V mnoha oblastech, jako je průmyslová výroba a vědecký výzkum, fungují senzory jako citlivé “antény”, které neustále vnímají změny v okolním prostředí. Dnes se podíváme podrobněji na svět senzorů. Tento článek se zabývá typy výstupů, kategoriemi produktů, konfiguracemi výstupů, bezpečnostními opatřeními při používání a pokyny pro výběr, a jeho cílem je poskytnout pomoc odborníkům i zájemcům o tuto oblast.
I. Představení typů výstupů senzorů
Senzory se dodávají s celou řadou různých typů výstupů, z nichž každý má své vlastní vlastnosti a oblasti použití.
| Typ výstupu | Způsob komunikace | Vlastnosti | Příklady použití a bezpečnostní opatření |
|---|---|---|---|
| RS485 | Digitální komunikace | Dálkový přenos. Umožňuje číst a měnit hodnoty registrů a často se používá k ladění zařízení. Má dva vodiče (RS485A a RS485B) a pro připojení k počítači je nutný převodník RS485–USB. | V oblasti průmyslové automatizace při přenosu dat na velké vzdálenosti, například při výměně dat mezi výrobními zařízeními |
| UART | Digitální komunikace | Umožňuje čtení a úpravu hodnot klíčů, podobně jako RS485. Má však krátký dosah přenosu (asi 1 m) a je náchylný k rušení. Skládá se ze dvou vodičů (TX a RX) a vyžaduje křížové zapojení. | Pro jednoduchý přenos dat mezi zařízeními s krátkým dosahem, jako je například ladicí spojení mezi vývojovou deskou a senzorem |
| 4–20 mA | Analogový výstup | Převádí naměřenou vzdálenost na aktuální hodnotu. Vzdálenosti odpovídající proudům 4 mA a 20 mA lze změnit, avšak ladění je bez rozhraní RS485 obtížné. | Průmyslové měřicí aplikace s vysokými požadavky na přesnost, jako je například měření hladiny kapalin v chemickém průmyslu |
| 0–10 V | Analogový výstup | Získává se ze signálu 4–20 mA zapojením odporu o hodnotě 500 Ω do série. Vzdálenosti odpovídající hodnotám 0 V a 10 V lze nastavit; v podstatě se jedná o proudový výstup. | Měřicí scénáře, které vyžadují napěťový signál, jako je například sledování napětí v některých elektronických zařízeních |
| Výstup NPN/PNP/relé | Spínací výstup | Rozděleno na typy PNP a NPN, s několika režimy, jako jsou normálně otevřený a normálně uzavřený. Je nutné ověřit požadavky zákazníka. Reléový výstup snáší napětí 50 V a proud 500 mA. | Slouží k ovládání zapínání a vypínání obvodů, například k řízení spouštění a zastavování motorů |
| HART | Analogový výstup / digitální komunikace | Na analogový signál 4–20 mA superponuje digitální komunikační signál, čímž umožňuje souběžný přenos analogových i digitálních informací. | Složité průmyslové systémy, které vyžadují jak analogové signály, tak digitální komunikaci |
II. Úvod do běžných senzorových produktů
Řada senzorů je velmi rozmanitá. V tomto článku představíme několik běžných snímačů hladiny.
(I) Ultrazvukový hladinoměr (Bezkontaktní typ)
Funguje na principu vysílání ultrazvukových vln a výpočtu vzdálenosti na základě doby odrazu. Jelikož se však pro vysílání i příjem používá stejná sonda, vzniká slepá zóna. Při používání také věnujte pozornost měřicímu rozsahu. Pokud cílový objekt překročí tento rozsah, může dojít k odchylkám v měření nebo ke ztrátě signálu. Například při měření hladiny kapaliny v zásobníku na vodu nelze hladinu přesně změřit, pokud je zásobník příliš vysoký a překračuje měřicí rozsah.
(II) Kapacitní hladinoměr (Typ kontaktu)
Měří hladinu kapaliny na základě detekce změn kapacity. Teoreticky neexistuje žádná mrtvá zóna, avšak v praxi vzniká mrtvá zóna již při 1 cm vysokém sloupci kapaliny. Rozsah měření lze přizpůsobit podle požadavků zákazníka. Je však vhodný pouze pro měření kapalin nebo jemných částic a kapalina by neměla být viskózní ani se neměla usazovat na stěnách. Je velmi vhodný pro měření hladiny kuchyňského oleje.
