota nikdy nepøekroèila 85 °C (T6). Oddìlovací zesilovaè musí být umístìn vždy v prostøedí normálním. Souèinnost s jiskrovì bezpeèným senzorem je vyjádøena podobným oznaèením bez T6: [EEx ia] IIC. Bližší informace k problematice jiskrové bezpeènosti jsou v [5]. Podle souèasné platné smìrnice 94/9/EC (ATEX 100a) musí být v oznaèení uvedena ještì kategorie použití. Tak napø. II 1 G znamená všechny povrchové oblasti (II), (1) znamená nejbezpeènìjší konstrukci pøistroje vhodnou pro zónu 0 a (G) je ochrana pøed výbuchem plynù a par. Pro pøístroje, které pracují v dolech, se používá (I). Zjednodušené schéma zapojení oddìlovacího zesilovaèe (bez omezovacích prvkù a galvanického oddìlení) je na obr. 2.40. Ve spojení s již jmenovaným senzorem NAMUR vznikne tak nejjednodušší tøídrátový indukèní senzor, ale jen pro normální prostøedí. 

1$085 9é6783

±

Obr. 2.40 Pøipojení senzoru NAMUR k oddìlovacímu zesilovaèi 16

Zkratka nìmecké organizace, která vytváøí a spravuje normy pro nevýbušnost v chemii.

46

R. Martinek: SENZORY v prùmyslové praxi

A

2.3.2 Ochranná opatøení Aby se indukèní senzory uchránily pøed znièením vlivem pøetížení a nebo nekvalifikovaného zacházení, mají zabudovány rùzné ochrany. Pod bezpeènostním opatøením se zde rozumí takové doplnìní základní funkce, které zaruèí, že se na výstup senzoru nedostane žádný signál, který by mohl zpùsobit chybnou funkci následného zaøízení.

2.3.2.1 Ochrana proti pøepólování a pøepìtí Použitím ochrany proti pøepólování se zabrání znièení senzorù pøi jakékoliv zámìnì všech pøívodních vodièù. K pøívodùm jsou zapojeny diody, pøíp. usmìròovací mùstek. Krátkodobé pøekroèení napájecího napìtí opìt nesmí senzor znièit. Chrání se pøepìovými ochranami jako jsou Zenerovy diody nebo varistory (obr. 2.37).

2.3.2.2 Ochrana proti pøetížení výstupu Senzory s touto ochranou vydrží v celém rozsahu napájecího napìtí a teplot snížení zatìžovacího odporu až do zkratu. Nebezpeèí pøetížení koncového stupnì spoèívá v nárùstu ztrátového výkonu, a tím teploty výstupního polovodièového prvku na nepøípustnou hodnotu, což by vedlo k jeho znièení. Nejlevnìjší ochranou proti pøetížení je použití termistoru s kladným teplotním souèinitelem do série se zátìží. To má však nìkteré nedostatky: Pøi zkratu teèe velmi vysoký špièkový proud, vypínací proud je závislý na okolní teplotì a koncový stupeò je znaènì teplotnì namáhán. Tato ochrana má tedy smysl jen pøi malých zatìžovacích proudech (do 100 mA) a malém napájecím napìtí (do 30 V). Jinak ochrana je to robustní a odolná vùèi rušení, protože má setrvaènost. Dalším druhem ochrany je omezení výstupního proudu na konstantní hodnotu. To je nejlevnìjší elektronické øešení. Vede však opìt k velkému teplotnímu namáhání koncového stupnì vlivem ztrátového výkonu zvláštì pøi zkratu. Je vhodná pro ještì menší zkratové proudy než v pøedchozím pøípadì. Její pøedností je okamžitá funkceschopnost po odstranìní zkratu. Nejpružnìjší, ale také nejnákladnìjší øešení je taktované pøetížení. Jestliže vznikne pøetížení, výstup zátìž odepne a po urèité prodlevì (100 ms) ji opìt zapne. Pokud pøetížení trvá, je proud omezen a po nìkolika ms opìt pøerušen (obr. 2.41). Cyklus se opakuje pokud chyba trvá. Po odstranìní chyby senzor automaticky zaène fungovat. Teplotní zatížení koncového stupnì je malé, protože spínací pomìr impulz/ pauza je rovnìž malý (1/100). Tento zpùsob ochrany je nìkdy pracovníky údržby odmítán pøi zpracování signálu senzoru programovatelným automatem. Pokud pøetížení není úplný zkrat, mùže se automat dívat na taktování jako na vstupní signál a odstranìní takové závady je pak velmi obtížné. Závìrem je možno konstatovat, že každá ochrana má své pøednosti i nedostatky. A proto výrobci stále nabízejí všechny druhy.

