Témata
Zdroj: Micro-Epsilon

Měření vzdálenosti pomocí vířivých proudů v průmyslu

V průmyslu je často potřeba měřit v ne zrovna ideálním prostředí. Prach, špína a olej jsou naprosto běžnou součástí některých výrobních hal a ne vždy je možné vytvořit čisté a bezprašné prostředí, jaké je například v ESD prostorech elektrotechnických montáží. Tyto a další ztížené podmínky, jako je např. vysoká teplota či tlak, pravděpodobně zaměstnávají konstruktéry i ve vaší firmě. Tento článek představuje snímače vířivých proudů, které vynikají právě odolností vůči těmto vlivům, a to při zachování velmi vysoké přesnosti měření.

Ladislav Martínek

Pracuje ve společnosti Micro-Epsilon na pozici Technická podpora a marketing. Vystudoval v oboru elektrotechnika.

Reklama

Snímače vzdálenosti pracující na principu vířivých proudů nejsou žádnou novinkou a v portfoliu firmy Micro-Epsilon je v kategorii eddyNCDT najdete již řadu let. Přesnosti těchto systémů se pohybují v řádech desetin procent a měřicí rozsahy jsou větší než například u snímačů kapacitních. Stále je však nutné měřit proti vodivému materiálu, typicky kovu. Systém se skládá z vyhodnocovací jednotky, senzoru a kabelu. Vířivé proudy projdou právě přes výše zmíněný prach či olej. Jak to přesně funguje?

K jednotce měřicích systémů eddyNCDT 3060 a 3070 lze použít širokou škálu snímačů. (Zdroj: Micro-Epsilon)

Fyzikální princip

Snímač je tvořen cívkou, jíž protéká střídavý proud a která indukuje primární elektromagnetické pole. Toto primární pole vytváří v elektricky vodivém materiálu vířivé proudy. Ty indukují sekundární elektromagnetické pole na vodivém cíli, které zpětně ovlivňuje pole primární, a tím i impedanci cívky. Míra ovlivnění závisí na vzdálenosti cíle od snímače, a tak lze změnu impedance interpretovat na výstupu jako změnu vzdálenosti. Převedeno na matematický vzorec to vypadá takto:

kde f0 je frekvence kontroléru, L je indukce cívky a C je kapacita. Ta je dána částečně kontrolérem, ale částečně ji ovlivňuje i kabel vedoucí od snímače. To nám dává prostor k přizpůsobení senzorů na míru dané aplikaci, a také proto jsme jich za dobu výroby vyvinuli již přes 400 typů.

Schéma znázorňující fyzikální princip indukčního měření pomocí snímačů vířivých proudů. (Zdroj: Micro-Epsilon)

Kalibrace na konkrétní cíl

Dosáhnout vysoké přesnosti v řádech desítek mikrometrů v náročném prostředí při poměrně velkém měřicím rozsahu s ohledem na fyzikální princip lze díky důkladné kalibraci (katalogové snímače mají rozsah až 80 mm, typicky se ale pohybujeme do 10 mm od měřeného cíle). Standardní kalibrace eddyNCDT se u systémů určených pro měření proti feromagnetickým materiálům provádí s materiálem St 37 DIN1.0037 a u systémů pro měření proti nemagnetickým kovům s materiálem AICuMgPb 3.1645. Pro měření proti materiálu s jinou specifikací nebo speciálních tvarů je možné kalibrovat přímo v laboratořích Micro-Epsilon – zákazník pošle konkrétní vzorek a snímač bude kalibrován přímo pro něj. U vybraných řad je možné provádět kalibraci samostatně, tzv. field calibration. V závislosti na možnostech kontroléru lze provést kalibraci tříbodovou nebo pětibodovou. Kalibruje se podle toho, zda je cílový objekt z feromagnetického materiálu (např. ocel), či neferomagnetického (např. hliník) a zda je úhel sklonu cíle větší než 6°; kalibrací se nastavuje také teplotní kompenzace. Díky aktivní teplotní kompenzaci v rozsahu teplot od –40 °C do 200 °C i více je měření jedno z nejstabilnějších.

Reklama
Reklama

Výkonný systém eddyNCDT 3300

Nejvýkonnějším měřicím systémem vířivých proudů v nabídce firmy Micro-Epsilon je systém eddyNCDT 3300. Díky výběru snímačů s měřicími rozsahy od 0,4 až po 80 mm, vysokým rozlišením a linearitou je ideální pro průmyslové aplikace velmi náročné na přesnost. Systém má robustní kontrolér s displejem. Dosahuje frekvence měření až 100 kHz, a proto jej lze v kombinaci s miniaturními, tlakově odolnými senzory použít i pro zkušební měření ve spalovacích motorech.

