Jste zde

Lankové snímače - elektromechanické měření vzdálenosti

Ne vždy je možné použít nejmodernější technologie, jako například optické (laserové) měřiče pro měření vzdálenosti. Pak přicházejí na řadu snímače používající jednodušší způsob měření. Mezi ně patří i tzv. lankové snímače, které slouží k přesnému měření vzdálenosti, rychlosti lineárního pohybu nebo zrychlení všude tam, kde je málo místa nebo kde panují drsnější pracovní podmínky.

V dnešní době vysoce elektronických a různě inteligentních snímačů, senzorů a měřících systémů se občas zapomíná, že mnoho měření lze stále provádět i jednodušším způsobem, levněji a někdy i spolehlivěji prostřednictvím elektromechanických snímačů, jejichž funkce je založena již historií prověřených principech. V některých případech jsou dokonce tyto na první pohled "obstarožní" metody výhodnější a spolehlivější než nejmodernější technologie.

Typickým příkladem, kde to stále platí, je měření malých i velkých vzdáleností, rychlosti pohybu nebo krátkodobého zrychlení. Zde je možné místo sice přesných, ale ve znečišteném průmyslovém prostředí často nefunkčních laserových optických měřičů vzdáleností, využít tzv. lankových snímačů. Jejich základní princip je založen na starém dobrém měření délek pomocí z klubka odvinutého a nataženého "špagátu", jehož vysunutá délka je převáděna na elektrický analogový nebo digitální signál. Prakticky lze říct, že jde o elektronické měřící pásmo.

 

Co jsou lankové snímače?

Pokud to vyjádříme odborně, jsou lankové snímače zařízení určené k odměřování délek, lineární dráhy nebo polohy a pohybu objektu pomocí pružného lanka, které se navíjí na odpružený buben uvnitř snímače. Konec lanka je upevněn na pohybujícím se objektu a těleso snímače je připevněno k pevné podložce. Lanko se při pohybu objektu odvíjí či navíjí na buben, na který je mechanicky připojen snímač otáčení. Ten převádí otáčivý pohyb na nějaký elektrický signál, analogový nebo digitální, absolutní nebo inkrementální, který je úměrný lineárnímu prodloužením lanka nebo rychlosti jeho pohybu (odvíjení). Tento signál je pak možné dále libovolně zpracovávat v řídících jednotkách nebo zobrazit na displeji měřidla, stejně, jako signál z jakékoliv běžného rotačního snímače. Zpětné navíjení lanka bývá zajištěno pružinou.

Lankové lineární snímače (CET) se tak skládají ze čtyř hlavních komponent:

  • tenkého ohebného měřicího lanka - obvykle z nerezové oceli o průměru 0.3 až 1 mm
  • navíjecího bubnu - obvykle ukrytého uvnitř těla snímače, na který je lanko přesně navíjeno stylem závit vedle závitu.
  • vratné pružiny - ukrytá uvnitř těla snímače a zajišťuje napnutí lanka a zpětné navíjení.
  • rotačního senzoru - potenciometr nebo absolutní či inkrementální enkodér se standardizovaným analogovým či různým digitálním výstupem

 


 
 

Malý lankový snímač Kubler s délkou lanka 25 až 125 cm, pro měření rychlosti do 10 m/s

Malý lankový snímač Celesco s délkou lanka 25 až 125 cm, pro měření rychlosti do 10 m/s

Základní struktura skrývající se pod krytem typickéhp lankového snímače

Jaké jsou obecné vlastnosti a výhody lankových snímačů?