A

R. Martinek: SENZORY v prùmyslové praxi

47

, ,= ,3 WSDX]D

Obr. 2.41

W]DS

W

Ochrana výstupu senzoru taktováním, IP – pracovní, IZ – zkratový proud

2.3.2.3 Ostatní ochranná opatøení Aby se pøi zátìžích s vysokou impedancí, pøípadnì i ve stavu bez zátìže, dodržely hodnoty signálových úrovní pro log „0“ a log „1“, musejí být bezpeènì odvedeny blokovací proudy o velikosti 10 µA. Z tohoto dùvodu obsahují tøí- a ètyødrátové snímaèe základní zátìž, která zajišuje i bez vnìjší zátìže, že koncovým stupnìm protéká proud asi 1 mA. Tím se zabrání vzniku nedefinovaných stavù pøi pøerušení nìkterého pøívodního vodièe (obr. 2.37). Bìhem nábìhové fáze senzoru, po zapnutí napájení, jsou všechny výstupy zavøeny. Dùvod je stejný – zabránit nedefinovaným výstupním signálùm. Až po uplynutí doby ustálení je senzor schopen funkce.

2.3.3 Zátìže Èistì ohmické zátìže nekladou žádné požadavky na koncové stupnì senzorù. Pøi zapínání a vypínání nevznikají žádné napìové ani proudové špièky. Induktivní zátìže naproti tomu pøipravují problémy indukovanými napìtími. I po odepnutí dodává indukènost zátìže proud (klesá dle exponenciální køivky), který se uzavírá pøes pøepìový ochranný prvek. Energie pøi tom vzniklá je úmìrná souèinu indukènosti a ètverci proudu, takže musí být definována max. pøípustná indukènost. Je-li tato hodnota pøekroèena, ochranný prvek se znièí, tím také senzor, bez ohledu na to, že koncový stupeò byl vùèi pøepìtí chránìn. Kvùli bezpeènému odpojování velkých indukèností se používá k cívce paralelnì pøipojená dioda. Ta však prodlužuje dobu odepnutí relé (stykaèe), ponìvadž nahromadìná energie W = 1/2.L.I2 se mìní v teplo pomaleji. Indukènost však mùže být i velká. Požadavek ochrany vùèi pøepólování však zakazuje umístit tuto diodu do senzoru. Jako indukèní zátìže se chovají relé. Indukènosti jsou však rozdílné v sepnutém a nesepnutém stavu. Vždy je smìrodatná indukènost v sepnutém stavu relé, kdy je malá vzduchová mezera a tudíž veliká indukènost. Tato skuteènost se nejvíce projevuje pøi spínání stykaèù ve støídavých sítích. Impedance stykaèe je mnohonásobnì vìtší v sepnutém stavu než v rozepnutém, kdy zátìž pøedstavuje jen ohmický odpor cívky. To vede až k osminásobné hodnotì proudové špièky pøi sepnutí (doba trvání typ.10 ms). Støídavé polovodièové spínací prvky (triaky) používají tzv. øízení v nule. Pøepìové ochranné prvky pøevádìjí potom pøi odpínání jen malou energii. Zvláštní pozornost si zaslouží také kapacitní zátìže. Pøi zapnutí pøedstavuje kondenzátor zkrat a pøežije jen senzor s proudovou ochranou. Taktovaná ochrana se však použít nedá, nebo ta bude stále kmitat, nepøejde do ustáleného stavu.

