Czujniki pomiarowe

Prof. Eugeniusz RATAJCZYK

Podział czujnikówwg rodzajów przetworników

SpręŜynowe

Dźwigniowo-z ębate

Zębate (zegarowe)

Dźwigniowe

Mechaniczne Mechaniczno-optyczne

Indukcyjne Pojemno-ściowe

NatęŜeniowe

Przepływowe

Ciśnieniowe

Pneumatyczne

Inkrementalne

Optelektroniczne

Czujniki pomiarowe

Optoelektroniczne

Czujniki z przetwornikami mechanicznymi

Czujnik dźwigniowy

1. Trzpień pomiarowy.

2. SpręŜyna naciskowa.

3. Podpora.

4. Wskazówka.

5. Przekładnia dźwigniowa.

6. Podpora.

Czujnik zębaty zegarowy

1. Trzpień pomiarowy.2. SpręŜyna naciskowa.3. Wskazówka główna.4. Koło zębate - zębnik5. Koło zębate.6. Wskazówka pomocnicza.7. Koło zębate - zębnik.8. Koło zębate.9. SpręŜyna kasująca luz.

Czujnik zębaty zegarowy

Czujnik zębaty - zegarowy

Parametry:

Wartość działki elementarnej: we= 0,01 mm

Zakres pomiarowy: zp= 3 do 10 mm

Nacisk pomiarowy: N < 1,5 +/- 0,6 N

Dokładność: +/- 5 µm – dla zp= 0,1 (klasa I)

+/- 30 µm – dla zp= 10 (klasa II)

Czujniki zębate zegarowe

Czujniki firmy Mahr: Czujniki firmy Mitutoyo:

Czujnik zegarowy - zastosowanie w średnicówkach

Dwupunktowa Trójpunktowa

Czujnik zegarowyBudowa średnicówki

1. Końcówki pomiarowe.

2. StoŜek.

3. SpręŜyna dociskowa.

4. Obudowa.

5. Trzpień pomiarowy.

1

2

34

5

Czujnik dźwigniowo-zębaty

1. Trzpień pomiarowy.

2. SpręŜyna naciskowa.

3. Zębatka.

4. Koło zębate.

5. SpręŜyna kasująca luz.

6. Wskazówka.

Parametry:

Wartość działki elementarnej: we=

0,5; 1; 2 ;5 (µm)

Zakres pomiarowy: +/- 25 do 130 µm

Nacisk pomiarowy: N = 1; 1,2; 2 (N)

Błędy pomiarowe:

sg= 1 µm (dla zakresu +-20 µm)

sg= 2 µm (dla całego zakresu

Czujniki dźwigniowo-zębate firmy Mahr

Czujnik dźwigniowo-zębaty firmy Mahr

Czujnik CompramessCzujnik Millimess

Czujnik spręŜynowy - mikrokator

1. Trzpień pomiarowy2. SpręŜyna naciskowa3. Człon dźwigniowy4. Podziałka5. Wskazówka6. SpręŜyna7. Mocowanie spręŜyny

Parametry:Wartość działki elementarnej: we= 0,1 do 1 µmZakres pomiarowy: zp= 6 do 100 µmNacisk pomiarowy: N = 75 do 250 NBłędy pomiarowe: sg=±1% wartości wskazania

Czujnik mechaniczno-optyczny

1. Soczewka obiektywu.2. Soczewka.3. Soczewka.4. Źrenica wejściowa.5. Pryzmat.6. Soczewka ogniskująca.7. Przekładnia zwierciadlana.8. SpręŜyna dociskowa.9. Trzpień pomiarowy.

Parametry:Wartość działki elementarnej: we=1 ; 0,2 ; 0,1 µmZakres pomiarowy: zp= ± 100 µm , przy we=1 µmNacisk pomiarowy: N = 0,8÷1,2 N

Czujnik indukcyjny

1. Trzpień pomiarowy.

2. Zwoje cewki.

3. Rdzeń ferromagnetyczny.

4. Obudowa.Uw

Ug

Mostek rezystancyjny

1

2

3

4

Czujnik indukcyjny

Parametry:

