Применение энкодера в комплекте с тросиковым приводом (длины от 1 до 40 м) для прямого измерения расстояний представляет собой грамотное инженерное решение. Имея повторяемость до 0,05 мм, такие приборы обеспечивают точное позиционирование в случаях, когда до сих пор требовалось применение сложных приборов.
Определение уровней заполнения, позиционирование насосов в емкостях, контроль положения подъемных столов, ориентация грузоподъемных кранов – для решения этих задач требуется подобрать датчик нужного размера с требуемым выходным сигналом и тросиковый привод необходимой длины.
Обширная программа монтажных принадлежностей значительно облегчает установку приборов этого типа.
Применение измерительных дисков с энкодерами
С помощью соответствующих адаптеров измерительные диски могут использоваться почти со всеми типами датчиков. Для достижения оптимального качества измерений имеются измерительные диски с различными механическими свойствами поверхности и различных габаритов (длина окружности 200/500 мм).
Внешний вид энкондера представлен на рис. 3.8.
Рис. 3.8. Внешний вид энкондера
3.3. Ультразвуковые датчики
TURCK – ультразвуковые датчики с аналоговым выходом выпускаются почти во всех конструктивных исполнениях, как в резьбовых цилиндрических корпусах М18/М30, так и в прямоугольных корпусах Q30, T30, Q45, CP40. С рабочим расстоянием до 600 см, в зависимости от типа, они могут точно определять как маленькие объекты, так и контролировать большие зоны.
Внешний вид ультразвукового датчика представлен на риc. 3.8 и 3.9.
Рис. 3.9. Внешний вид ультразвукового датчика
Рис. 3.10. Принцип работы ультразвуковго датчика на производстве
Общие технические характеристики
Напряжение питания 15…30 В постоянного тока.
Повторяемость ≤ 1 %.
≤ 0,5 % после 30 мин прогрева.
Температурный дрейф ≤ 0,06 %/°C.
Температура окружающей среды -10…+70 °C.
Схемы защиты
Возможные виды выходов:
• защита от короткого замыкания выход напряжения 0…10 В или 2…10 В;
• защита от «переполюсовки» питания токовый выход 0…20 мА или 4…20 мА;
• защита от обрыва провода частотный выход 1…10 кГц;
• дополнительный переключающий выход PNP;
• пассивный (2-проводной) токовый выход 4…20 мА.
Исполнение корпуса и угол излучения ультразвуковых датчиков
Ультразвуковые датчики TURCK в металлических резьбовых корпусах М18/М30 и в прямоугольном пластмассовом корпусе Q30 имеют малый угол конуса излучения – около 6°. Эти приборы особенно пригодны для определения относительно малых объектов, что вовсю используется инженерами в микроэлектронике.
Излучение энергии в узком конусе позволяет иметь рабочее расстояние до 6 м. Угол излучения датчиков конструктивного исполнения Q45U и T30 заметно больше (12–15°).
Относительно широкий угол излучения имеют датчики конструктивного исполнения СР40 (прямоугольный пластмассовый корпус). С помощью этих приборов можно контролировать большую зону; при определении гладких, плоских предметов они нечувствительны к неровностям их поверхностей.
Некоторые ультразвуковые датчики (к примеру, Q45U) имеют также версии с внешним звуковым преобразователем.
Он размещается в отдельном компактном корпусе, электроника находится в обычном корпусе датчика. Такое раздельное исполнение имеет преимущество при размещении в ограниченном пространстве.
3.4. Оптические датчики и световые завесы
Это очень интересный и востребованный раздел микромагнитоэлектроники. Спектр продукции охватывает датчики измерения расстояний для различных случаев применения. Могут надежно определяться малые детали объектов на большом удалении. Для задач контроля и определения контуров объекта имеются измерительные световые завесы с различными рабочими высотами и расстояниями между излучателями.
Индуктивные датчики с аналоговым выходом имеют выходной сигнал в виде тока или напряжения, пропорциональный расстоянию до объекта, с помощью которого можно решать простые задачи регулирования. Поэтому аналоговые датчики TURCK находят применение в тех случаях, когда требуется больше, чем простое дискретное позиционирование.