48

R. Martinek: SENZORY v prùmyslové praxi

A

Také spínání žárovek (indikace stavu) má své zvláštnosti. Udávané jmenovité hodnoty proudu a pøíkonu se vztahují na ustálený stav. Pøi zapnutí je však wolframové vlákno studené a proudový náraz dosahuje u nìkterých typù až 15násobek jmenovitého proudu. Asi za 10 ms klesne na polovinu ustálené hodnoty. Nároky na koncový stupeò senzoru jsou však znaèné a opìt kvùli kmitání nelze použít ochranu taktováním.

2.3.4 Sbìrnicové rozhraní V montážních technologiích (pøedevším automobilového prùmyslu), jejichž komplexnost stále roste, smìøuje trend dalšího vývoje k decentralizovaným systémùm. S tím je spojen také požadavek na komunikaci mezi všemi úrovnìmi øízení až k úrovni nejnižší, k samotným výrobním pøedmìtùm, na kterých jsou binární senzory a akèní èleny (ovladaèe) neboli aktory umístìny. Protože je stejnì v tìchto prvcích stále více digitální mikroelektroniky, vnucuje se nápad, vybavit je sériovým sbìrnicovým rozhraním. Tím se dosáhne øady výhod: Zaøízení je pøehlednìjší, a zùstává flexibilní, protože každé rozšíøení nebo zmìna jsou snadno bez velkých nákladù proveditelné. Obousmìrný sbìrnicový systém dále nabízí možnost pøenášet dodateèné informace jako jsou konfiguraèní, inicializaèní a parametrizaèní data, stavová a chybová hlášení. Pøedzpracování signálu, linearizace, A/D pøevod se tímto dostanou do senzoru, kam také patøí. A koneènì ani materiálové a montážní úspory na kabelech nejsou zanedbatelné. Problémem zùstává velký nárùst ceny senzoru. Tyto pøednosti vedly k tomu, že v souèasné dobì je již uzavøená standardizace sbìrnice ASi (aktor-sensor-interface). Cenový nárùst u této sbìrnice již tak velký není, protože se používají komunikaèní uzly, ke kterým se mohou pøipojit libovolné binární senzory (obr. 2.42). Popis sbìrnice ASi je v [6]. Dalšími typickými sbìrnicemi pro montážní technologie jsou v Evropì Profibus DP (Siemens) a v Americe a Japonsku DeviceNet (Allen Bradley).

