Automatisierungstechnik
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Als Hydraulik bezeichnet man die Verwendung von Flüssigkeiten zur Energieübertragung, ähnlich der Pneumatik, wo das verwendete Medium Luft ist. Da Flüssigkeiten jedoch nicht komprimierbar, verhalten sich Flüssigkeiten komplett anders als Luft und so kann Hydraulik und Pneumatik technisch nicht miteinander verglichen werden. Hydraulische Systeme sind in Maschinenbau, Fahrzeugtechnik, Bauwesen und vielen industriellen Anwendungen unverzichtbar.
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In diesem Artikel gebe ich einen Überblick über die Themen der Sensorik
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Mithilfe eines Piezo Kristalls, der beim quetschen eine Spannung erzeugt kann man Druck, Gewicht messen.
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Optische Näherungsschalter bestehen aus zwei Hauptbaugruppen, dem Sender und dem Empfänger. Bei Reflex-Lichtschranken sind diese in einem gemeinsamen Gehäuse untergebracht. Ein zusätzlicher Reflektor wird benötigt. Als Sender werden meist im roten oder infraroten Wellenlängenbereich emittierende Leuchtdioden verwendet. Durch geeignete Halbleiterempfänger wird dieses Licht im Empfänger nachgewiesen. Das Objekt unterbricht die bestehende Lichtverbindung zwischen Sender und Empfänger. Diese Unterbrechung kann durch gerichtete oder diffuse Reflexion an einem Objekt verhindert werden. Spiegelnde Objekte können diese Unterbrechung allerdings verhindern.
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Ein optischer Sensoren
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besteht aus einem Lichtsender (häufig eine Leuchtdiode oder eine Laserdiode) und einem Lichtempfänger (beispielsweise einen lichtempfindlichen Widerstand (LDR
Sensoren
) oder eine Fotodiode. Der Empfänger (Auswerteeinheit) wertet die Intensität, die Farbe oder die Laufzeit des vom Lichtsender empfangenen Lichtes aus.
LDR
Als Lichtquelle kommen häufig Leuchtdioden mit einer Wellenlänge von 660 nm (sichtbares rotes Licht) und 940 nm (Infrarotbereich). Infrarotlicht hat den Vorteil, auf dunklen Materialien eine höhere Reichweite zu erzielen. Der Vorteil beim sichtbaren Rotlicht besteht in der einfacheren Einstellung des Sensorsystems durch den sichtbaren Lichtfleck. Für besonders präzise Anwendungen (Kleinteileerkennung, hohe Wiederholgenauigkeit) wird rotes Laserlicht eingesetzt.
Vorteile und Nachteile:
Optische Sensoren
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bieten gegenüber den magnetischen, kapazitiven und induktiven Sensoren
Sensoren
den Vorteil, dass sie durch ferromagnetische Stoffe oder durch elektrische Felder oder durch magnetische Felder nicht gestört werden können. Optoelektronische Sensoren
Sensoren
haben allgemein eine große Reichweite. Besonders empfindlich reagieren optische Sensoren
Sensoren
auf Nebel oder Partikel in der Luft, da der Lichtstrahl dadurch stark gedämpft oder unterbrochen werden kann. Verschmutzungen im Bereich der Optik führt meist zur Fehlfunktion oder zum Ausfall der optischen Sensoren
Sensoren
. Weiterhin hat bereits eine geringe Änderung des Reflexionsverhalten des Messobjekts bei optischen Näherungsschaltern häufig eine Änderung der Einstellungen zur Folge. Eine wichtige Störquelle für optische Näherungsschalter ist das Störlicht der Sonne oder aus künstlichen Lichtquellen, beispielsweise Leuchtstoffröhren, Schweißlichtbögen, Blitze. Ihr Pegel ist häufig starken Schwankungen unterworfen und deutlich höher als der Sendelichtpegel. Abhilfe kann in vielen Fällen durch optische Modulation des Sendelichts geschaffen werden. Anstelle eines konstanten Lichtstromes werden Impulse einer festgelegten Frequenz ausgesandt. Der Empfänger wertet nur die Impulse dieser Frequenz aus und blendet alle überlagerten Störanteile aus.