Novinka eddyNCDT 3060/3070

Modely eddyNCDT 306x a 307x jsou vybaveny kompaktním kontrolérem již bez displeje, vhodným pro integraci do strojů a výrobních linek. Kontroléry mají vlastní portfolio senzorů s rozsahem od 1 mm do 8 mm a díky kalibraci lze k jednotce eddyNCDT 3060 či 3070 použít snímače kontroléru eddyNCDT 3300 – portfolio je tedy opravdu variabilní. Přesností se tyto kontroléry blíží systému eddyNCDT 3300 a mají vynikající poměr výkonu k ceně.

Díky malým rozměrům a díky odolnosti vůči tlaku, olejům a nečistotám mohou snímače vířivých proudů sloužit k měření uvnitř různých strojů. (Zdroj: Micro-Epsilon)

Kompaktní eddyNCDT 3001 a 3005

Produktové řady eddyNCDT 30013005 nabízejí díky integrovanému kontroléru nejmenší rozměry. Používají se tam, kde není dostatek místa pro instalaci. Jsou odolné, přesné a plní svou funkci za dobrou cenu. Nedočkáte se žádných pokročilých rozhraní, mají analogový výstup např. do PLC karty a jsou ideální pro aplikace ve výrobních strojích, kde je třeba přesně měřit a zároveň mazat emulzemi (obrábění, svařování).

Měření rychlosti otáček turbodmychadel

Vířivých proudů se využívá nejen k měření vzdálenosti. Snímače z kategorie turboSPEED DZ140 měří rychlost otáček turbodmychadla. Na snímači se nastaví počet lopatek a zaznamenává se pouze pohyb lopatky kolem snímače. Výpočtem z časové známky a počtu lopatek se určí otáčky. Vysoká přesnost snímačů tady není využita, ale využívá se právě vysoké odolnosti vůči oleji, nečistotám, vibracím a vysokým teplotám až do 285 °C. Rozsah otáček je od 200 ot.min-1 až do 400 000 ot.min-1.

Široká škála aplikací

Snímače vířivých proudů od společnosti Micro-Epsilon jsou aplikovány nejen pro měření různých stavů v motoru či v obráběcích strojích. Měří i zavírání dveří a podvozku v letadlech, stejně jako polohy hřídelí ve větrných elektrárnách a polohují zrcadla teleskopu. Jaká je vaše aplikace?

Související články
Inspekční a provozní měření
při výrobě baterií

Aktuální trend řešení klimatické krize vsadil na technologie, které pro uskladnění elektrické energie vyžadují enormní množství akumulátorů a baterií s vysokou kapacitou. V úvahu tak přichází jen plně automatizovaná výroba. Z technologických a bezpečnostních důvodů je nutné dodržet vysokou přesnost a bezchybnost výrobních procesů.

Integrace měření drsnosti povrchu do obráběcích strojů

Blum-Novotest, přední výrobce inovativní a vysoce kvalitní měřicí a zkušební techniky, bude na veletrhu MSV 2014 prezentovat sondu na měření drsnosti povrchu TC64-RG. S tímto novým produktem je nyní možné automatické testování kvality povrchu obrobku v obráběcích strojích.

Přesné bezkontaktní měření vzdálenosti

Kapacitní snímače od firmy Micro-Epsilon slouží pro přesné bezkontaktní měření vzdálenosti do 10 mm s přesností až v řádu nanometrů. Fungují na principu deskového kondenzátoru: jednu elektrodu tvoří aktivní plocha snímače a druhou elektrodou je samotný měřený objekt. Z toho důvodu lze touto metodou měřit jen vodivé materiály. Změna vzdálenosti objektu způsobí změnu kapacity, kterou kalibrovaná jednotka přepočítá na změnu v jednotkách délky.

Související články
Nové konfokální systémy jsou kompaktnější

V tomto článku vám představíme novinky v portfoliu konfokálních systémů značky Micro-Epsilon. Konfokální systémy jsou standardně složeny z poměrně velkého kontroléru a malé sondy s optickým vláknem, kterou lze použít ve stísněných prostorách. Nové řady snímačů mají tento kontrolér třetinový, anebo dokonce integrovaný.

Reklama
Reklama
Reklama
Reklama
Související články
Profilový skener přesně změří cokoli

Profilové skenery scanCONTROL z portfolia společnosti Micro-Epsilon patří k nejprodávanějším přístrojům své kategorie v České republice, a to díky univerzálnosti, kompaktnosti, a rovněž i dobrému poměru výkonu k ceně.

Měření v sub-nanometrech

Nejen díky rozvoji nanotechnologie, kdy je potřeba měřit opravdu malé polovodičové součástky, má společnost Micro-Epsilon ve svém portfoliu optické interferometrické měřicí systémy. Interferometr dosahuje sub-nanometrického rozlišení při zachování relativně velkého měřicího rozsahu a offsetu, který umožňuje větší vzdálenost od měřeného cíle. Pro představu, průměr lidského vlasu se pohybuje v desítkách tisíc nanometrů.

Průmyslové měření polohy, profilu a teploty

Společnost Micro-Epsilon se déle než padesát let věnuje vývoji a výrobě průmyslových snímačů vzdálenosti, polohy, profilu a teploty. Představujeme vám několik novinek, se kterými se můžete seznámit na MSV Brno 2021.

Snímače ušité potřebám na míru

Elektromagnetická indukce oslaví 190 let od svého objevení a za tu dobu našla využití snad ve všech odvětvích průmyslu. Moderní automatizace a robotizace se na tento princip stále spoléhá při měření vzdálenosti a polohy indukčními snímači. Tyto snímače máme v Micro-Epsilon zařazeny v produktové kategorii induSENSOR a nabízíme je pro přesné měření již od roku 1987. V článku si kategorii přiblížíme a podíváme se na novinky uplynulého roku.

Laserový skener v CNC řezacím zařízení

Pokročilé 3D skenování pomocí mapovacího softwaru umožňuje firmě MicroStep, výrobci a dodavateli CNC strojů na dělení materiálů plazmatem, laserem, autogenem, vodním paprskem a vysokootáčkovým vřetenem, měření skutečných rozměrů kopulí.

Vylepšený triangulační snímač střední třídy

Laserové snímače optoNCDT 1750 měří posunutí, vzdálenost a polohu v mnoha průmyslových odvětvích, jako je například automatizační technika, výroba elektroniky, automobilový průmysl a strojní zařízení. Tento nový model zachovává kompaktnost a robustnost svého osvědčeného předchůdce ILD1700, ale významně zvyšuje maximální vzorkovací frekvenci, přesnost a rozlišení.

Bezkontaktní měření vzdálenosti

V oblasti přesného měření vzdálenosti rychle roste využití bezkontaktních technologií. To je způsobeno mnoha faktory, z nichž těmi hlavními jsou, že zákazníci potřebují měřit mnohem přesněji (s rozlišením v řádu mikrometrů nebo dokonce nanometrů) a je třeba měřit proti obtížným povrchům nebo povrchům, kterých se nelze během procesu měření dotknout což jsou například křemík, sklo, plasty, miniaturní elektronické součástky, lékařské komponenty a také potraviny.

Snímače s vysokou přesností a kompaktním designem

Od srpna 2020 je na trhu novinka mezi laserovými triangulačními snímači pro měření vzdálenosti a polohy - optoNCDT 1900. Tento inovativní snímač, který nabízí jedinečnou kombinaci vysoké rychlosti, kompaktního designu a přesnosti, je mimo jiné vybaven integrovanou vysoce výkonnou řídící jednotkou pro rychlé a vysoce přesné zpracování a výstup naměřených hodnot.

Konfokální chromatické snímače

Širokou paletu snímačů a řídicích jednotek od společnosti Micro-Epsilon lze díky dostupným rozhraním použít v celé řadě odvětví, jako např. ve výrobě polovodičů, skla, zdravotnické techniky, plastů a spotřební elektroniky. Konfokální snímače nabízejí spojení moderních technologií, vysoké rychlosti a maximální přesnosti. Díky svým přednostem tyto všestranné snímače polohy a vzdálenosti splňují vysoké nároky průmyslu 4.0.

Nejmenší lankový snímač

Lankové snímače dokáží přesně měřit polohu a vzdálenost v celé řadě průmyslových odvětví a ve výzkumu a vývoji. Díky své spolehlivosti, snadné instalaci a relativně nízkým nákladům jsou ideálním řešením do sériové výroby. Společnost Micro-Epsilon nabízí širokou paletu lankových snímačů, mezi nimiž nechybí ani nejmenší snímač tohoto typu na světě, který je navržen pro vysoce rychlá měření.

Reklama
Předplatné MM

Dostáváte vydání MM Průmyslového spektra občasně zdarma na základě vaší registrace? Nejste ještě členem naší velké strojařské rodiny? Změňte to a staňte se naším stálým čtenářem. 

Proč jsme nejlepší?

  • Autoři článků jsou špičkoví praktici a akademici 
  • Vysoký podíl redakčního obsahu
  • Úzká provázanost printového a on-line obsahu ve špičkové platformě

a mnoho dalších benefitů.

... již 25 let zkušeností s odbornou novinařinou

      Předplatit