Obr. 2.42

A

Komunikaèní modul pro pøipojení senzorù R. Martinek: SENZORY v prùmyslové praxi

49

2.4

Technologie výroby senzorù

Rùzné technologie, používané v elektronice, našly postupnì uplatnìní i pøi výrobì senzorù. Dnes je rozhodnuto pro technologii SMT, která dovoluje vysoký stupeò komplexnosti a spolehlivosti obvodového zapojení. Jestliže v pionýrských dobách senzoriky, kdy se kvùli malému prostoru uvnitø snímaèe mohla realizovat jen jednoduchá zapojení, je dnes možno použitím a již standardních a nebo zákaznických integrovaných obvodù (ASICs) a vytvoøit taková zapojení, kde na jednom èipu jsou soustøedìny tisíce tranzistorù. Již od zaèátku integrované polovodièové techniky jsou pro indukèní senzory k dispozici standardní obvody, které však splòují pouze základní funkce. Vnì obvodu jsou jen funkèní prvky oscilátoru a rezistory pro nastavení spínací bodu a hystereze. Vìtšina výrobcù proto používá zákaznické obvody, které mají již pøipravené rozhraní na snímací hlavu. Najustování požadované hodnoty spínací vzdálenosti se provádí laserem pøes okénko integrovaného obvodu. Velice dùležité je pro každého výrobce senzorù zvládnout zalévání. I když je jak elektronická øídicí èást, tak i systém snímací hlavy (èidla) vùèi otøesùm a teplotním zmìnám dobøe odolný, dosáhne se ochrany senzoru pøed klimatizaèními vlivy a rušivými elektrickými proudy teprve zalitím. Tady jsou základy pro použití senzorù v extrémních podmínkách. Této ochrany se dosáhne vyplnìním prostoru pouzdra senzoru zalévací hmotou. Základní požadavky na zalévací hmotu jsou: n snadná zpracovatelnost n malé vyvíjené teplo a malá smrštitelnost pøi vytvrzování n ochrana vùèi vlhkosti a agresivním chemikáliím n mechanická odolnost n vysoká elasticita n minimální køehnutí i pøi teplotách pod bodem mrazu n splnìní izolaèní tøídy n samozhášecí vlastnosti n prùchodnost svìtla pøi použití pro optoelektroniku K tomu musí být splnìna ještì øada elektrických (mìrný odpor, povrchový odpor, permitivita...), teplotních (roztažnost, vedení tepla...), mechanických (tahová, tlaková, ohybová pevnost...) a chemických (elektrolytická koroze, tropická odolnost...) vlastností. Dále se u zalévacích hmot rozlišuje podle rùzných pojidel systém: n polyesterový n epoxydový n silikonkauèukový n polyuretanový Samotné zalévání je i èasovì nároèné a výraznì se podílí na cenì senzoru. Pro rùzné druhy senzorù se používají specifické technologie a každý výrobce si své know-how chrání.

50

R. Martinek: SENZORY v prùmyslové praxi

A

Kvalita zalévání ovlivòuje i následné zahoøování a kontrolu funkèních parametrù a tím i výtìžnost výroby.

2.5

Závìr

Z aplikaèního hlediska je možno rozdìlit indukèní senzory na dvì skupiny. V první jsou senzory standardního provedení (jednocívkové), od kterých se nežádá víc, než indikace pøítomnosti kovového pøedmìtu. Tyto senzory pùvodnì vznikly jako náhrady mechanických koncových spínaèù. Zde žádné výrazné inovace oèekávat nelze. Stìžejním úkolem je snížit pouze výrobní náklady a obstát na trhu pøedevším díky nízké cenì. Stále bude urèitì pokraèovat miniaturizace. Zajímavým nápadem je vytvoøení miniaturního standardu, napø. M5, kterým by se pokryly ostatní aplikace øešené dosud typy M8 a M12. Pøedpokladem je zvìtšit spínací vzdálenost u M5 a zvládnout novou výrobní technologii. Jedna technologická zajímavost: V zalévací hmotì nesmí být jediná bublinka, a to se pøi miniaturních rozmìrech splòuje obtížnì. Ve druhé skupinì, speciálních senzorù, mají nejvìtší perspektivu senzory analogové. Zde se oèekává zlepšení funkèních parametrù a tím splòování požadavkù mìøení. Urèitì dojde ke zvìtšení mìøicích rozsahù. V prùbìhu rozsahu (nebo i mimo nìj) bude možno softwarovì umístit jeden nebo více spínacích bodù. Chyba mìøení je již dnes u nìkterých typù menší než 1 %. Zabudovaná komunikaèní rozhraní se budou vyskytovat pøedevším v této druhé skupinì senzorù a tam, kde budou potøeba ještì další funkce, jako jsou zmìna konfigurace a vnitøní diagnostika. Tady jen poznámka: Standardní senzory komunikují již dnes pøes modul (komunikaèní uzel), ke kterému jich je pøipojeno více. Zabudování komunikaèního rozhraní pøímo do standardního indukèního senzoru je jednak finanènì nevýhodné a nemá ani smysl, protože zabere jednu adresu, kterou má celý modul s 8 nebo i 32 vstupy. Komunikaèní rozhraní patøí výkonnìjším senzorùm s inteligencí.

