3.4 Емкостные методы и средства измерения толщины пленок

Детекторы толщины пленок бывают механическими, оптическими, электромагнитными и емкостными. Оптические методы могут применяться только с прозрачными и полупрозрачными пленками. Плоские электроды, имитирующие конденсатор с параллельными пластинами, позволяют получать большие изменения выходного сигнала. Для обеспечения точности измерений эти пластины должны быть строго параллельны исследуемой пленке.

Рис. 3.4 Емкостной датчик толщины диэлектрической пленки.

На рис 3.4. представлена конструкция датчика со сферическим электродом, используемым для измерения толщины пленки. Для уменьшения краевых эффектов шарик помещен в активный экран, помогающий направлять электрическое поле через диэлектрическую пленку на подложку.

1.1 Потенциометрические датчики положения и перемещения объектов

Датчики положения и перемещения часто реализуются на основе линейных или поворотных потенциометров. Принцип действия таких устройств основан на реализации зависимости сопротивления резистора от положения токосъемного элемента.

Рис. 1.2 Потенциометрические датчики положения и перемещения объектов.

Потенциометрический датчик имеет недостаток, обусловленный неравномерностью выходного напряжения проволочного переменного резистора. Энергия, затраченная на перемещение ползунка, выделяется в виде тепла.

Проволочные потенциометры изготавливают из тонкого провода диаметром порядка 0,01 мм. Разрешающая способность при этом составляет около 1% от полной шкалы измерения. Разрешение пленочного потенциометра ограничивается неоднородностью резистивного материала. Такие устройства изготавливают из проводящей пластмассы, углеродных пленок, смеси металла и керамики (кермет).

Недостатки потенциометров:

• значительная механическая нагрузка;

• необходимость в механическом контакте с объектом;

• низкое быстродействие;

• нагрев потенциометра;

• низкая устойчивость к влияющим факторам.

Бесконтактные методы измерения расстояния до объекта

Самые первые бесконтактные датчики расстояния выдавали информацию только лишь о наличии или отсутствии предмета перед датчиком в виде дискретного сигнала ON/OFF. Эти простейшие датчики до сих пор находят огромное применение в различных областях промышленности. В то же время для решения более сложных задач автоматизации технологических процессов нужна дополнительная информация о положении объектов измерения. Для этих целей были разработаны датчики, позволяющие определять расстояние до объекта и его положение с помощью аналогового выхода, сигнал на котором пропорционален расстоянию до измеряемого объекта. Такие датчики могут быть использованы во множестве применений, таких как определение расстояния до объекта, измерение толщины, измерение наклона и деформации, измерение профиля изделия, центровка и измерение диаметра.

Датчики для измерения расстояния могут использовать различные принципы измерений: индуктивный, ультразвуковой или оптический, однако все они имеют электрический выходной сигнал, величина которого пропорциональна расстоянию до измеряемого объекта.

В таблице 1 представлены основные типы аналоговых бесконтактных датчиков для измерения расстояний и их основные особенности.

Индуктивные датчики.Индуктивные датчики расстояния определяют расстояния до проводящих металлических объектов, таких как сталь, алюминий, латунь. Поскольку принцип работы индуктивных датчиков основан на определении токов взаимной индукции, такие датчики очень устойчивы к воздействию неметаллических предметов и помех, таких как, например, пыль или машинное масло. Современные технологии позволяют создать индуктивный датчик с аналоговым выходом имеющей диаметр всего 6 мм и измеряемое расстояние 2 мм. Такие датчики с высоким разрешением и быстрым временем отклика находят применение в большинстве высокоскоростных задач.

Вместе с тем, несмотря на хорошую точность, разрешение и время отклика, существенная нелинейность, составляющая 3% — 5%, представляет определенную проблему. Что бы преодолеть это некоторые производители определяют выходной сигнал датчика как полиномную функцию, математически описывающую сигнал, и тем самым дают возможность запрограммировать с помощью такой функции большинство современных контроллеров для более точного алгоритма измерения.

Проблемы с линейностью могут быть решены с использованием интегрированного в датчик микропроцессора. Такой метод позволяет произвести линеаризацию выходной характеристики датчика и существенно снизить нелинейность. Например, индуктивный датчик диаметром 12 мм и расстоянием измерения 0 – 4 мм, со встроенным микропроцессором имеет линейность лучше, чем 0,4%.

Ультразвуковые датчики.Принцип действия ультразвуковых датчиков расстояния основан на излучении импульсов ультразвука и измерении, пока звуковой импульс, отразившись от объекта измерения, вернется обратно в датчик. При этом достигается разрешения до 0,2 мм.

Благодаря тому, что пьезоэлектрический преобразователь может служить как излучателем, так и приемником ультразвуковых импульсов, появляется возможность создать ультразвуковые датчики расстояния с одним преобразователем. Такой преобразователь сначала излучает короткий ультразвуковой импульс. Одновременно с этим, в датчике запускается внутренний таймер. Когда отраженный от объекта ультразвуковой импульс вернется обратно в датчик, таймер останавливается. Время, прошедшее между моментом излучения импульса и моментом, когда отраженный импульс вернулся в датчик, служит основой для вычисления расстояния до объекта. Полный контроль за процессом измерения производится с помощью микропроцессора, обеспечивающего высокую линейность измерений.

Наиболее важными особенностями применений ультразвуковых датчиков служит их возможность измерять расстояния до таких сложных объектов таких как, например, сыпучие вещества, жидкости, гранулы, прозрачные или напротив сильно отражающие поверхности. В дополнение ультразвуковыми датчиками можно измерять сравнительно большие расстояния, при этом, сохраняя их небольшие размеры, что может быть существенно для ряда применений.

