Dnes jsme již skoro všude obklopeni samými integrovanými obvody. Ve snímačích se pak již velmi ujala technologie nanometrové elektromechaniky se známým označením MEMS. Zvláště v oblasti měření náklonů a natočení je MEMS doslova hitem.

Stále však na trhu najdete i jiné principy neméně zajímavé, které MEMS technologii nevyužívají a vyznačují se velkou přesností měření. Například lze zmínit výrobky německé společnosti Elobau, které například využívají principu elektronicky snímaného pohybu kyvadla. V jejich nabídce jsou jak jednoosá, tak i dvouosá provedení pro horizontální i vertikální montáž.

Poznámka: Snímače ELOBAU v ČR prodává společnost BIBUS.

Princip kyvadlových náklonoměrů

Prakticky princip kyvadla již používaly první rtuťové náklonoměry, kde se rtuť umístěná v ohnuté v trubičce gravitací postupně přelévala na jednu či druhou stranu podle naklonění trubičky. Protože rtuť je elektricky vodivá, bylo možné snadno detekovat přítomnost rtuti, která přelitím zkratovala například dva kontakty. Jenže rtuť je jedovatý a toxický materiál, a proto se jí výrobci vyhýbají.

Bezrtuťové a bezdotykové snímače náklonu ELOBAU pak sice využívají princip kyvadla, ale rozdílné snímání. Kyvadlo je zde v podobě magnetu pohybujícím se při naklonění vlivem gravitace po vymezené kruhové trajektorii. Při měnícím se náklonu tak vytváří rotující magnetické pole následně bezdotykově snímané Hallovým senzorem. Ten převádí měnící se mag. pole na měnící se analogový napěťový signál. Ten je následně upraven a na výstupu snímače již najdete jen standardní analogový výstup v podobě napětí 0-10 V nebo proudové smyčky 4-20 mA. Přesnost měření se pak dle typu snímače pohybuje v rozsahu 0,1 až 0,5° při měřícím rozsahu až +/- 60°.

V případě požadavku jen detekce náklonu určité úrovně se může použít indikace překročení pomocí spínaného výstupu. K dispozici je i jednodušší verze, kde je magnetické kyvadlo snímáno prostřednictvím několika Reedových magnetických kontaktů. Takové snímače také ze svého principu funkce nevyžadují žádné elektrické napájení.

1D a 2D snímače náklonu ELOBAU N1/N2

Tyto bezrtuťové snímače náklonu jsou ve dvou různých provedeních: malé pouzdro N1 pro jednu osu a velké pouzdro N2 pro jednu osu /pro dvě osy.

Můžete si vybrat analogový napěťový či proudový výstup nebo digitální výstup v podobě 4 reléových či tranzistorových spínaných kontaktů. Nabízeny jsou i provedení s Reedovými magnetickými kontakty. Některé verze také obsahují společně obě varianty, tedy analogový výstup s digitálním. Senzory s analogovým měřením mohu být i v redundantním provedení. Výstupy mohu být časově zpožděné, nebo tlumené olejovou náplní.

Celkový úhel je možné měřit s přesností 0,5° v rozsahu +/- 2° až +/- 15° .

Velké pouzdro N2 ( dvouosé provedení ) se skládá ze dvou jednoosých modulů. Na horní straně pouzdra může být umístěna libela. Pomocí libely a přestavitelných šroubů s pružinkou je možné snímač snadno nastavit do pozice 0°. To vše při široké provozní teplotě -25 až + 75°.

Oba snímače pak lze napájet klasickým rozsahem napětí průmyslových snímačů, tedy 10 až 30 V DC.

Horizontální či vertikální snímače náklonu ELOBAU 424NxxUx

Tato řada snímačů úhlu naklonění je nabízena pro měření natočení v rozsahu ±10° až ±60° s rozlišením (dílkem) 0,1°. Měření se opět provádí bezkontaktně pomocí vytváření rotujícího magnetického pole nad Hallovým senzorem.

Výstup pak může být jen čistě analogový napěťový 1-5 V nebo 0,5 až 4,5 V či proudový 4-20 mA nebo případně navíc ještě doplněný o PNP či NPN spínané výstupy reagující při různém úhlu natočení. Všechny výstupy mají ochranu proti zkratu a vykazují hysterezi 0,3° a reakční rychlost 0,5 nebo 1,0 s. U analogových výstupů pak nulovému náklonu (0°) odpovídá napětí uprostřed výstupního napěťového či proudového rozsahu, tzn. že maximální záporný náklon vykazuje na výstupu hodnotu 0 V, 0,5 V nebo 4 mA podle typu výstupu. Chyba linearity se pak v závislosti na měřícím rozsahu pohybuje od +/- 0,2° (rozsah +/- 15°) až do +/- 5° (rozsah +/- 60°). U spínaných výstupů je pak chyba měření vždy 0,33° nezávisle na měřícím rozsahu.

Z pohledu napájení jsou na výběr jak snímače vhodné přímo pro průmyslové nasazení, které mají napájení 10-30 V, tak také verze pro napětí 5 V DC. Spotřeba se dle napájení pohybuje v rozsahu 8 až 18 mA. Velkou výhodou proti křemíkovým náklonoměrům je pak velký provozní teplotní rozsah -25 až+ 85°C. Proto jsou určené pro zabudování do aut či strojů nebo určeny do těžkého průmyslu vyžadujícím vysokou odolnost. Tomu pak odpovídá i vysoký stupeň krytí IP68.

DOWNLOAD & Odkazy

• Stránky společnosti ELOBAU - www.elobau.com
• Snímače ELOBAU v ČR prodává společnost BIBUS - http://new.bibus.cz
• Informace o principu snímání rotace pomocí Hallova jevu najdete např. na: www3.sii-ic.com/en/hall-ic.html
• Další články najdete na stránkách serveru automatizace.HW.cz