MECCATRONICA Modulo 5: componenti meccatronici Esercizi (concetto) Wojciech Kwaśny Andrzej Błażejewski Politecnico di Wroclaw, Polonia Concetto europeo per la Formazione Continua in Meccatronica di personale esperto nella produzione industriale globalizzata Progetto UE no. 2005-146319 „Minos“, durata dal 2005 al 2007 Progetto UE no. DE/08/LLP-LdV/TOI/147110 „MINOS++“, durata dal 2008 al 2010 Il presente progetto è finanziato con il sostegno della Commissione europea. L´autore è il solo responsabile di questa pubblicazione (comunicazione) e la Commissione declina ogni responsabilità sull´uso che potrà essere fatto delle informazioni in essa contenute. www.minos-mechatronic.eu Partners per la creazione, valutazione e diffusione dei progetti MINOS e MINOS**. - Chemnitz University of Technology, Institute for Machine Tools and Production Processes, Germany np – neugebauer und partner OhG, Germany Henschke Consulting, Germany Corvinus University of Budapest, Hungary Wroclaw University of Technology, Poland IMH, Machine Tool Institute, Spain Brno University of Technology, Czech Republic CICmargune, Spain University of Naples Federico II, Italy Unis a.s. company, Czech Republic Blumenbecker Prag s.r.o., Czech Republic Tower Automotive Sud S.r.l., Italy Bildungs-Werkstatt Chemnitz gGmbH, Germany Verbundinitiative Maschinenbau Sachsen VEMAS, Germany Euroregionala IHK, Poland Korff Isomatic sp.z.o.o. Wroclaw, Polen Euroregionale Industrie- und Handelskammer Jelenia Gora, Poland Dunaferr Metallwerke Dunajvaros, Hungary Knorr-Bremse Kft. Kecskemet, Hungary Nationales Institut für berufliche Bildung Budapest, Hungary Christian Stöhr Unternehmensberatung, Germany Universität Stockholm, Institut für Soziologie, Sweden Articolazione del materiale didattico Minos : moduli 1 – 8 (manuale, soluzioni e esercizi): Conoscenze fondamentali/ competenze interculturale, gestione del progetto/ tecnica pneumatica/ azionamenti elettrici e controlli automatici/ componenti meccatronici/ sistemi meccatronici e funzioni/ attivazione, sicurezza e teleservizio/ manutenzione remota e diagnosi Minos **: moduli 9 – 12 (manuale, soluzioni e esercizi): Prototipazione Rapida/ robotica/ migrazione/ Interfacce Tutti i moduli sono disponibili nelle seguenti lingue: tedesco, inglese, spagnolo, italiano, polacco, ceco e ungherese Per ulteriori informazioni si prega di contattare Dr.-Ing. Andreas Hirsch Technische Universität Chemnitz Reichenhainer Straße 70, 09107 Chemnitz Tel.: + 49(0)0371 531-23500 Fax.: + 49(0)0371 531-23509 Email: [email protected] Internet: www.tu-chemnitz.de/mb/WerkzMasch oder www.minos-mechatronic.eu Componenti meccatronici Minos Indice: 1 Sensore ad induzione 1.1 Nozioni di base 1.2 Elementi costruttivi fondamentali 1.3 Sensori speciali 1.4 Alimentazione con corrente e principi di collegamento di sensori 1.5 Mezzi protettivi e sicurezza di sensori 2 Sensori capacitivi 2.1 Nozioni di base 2.2 Principio fisico 2.3 Funzionamento del sensore 2.4 Tipi di sensori capacitivi 2.5 Soppressione dei disturbi 3 Sensori ultrasonici 3.1 Principio fisico 3.2 Funzionamento dei sensori ultrasonici 3.3 Disturbi durante il funzionamento dei sensori 3.4 Sensori ultrasonici speciali 4 Sensori ottici 4.1 Elementi fotoelettrici 4.1.1 Principio fisico 4.1.2 Emettitori e rilevatori ottici 4.2 Tipi di sensori 4.3 Elaborazione dei segnali 4.4 Tipi speciali di sensori ottici 4.5 Tecnica di collegamento 5 Sensori magnetici 5.1 Nozioni di base 5.1.1 Il campo magnetico 5.1.2 Il contatto Reed 5.1.3 Effetti magnetici usati in sensori 5.2 Tipi di sensori magnetici 5.3 Sensori magnetici speciali 5.4 Principi di montaggio e applicazioni 4 4 5 7 10 12 13 13 14 15 16 17 18 18 20 23 24 25 25 26 27 29 31 33 35 36 36 36 37 38 40 42 44 Componenti meccatronici Minos 1 Sensore ad induzione 1.1 Nozioni di base Compito 1 Quale è la fonte del campo magnetico alternato in un sensore ad induzione? Come cambia l’energia accumulata nel circuito risonante? Come vengono generate le oscillazioni nel circuito LC? Come si possono mantenere costanti le oscillazioni del circuito oscillante? In quali condizioni ha luogo la risonanza nel circuito oscillante? 