Czujniki do wymagających zadań

| Prezentacje firmowe Pomiary

W przemyśle rolniczym prędkość i wydajność mają duże znaczenie. Nie tylko w czasie żniw. Maszyny rolnicze, takie jak kombajny czy prasy do belowania słomy, muszą być wydajne, szybkie i solidne, a jednocześnie lekkie i kompaktowe. Każda przerwa kosztuje, w najgorszym wypadku prowadząc do utraty zbiorów i pieniędzy. Dlatego kluczowa jest kontrola obciążenia maszyn, wychylenia i wysuwu różnych elementów, zapewniająca ich niezawodną pracę.

Czujniki do wymagających zadań

Czujniki momentu

Solidne czujniki firmy NCTE stosowane w maszynach rolniczych pozwalają m.in. kontrolować prędkość i moment obrotowy na wale, w celu określania poboru mocy osprzętu w czasie rzeczywistym. W prasach belujących pomagają nadzorować szybkość jazdy i dopasować prasę do maksymalnej dopuszczalnej przepustowości prasowanego materiału (siano/trawa/słoma). Są bardzo wytrzymałe i niezawodnie mierzą siły w pojazdach również w warunkach silnych wibracji, nadmiaru brudu, oleju i wody. Nawet agresywne płyny, takie jak sok z roślin, nie są dla nich przeszkodą.

Czujniki momentu NCTE umożliwiają statyczny oraz dynamiczny pomiar momentu ruchomej osi w obu kierunkach w czasie rzeczywistym, a także pomiar sił w wybranych punktach pomiarowych. Takie możliwości daje technologia FAST, wykorzystująca zjawisko odwrotnej magnetostrykcji.

 
Fot. 1 Czujnik momentu DFM70 firmy NCTE

Magnetostrykcja to powstawanie odkształceń w ferromagnetykach pod wpływem pola magnetycznego. Zjawisko odwrotnej magnetostrykcji, zwane czasem efektem Villariego, wykorzystuje odkształcenie się ciała pod wpływem czynników zewnętrznych oraz pomiar zmian wartości indukcji magnetycznej. Czujniki momentu NCTE składają się z czujnika pierwotnego – stalowej osi kodowanej magnetycznie, czujnika wtórnego (czujnika pola magnetycznego) oraz elektroniki. Osie czujników NCTE nie są wykonywane z magnesów, tylko ze stali, która jest poddawana namagnesowaniu poprzez wysyłanie impulsów elektrycznych. Pozwala to bardzo dokładnie umieścić pole magnetyczne.

Moment, który działa na osie, powoduje proporcjonalne zmiany w kierunku pola magnetycznego wewnątrz osi. Wykrywane jest to poprzez wysokiej rozdzielczości pole uzwojenia umieszczonego w odległości 3 mm od osi. Do wykonania pomiaru różnicowego zmian niezbędne jest użycie minimum jednej pary uzwojeń. Każde uzwojenie z pary wykrywa jedno z dwóch przeciwnych pól magnetycznych. Uzwojenia umieszczone są w dodatkowej obudowie, która eliminuje wpływ zewnętrznych pól magnetycznych oraz zapewnia dodatkową ochronę. Elementy osłaniające, uzwojenie generujące pole magnetyczne oraz uchwyt uzwojeń składają się na jednostkę nazywaną czujnikiem wtórnym.

 
Fot. 2 Motus – 6-osiowy inklinometr 2D IMU9MZ360-C-CL firmy Gemac

Elektronika przekształca zmiany pola magnetycznego osi na sygnał elektryczny. Standardowo NCTE proponuje czujniki z wyjściem napięciowym (0...5 V, 0...10 V), prądowym 4...20 mA oraz typu PWM; opcjonalnie dostępna jest również komunikacja po USB lub interfejsie CAN. Czujniki są dostarczane wraz z przewodami oraz klinem zabezpieczającym. Oś czujnika momentu, bezkontaktowy detektor sygnału oraz elektronika kondycjonująca sygnał są zintegrowane w obudowie czujnika.

W maszynach rolniczych i leśnych najpopularniejszą serią dla pomiarów momentu i kąta jest DFM70, która gwarantuje szeroki zakres pomiarowy. Bezkontaktowa metoda pomiaru sprawia, że czujniki nie zużywają się mechanicznie, charakteryzują się długą żywotnością i wytrzymałością na warunki zewnętrzne oraz temperaturę. DFM70 mają stopień ochrony IP65 i mogą pracować w temperaturach od –40° do +105°C. Zakres pomiarowy wynosi od 3000 do 5000 Nm i generuje sygnał wyjściowy 0...10 V lub 4...20 mA – dla tej serii dostępny jest również interfejs CAN.