К примеру, при регулировании натяжения провода он пропускается через ролик с возможностью перемещения, при этом ролик оказывает воздействие на аналоговый датчик. В зависимости от натяжения провода ролик отклоняется больше или меньше. С помощью сигнала аналогового датчика привод затем поддерживает натяжение провода в заданных пределах.
3.4.1. Световая завеса
При контроле намотки и размотки аналоговый датчик с помощью подпружиненного рычага преобразует размер рулона в линейный сигнал тока или напряжения. На рис. 3.11 показана иллюстрация работы такого датчика.
Рис. 3.11. Иллюстрация работы электронного датчика магнитной завесы
Детали различной формы и размеров из ферромагнитных или неферромагнитных материалов в зависимости от их свойств и формы оказывают воздействие на датчик, и он выдает соответствующий сигнал. Следовательно, есть возможность различать виды материалов.
Кольцевые датчики с аналоговым выходом выдают надежный сигнал при неоптимальном расположении объекта.
3.4.2. Оптические датчики: исполнение корпуса LT3 и LG5/LG10
В лазерном датчике LT3 используется технология измерения времени пробега, поэтому он имеет высокие характеристики. Лазер пульсирует с частотой 1 МГц; время пробега импульса до определяемого объекта и обратно к датчику определяется микропроцессором. В одну миллисекунду производится более тысячи измерений, и соответствующая величина сигнала передается далее на выход. Благодаря высокой разрешающей способности и большой дальности датчика надежно определяются малые детали объекта, даже в том случае, если LT3 установлен на безопасном расстоянии от опасной зоны производственного процесса.
Датчики исполнения LG5/LG10, а также Q50 используют способ триангуляции. Для этого в Q50 в качестве источника света используется светодиод, в то время как типы LG5/LG10 являются лазерными датчиками. Излучатель и оптическая система формируют световой луч, направленный на объект. Свет отражается от объекта и попадает на координатно-чувствительную матрицу приемника.
Расстояние от объекта до приемника определяет угол, под которым свет падает на приемный элемент. С помощью этого угла микропроцессор анализирует положение объекта и, соответственно, изменяет выходной сигнал. На рис. 3.12 представлен внешний вид оптического датчика.
3.4.3. Оптические датчики MINI-ARRAY TM – измерительные световые завесы
Измерительная световая завеса MINI-ARRAY предназначена для решения задач контроля форм и размеров объектов.
Типичные области применения: текущий контроль размеров продукции, контроль краев и центра объекта, управление скоростями протягивания лент, контроль отверстий и т. д. Каждая световая завеса состоит из излучателя, приемника и управляемого микропроцессором контроллера.
Рис. 3.12. Внешний вид оптического датчика
MINI-ARRAY световые завесы выпускаются различной высоты и с различными расстояниями между отдельными лучами. Контроллеры имеют несколько независимых выходов; каждый выход по отдельности может иметь один из десяти режимов сканирования – анализа.
Кроме того, могут определяться диапазоны световой завесы, в которых отсутствует обработка данных.
Объекты, которые не должны детектироваться, пропускаются световой завесой (режим бланкирования).
Управляемый микропроцессором контроллер может иметь различные конфигурации выходов. Для конфигурирования контроллер через встроенный в него интерфейс RS232 подключается к ПК и программируется в среде Windows. Программное обеспечение входит в объем поставки и включает меню для программирования датчика, а также диагностику и анализ ошибок.
3.5. Практические конструкции магнитоэлектронных датчиков
Существуют устройства для бытовых нужд, на примере которых (чтобы не затрагивать производства с его секретными ограничениями) удобно пояснить принцип работы магнитоэлектронных датчиков. О том, что такое «проволока Вигарда», мы говорили во второй главе, где разобрали некоторые примеры. Далее рассмотрим устройство беспроводной передачи энергии для заряда аккумуляторной батареи малой мощности (энергоемкости 0,5 А/ч).
На рис. 3.13 представлен вид бытового фонарика с функцией беспроводной