Ať již jde o bezpečností aplikaci, kde náklon se detekuje jen z důvodu možného pádu předmětů nebo ohrožení života nebo ať jde o potřebu častého měření naklonění spojenou s její následnou regulací ať již automatickou nebo lidskou, musí být nasazen kvalitní sklonoměr. V dnešní době se již využívá téměř jen čistě elektronických řešení založených na použití integrovaného obvodu akcelerometru. Ten je však sám osobě ještě sklonoměr nevytvoří. Je nutné jej osadit na desku plošných spojů, vyhodnotit jeho výstup pomocí MCU, vytvořit a normalizovat analogový napěťový nebo proudový výstup do standardizovaného formátu a realizovat napájení akcelerometru i ostatních obvodů. To vše je nutné neprodyšně zapouzdřit pro možnost jednoduchého okamžitého nasazení do provozu těžkého průmyslu i pro venkovní použití, například u manipulační techniky, robotů, pracovních strojů, naklápěcích dopravníků a dalších strojů.

Snímač náklonu Turck B2Nxxx-Q20L60

Jak již bylo obecně zmíněno v úvodu, i základem snímačů náklonu / sklonoměrů Turck s označením B2Nxxx-Q20L60 je přímo Turckem vyvinutý mikromechanický (MEMS) kapacitní snímač zrychlení s dvěma pevnými elektrodami a jednou zrychlením pohybující elektrodou. Změna vzduchové mezery mezi pohyblivou a pevnými elektrodami pak způsobuje změnu kapacity, která je tak úměrná působícímu zrychlení. V tomto případě statickému gravitačnímu zrychlení, které je z elektronického signálu od vlivu působení dynamického zrychlení vznikající během vibrací a nárazů oddělený elektronickým filtrem. Jde tedy o dnes snad nejběžnější typ integrovaného akcelerometru.

Z pohledu snímacího rozsahu jsou vyráběny a nabízeny 3 varianty měřícího rozsahu:

• Rozsah -10° až +10° (typ B2N10H-Q20L60)
• Rozsah -45° až +45° (typ B2N45H-Q20L60)
• Rozsah -60° až +60° (typ B2N60H-Q20L60)

Jak je patrné, rozsah měření je zakotven přímo v označení příslušného senzoru. Senzor je tzv. 2D, tedy měří v uvedených rozsazích v osách X i Y - viz následující obrázek. Jak je z něho patrné, senzor reaguje na natočení (naklonění) okolo osy rovnoběžné s EURO konektorem a okolo osy na ni kolmé v rovině upevňovacích otvorů pouzdra.

Druhá část označení typ, tedy Q20L60, je jméno použitého plastového kvádrového pouzdra (materiál PBT-GF20-V0) rozměrů 60 x 30 x 20 mm, ve kterém je celá elektronika senzoru schována a poskytují jí krytí IP67 (odolnost proti prachu i krátkodobému namočení / ponoření do vody). Připojení se provádí přes klasický šroubovací přímý 4- nebo 5vývodový EURO konektor M12 x 1 mm.

Elektrické připojení a použití senzoru je v celku jednoduché a nijak zvláště se neliší od připojení jiných průmyslových senzorů, snímačů a čidel, například indukčního snímače přiblížení s analogovým výstupem. Zde jsou v konektoru 4 nebo 5 vývodů, podle toho, zda jde o verzi s externím učícím režimem (ext. teach mode) nebo bez něho. Na vývody 1 a 3 se připojuje v průmyslu klasické napájecí napětí 12 nebo 24 VDC (rozsah je 10 až 30 V). Výstupy 2 a 4 pak pak obsahují analogový signál odpovídající příslušnému natočení v osách X a Y, přesněji pokud je senzor natočen jen v jedné rovině (ose) je pouze signál na jejím příslušném výstupu, pokud je senzor natočen "šikmo", objeví se signál na obou výstupech. Výstupy mohou být buď napěťové s rozsahem 0,1 V až 4,9 V nebo jako proudová smyčka 4-20 mA. Spodní úroveň výstupu odpovídá maximální zápornému natočení a horní limit zase max. kladnému natočení (pozice A a B).

Přehled základních parametrů sklonoměrů Turck

• Měřicí rozsah [A…B]:
  • -10° až +10° (typ B2N10H-Q20L60)
  • -45° až +45° (typ B2N45H-Q20L60)
  • -60° až +60° (typ B2N60H-Q20L60)
• Rozlišení: 0.04°
• Opakovatelnost: max. 0.2 % z rozsahu |A - B| (max. 0.1 % po 0.5 h zahřátí)
• Absolutní přesnost (při 25°C): +/- 0.3 °
• Teplotní drift: max. ± 0.05 % / K
• Teplotní koeficient: 0.01°/K
• Pracovní teplota: -30 až +70°C
• Napájecí napětí: 10… 30VDC
• Proud naprázdno: 20 mA
• Výstup: 4 nebo 5 vývodů, analogový výstup:
  • napěťový výstup 0.1 až 4.9 V
  • proudový výstup 4 až 20 mA
• Reakční čas: 0.1… 0.05 s (čas, který výstupní signál potřebuje k dosažení 90% rozsahu)
• Připojení: konektor, M12 x 1
• Pouzdro: kvádrové pouzdro, Q20L60, materiál plast (PBT-GF20-V0)
• Rozměry: 60 x 30 x 20 mm
• Stupeň krytí: IP67
• Odolnost vůči vibracím: 55 Hz (1 mm)
• Odolnost proti rázům: 30g (11 ms)
• Ochrana proti přerušení vodiče a přepólování

Použití sklonoměru

• Stavební stroje
• Manipulační a zvedací technika
• Roboti a robotizace
• Solární panely
• Automatický a elektrizovaný nábytek
• Zemědělské stroje
• Konstrukční stroje
• Dopravní a přepravní vozidla
• apod.

Závěr

Snímač náklonu B2N10H-Q20L60 společnosti Turck je zajímavý dobře zapouzdřený senzor se snadným použitím, kde v základním provedení není nutné nic nastavovat. Stačí jej tedy namontovat na otáčenou plochu a připojit napájení a výstup. Nic víc, nic míň.

DOWNLOAD & Odkazy

• Domovská stránka české pobočky společnosti Turck, distributora výrobků Turck v ČR - www.turck.cz
• Další recenze snímačů a senzorů najdete na stránkách serveru automatizace.hw.cz