(III) Radarový hladinoměr (Bezkontaktní typ)
Principem se podobá ultrazvukovému hladinoměru, avšak místo zvukových vln využívá elektromagnetické vlny, čímž nabízí vyšší přesnost a menší slepou zónu. Existují dvě metody: výpočet vzdálenosti na základě časového rozdílu při přenosu elektromagnetických vln a metoda radaru s kontinuální frekvenční modulací. Široce se používá při měření hladiny kapalin ve velkokapacitních zásobnících.
III. Analýza konfigurací výstupů různých produktů
Výstupní konfigurace různých typů senzorů mají své specifické vlastnosti. Podívejme se na to podrobněji.
| Model výrobku | Konfigurace výstupu | Požadavky na napájení | Počet kabelů |
|---|---|---|---|
| KUS550/600/630 | Jedna digitální komunikace, jeden analogový signál a až dva spínací výstupy | Digitální komunikace: nad 3,3 V (doporučeno nad 3,6 V); Analogový signál a spínací výstupy: nad 12 V | Až 9 vodičů |
| KUS3000 | K dispozici v provedeních M18 a M30. Má jeden výstup, ale je vybaven funkcí učení polohy. | Pevně zapojený čtyřvodičový systém (napájení, zem, Teach-in/RS485A, 4–20 mA/NPN/PNP/RS485B/0–10 V) | 4 vodiče |
| KSLV605 | Jeden digitální signál, jeden analogový signál a až dva spínací výstupy | Napájení: 24 V | Až 9 vodičů (pokud je analogový výstup napěťový) |
| KLD800 | Analogový výstup 4–20 mA, digitální komunikace RS485 a analogově-digitální komunikace HART | 4–20 mA a HART: napájení, zem; RS485: napájení, zem, RS485A, RS485B | Liší se v závislosti na typu výstupu |
IV. Bezpečnostní opatření při používání senzorů
Při používání senzorů se bezpečnostní opatření liší v závislosti na typu výrobku.
(I) Ultrazvukové výrobky
Během instalace se ujistěte, že se v úhlu paprsku nenacházejí žádné rušivé předměty. Věnujte pozornost vlivu média a teploty na odraz ultrazvukových vln. Vyhněte se slepé zóně a místům, kde dochází k vibracím nebo stříkání. Zajistěte, aby odrazová plocha byla rovná, a tlak v pracovním prostředí by neměl být příliš vysoký.
(II) Kapacitní výrobky
Měřená kapalina by neměla ulpívat na sondě ani na nerezové trubici a neměla by být příliš viskózní. Věnujte pozornost tlakové odolnosti, rychlosti výměny kapaliny, kolísání, teplotě, usazování a vrstvení kapaliny.
(III) Radarové produkty
Během měření se ujistěte, že jste v kolmém úhlu k měřenému médiu. Dbejte na to, aby se v úhlu paprsku nenacházely žádné rušivé předměty, a věnujte pozornost dielektrické konstantě média a tlakové odolnosti.
V. Pokyny pro výběr snímače
Při výběru snímače je třeba komplexně zohlednit řadu faktorů.
(I) Ultrazvukové výrobky
Určete parametry, jako je měřicí rozsah, měřené médium, napájení a výstup. Seznamte se s podmínkami na místě a v případě potřeby si prohlédněte výkresy nebo fotografie.
(II) Kapacitní výrobky
Zohledněte parametry, jako je měřicí rozsah, měřené médium, napájení a výstup, a věnujte pozornost také vlastnostem měřené kapaliny.
(III) Radarové produkty
Kromě základních parametrů je třeba vzít v úvahu také požadavky, jako jsou specifikace přírub nebo závitů, způsob montáže, teplota a tlak.
(IV) Další produkty
U průtokoměrů je třeba zohlednit parametry, jako je jmenovitý průměr a rozsah průtoku. U tlakoměrů je třeba věnovat pozornost typům připojení a přesnosti.
Senzory hrají klíčovou roli v různých oblastech. Pochopení jejich základních principů, klíčových aspektů použití a metod výběru nám může pomoci lépe využít jejich výkon a zvýšit efektivitu práce. Doufám, že vám tento blog pomůže lépe porozumět senzorům a že díky němu budete v jejich praktickém použití zdatnější.