Literatura [1] Fericean, S.: Moderne Wirbelstromsensoren, Elektronik 8/2001 [2] Schnell, G. (Hrsg.): Sensoren in der Automatisierungstechnik, Vieweg Verlag, 1993 [3] Induktive Sensoren, firemní katalog Hans Turck GmbH, 2002 [4] Sensorik, firemní katalog Pepperl Fuchs GmbH, 1988 [5] EN 50 227 (NAMUR): Control circuit devices and switchings elements, proximity sensors, DC interface [6] Kriesel, W.; Madelung,O.W: ASI-Das Aktor-Sensor-Interface für Automation, München, Hanser, 1994

A

R. Martinek: SENZORY v prùmyslové praxi

51

2.6

Pøíklady realizovaných aplikací

2.6.1 Kontrola správného umístìní plechovky Úkol: Zjistit polohu ocelových a hliníkových plechovek na výrobní lince kvùli oznaèení plechovky datem. Problém: Spínací vzdálenost bìžného indukèního senzoru závisí na materiálu snímaného pøedmìtu. Zjistit správnou polohu plechovky bez ohledu na materiál není normálním senzorem možné.

Øešení: Indukèní senzor s redukèním faktorem 1. Klíèové body: Pøestavování senzoru pøi zmìnì materiálu plechovky není již nutné, nebo spínací vzdálenost zùstává stejná, bez ohledu na typ materiálu. % åQêW\S 3RORKDWLVNXQHQtVWHMQi

RFHORYiSOHFKRYND

52

KOLQtNRYi SOHFKRYND

5HGXNþQtIDNWRU 3RORKDWLVNXMHVWHMQi

RFHORYiSOHFKRYND

R. Martinek: SENZORY v prùmyslové praxi

KOLQtNRYi SOHFKRYND

A

2.6.2 Zjištìní pøítomnosti hliníkové tuby na ocelovém trnu VHQ]RU

Úkol: Zjistit pøítomnost hliníkové tuby na ocelovém trnu pøi rychlosti otáèení 0,5 ot/s.

  $O

Problém:

)H

Bìžný indukèní senzor nerozliší hliník od oceli. Druhý problém je vybrat senzor dostateènì rychlý, aby snímání stihnul.

Øešení: Indukèní senzor selektivní, kap. 2.2.5, prùmìr pouzdra 30 mm, spínací vzdálenost 10 mm. Klíèové body: Pro danou obvodovou rychlost 785 mm/s vychází doba trvání pulzu 16 ms za pøedpokladu úèinné plochy pøibližnì 16×16 mm, což pøi pomìru pulz:mezera = 1:1 dává kmitoèet 32 Hz. To je pro typy s prùmìrem pouzdra 30 mm s velkou rezervou vyhovující, protože jejich mezní frekvence je 500 Hz. Poèetní rozvahu je nutno provést a porovnat s tabulkovou hodnotou mezní frekvence. V praxi je mnoho pøípadù, kdy tato podmínka splnìna není.

A





VHQ]RU

)H 

R. Martinek: SENZORY v prùmyslové praxi

53

2.6.3 Hlídání krajních poloh pneumatického ventilu v prostøedí s nebezpeèím výbuchu (Ex)

Úkol: Hlídání a hlášení krajních poloh ventilu ve výbušném (Ex) prostøedí.

Problém: Ex prostøedí, plyny, zóna 1.

Øešení: Indukèní senzor NAMUR, dvojitý, kategorie EEx ib IIC T6, oddìlovací zesilovaè dvojitý, kategorie [EEx ib IIC]. Klíèové body: Indukèní senzor je umístìn v zónì 1, oddìlovací zesilovaè je v normálním prostøedí. Propojovací kabel musí mít hodnoty indukènosti a kapacity menší než je pøedepsáno na zesilovaèi. Pøedpokladem jsou zanedbatelné hodnoty indukènosti a kapacity senzoru, což je prakticky splnìno vždy. Pneumatické ventily mají standardní mechanické rozmìry vèetnì upevòovacích otvorù. Senzor je tomu pøizpùsoben.

54

R. Martinek: SENZORY v prùmyslové praxi

A