Однако и ультразвуковые датчики имеют ряд ограничений. Прежде всего, это пена и другие объекты, сильно поглощающие ультразвуковые колебания. Такое поглощение сильно уменьшает измеряемую дистанцию. Сильно изогнутые поверхности так же снижают расстояние и точность измерений, поскольку рассеивают ультразвуковые колебания в различных направлениях. Ультразвуковые датчики излучают импульс в виде широкого конуса, что так же ограничивает возможность измерения расстояния до небольших объектов, увеличивая уровень помех от других объектов, которые так же могут находиться в поле зрения датчика. Некоторые ультразвуковые датчики имеют конус с углом всего 5 градусов. Это позволяет использовать их для измерения намного меньших объектов, например таких, как бутылки или ампулы.

Оптические датчики.Существует множество различных способов измерить расстояние до предмета с помощью оптики: например лазерные интерферометры, датчики с рассеянным отражением света и оптические датчики радарного типа. Каждый из видов датчиков имеет свои сильные и слабые стороны. Лазерные интерферометры имеют большой диапазон измерений и точность несколько нанометров, однако, эти приборы очень дорогие и сложные в эксплуатации. Датчики с рассеянным отражением и аналоговым выходом могут измерять расстояния в широких пределах, однако поскольку они работают с отраженным светом, то могут быть проблемы с измерением расстояний до окрашенных или отражающих объектов.

Оптические датчики радарного типа, преимущественно лазерные, могут измерять большие расстояния, однако принцип их работы, основанный на измерении времени распространения света от датчика до объекта и обратно, позволяет измерять с ограниченным разрешением в 2 – 3 мм.

Подавляющее большинство задач по измерению в промышленности приходится на диапазоны от долей микрон до нескольких десятков метров. При этим датчики должны работать с объектами далекими от идеальных:

малого размера, имеющих различный цвет, сложную структуру поверхности и перемещающихся с высокой скоростью. Для таких целей наиболее подходят лазерные датчики расстояния, работающие по принципу оптической триангуляции.

На рисунке показан принцип работы оптического датчика расстояния. Лазер посылает через линзу луч, который отражается от объекта и фокусируется на линейке из фотодиодов, которая преобразует световой сигнал в электрический. Всякое изменение расстояния до объекта вызывает изменение угла отраженного луча и, следовательно, позиции, которую отраженный луч занимает на линейке фотодиодов. Микроконтроллер обрабатывает сигнал от линейки фотодиодов и преобразует его в аналоговый электрический сигнал.

Наиболее важное качество таких датчиков расстояния состоит в сочетании высокой точности измерения и больших измеряемых расстояниях.

Большинство производителей предлагают датчики с разрешением от 1 мкм до 1мм. Однако высокая точность возможна только на относительно коротких расстояниях. Так что, например, точность в 1 мкм на расстояниях в 1 метр получить вряд ли удастся.

Для снижения влияния шумов все лазерные датчики расстояний позволяют проводить интегральные или усредненные измерения. При этом производится множество измерений расстояния до объекта и результат потом усредняется, тем самым повышается точность измерений. Однако большая точность требует большого количества измерений, увеличивая при этом общее время измерения. Так, например, что бы обеспечить точность в 1 мкм типичное время измерения составляет порядка 0,1 сек. Для того, что бы правильно выбрать подходящий датчик расстояния, необходимо ответить на ряд вопросов, например:

Из чего состоит объект измерения?

Какое расстояние до объекта?

Какая требуется точность?

Насколько быстро движется объект?

Какие существуют внешние неблагоприятные условия?

Какой тип выходного сигнала необходим?

Насколько ограничено пространство для установки датчика?

Датчик измерения расстояния, огромный выбор моделей от простого переносного устройства до сложного оборудования.

Датчики для измерения расстояния

Современные технологии впечатляют. Разработки в области создания измерительных приборов не стоят на месте. Инвестиции, знания, ценные кадры. Все это дало свой результат. С каждым днем такие устройства, как измерительные датчики, становятся все более эффективными и удобными. Это позволяет точно и быстро измерить необходимое расстояние. Датчик нового образца работает бесконтактным методом. Благодаря этому значительно упрощается работа.

Датчик работает просто и состоит из таких элементов как передатчик и приемник. От передатчика идет луч, который принимает приемник. Благодаря современным технологиям изготовления достигается максимальная точность измерений. Фирм-изготовителей датчиков немало. Но важно выбрать вариант, который имеет положительные отзывы. Стоит непременно ознакомиться с мнениями покупателей.
Использование датчиков позволяет определить расстояние до нужного объекта. Благодаря инновациям и разработкам в этой области, сделать это можно бесконтактным методом, что является очень удобным способом. Каждый, кто работает с бесконтактными датчиками, говорит только о его положительных сторонах.

Преимущества современных датчиков:

• Возможность измерения бесконтактным методом;
• Удобство;
• Эффективность.

Датчики бывают тросовытяжными, фотоэлектрическими, индуктивными, ультразвуковыми. Каждый вид имеет свои особенности и преимущества. Ваш выбор будет зависеть от вида деятельности, в котором будете использовать прибор

Датчики необходимы для многих видов работ и направлений. Это и геодезия, и строительство, и научные исследования. Эффективность работы датчиков современного образца довольно высокая. Но есть советы, которые не стоит игнорировать, выбирая такой прибор. Безусловно главным показателем работы прибора является точность. Без этого качества нет смысла в измерительной работе. Точность расчетов должна быть максимальной. Еще важно, чтобы датчик был удобен в эксплуатации. Современные инженеры добились максимальной простоты эксплуатации даже при длительной работе.

Надежность датчиков – еще один важный элемент при выборе датчиков. Ведь стоят они, как правило немало, и покупать новый экземпляр не всем по карману. Поэтому лучше приобретать приборы от надежного производителя. Сегодня проблем с выбором устройств для измерения расстояния не должно возникнуть.

обзор, принцип действия, назначение. Сенсорный выключатель :: SYL.ru

Нередко в электронике находит свое применение такой радиоэлемент, как геркон. Его особенность состоит в способности замыкания контактов при облучении магнитным полем. Что это означает? Взяв простой магнит или разместив недалеко от геркона электромагнит, можно легко производить замыкание и размыкание контактов этого радиоэлемента. По своей сути он и является своеобразным бесконтактным датчиком.

Определение понятия

Что же такое бесконтактный датчик? Под ним понимают такой электронный прибор, который регистрирует присутствие определенного объекта в зоне своего действия и срабатывает без каких-либо механических или любых других воздействий.

Бесконтактные датчики применяются в самых различных сферах. Это создание бытовых приборов и системы охраны объектов, промышленные технологии и автомобилестроение. Кстати, в народе данный элемент называют «бесконтактным выключателем».

Преимущества

Среди основных достоинств бесконтактных датчиков выделяют их:

— компактные размеры;

— высокую степень герметичности;

— долговечность и надежность;

— небольшой вес;

— разнообразие вариантов установки;

— отсутствие контакта с объектом и обратного воздействия.

Классификация

Существуют различные типы бесконтактных датчиков. Они классифицируются по принципу действия и бывают:

— емкостными;

— оптическими;

— индуктивными;

— ультразвуковыми;

— магниточувствительными;

— пирометрическими.

Рассмотрим каждый из этих видов приборов отдельно.

Емкостные датчики

В основе этих приборов находится измерение электроконденсаторов. В их диэлектрике и находится тот объект, который подлежит регистрации. Назначение бесконтактных датчиков такого типа заключается в работе со множеством приложений. Это, например, распознавание жестов. Емкостными выпускают автомобильные датчики дождя. Такие приборы дистанционно измеряют уровень жидкости в процессе обработки различных материалов и т. д.

Емкостной бесконтактный датчик представляет собой аналоговую систему, работающую на расстоянии до семидесяти сантиметров. В отличие от других типов подобных приборов, он обладает большей точностью и чувствительностью. Ведь изменение в нем емкости происходит всего лишь в несколько пикофарад.

Схема бесконтактного датчика данного типа включает в себя пластины, состоящие из проводящей печатной платы, а также зарядку. В этом случае происходит формирование конденсатора. Причем это будет происходить в любое время либо в проводящем заземленном элементе, либо в каком-то объекте, диэлектрическая проницаемость которого отлична от воздуха. Такой прибор сработает и в случае появления в зоне действия устройства человека или части его тела, которая будет аналогична потенциалу земли. По мере приближения, например, пальца, изменится емкость конденсатора. И даже учитывая то, что система является нелинейной, обнаружить возникший в просматриваемых границах посторонний объект для нее не составит никакого труда.

Схема подключения такого бесконтактного датчика может быть усложнена. В устройстве могут быть задействованы сразу несколько независимых друг от друга элементов в направлениях влево/вправо, а также вниз/вверх. Это позволит расширить возможности прибора.

Оптические датчики

Такие бесконтактные выключатели на сегодняшний день находят свое широкое применение во многих отраслях человеческой деятельности, где работает оборудование, необходимое для обнаружения объектов. При подключении бесконтактного датчика используется кодирование. Это позволяет не допустить ложного срабатывания устройства при постороннем влиянии источников света. Работают подобные датчики и при низких температурах. В этих условиях на них надевают термокожухи.

Что представляют собой оптические бесконтрольные датчики? Это электронная схема, реагирующая на изменение того светового потока, который падает на приемник. Подобный принцип действия позволяет зафиксировать наличие или же отсутствие объекта в той или иной пространственной области.

В конструкции оптических бесконтактных датчиков имеется два основных блока. Один из них – источник излучения, а второй – приемник. Они могут находиться как в одном, так и в различных корпусах.

При рассмотрении принципа действия бесконтактного датчика можно выделить три типа оптических устройств:

1. Барьерный. Работа оптических выключателей такого типа (Т) осуществляется на прямом луче. При этом приборы состоят из двух отдельных частей – передатчика и приемника, располагающихся соосно друг относительно друга. Тот поток излучения, который испускается излучателем, должен быть направлен точно в приемник. При прерывании луча объектом выключатель срабатывает. Такие датчики имеют хорошую помехозащищенность. Кроме этого, им не страшны ни капли дождя, ни пыль и т. д.
2. Диффузный. Работа оптических выключателей типа D основана на использовании отраженного от объекта луча. Приемник и передатчик такого устройства располагают в одном корпусе. Излучателем направляется поток на объект. Луч, отражаясь от его поверхности, распределяется в различных направлениях. При этом часть потока возвращается назад, где и улавливается приемником. В результате выключатель срабатывает.
3. Рефлекторный. Такие оптические бесконтактные датчики относятся к типу R. В них используется луч, отраженный от рефлектора. Приемник и излучатель такого устройства также располагаются в одном корпусе. При попадании на рефлектор луч отражается, оказывается в зоне приемника, в результате чего и происходит срабатывание устройства. Такие приборы действуют при расстоянии до объекта не более 10 метров. Возможно, их применение для фиксации полупрозрачных предметов.