4 Componenti meccatronici Minos Quali condizioni vanno soddisfatte per generare oscillazioni nel circuito LC? 1.2 Elementi costruttivi fondamentali Compito 2 Com’è costituita la parte attiva del sensore? Come avviene la misura della distanza fra l’oggetto e la bobina in un sensore ad induzione? Perché un sensore ad induzione dovrebbe avere un isteresi? Che cos’è l’isteresi? Quanto vale la frequenza di lavoro di un sensore ad induzione? 5 Componenti meccatronici Minos Quanto è ampio il raggio d’azione di un sensore ad induzione e quali involucri si utilizzano? Qual è il raggio d’azione nominale del sensore? Con quale campione si valuta il raggio d’azione nominale? Qual è il raggio d’azione reale del sensore? Qual è il raggio d’azione garantito del sensore? Da cosa dipende il raggio d’azione nominale del sensore? Perché si usa un coefficiente di correzione per i sensori ad induzione? 6 Componenti meccatronici Minos In quale maniera la sensibilità del sensore dipende dalla sua forma costruttiva? Quale condizione si deve rispettare quando diversi sensori schermati vengono installati vicini? Quale condizione si deve rispettare quando diversi sensori non schermati vengono installati vicini? Qual è la frequenza massima di commutazione del segnale di output? Quale frequenza massima di commutazione ci si deve aspettare quando viene usato un oggetto diverso dalla piastra standard? 7 Componenti meccatronici Minos 1.3 Sensori speciali Compito 3 Come funziona un sensore induttivo ad anello? Quali limiti ci sono per la grandezza degli oggetti da individuare mediante un sensore induttivo ad anello? Ci sono delle prescrizioni per la traiettoria degli oggetti da rilevare con un sensore ad anello? Quali conseguenze negative può avere l’influsso di forti campi magnetici sui sensori ad induzione? Come vengono protetti dai disturbi i sensori che lavorano in vicinanza di attrezzature per la saldatura? 8 Componenti meccatronici Minos Quali sensori non sono sensibili all’influsso di campi magnetici esterni? Faccia degli esempi di sensori che lavorano in condizioni difficili. Quale caratteristiche devono avere i sensori che lavorano sotto un alta pressione? Come si riconosce la direzione di un movimento lineare con un bistabile sensore ad anello? Come funzionano i sensori ad induzione NAMUR? 9 Componenti meccatronici Minos Qual è la caratteristica tipica dei sensori NAMUR? Quali condizioni devono essere rispettate se i sensori NAMUR sono impiegati in una zona soggetta al pericolo di esplosione? Qual è la differenza fra sensori standard e sensori analogici ad induzione? Di quali elementi consiste un sensore analogico induttivo? 10 Componenti meccatronici Minos 1.4 Alimentazione elettrica e principi di collegamento dei sensori Compito 4 Di quale entità possono essere le variazioni della tensione per i sensori con alimentazione in corrente continua ? Come si possono evitare picchi istantanei di tensione? Quali configurazioni possono avere le uscite dei sensori che vengono alimentati in corrente continua? I sensori con alimentazione in corrente alternata possono essere collegati direttamente con la rete a corrente alternata? Ci può essere una corrente nel circuito di sensore con alimentazione in corrente alternata quando il sensore è spento? 11