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SENSORI

 

Nel progettare una macchina o un impianto automatico o nel metterlo in funzione si ha bisogno di conoscere, durante i vari cicli di lavorazione, le varie posizioni assunte da carrelli, torrette, slitte, pistoni ecc.
A questo punto trovano largo impiego gli interruttori di posizionamento o di prossimità detti comunemente finecorsa. In particolare il finecorsa è quell’interruttore di posizionamento che è posto nella parte esterna della corsa che si vuole controllare.
Il funzionamento degli interruttori di posizionamento si distinguono in elettromeccanici, magnetici, elettronici, induttivi, capacitivi, ottici.

                                                                                                                                

• Il finecorsa di tipo magnetico è un’apparecchiatura che permette il rilevamento di una posizione senza il contatto fisico, il contatto è realizzato con dei “Reed” i quali sono realizzati dentro un bulbo di vetro, ove si trova un gas inerte con una lamina piatta di rodio, la quale chiude il circuito quando è sottoposta ad un campo magnetico. (E’ spesso usato sui cilindri con pistone magnetico).

 

• Un altro finecorsa di tipo statico è rappresentato dall’interruttore di prossimità induttivo o capacitivo. Sono costituiti da un circuito oscillatore che genera un campo induttivo ad alta frequenza, questo campo è disperso attraverso la “testina” sensibile ai materiali metallici. Quando in tale campo è introdotto un materiale metallico, le oscillazioni sono attenuate, e attraverso il circuito di Trigger, va a comandare il circuito amplificatore e quindi si avrà un segnale in uscita.

 

 

 

• Gli interruttori di prossimità capacitivi hanno un funzionamento simile a quello degli interruttori induttivi. Essi generano un campo elettrico, quando quest’ultimo varia per l’effetto dell’eventuale mutamento della costante dielettrica del mezzo circostante la loro zona di influenza, a causa della presenza di un materiale anche metallico(vetro,olio,legno,acqua,plastica ecc.) varia anche il segnale interno che va a pilotare un circuito amplificatore che permetterà anche in questo caso di avere un segnale d’uscita.

 

• Finecorsa di tipo statico a ultrasuoni, per ovviare alle difficoltà di rilevamento dovute ai tipi di materiali (metallico e non), al calore, alla trasparenza sono stati costruiti degli interruttori di prossimità di tipo ultrasonico, questi sono costruiti ad emettitore ultrasonico e ricevitore; tramite un oscillatore genera delle onde acustiche a frequenza ultrasoniche di circa 200 KHz. Questi ultrasuoni sono proiettati verso il ricevitore, quest’ultimo dà o nega il segnale in uscita. Poiché tali interruttori utilizzano l’aria quale mezzo di trasmissione delle onde acustiche, bisogna prestare attenzione alle condizioni ambientali.

• Un sistema molto diffuso per il rilevamento di posizione d’oggetti, di livelli, di fori ecc.,sono le fotocellule. Esse si dividono essenzialmente in tre modelli e in base al metodo di rilevamento: a sbarramento o unidirezionali, a riflessione con catarifrangente, a reflex o a tasteggio diretto.

 

• Le fotocellule a sbarramento si compongono di due parti: l’emettitore di luce e l’elemento fotosensibile presente nel ricevitore. Il fascio di luce che esce dall’emettitore tramite una lente focale, è concentrato su un ricevitore, quando il raggio è interrotto da un oggetto, cambia la sua condizione logica e quindi dà o nega un segnale. Nel caso di materiale trasparente, entro certi limiti, è possibile la regolazione dell’attenuazione del raggio mediante un potenziometro sul trasmettitore. Queste fotocellule hanno il vantaggio di avere una distanza di rilevamento grande 5- 10 metri.

Le fotocellule a sbarramento sono impiegate per l’automazione dei cancelli, per la realizzazione di barriere antinfortunistiche ecc.