  • Elektronické měření vzdáleností: od cca 5 cm až do 60 m
  • Měření rychlosti pohybu: až 10 m/s (zrychlení až 140 m/s2)
  • Velký pracovní teplotní rozsah: běžně -20 až 90 °C
  • Linearita: 0.05 až 0.1%
  • Rozlišení: běžně až 0.05 mm (dáno počtem impulzů nebo dílků na otáčku)
  • Přesnost: běžně několik desetin % (někdy až 0.05%)
  • Různé výstupy:
    • Pro absolutní výstup:
      • Potenciometrický (typ. rozsah 0 až 1, 2, 5 nebo 10 kOhm, napájení 30 V DC)
      • Analogový (0 až 10 VDC nebo 4 až 20 mA)
      • Datová rozhraní (RS232/422/485, CANbus, SSI nebo DeviceNET)
    • Pro inkrementální výstup:
      • Impulsní kvadraturní signál (typ. 24 V DC nebo 5 V TTL)
      • Rozhraní (výstup) RS 442/485
  • Životnost: i více jak 2 miliony cyklů
  • Různé velikostní provedení: od cca 10 x 7 x 5 cm do cca 40 x 20 x 20 cm
  • Lze je snadno instalovat během několika minut
  • Lze umístit do malých nebo i náročných prostředí
  • Nejsou citlivá na mechanické uspořádání měřicí soustavy (např. lanko nemusí být v ose měření)
  • Bezproblémová funkce i přesné měření i v silně znečištěných prostředích (narozdíl o optických systémů)
  • Dobrý poměr cena / velikost – výkon a i cena je nižší než ceny ostatních typů měřičů
  • Krytí: běžně IP65 až IP67, i verze vodotěsné do 30 m nebo v provedení pro výbušné EX prostředí
  • U různých výrobců lze vybrat různé provedení lanek, materiálu, tloušťky nebo opláštění.
  • El. připojení: pevným kabelem nebo konektorem (podobně jako rotační snímače)

 

 

Lankový snímač LS firmy LARM a.s., který má délku lanka 1, 1.25 nebo 2 m, což odpovídá 100 až 200 otáčkám navíjecího bubnu

 

Příklad velkého lankového snímače - Celesco PT9101 s délkou lanka až 14 m a potenciometrickým výstupem 0.5, 1, 5 nebo 10 kohmů (děličem napětí), který poskytuje lineární závislost výstupním napětí vytvořeného odporovým děličem na délce vytaženého lanka (vpravo).

Lankový snímač Celesco PT9101 je nabízen s 3 možnými typy provedení potenciometrického výstupu - zleva: jednoduchý odporový dělič, pevný Wheatstonův můstek a nastavitelný můstek, který umožňuje nastavit nulovou hodnotu napětí

Možná použití

  • Měření posuvu nebo rychlosti pohybu dávkovacích vozíků
  • Odměřování výšky břemena na zemí při jeho zvedání
  • Snímání polohy zakladačů, jeřábů, nůžkových zvedáků atd.
  • Regulace zvedacích plošiny
  • Lékařské přístroje
  • Zkoušky pevnosti konstrukcí
  • Zkoušky automobilových motorů
  • Řízení tlakového lití
  • Řízení vstřikování plastů
  • Regulace hydraulických válců

 

 

Miniaturní lankový senzor s analogovým výstupem společnosti Kubler, délkou lanka 2 m, pro rychlost max. 0.8 m/s

Příklad možného provedení lankových snímačů - zde celý sortiment společnosti Messotron Hennig

Závěr

Pokud tedy potřebujete vyřešit snímání nebo přesné měření pohybu nějakého dávkovacího vozíku, zvedací plošiny, pohybu různých zvedacích manipulátorů či malých jeřábů, naklápění různých plošin, pohybu pístů, válců nebo trysek a dalších podobných aplikací, jsou lankové přijímače jednou z velmi dobrých možností, jak to provést. Mechanická i elektrická instalace je velmi jednoduchá a není potřeba k tomu mít žádné zvláštní znalosti či dovednosti. Další jejich plus bývá obvykle nízká cena a vysoká mechanická odolnost. Pro více technických i obchodních informací doporučuji se podívat na níže uvedené stránky některých výrobců.

Antonín Vojáček

DOWNLOAD & Odkazy

  • Výrobce lankových snímačů, společnost Kubler - součást společnosti Turck s.r.o.: www.turck.cz
  • Výrobce lankových snímačů, společnost CELESCO (www.celesco.com) - je zastupena v ČR společností ORBIT MERRET: www.orbit-merret.cz
  • Výrobce lankových snímačů, společnost LARM a.s.: www.larm.cz
  • Výrobce lankových snímačů, společnost Messotron Hennig GmbH & Co KG: www.messotron.com
  • Další velké množství článků o různých snímačích, senzorech a čidlech najdete na stránkách serveru automatizace.HW.cz  
Hodnocení článku: