Les 6: Sensoren in de regeltechniek

• Voeding
• MBO

Procestechniek

Les: Sensoren in de regeltechniek.

Lesplanning

• Sensoren in de regelkring
• praktijkopdrachten
• Aan de slag!

Lesdoelen

Jij:

• Kan de verschillende typen sensoren herkennen aan het uiterlijk.
• Weet welke sensor waar wordt toegepast en hoe de sensor communiceert met PLC
• Je kent de werking van de meest belangrijke sensoren

Hoe zat het ook alweer

Een PLC werkt met ingangen (input) en een output (uitgangen)

• De ingangen zijn verbonden met sensoren (meetinstrumenten of signaalgevers)
• De uitgangen zijn verbonden met de actuatoren
• Een actuator of uitvoerend orgaan kan van alles zijn: Een klep, pomp, motor, cilinder (hydraulisch of pneumatisch) enzovoorts
• De PLC wordt geprogrammeerd en het proces doet

wat jij wilt!

Automatisering van een proces

Als een proces wordt geautomatiseerd (met een PLC) dan worden de volgende handelingen uitgevoerd:

• Waarnemen of signaleren (input)
• Denken en beslissen (PLC)
• handelen (output)

Opdracht: bestudeer de volgende afbeelding en beantwoord vervolgens de vragen

Afbeelding: Flessen zijn afgevuld en voorzien van een sluiting. Flessen zonder vulling en dop worden verwijderd

Welke onderdeel of onderdelen zorgt voor de waarneming / signalering?

1. Uitstoter
2. BS1
3. Controle unit
4. BS2

Welke onderdeel is voor denken en beslissen?

1. Uitstoter
2. BS1
3. Controle unit
4. BS2

Welk onderdeel zorgt voor het handelen?

1. Uitstoter
2. BS1
3. Controle Unit
4. BS2

Sensoren

In de opdracht heb je kennisgemaakt met sensoren

• Sensoren zijn de waarnemers van een regelkring (de ogen)
• Sensor is een meetorgaan die kan detecteren
• Dat kan door contact maken maar ook zonder fysiek contact. Denk aan sensoren op detectiepoortjes of automatische deuren 

Enkele voorbeelden

• Inductieve sensoren
• Capacitieve sensoren
• Optische sensoren
• Magnetische sensoren / Reedcontact
• Ultrasone sensoren

Uitvoeringsvormen sensoren

Sensoren zijn er in allerlei uitvoeringen. Welke herken je uit jouw praktijk?

Schakelsymbolen sensoren

• De werking van een sensor heeft te maken met onderstaande schakelingen
• Zie straks de verschillende sensor types 

Inductie sensor

Enkele voorbeelden van toepassingen:

• Detectie blik en deksel
• Stand detectie van een klep
• Standen teller en/of positionering van een draaiing.

Werking inductie sensor

Inductie nabijheidsschakelaar

• De sensor werkt op basis van verandering van inductie (magnetisch veld)
•  De sensor werkt als een nabijheidsschakelaar
• Komt een metalen voorwerp dicht bij de spoel dan verandert het magnetisch veld in de spoel

Eigenschappen inductieve sensor

Eigenschappen:

• Detecteert alle elektrisch geleidend materiaal. Ook in verpakking!
• Bruikbaar in een agressieve omgeving. Denk aan gassen in de lucht
• Lange levensduur, ongevoelig voor trillingen
• Weinig onderhoud 
• Kost tussen de 20 en 40 €

Beperkingen

• Detecteert alleen elektrisch geleidende materialen / metalen.
• Detectie afstand is tot maximaal 40 mm
• Kleine objecten zijn niet of moeilijk te detecteren
• Kan reageren op metalen in de nabijheid

Capacitieve sensor

Enkele voorbeelden van toepassing:

• Detectie vulniveau in een tank of silo
• Detectie van en verpakking of (niet metalen) voorwerp

Werking capacitieve sensor

Capacitieve nabijheidsschakelaar

• Detecteert de nadering van een geleidend voorwerp of vloeistof
• Door verandering in elektrisch veld tussen 2 elektrodes (platen)

Eigenschappen capacitieve sensor

Eigenschappen

• Detecteert vrijwel alle materialen (Metaal, niet metaal, objecten, vloeistof)
• Bruikbaar in een agressieve omgeving
• Lange levensduur
• kan vloeistof in verpakking detecteren
• Ongevoelig voor trillingen, geen onderhoud, kosten: 30 tot 60€

Beperkingen:

• Detectie afstand tot ongeveer 15 mm maar detectiezone is groot
• Reageert niet of moeilijk op kleine voorwerpen

Ultrasoon sensor

Enkele voorbeelden van toepassing

• Controle op doorhangen verpakkingsfolie
• Afstandsmeting
• Hoogtemeting met sonar
• kwaliteitscontrole met sonar
• Niveau meting met sonar

Werking ultrasoon sensor

• De ultrasoon sensor werken met geluidsgolven op frequenties hoger dan menselijk oor kan waarnemen.
• Door reflectie op materiaal of voorwerp ontstaat een echo van de geluidsgolf
• Door tijdsinterval wordt afstand bepaald

Eigenschappen ultrasoon sensor

Eigenschappen

• Detecteert vrijwel alles
•  Detectie afstand kan van klein (50 mm) tot zeer groot (11 m)
• Ideaal voor afstandsmeting (adaptief cruise control)
• Bruikbaar in zeer veel omstandigheden
• lange levensduur

Beperkingen:

• Vlak voor de sensor is er een dode zone
• Kleine voorwerpen worden niet gedetecteerd
• Snelheid van de echo is afhankelijk van het voorwerp

optische sensor

Enkele voorbeelden van toepassing:

• Lichtgordijn verpakkingslijn (Veiligheid)
• Detectie op inhoud
• Detectie op volledigheid
• Detectie op aantal

Werking optische sensor

• Een optische sensor werkt op basis van spiegelreflex
• Er zijn verschillende uitvoeringen, zie afbeeldingen.

Eigenschappen optische sensor

Eigenschappen

• Detectie afstand kan zeer groot zijn
• Kan gebruikt worden voor afstandsmeting en is nauwkeurig
• Kan detecteren in een hoek
• Lange levensduur  en breed toepasbaar

Beperkingen

• Kan gevoelig zijn voor ander licht
• Voor grote afstanden  moeten zender en ontvanger apart bekabeld worden. Dus geen reflectie via een spiegel

niveau detectie

capacitieve sensor

reed (magneet) sensor

Inductieve sensor

Optische sensor

Praktijkopdracht

Werken met  Sensoren

• Praktijkopdracht
• Zie opdracht van de docent

Check: Lesdoelen

Jij:

• Kan de verschillende typen sensoren herkennen aan het uiterlijk.
• Weet welke sensor waar wordt toegepast en hoe de sensor communiceert met PLC
• Je kent de werking van de meest belangrijke sensoren