 

• Le fotocellule a riflessione sono costruite in un unico blocco che contiene l’emettitore di luce e il ricevitore fotosensibile. La luce emessa è del tipo infrarosso e per evitare l’influenza della luminosità esterna, la luce è modulata.

Per ottenere la luce infrarossa modulata sono impiegati degli appositi led. La luce è ottenuta con un’emissione secondo una variabilità cadenzata e viene ricevuta dall’elemento fotosensibile secondo una determinata frequenza di taratura.
Il funzionamento delle fotocellule a riflessione è agevolato con l’ausilio di un catarifrangente che viene montato sul lato opposto alla fotocellula stessa, in quanto come già detto l’unità emettitrice e quella ricevente sono montate nello stesso contenitore.

 

• Le fotocellule a reflex o a tasteggio diretto si differenziano dalle precedenti perché l’oggetto che devono rilevare non interrompe il fascio di luce, ma lo riflette.

 

Il corretto allineamento. Anche se il catarifrangente permette una elevata tolleranza nell’allineamento, i migliori risultati si ottengono con il migliore allineamento.
La posizione di montaggio. Per evitare delle riflessioni indesiderate, il sensore ed il catarifrangente devono essere montati rispettando alcune regole. L’oggetto da rilevare deve essere più vicino al catarifrangente rispetto che al sensore. Se l’oggetto ha una superficie piana, montare l’allineamento sensore – catarifrangente in obliquo rispetto a questa superficie. In questo modo il raggio riflesso dalla superficie dell’oggetto viene indirizzato al di fuori del campo visivo del ricevitore.

• Quando esiste la necessità di rilevare piccoli oggetti o eseguire dei rilevamenti dentro spazi ristretti, allora si ricorre all’utilizzo di fibre ottiche, queste sono montate sulle apposite fotocellule e sistemate in modo che la loro estremità, che porta il fascio di luce, sia collocata nel punto dove si deve eseguire il rilevamento.

Nella figura sottostante si possono vedere alcune fotocellule a fibra ottica, con diversi tipi di fibre.

Nella stragrande maggioranza tutti i tipi di sensori sopra descritti sono funzionanti in alimentazione in continua con tensioni tra 10 e 30 volt, con assorbimento max. di corrente sui 200 mA a tre conduttori di collegamento (in alcuni casi a due con carico in serie e a 4 o 5 per le fotocellule).
Si distinguono in tipo NPN o PNP e con contatto NO oppure NC.

 

Differenza tra sensori PNP e NPN
Il segnale in uscita dal sensore viene comandato da un transistor e perciò può essere di due tipi:

• PNP – Uscita positiva:

Quando il sensore legge la presenza di un oggetto, emette un segnale positivo (+24V) sul conduttore destinato al segnale (chiamato uscita onda quadra).
Ne esistono con due logiche:

 

• N.A. (uscita On quando l’oggetto è presente e Off quando è assente).

• N.C. (uscita Off quando l’oggetto è presente e On quando è assente).

 

• NPN – Uscita negativa:

Quando il sensore legge la presenza di un oggetto, emette un segnale negativo (0V) sul conduttore destinato al segnale (chiamato uscita onda quadra).
Ne esistono con due logiche:

• N.A. (uscita On quando l’oggetto è presente e Off quando è assente).

 

 

• N.C. (uscita Off quando l’oggetto è presente e On quando è assente).

 

Colorazione standard dei conduttori di collegamento dei sensori
Il colore standard per i conduttori sono:

• rosso-marrone per l’alimentazione positiva (red-brown);
• blu per lo zero volt;
• nero (black) per il segnale di uscita a onda quadra;
• bianco (white) per il segnale di uscita nei contatti NC oppure per tipo Sink.

 

Fonte: http://www.itisavogadro.it/nuovosito/Members/ncovella/materiale-vario-per-gli-studenti-della-classe-iv-a-m/elettropneumatica/Sensori_2.doc

 

Autore del testo: non indicato nel documento di origine

 

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