5)Ультразвукові вимикачі

Принцип роботи

Ультразвукові хвилі формуються за допомогою електроакустичного перетворювача (п'єзоелектричний ефект), який перетворює підведену електричну енергію в механічні коливання за допомогою п'єзоелектрики або магнітострикції Принцип роботи полягає в вимірі часу, необхідного звуковій хвилі на переміщення межу датчиком і об'єктом. Швидкість переміщення в повітрі становить 340 м / с при температурі 20 ° С, тобто на виявлення з відстані в 1 м потрібно 3 мс. Це час вимірюється за допомогою лічильника, вбудованого в мікроконтролер. Перевагами ультразвукових датчиків є велика відстань виявлення (до 10 м) і можливість виявляти будь-які об'єкти, що відображають звук, незалежно від їх форми і кольору

Рис.4.1 Схема принципу дії

Рис.4.2 Зовнішній вид датчика

Переваги ультразвукових датчиків:

- Відсутня фізичний контакт датчика з об'єктом, тому відсутня знос і є можливість виявлення тендітних або свіжопофарбованих об'єктів.

- Об'єкти з будь-якої речовини і будь-якого кольору можуть бути виявлені на однаковій відстані без додаткових налаштувань і корекцій.

- Відсутні рухомі частини всередині датчика, тому термін служби датчика не залежить від кількості робочих циклів.

- Висока стійкість до зовнішніх впливів: вібро, волого-, пило- та ударостійкість.

- функція навчання, яка реалізується за допомогою кнопки для завдання мінімального і максимального відстані виявлення

Проте існує ряд факторів, здатних зробити негативний вплив на роботу датчика:

- раптові сильні потоки повітря можуть прискорити або навпаки уповільнити звукову хвилю; - різкі температурні перепади в області виявлення датчика. Коли об'єкт випромінює велика кількість тепла, виникають різні температурні області, які змінюють швидкість поширення хвилі, що веде до неточності роботи датчика;

- звукопоглинальні матеріали, такі як бавовна, тканина і гума. В цьому випадку рекомендується використовувати режим роботи «Віддзеркалення» (див. Нижче);

- кут між площиною поверхні об'єкту і віссю виявлення датчика. У випадках, коли цей кут відрізняється від 90 °, відбита хвиля відхиляється від осі датчика, що знижує

максимальну дистанцію виявлення. Чим більше відстань між об'єктом і датчиком, тим сильніше виявляється цей ефект. При відхиленнях, що перевищують 10 °, виявлення стає неможливим;

- форма виявленого об'єкту. Згідно з попереднім пунктом об'єкти, що мають незграбну

форму, важко виявити.

6)Ємністні

Ємнісні безконтактні вимикачі являють собою кінцеві вимикачі. Вони виявляють електропровідні і непровідні матеріали, що знаходяться в твердому, порошкоподібному або рідкому стані. Датчик спрацьовує при знаходженні його і матеріалу один проти одного на певній відстані. Ємнісні безконтактні вимикачі складаються з наступних основних вузлів: Генератор забезпечує електричне поле взаємодії з об'єктом. Демодулятор перетворює зміна амплітуди високочастотних коливань генератора в зміна постійної напруги. Тригер забезпечує необхідну крутизну фронту сигналу перемикання і значення гістерезису. Підсилювач збільшує вхідний сигнал до необхідного значення. Світлодіодний індикатор показує стан вимикача, забезпечує контроль працездатності, оперативність настройки. Компаунд забезпечує необхідний ступінь захисту від проникнення твердих частинок і води. Корпус забезпечує монтаж вимикача, захищає від механічних впливів. Виконується з латуні або поліаміду, комплектується метизними виробами.

Розглянемо принцип роботи таких вимикачів

Активна поверхня ємнісного вимикача утворена двома металевими електродами, які можна уявити як обкладання "розгорнутого" конденсатора. Електроди включені в ланцюг зворотного зв'язку високочастотного автогенератора, налаштованого таким чином, що при відсутності об'єкта поблизу активної поверхні він не генерує. При наближенні до активної поверхні вимикача об'єкт потрапляє в електричне поле і змінює ємність зворотного зв'язку. Генератор починає виробляти коливання, амплітуда яких зростає в міру наближення об'єкта. Ємнісні вимикачі спрацьовують як від електропровідних об'єктів, так і від діелектриків. Різноманітність об'єктів впливу, що викликають спрацьовування ємнісних вимикачів, обумовлює широкий спектр областей, в яких вони застосовуються. Найбільший ефект досягається при використанні в системах контролю рівня наповнення резервуарів, ємностей; сигналізація розриву стрічок; контролю рівня вмісту в упаковці, в тарі; рахунки і позиціонування об'єктів будь-якого роду. При застосуванні таких вимикачів важливо захиститися від помилкових спрацьовувань, які можуть бути викликані, наприклад, атмосферними опадами, технологічними рідинами.

Рис.5.1 Схема датчика

Рис.5.2 Зовнішній вид ємністного датчика(один за варіантів)

Основні переваги ємнісних датчиків Необхідно зауважити, що ємнісний датчик володіє великою кількістю переваг, якщо порівнювати його з аналогічними приладами, які виконані за дещо іншими принципами. Давайте перерахуємо основні переваги цих типів: У виготовленні вони надзвичайно прості. Крім того, в їх виробництві можуть бути використані найпростіші і дешеві матеріали. Навіть ємнісні датчики рівня палива, що використовуються на важливих об'єктах нафтової промисловості, мають вкрай скромні габарити, володіють мінімально можливим рівнем споживання електричної енергії. При всіх цих характеристиках вони відрізняються чудовим рівнем чутливості, який нерідко недосяжний і для більш дорогих приладів. В принципі, можна зробити ємнісний датчик своїми руками, використовуючи в якості його основи будь-який більш-менш надійний і якісний промисловий конденсатор. Контактів у них немає (дуже рідко використовується один струмознімач), що вкрай сприятливо позначається на роботі в умовах високої запиленості і вологості в приміщенні. Термін експлуатації надзвичайно довгий, прилад багаторазово встигає «відбити» свою невисоку вартість. Відповідно, датчик ємнісний (ціна якого знаходиться в межах 1200-1700 рублів) є надзвичайно вигідним придбанням. Для переміщення рухомої частини приладу потрібно докласти дивно мало зусиль. Пристрій дуже легко поєднується практично з усіма категоріями обладнання, яке тільки використовується в промисловій діяльності

Негативні моменти На жаль, кожен ємнісний датчик має певні недоліки, які в тій чи іншій мірі ускладнюють повсюдне використання даного типу обладнання. Перерахуємо їх більш детально: Коефіцієнт перетворення (тобто передачі) порівняно невисокий. Малі розміри і простота конструкції сприяють тому, що висуваються досить високі вимоги до якості екранування приладів. Хороший ємнісний датчик рівня (і інші подібні вимірювальні прилади) може ефективно працювати тільки на частоті, що набагато перевищує стандартне значення в 50 Гц