Индуктивные датчики

В основе работы данного прибора лежит принцип учета изменений индуктивности основных его составляющих – катушки и сердечника. Отсюда пошло и само название такого датчика.

Изменения индукции свидетельствуют о том, что в магнитном поле катушки появился металлический предмет, который изменил его и, соответственно, всю схему подключения, основная функция в которой возложена на компаратор. При этом происходит подача сигнала на реле и отключение электрического тока.

Исходя из этого можно говорить об основном предназначении такого прибора. Его используют для измерения перемещений части оборудования, которое должно быть отключено, если превышены пределы проходимости. Сами датчики имеют границы движения, варьируемые в пределах от одного микрона до двадцати миллиметров. В связи с этим такой прибор называют еще и индуктивным выключателем положения.

Обзор бесконтактных датчиков подобного типа позволяет выделить из них несколько разновидностей. Подобная классификация основана на различном количестве проводов подключения:

1. Двухпроводные. Такие индуктивные датчики подключают непосредственно в цепь. Это наиболее простой, но при этом достаточно капризный вариант. Он требует номинального сопротивления нагрузке. При снижении или увеличении данного показателя работа прибора становится некорректной.
2. Трехпроводные. Подобный вид индукционного датчика является самым распространенным. В таких схемах два провода следует подключить к напряжению, а один – непосредственно к нагрузке.
3. Четырех- и пятипроводные. В этих датчиках два провода подключают к нагрузке, а пятый используют для возможности выбора необходимого режима работы.

Ультразвуковые датчики

Эти устройства находят свое широкое применение в самых различных сферах производства, решая множество задач по автоматизации технологических циклов. Ультразвуковые бесконтактные датчики используются для определения местонахождения и удаленности различных объектов.

Например, они служат для обнаружения этикеток, причем даже и прозрачных, для измерения расстояния и осуществления контроля над передвижением объекта. С их помощью определяют уровень жидкости. Необходимость в этом возникает, например, для учета расхода топлива при выполнении транспортных работ. И это только некоторые из большого количества применений выключателей ультразвукового типа.

Такие датчики довольно компактны. Их отличает качественная конструкция и отсутствие различных подвижных деталей. Это оборудование не боится загрязнений, что достаточно актуально в условиях производств, а также почти не требует обслуживания.

В составе ультразвукового датчика находится пьезоэлектрический обогреватель, являющийся одновременно и излучателем, и приемником. Данная конструктивная деталь воспроизводит поток звуковых импульсов, принимая его и преобразуя полученный сигнал в напряжение. Далее оно подается на контроллер, который производит обработку данных и вычисляет то расстояние, на котором находится объект. Подобная технология называется эхолокационной.

Активный диапазон ультразвукового датчика является рабочим диапазоном обнаружения. Это то расстояние, в пределах которого ультразвуковой прибор может «увидеть» объект, и неважно, приближается ли тот к чувствительному элементу в осевом направлении или движется поперек звукового конуса.

В зависимости от принципа работы выделяют ультразвуковые датчики:

1. Положения. Такие устройства используют для исчисления временного промежутка, необходимого для прохождения звука от прибора к тому или иному объекту и назад. Бесконтактные ультразвуковые датчики положения применяют для контроля местоположения и наличия разнообразных механизмов, а также для их подсчета. Используются такие приборы и в качестве сигнализатора уровня различных жидкостей или сыпучих материалов.
2. Расстояния и перемещения. Принцип работы подобных приборов аналогичен тому, который используется в описанном выше устройстве. Разница имеется только в типе того сигнала, который присутствует на выходе. Он аналоговый, а не дискретный. Датчики подобного типа применяются для преобразования имеющихся показателей расстояния до объекта в определенные электрические сигналы.

Магниточувствительные датчики

Эти выключатели применяются для осуществления контроля положения. Датчики срабатывают при приближении магнита, который расположен на движущейся части механизма. Такие устройства обладают расширенным температурным диапазоном (от -60 до +125 градусов по Цельсию). Подобная функциональность позволяет автоматизировать большое количество сложных производственных процессов.

Бесконтактный датчик температуры магниточувствительного типа применяют:

— на химических и металлургических производствах;

— в районах Крайнего Севера;

— на подвижном составе;

— в холодильных установках;

— на автокранах;

— в бульдозерах;

— в снегоуборочных машинах и т. д.

Свое применение они находят в охранных системах зданий, а также для автоматического открывания окон и входных дверей.

Самыми современными и быстродействующими являются магниточувствительные датчики, работающие на эффекте Холла. Они не подвержены механическому износу, так как обладают электронным выходным ключом. Ресурс таких датчиков практически неограничен. В связи с этим их применение является выгодным и практичным решением задач по измерению числа оборотов вала, фиксации расположения быстро движущихся объектов и т. д.

При измерении уровня жидкостей широко применяют поплавковые магниточувствительные датчики. Они являются оптимальным вариантом для определения необходимых показателей из-за недорогой цены и простоты конструкции.

Микроволновые датчики

Подобная разновидность бесконтактных выключателей является наиболее универсальным вариантом конструкции, чего позволяет добиться непрерывное сканирование обслуживаемой зоны. При этом стоит иметь в виду, что они находятся в более высокой ценовой категории, чем, например, ультразвуковые аналоги.

Функционирование подобного прибора происходит благодаря излучению электромагнитных волн, имеющих высокую частоту, значение которой несколько отличается в устройствах различных производителей. Микроволновые датчики настроены на сканирование и приемку отраженных волн. Это позволяет аппарату фиксировать даже самые малейшие изменения электромагнитного фона. Если это происходит, то сразу же срабатывает система оповещения, подключенная к датчику, в виде сигнализации, освещения и т. д.

Микроволновые приборы обладают повышенной точностью срабатывания и чувствительностью. Для них не являются преградами кирпичные стены, двери и предметы мебели. Данный факт следует учесть при установке системы. Уровень чувствительности прибора может быть изменен с помощью настройки датчика движения.

Применяют микроволновые выключатели для управления внутренним и наружным освещением, устройствами сигнализации, электроприборами и т. д.

Пирометрические датчики

Для организма любого живого существа характерно наличие теплового излучения, которое является пучком электромагнитных волн разной длины. При повышении температуры тела увеличивается и объем излучаемой им энергии.

На основе фиксации теплового излучения работают датчики, которые называются пирометрическими сенсорами. Они бывают:

— суммарного излучения, измеряющими полную тепловую энергию тела;

— частичного излучения, измеряющие энергию ограниченного приемником участка;

— спектрального отношения, выдающие показатель отношения энергии определенных участков спектра.

Бесконтактные датчики-сенсоры чаще всего применяются в приборах, фиксирующих движение объектов.

Сенсорные выключатели

Развивающиеся технологии затронули практически все сферы жизнедеятельности человека. Не обошли они стороной и вопросы обустройства дома. Одним из ярких примеров тому является сенсорный выключатель. Это устройство позволяет управлять освещением помещения с помощью легкого прикосновения.

Сенсорный выключатель сразу же срабатывает даже при самом слабом прикосновении к кнопке. В его конструкцию входит три основных элемента. Среди них:

1. Блок управления, обрабатывающий поступивший сигнал и передающий его нужным элементам.
2. Устройство коммутации. Эта деталь смыкает и размыкает цепь, а также изменяет силу тока, потребляемую светильником.
3. Управляющая (сенсорная) панель. С помощью этой детали выключатель воспринимает сигналы с пульта ДУ или от касания. Самые современные устройства срабатывают при проведении рядом с ними рукой.

Стандартные модели могут:

— включать и выключать свет;

— регулировать яркость;

— контролировать работу отопительных приборов, сообщая об изменениях температуры;

— открывать и закрывать жалюзи;

— включать и выключать бытовые устройства.

Сенсорные выключатели производят различных видов. Конкретная модель выбирается в зависимости от потребностей офиса или жилого дома. Например, желание приобрести и установить сенсорное устройство может возникнуть из-за расположения стационарного выключателя в неудобном месте с невозможностью его переноса. А может, в доме или в квартире живет человек, подвижность которого ограничена. Порой стационарные выключатели находятся на такой высоте, что недоступны для детей. Решение проблемы потребует выбора определенной модели. Некоторые хозяева предпочитают устанавливать сенсорные выключатели для изменения яркости света не вставая с кровати и т. д.

Датчики расстояния лазерные | Каталог

Датчики расстояния лазерные

Каталог промышленных оптических датчиков расстояния — лазерных дальномеров Balluff, Banner, IFM Electronic, Leuze Electronic, Pepperl+Fuchs с аналоговыми выходами 4-20 мА, 0-10 В или цифровыми интерфейсами на различные диапазоны измерения. Бесконтактное измерение расстояние — постоянно возникающая задача в современном производстве, решить ее помогут лазерные датчики расстояния, представленые в данном разделе каталога. 

дополнительная информация

Промышленные лазерные датчики расстояния с аналоговым и цифровыми выходами являются популярным способом решения задач по бесконтактному позиционированию объектов на производстве и в складской логистике, точному измерению расстояния, определению габаритов и т.п. Наибольшее распространение получили триангуляционные лазерные дальномеры и лазерные датчики расстояния, работающие на принципе измерения времени пролета светового луча. Максимально высокое разрешение имеют триангуляционные лазерные датчики расстояния, однако, их применение ограничено небольшими диапазонами измерения и высокой стоимостью. Измерители, фунционирующие на принципе пролета луча, являются менее точными, но большие диапазоны измерения и разумная стоимость — их несомненные достоинства.  Лазерные датчики расстояния могут работать с отражением от объекта измерения, так и с отражением от высокоотражающей пластины — рефлектора. Во втором случае, промышленные лазерные дальномеры имеют очень большие диапазоны измерения от нескольких десятков метров. Применение рефлектора позволяет получать стабильные результаты измерения. К преимуществам лазерных датчиков расстояния так же относят высокую скорость измерения и реакции, узкий луч и маленькое световое пятно, а так же большой выбор выходных сигналов и интерфейсов. Для заказа доступны лазерные оптические дальномеры с аналоговыми выходами 4-20 мА или 0-10 В, а так же с популярными цифровыми интерфейсами. В нашем каталоге лазерных датчиков расстояния мы подобрали наиболее современные модели от известных мировых производителей, таких как Balluff, Banner Engineering, Datalogic, Leuze Electronic, IFM Electronic, Pepperl + Fuchs. Селектор и подробные описания позволяют выбрать и купить лазерный датчик расстояния подходящий под конкретную задачу.

Бесконтактное измерение длины и скорости движущихся материаловДатчик длины, расстояния и скорости металлопроката, бумаги, пластмассы и др.

Компания ASTECH предлагает VLM500 в качестве чрезвычайно надежного, хорошо зарекомендовавшего себя датчика, точно приспособленного к требованиям промышленной практики. Независимо от материала, VLM500 измеряет бесконтактным способом длину и скорость, и благодаря его интерфейсам он может быть оптимальным способом интегрирован в процесс автоматизации и обеспечения качества. При измерении отсутствует контакт, проскальзывание и износ поверхностей, обеспечивается высокая точность, надёжность и экономичность применения, прибор несложен при вводе в эксплуатацию. Бесконтактный высокоточный измеритель VLM500 предназначен для измерения с точностью до 0,05% длины и скорости различных непрерывно движущихся материалов, таких, как лист, труба, профиль, плёнка, керамика, бумага, древесина, резина, нить, фольга, текстиль, кабель. Прибор позволяет автоматизировать многие процессы, например, управление мерной нарезкой, контроль раскроенных листов и даже определение толщины листа при прокате. VLM500 применяется при намотке катушек и рулонов, на экструдерах, при вальцовке, рихтовке, вытяжке и других технологиях обработки материалов. Принцип измерения нечувствителен к изменяющимся свойствам матовой, глянцевой, маслянистой, зернистой поверхности, к различным неровностям и загрязнениям. Посторонний внешний свет компенсируется программно-техническими методами. Для металлургии VLM500 выпускается также в специальном исполнении для работы с раскалёнными до высокой температуры светящимися трубами, профилями, листом, проволокой из различных металлов, включая сталь, медь, латунь, алюминий. Принцип работы VLM500 Источник белого света, мощный светодиод (LED), посредством первого объектива создаёт на поверхности измеряемого материала световое пятно, изображение которого на уровне кристаллической решётки через второй объектив считывается фотодиодной матрицей высокого разрешения. Изображение анализируется быстродействующим мощным процессором, который по последовательности смены изображений расчитывает скорость материала, вплоть до 50 м/с. В основе датчика VLM500 лежит пространственно распределенный частотный фильтр (англ.: spatial filter), который позволяет выполнять бесконтактное измерение длины и скорости движущихся материалов. Такой принцип обеспечивает фильтрацию выделенных решетчатых структур (т. н. импульсная сеточная модуляция). Оптически различимые структуры поверхности материала распознаются, программно структурируются, как решётка и передаются на CCD-датчик. Оптические датчики, которые используют этот принцип, работают без соприкосновения с поверхностью объекта и обеспечивают таким образом полностью бесконтактное измерение. Через объектив измеряемый объект отображается на строку датчика CCD, который действует как дифференциальная оптическая решетка. Это специализированная аналоговая микросхема, состоящая из светочувствительных фотодиодов, использующая технологию приборов с зарядовой связью. Строка CCD работает только как оптическая решетка и не используется для съёмки изображения. Интегрированный в датчик источник белого света служит для освещения измеряемого объекта. Влияние внешнего света эффективно подавляется в процессе отображения объекта, этот вопрос был решен технологически. Вследствие импульсной сеточной модуляции при движении объекта возникает импульсный сигнал, частота которого пропорциональна скорости объекта. Из измеренной частоты сигнала рассчитывается скорость и длина объекта. Благодаря многоконтурному регулированию сигнала и сложным алгоритмам происходит практически автоматическое приспособление датчика к различным структурам, освещенности и поверхности материалов. VLM500 работает автономно; датчик, освещение, обработка сигнала и электропитание интегрированы в приборе. Благодаря цифровой концепции системы в распоряжении пользователя имеются разнообразные функции, гарантирующие гибкость применения. Благодаря имеющимся в приборе интерфейсам VLM500 легко сочетается с производственными процессами, органами управления и системами сбора результатов измерения, характеризуется простотой обслуживания и калибровки. Для использования в экстремальных условиях может быть поставлен специальный защитный корпус. Программное обеспечение VLMTool предоставляется бесплатно, оно позволяет выполнять конфигурирование измерителя, менять настройки и параметры через интерфейс RS232. Все установки могут быть защищены паролем. Техника работы с программой детально описана в инструкции по эксплуатации. Опционально предлагается определение направления движения, часы реального времени, различные счетчики, монтажные принадлежности, защитный корпус, вентиляторный обдув, благодаря которому прибор может проводить измерения в условиях сильной задымленности, что характерно для металлургического производства. Выходные сигналы VLM500 идентичны сигналам инкрементального энкодера, они вырабатываются быстродействующим процессором пропорционально скорости. Измеритель может интегрироваться в имеющуюся систему автоматизации или обработки данных. Все входы и выходы являются оптоизолированными, то есть они гальванически развязаны с остальной электроникой. Для программирования и конфигурирования предназначен интерфейс RS 232, который является стандартом и имеется в каждом приборе. Базовое исполнение VLM500 располагает картой AB3 с 4 выходами: один логический «Лампа ОК», два программируемых импульсных выхода (фазы A и B), а четвертый программируемый выход служит сигналом рабочего статуса. VLM500 имеет три входа управления: Standby, направление и триггер. Дальнейшие последовательные и шинные интерфейсы, аналоговые выходы, различные импульсные выходы с высоким расширением опционально доступны в виде плат расширения. Подробнее об оснащении измерителя, опциональных интерфейсных картах и принадлежностях на следующей странице. VLM500 A универсальный измеритель с автоподстройкой к изменяющимся свойствам поверхности различных материалов. VLM500 D специальный измеритель для металлов, имеет широкую гамму допускаемых дистанций. VLM500 L специальный измеритель для малых скоростей. VLM500 E универсальный измеритель с увеличенной до 330 мм рабочей дистанцией. Отдельно представлены и проиллюстрированы многочисленные особенности применения бесконтактного датчика VLM500 для решения различных производственных задач. В представленной фотогалерее размещены 28 фотографий из имеющихся примерно 300 фотографий бесконтактного датчика VLM500 на реальном производстве. Исполнение VLM500 VLM500 A VLM500 D VLM500 L VLM500 E Дистанция измерения стандартная (точность измерения 0,05%) 185 ± 15 мм 240 ± 15 мм 185 ± 10 мм 330 ± 30 мм Дистанция измерения расширенная (точность измерения 0,2%) 185 ± 15 мм 240 ± 30 мм 185 ± 15 мм 330 ± 30 мм Пределы измеряемой скорости при стандартной дистанции 0,010…36,6 м/с 0,60…2200 м/мин 0,003…20,0 м/с 0,18…1200 м/мин 0,002…4,16 м/с 0,12…250 м/мин 0,010…33,3 м/с 0,60…2000 м/мин Пределы измеряемой скорости при расширенной дистанции 0,020…50,0 м/с 1,20…3000 м/мин 0,012…40,0 м/с 0,72…2400 м/мин 0,005…10,0 м/с 0,30…600 м/мин 0,016…45,0 м/с 1,00…2700 м/мин Пределы измеряемой скорости при стандартной дистанции со встроенным фильтром FB2V 0,006…4,6 м/с 0,35…280 м/мин 0,003…2,5 м/с 0,18…150 м/мин 0,002…1,6 м/с 0,08…100 м/мин 0,007…4,5 м/с 0,41…270 м/мин Пределы измеряемой скорости при расширенной дистанции со встроенным фильтром FB2V 0,012…9,5 м/с 0,75…570 м/мин 0,007…5,5 м/с 0,42…330 м/мин 0,004…3,3 м/с 0,25…200 м/мин 0,014…9,0 м/с 0,82…540 м/мин Основные общие технические данные VLM500:

