O čem to je
Člověk vidí, cítí teplo a hmatem pozná, že se něčeho dotkl. Stroj nic z toho neumí. Aby linka věděla, že na pásu leží díl, že je válec vysunutý nebo že je pec horká, potřebuje senzory. Jsou to smysly stroje.
Mechatronik senzory vybírá, montuje, zapojuje a hledá na nich závady. Musí proto vědět, co který typ „vidí“ a co ne.
Nové pojmy
Senzor (snímač)Součástka, která měří nějakou fyzikální veličinu nebo zjistí přítomnost předmětu a převede to na elektrický signál.Snímač na pásu sepne, když kolem projede krabice.
Binární (dvouhodnotový) snímačMá jen dva stavy výstupu: sepnuto / nesepnuto. Říká „předmět tu je, nebo není“.Koncový spínač dveří.
Analogový snímačVýstup se plynule mění podle měřené veličiny, typicky 0–10 V nebo 4–20 mA.Snímač tlaku dává 4 mA při 0 bar a 20 mA při 10 bar.
Bezdotykový snímačPozná předmět, aniž by se ho dotkl. Nic se v něm mechanicky neopotřebuje.Indukční snímač pozná ocelový šroub na vzdálenost několika milimetrů.
Kdo co „vidí“
Indukční snímačVytváří kolem své čelní plochy střídavé magnetické pole. Kovový předmět v poli toto pole oslabí a snímač sepne. Reaguje jen na kovy.Hlídá, jestli je na paletě ocelový díl.
Kapacitní snímačReaguje na změnu elektrické kapacity před čelní plochou. Pozná kovy i nekovy: plast, dřevo, sklo, vodu, granulát.Hlídá hladinu plastového granulátu v násypce, i přes plastovou stěnu.
Optický snímačVysílá světlo (často infračervené nebo červené) a sleduje, jestli dopadne do přijímače. Pozná téměř jakýkoli předmět na větší vzdálenost.Světelná závora u vjezdu do garáže.
Optické snímače mají tři hlavní provedení:
- Jednocestná závora – vysílač a přijímač jsou proti sobě. Předmět přeruší paprsek. Největší dosah, nejspolehlivější.
- Reflexní závora – vysílač i přijímač jsou v jednom pouzdře, naproti je odrazka. Předmět přeruší paprsek mezi snímačem a odrazkou.
- Difuzní (reflexní) snímač – žádná odrazka, světlo se odrazí přímo od předmětu. Nejjednodušší montáž, nejmenší dosah, záleží na barvě a povrchu předmětu.
Spínací vzdálenost (Sn)Vzdálenost od čela snímače, na kterou ještě spolehlivě sepne. Udává se v katalogu pro normalizovaný ocelový terčík.Indukční snímač M12 má Sn třeba 4 mm. Hliník pozná až blíž, protože pro neželezné kovy je spínací vzdálenost menší.
Roztřiď předměty: který zachytí indukční snímač? Pravidlo zní: jen kov.
Teplota a tlak
Odporový teploměr Pt100Platinový drátek nebo vrstva, jejíž odpor s teplotou roste. Pt100 má při 0 °C přesně 100 Ω a na každý stupeň přibude asi 0,385 Ω.Při 100 °C má asi 138,5 Ω.
TermočlánekSpoj dvou různých kovů. Při rozdílu teplot mezi měřicím a srovnávacím koncem vzniká malé napětí (milivolty). Snese vysoké teploty.Typ K (NiCr–NiAl) měří v pecích stovky °C.
TermistorPolovodičový odpor, který na teplotu reaguje velmi citlivě. NTC má s rostoucí teplotou odpor menší, PTC větší.NTC hlídá teplotu baterie, PTC chrání vinutí motoru proti přehřátí.
Snímač tlakuTlak prohne tenkou membránu. Na ní jsou odpory (tenzometry nebo piezorezistivní prvek), které při prohnutí mění odpor. Elektronika z toho udělá signál.Hlídá tlak vzduchu v rozvodu 6 bar a dává 4–20 mA.
Snímač Pt100 naměřil odpor 119,25 Ω. Jaká je přibližně teplota?
Odpor nad 100 Ω: 119,25 − 100 = 19,25 Ω. Na 1 °C připadá asi 0,385 Ω. Teplota ≈ 19,25 / 0,385 = 50 °C.
Na pásu jedou kartonové krabice, některé prázdné, některé s kovovou součástkou. Jak poznáš krabici a jak součástku?
Krabici (papír) zachytí optický snímač, třeba reflexní závora přes pás. Kovovou součástku uvnitř pozná indukční snímač pod pásem, protože papír a gumový pás magnetické pole neruší.
✗Indukčním snímačem pohlídám, jestli je v násypce plastový granulát.
✓Na plast je potřeba kapacitní snímač, případně optický.
Indukční snímač reaguje jen na elektricky vodivé kovy. Plast jeho magnetické pole neovlivní.
Indukční snímač vidí jen kovy, kapacitní i nekovy, optický téměř cokoli na větší vzdálenost (závora jednocestná, reflexní, difuzní). Teplotu měří Pt100, termočlánek a termistor, tlak membrána s tenzometry.