Inklinometry – niezawodny pomiar odchylenia

Wśród czujników stosowanych w rolnictwie znajdują się też inklinometry, służące do pomiaru odchylenia w sposób absolutny. Dokładny pomiar kąta nachylenia w poziomie lub wychylenia w pionie jest niezwykle istotny we wszystkich aplikacjach, gdzie konieczne staje się zapewnienie bezpieczeństwa w sterowaniu ruchem.

Czujniki przechyłu firmy Gemac, proponowane przez WObit, są w stanie mierzyć odchylenia od osi poziomej w zakresie kątowym do 360°. Mikromechaniczny element krzemowy (MEMS) stanowi rodzaj różnicowego kondensatora. W zależności od położenia kondensatora względem wektora siły przyciągania ziemskiego, zawieszona elektrycznie masa (elektroda wewnętrzna) wpływa na zmianę pojemności kondensatora do wychylenia czujnika. Niewielkie zmiany potencjału, przy zasilaniu precyzyjnym napięciem referencyjnym, dają zmiany napięcia wychwytywane przez układ ASIC (Application Specific Integrated Circuit). Ten specjalny typ układu scalonego, przeznaczony do określonego zadania, sprawia, że czujniki przechyłu Gemac są szybsze od innych modeli, zużywają też mniej energii i charakteryzują się wysoką niezawodnością.

 
Fot. 3 Inklinometry firmy Gemac

pomiary w jednej osi, w dwóch osiach, a od niedawna również w sześciu. Ich zakres kątowy może być indywidualnie dostosowywany do potrzeb aplikacji (do ±90° lub ±360°). Urządzenia są produkowane z różnymi interfejsami, w tym z analogowym wyjściem napięciowym, prądowym lub cyfrowym, w standardzie RS232 lub CANopen.

em przeznaczonym do zastosowań w przemyśle rolniczym, jest 6-osiowy inklinometr 2D IMU9MZ360-C-CL o zakresie ±360°. Ten czujnik przechyłu ma dużą rozdzielczość, wynoszącą 0,01°, i precyzję dynamiczną na poziomie 0,25°. Inercyjny system pomiarowy IMU+ umożliwia w jednym urządzeniu pomiar przyspieszenia, prędkości obrotowej i nachylenia. Całość jest zamknięta w solidnej, kompaktowej obudowie z odlewu cynkowego, odpornej na promieniowanie UV oraz wstrząsy. Inklinometry Gemac spełniają normę EN ISO 14982 dla maszyn rolniczych i leśnych oraz normę EN 13303 dla maszyn budowlanych. Zakres temperatury pracy wynosi od –40° do 80°C, a stopień ochrony dla tego modelu to IP67/ 69K, dlatego czujniki te idealnie nadają się do pracy w trudnych warunkach przemysłowych i terenowych.

Czujniki linkowe

Wychylenie, a także wysuw elementów maszyn (m.in. w przyczepach i wywrotkach) kontrolowany jest również za pomocą czujników linkowych. Mierzą one liniowe przemieszczenie ruchomej części – poprzez doczepioną linkę, wykonaną z wysoce elastycznej plecionki stalowej, która nawija się precyzyjnie na bęben napędzany silnikiem sprężynowym o długiej żywotności. Bęben zwijający jest osiowo połączony z wieloobrotowym potencjometrem precyzyjnym lub enkoderem inkrementalnym albo absolutnym. Dzięki linkowej zasadzie pomiarowej ruch linowy jest przekształcany na ruch obrotowy, a następnie zamieniany na zmiany oporności lub na policzalne impulsy. W czujnikach linkowych potencjometrycznych ze zintegrowaną elektroniką znajduje się proporcjonalne wyjście napięciowe lub prądowe. Odporna budowa i solidne, wysokiej jakości komponenty gwarantują dużą niezawodność i długą żywotność, nawet w trudnych warunkach przemysłowych.

Do zastosowań w maszynach mobilnych, w tym rolniczych, dobrym rozwiązaniem jest czujnik WPS-K100 firmy Micro-Epsilon, który występuje w wariantach 1,5/2,5/3,5/5-metrowych i ma liniowość do 0,25% FSO. Jest dostępny w wersji z wyjściem analogowym (U/I) i potencjometrycznym. Wytrzymała obudowa z tworzywa, wzmocnionego włóknem szklanym o stopniu ochrony IP69K, zapewnia dobrą ochronę przed niekorzystnymi wpływami środowiska.

 
Fot. 4 Czujnik WPS-K100 firmy Micro-Epsilon

 

WObit
tel. 61 22 27 422
wobit@wobit.com.pl
www.wobit.com.pl

Zobacz również