Бесконтактные датчики положения и приближения объекта — каталог

В данном разделе представлены бесконтактные датчики положения и электромеханические выключатели, предназначенные для контроля конечных положений объектов из различных материалов. Детектирование положения предмета — базовая задача при автоматизации в промышленности и от правильного выбора сенсора, зависит надежность и стабильное функционирование всей системы. Датчики положения или приближения можно разделить на две большие группы: бесконтактные и контактные, электромеханические. К бесконтактным выключателям относятся, например, емкостные датчики, индуктивные датчики, магнитные и ультразвуковые, т.е., детектирующие объект удаленно, без контакта с его поверхностью. Вместе с тем, довольно часто используются механические концевые выключатели, например, электромеханические одиночные и блочные. Большое распространение электромеханические выключатели получили в различных станках с ЧПУ для металлообработки, поскольку современные выключатели этого типа обладают высокой надежностью, ремонтопригодностью и простотой подключения в электрическую схему. При выборе бесконтактного датчика положения следует оттолкнуться от свойств детектируемого объекта, его габаритов, расстояния срабатывания и условий эксплуатации. К примеру, для определения конечного положения металлических деталей, частей механизма с расстояния от одного до нескольких десятков миллиметров идеально подходят индуктивные датчики. Бесконтактные магнитные выключатели несколько расширяют расстояние срабатывания индуктивных, благодаря тому, что работают в паре с постоянным магнитом. Для расстояний от нескольких сантиметров до метров следует уже обращаться к оптическим и ультразвуковым датчикам положения. Оптические или фотоэлектрические бесконтактные выключатели получили огромное распространение на производстве и их можно увидеть практически на любой автоматической линии возле конвейерной ленты. Необходимо отметить, что есть три типа оптических датчиков, различающихся по схеме работы: с диффузионным отражением от объекта, рефлекторные — с отражением от рефлектора и однолучевые барьеры, с раздельным расположением приемника и передатчика. Благодаря такому разнообразию, можно подобрать максимально подходящий для решения конкретной задачи оптический датчик положения. Выбрать по параметрам надежные бесконтактные датчики положения различных типов, ознакомиться с описаниями и купить бесконтактные и электромеханические выключатели, возможно с помощью нашего каталога, в котором представлены одни из лучших мировых производителей сенсоров: Balluff, Banner Engineering, Datalogic (Datasensor), IFM Electronic, EGE-Elektronik, Leuze Electronic, Omron, Turck, Pepperl+Fuchs.

Принцип работы бесконтактных датчиков приближения

Опубликовано 22.05.2016

Принцип работы

Ультразвуковые датчики приближения

Принцип работы ультразвуковых датчиков основан на измерении времени между посылкой ультразвукового импульса и регистрацией отражённого импульса.

Диапазон измерений — от нескольких миллиметров до нескольких метров.
Точность измерения – 1 мм.

Измеряет расстояние до любых предметов: твёрдых, жидких, порошкообразных, гранулированных, прозрачных, цветных, грязных и чистых, гладких и шероховатых, сухих и мокрых.

Нечувствительны к звуку, шуму, пыли, вибрации, температуре, воде.

Применения: измерение размера, высоты, уровня, качества, контура, прогиба, диаметра, дистанции.

Ограничения: спроектированы для работы только в атмосферном воздухе, не могут измерять расстояние до объектов с высокой температурой.

Функции

• Датчики рассеянного луча (Diffuse)
  Датчик регистрирует ультразвуковой сигнал, отражённый от самого предмета.


• Датчики отражённого луча (Reflex)
  Датчик регистрирует ультразвуковой сигнал, отражённый от специального металлического отражателя. Если между датчиком и отражателем появляется предмет, то сигнал не проходит и датчик это регистрирует.


• Датчики прерывания луча (Thru-beam)
  Датчик состоит из двух частей и регистрирует предметы, находящиеся на пути распространения узкосфокусированного ультразвукового луча от передатчика к приёмнику.


• Синхронизация
  Несколько близко расположенных друг к другу ультразвуковых датчиков могут быть синхронизированы между собой так, чтобы отражённые сигналы регистрировались только теми датчиками, которые их сгенерировали, а не соседними.

Фотоэлектрические (оптические) датчики приближения

Различают фотоэлектрические датчики со световым и лазерным лучом. Световые датчики могут только детектировать наличие объекта, цвет и контрастность, а лазерные датчики могут с высокой точностью измерить расстояние до объекта. Принцип измерения расстояния лазерными датчиками основан на измерении времени между посылкой лазерного импульса и регистрацией отражённого импульса.

Ультразвук распространяется внутри конуса с вершиной в точке излучения, а свет распространяется в виде луча, поэтому оптические датчики могут обнаруживать более мелкие объекты. Оптические датчики обладают более высоким быстродействием, чем ультразвуковые. Фотоэлектрические Thru-beam датчики действуют на большем расстоянии, чем ультразвуковые, а датчики рассеянного света – наоборот.

Функции

• Датчики рассеянного света
  Датчик регистрирует световой сигнал, отражённый (рассеянный) от самого предмета. Датчик с функцией подавления фона может обнаруживать объекты, находящиеся в определённой зоне чувствительности.


• Датчики отражённого света
  Свет, излучаемый диодом, фокусируется линзой и через поляризационный фильтр посылается на отражатель. Часть отражённого света проходит через другой поляризационный фильтр и попадает в приёмник. Фильтры настроены так, что приёмник реагирует только на тот свет, который отразился от отражателя, а не от какого-нибудь другого предмета. Если между излучателем и отражателем появляется предмет, то сигнал не проходит и датчик это регистрирует.


• Датчики прерывания луча
  Датчик состоит из двух частей и регистрирует предметы, находящиеся на пути распространения светового луча от излучателя к приёмнику.


• Оптоволоконные проводники
  Оптоволоконные проводники присоединяются к излучателю и приёмнику, так что световой сигнал распространяется теперь между кончиками этих световодов, которые можно вынести в труднодоступные и взрывоопасные места (так как нет электрической связи – только оптическая)


• Лазерный датчик рассеянного луча
  Лазерный датчик может с высокой точностью измерять расстояние до объекта, находящегося в зоне чувствительности.


• Датчик цвета
  Датчик может различать три цвета и несколько градаций каждого цвета.


• Датчик контраста
  Различает контрастные объекты

Индуктивные датчики приближения

Индуктивные датчики приближения используются для бесконтактного обнаружения металлических объектов. Датчик генерирует переменное поле, линии которого выходят из чувствительного элемента и пронизывают чувствительную зону датчика (до нескольких сантиметров). При появлении в этой зоне электро- или магнитопроводящего предмета поле ослабляется, и датчик обнаруживает этот объект.

Ограничения: высокочастотные поля могут оказывать влияние на работу индуктивных датчиков.

Коэффициент редукции

Расстояние срабатывания датчика (рабочая дистанция) указывается для объекта со стандартными параметрами (материал, размер, форма) — квадратная стальная пластинка, у которой толщина равна 1 мм, а длина стороны равна:

• диаметру круга, вписанного в зону чувствительного элемента датчика
• или трём номинальным рабочим дистанциям, если эта величина больше диаметра того круга.

Поэтому, если реальные объекты сделаны из другого материала (алюминий, бронза, латунь и т.п.) или/и имеют более миниатюрные размеры, то рабочую дистанцию следует уменьшить на соответствующий коэффициент редукции (взятый из каталожных таблиц).

Емкостные датчики приближения

Емкостной датчик приближения представляет собой конденсатор с металлическими концентрическими обкладками-электодами, развёрнутыми вдоль одной плоскости. Если в электрическое поле у поверхности электродов попадает объект, то ёмкость конденсатора меняется и датчик обнаруживает предмет. Емкостные датчики могут детектировать любые объекты: твёрдые, порошкообразные, а жидкие — даже сквозь неметаллические стенки (уровень сока в бутылке).

Рабочая дистанция, на которой детектируются объекты, указывается для заземленных металлических предметов. Для объектов из других материалов необходимо пересчитывать рабочую дистанцию по каталожной кривой зависимости дистанции от диэлектрической проницаемости материала.

Магнитные датчики положения

Магнитные датчики положения (Magnetic Proximity Sensors) — регистрируют объект с меткой — постоянным магнитом.
Датчик обнаруживает магнитную метку даже за стенкой из немагнитного материала, пропускающего магнитное поле.
Используя стальной магнитопровод, можно вынести магнитный датчик из зоны с высокой температурой.

Магнитные датчики для пневматических цилиндров

Магнитные датчики для пневматических цилиндров (Magnetic Cylinder Sensor) используются для определения по магнитной метке положения поршня внутри пневмоцилиндра.
С помощью дискретных магнитных датчиков можно настроить две концевые точки переключения хода поршня, а с помощью магнитного датчика с аналоговым выходом — контролировать положение поршня.