11.5.2016

Impulzné snímače

Snímače s výstupným signálom v tvare impulzov.

Rotačný pohyb je v najjednoduchšej forme znázornený na nasledujúcom obrázku.

 

Princíp snímania rotácie kruhového hriadeľa proximitným snímačom.
1 – hriadel, 2 – výstupok, 3 – detektor

Rotujúci hriadeľ 1, ktorý znázornuje jeho prierez v rovine [x, y], rotuje okolo počiatku 0. Na obvode hriadeľa je značka (výstupok) 2 snímaná detektorom 3, ktorý je citlivý na priblíženie (je to tzv. proximitný snímač). Na vyhodnotenie (výpočet) neznámej frekvencie otáčania rotujúceho objektu pomocou impulzových snímačov sa musí použit tzv. elektronický frekventomer.

Na detekciu prechodu výstupku okolo detektora a tým aj na meranie frekvencie otáčania sa používa celý rad elektronických snímačov:
– indukčnostné,
– indukčné,
– optoelektronické,
– kapacitné,
– ultrazvukové,
– magnetoelektrické (Hallove) a iné.

Optoelektronické snímače patria do skupiny impulzových snímačov frekvencie otáčania. Vzhľadom na usporiadanie je ich veľké množstvo, ktoré v zásade možno zaradit do dvoch skupín:
– s prerušením optickej cesty,
– s moduláciou optickej cesty.

 

Optoelektronický snímač frekvencie otáčania s prerušením optickej cesty.
1 – zdroj svetla, 2 – kotúč, 3 – hriadeľ, 4 – fotoelektrický snímač

Pri metóde prerušenia optickej cesty (svetelného lúča) je rotujúci hriadeľ 3 spojený s kotúčom 2, v ktorom je jedna alebo niekoľko štrbín. Pri otáčaní kotúča sa fotoelektrický snímač 4 striedavo osvetľuje zábleskmi svetla zo svetelného zdroja 1. Na výstupe fotoelektrického snímača získavame elektrický signál uf v tvare impulzov (pozri animáciu), frekvencia otáčania sa odvodí pomocou čítača impulzov.

 

Optoelektronický snímač frekvencie otáčania s moduláciou optickej cesty.
1 – svetlo, 2 – odrazová plocha, 3 – hriadeľ, 4 – fotoelektrický snímač

V prípade modulácie optickej cesty, sa využíva odraz svetelného lúča 1 od odrazovej plôšky 2 umiestnenej na rotujúcom prvku, napr. na hriadeli 3. Svetelný lúč sa zachytáva fotocitlivým prvkom 4, ktorého výstupný signál uf má opät tvar elektrických impulzov (pozri animáciu), takže sa opät využíva čítač impulzov. Optoelektronické snímače využívajú rôzne zdroje svetla, napríklad žiarovky, diódy LED, lasery a podobne. Na usmernenie svetla zo zdroja na fotocitlivý prvok sa používajú optické články – šošovky, kolimátory, svetlovody, zrkadlá a podobne. Používajú sa rôzne druhy fotocitlivých prvkov – vákuové fotónky, fotodiódy, fotorezistory, fototranzistory. Polovodičové fotocitlivé prvky sa vyrábajú na báze týchto polovodičov – Si, GaAs, CdS, CdSe, PbS, InAs. V takom prípade sa môže používat zdroj svetla, ktorý emituje žiarenie v infračervenej, viditeľnej alebo ultrafialovej časti spektra.

„Nejkrásnější ze všech tajemství je být géniem a vědět to jen sám.“ Mark Twain