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Siehe auch:
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Der optische Näherungsschalter besteht aus einem Sender und Empfängermodul, die im selben Gehäuse verbaut sind, wei beim dem Zweiweglichtschranken. In diesem Fall wird jedoch das zu erkennende Objekt als Reflektor benutzt, z.B. beim Berührungslosen schalten von Wasserhänen.
Dasverwendete Licht ist nahe Infrarotbereich und da unterschiedliche Farben die Farbe rot unterschieldich gut reflektieren, kann der Sonsor bei gleichbleibenden/bestimmten Abstand auch zur Farberkennung benutzt werden.
Ein Lichttaster ist eine Zweiweg-Lichtschranke, bei dem kein Reflektor verbaut ist, sonder das Licht wird vom zu erfassenden Objekt reflektiert. Das Objekt darf also nicht vollständig Licht schluckend sein. Die Empfindlichkeit der Sensoren
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ist einstellbar, wodurch man die Messstrecke einstellen kann. Je nach Ausführung, kann der Lichtstrahl auch aus sichtbarem Licht sein, um den Sensor besser einstellen zu können.
Sensoren
Die Sensoren
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werden als Näherungsschalter für Spülung und Wasserhahn für berührungsloses Schalten verwendet, finden aber auch Verwendung in Smartphones um zu erkennen, ob man sich das Telefon ans Ohr hält.
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Lichttaster (Näherungsschalter)
Ein Lichttaster ist eine Zweiweg-Lichtschranke, bei dem kein Reflektor verbaut ist, sondern das Licht wird vom zu erfassenden Objekt reflektiert. Das Objekt darf also nicht vollständig Licht schluckend sein. Die Empfindlichkeit der Sensoren
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ist einstellbar, wodurch man die Messstrecke einstellen kann. Je nach Ausführung, kann der Lichtstrahl auch aus sichtbarem Licht sein, um den Sensor besser einstellen zu können.
Sensoren
Die Sensoren
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werden als Näherungsschalter für Spülung und Wasserhahn für berührungsloses Schalten verwendet, finden aber auch Verwendung in Smartphones um zu erkennen, ob man sich das Telefon ans Ohr hält.
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Der Hall-Sensor wird über das Magnetfeld geschaltet, er ist ein aktiver Sensor, benötigt eine Spannungsversorgung (3 Drähte) und gibt ein analoges Signal aus. Das analoge Signal ist davon abhängig, wie stark das Magnetfeld ist.
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Mit Hilfe des Kapazitiven Sensors kann man Metalle und Nichtmetalle erkennen. So kann er zur Überwachung von Maschinenprozessen und als Signalgeber eingesetzt werden, um zum Beispiel Füllstände und Abstände zu erkennen.
Der Sensor ist ähnlich wie ein Kondensator
Ein elektrisches Bauteil dass Ladungen speichern kann (Kapazitäten).
aufgebaut und misst die Potentialänderung, die durch die Annäherung, oder Entfernung von Gasen, Flüssigkeiten, oder Objekten entsteht.
Kondensator
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Mit Drucksensoren kann Überdruck und Unterdruck (Vakuumsensoren) gemessen werden. Der Schwellenwert ist einstellbar, um den Sensor für die gewünschte Applikation anzupassen.
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Der {glossary Reed - Kontakt ist ein Sensor, der auf das Magnetfeld reagiert, er ist aber kein Induktiver-Sensor. Er wird zum Beispiel bei Zylindern verwendet, um die Endlage zu erkennen, dies gelingt durch einen am Kolben befestigten Permanentmagneten. Bei dem Näherungstaster handelt sich um berührungsloses Schalten und daher kommt es zu keiner mechanischen Abnutzung.
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Sender und Empfänger sind räumlich voneinander getrennt und der Lichtstrahl durchquert die zu überwachende Wegstrecke. Passiert ein Objekt den Lichtschranken, so wird der Lichtstrahl unterbrochen und ein Signal ausgegeben. Auf diese Weise können bewegliche Objekte berührungslos erkannt werden, wie auch bei Aufzugtüren oder Alarmanlagen. Über Lichtwellenleiter werden die Lichtschranken an schwer zugängliche Bereiche geführt und können so auch sehr kleine Objekte erkennen. Hierbei werden meist Lichtwellenleiter (LWL) oder U-Lichtschranken verwendet, bei denen Sender und und Empfänger in einer Einheit verbaut werden.
Lichtschranken werden in Toiletten, oder als Sicherheitseinrichtung bei Maschinen verwendet, um Personen zu erkennen.
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Induktive Näherungsschalter erkennen alle Metalle (also alle Leiter). Es muss sich in dem zu erkennenden Material ein Strom
Der elektrischen Strom ist der Fluss von Elektronen durch einen Leiter. Der elektrischen Strom ist der Fluss von Elektronen durch einen Leiter.
induzieren lassen ("Metallsuchgerät"). Der Sensor benötigt Strom
Strom
für den Eigenbedarf.
Strom
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Unter Inbetriebnahme versteht man eine neue Anlage aufzubauen, alle Sensoren
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, Drosseln und Druckregler einzustellen und die Anlage Betriebsbereit zu machen.
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In der Funktionsbeschreibung
In der Funktionsbeschreibung wird festgehalten, welche Funktion die Station genau erfüllen soll. Es wird der Ablauf der Anlage Schritt für Schritt mit Verweis auf die angesprochenen Sensoren beschrieben und welche Taster mit welchen Funktionen belegt sind. fachgebiete/automatisierungstechnik/sensorik
wird festgehalten, welche Funktion die Station genau erfüllen soll. Es wird der Ablauf der Anlage Schritt für Schritt mit Verweis auf die angesprochenen Sensoren
Funktionsbeschreibung
beschrieben und welche Taster mit welchen Funktionen belegt sind.
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Das Weg-Schritt-Diagramm ist eine grafische Methode, „Funktionsfolgen“ von Maschinen übersichtlich darzustellen. Es wurde 1977 eingeführt und 1992 durch den Funktionsplan ersetzt.
Insofern ist das Funktionsdiagramm ein altes und ungültiges Werkzeug, es wird aber in der Automatisierungstechnik zum vor allem in der Ausbildung weiterhin benutzt, denn es ist für kleine Funktionsfolgen einfach zu handhaben und übersichtlich in der Darstellung und es ist oft die einzige Dokumentation von alten Anlagen.
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Simulationsprogramm für Pneumatik, Hydraulik und Elektronik
Downloadlink https://www.art-systems.de/www/site/de/downloads/
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Soll ein Analoge Sensor nicht nur bei einem bestimten Schwellenwert schalten, so wird der Sensor direkt bei einem Analogen Eingang an der CPU
CPU steht für "Central Processing Unit" was zu Deutsch "Zentrale Recheneinheit" bedeutet. Dies ist die Recheneinheit eines jeden Computers und wird auch Prozessor genannt.
angeschlossen, und der Analog/Digitalwandler wird nicht benötigt, denn hier lassen sich nur eine begrenzte Anzahl an Schwellenwerten einstellen, meist nur 1-2.
CPU
Mit dem Analogen Signal kann man nun genaue Messwerte verarbeoten, speichern und ausgeben.
Will man die Drehzahl eines Motors stufenlos regeln, so nutzt man idealerweise einen Analogen Ausgang um den Regler anzusteuern.
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Die verwendete Software istvon Siemens heißt Step7, ab der Version 11 wurde die Programmierumgebung komplett überarbeitet und alle Funktionen in einer Oberfläche integriert und heißt nun TIA-Portal (Totally Integrated Automation)
Aussagenlogik / Digitaltechnik Beitragsanzahl: 10
Aktorik Beitragsanzahl: 12
Sensorik Beitragsanzahl: 11
Dokumentation Beitragsanzahl: 5
Speicher Programmierbare Steuerung Beitragsanzahl: 26
Wartung Beitragsanzahl: 0
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