Wartość działki elementarnej: we= 0,01 do 1 µµµµm

Zakres pomiarowy: zp= 0,1 do 50 mm

Nacisk pomiarowy: N = 0,1 do 1N

Nieliniowość: +/- (0,3 do 0,5) %

Dokładność: 1,2 µm (zakres 10mm)

np: 1,5 µm (zakres 25mm)

3 µm (zakres 50mm)

Czujnik indukcyjny

Głowice firmy Mahr Głowice firmy Mitutoyo

Czujnik indukcyjny

Przykładowe wymiary

głowic

Czujnik indukcyjny

Układy wskazujące firmy Mahr

Analogowy

Cyfrowy

Czujnik indukcyjny

Stanowisko do

pomiaru

wieloparametrowego z

uŜyciem czujników

indukcyjnych

Przykład zastosowania dwóch czujników do jednoczesnegopomiaru dwóch średnic wałka wielostopniowego

Minisystem pomiarowych Tesatronic TT firmy TESA z czujnikami indukcyjnymi

Czujnik pojemnościowy

1. Trzpień pomiarowy

2. SpręŜyna dociskowa

3. Okładka dielektryka

4. Okładka dielektryka

5. Układ wskazujący

Czujnik pojemnościowy

Układy wskazujące

Czujnik mechaniczno-indukcyjnyanalogowo-cyfrowy

Zakres pomiarowy części cyfrowej±1mm i rozdzielczość 0,5µm lub 1 µm

Części analogowej ±0,015mm lub ±0,030mm.

Błąd wskazania wynosi dla zakresu ±0,8mm 1µm, powyŜej wymienionego zakresu 2µm.

Nacisk pomiarowy wynosi 0,7÷0,9N.

Millimes 2100 firmy MACHR

Czujnik analogowo-cyfrowy

Czujnik Digimatic ID-F firmy Mitutoyo

Zakres pomiarowy 25mm,

Rozdzielczość 1µm,

Dopuszczalny błąd wskazania 3µm,

Nacisk pomiarowy ≤ 1,8N.

Czujnik optoelektroniczny typu inkrementalnego

Zakres wskazań 30 lub 60mmRozdzielczość 1 lub 0,5µm

Przykład czujnika inkrementalnegoTG-30 firmy Tesa

Pomiary czujnikami

L

∆W

d

O1 O2

d = (L + ∆W) ± sd∆W = O2 - O1

Pełna zaleŜność d = [L+ pL + (O2 – O1) + ps + pT] ±sd

Algorytm pomiaru – ustalanie wyniku pomiaru

L – wymiar stosu płytek wzorcowych,∆W – wskazanie czujnika, O1- wartość odczytana przy ustawionym

stosie płytek wzorcowych O2- wartość odczytana podczas pomiaru

wałka,sd- błąd średnio kwadratowy

wyraŜający niepewność pomiaru,pL – poprawka wymiaru stosu płytek,Ps – poprawka kompensująca

ugięcia spręŜyste,pT – poprawka kompensująca

wpływ temperatury

Czujniki pneumatyczne

Czujniki pneumatyczne - Czujnik ciśnieniowy

1. Komora.

2. ZwęŜka ciśnieniowa.

3. Wskaźnik

przemieszczenia.

4. Głowica pomiarowa.

5. Powierzchnia mierzonego

przedmiotu.

Czujnik pneumatyczny -przepływowy

1. Wskaźnik.

2. Zawór.

3. Głowica pomiarowa.

4. Powierzchnia pomiarowa.

Czujnik natęŜeniowy

1. Pływak

2. Zawór

3. Tuleja przeźroczysta.

4. Powierzchnia pomiarowa.

Czujniki pneumatyczne

Czujnik pneumatyczny

Parametry:

Wartość działki elementarnej: we= 0,5 do 50 µm

Zakres pomiarowy: zp= 15 do 1000 µm

Błędy pomiarowe: eg= 2 % zakresu pomiarowego

Czas stabilizacji: t = 0,8 do 1,2 s

Czujnik pneumatyczny

Zalety:

Metoda bezstykowa

Pomiary w linii produkcyjnej

Automatyczne oczyszczanie powierzchni

MoŜliwość pomiaru skomplikowanych profilów

Praca w układach sumujących i róŜnicowych

Zastosowania w specjalizowanych układach pomiarowych

Czujnik pneumatyczny

Przykłady zastosowań:

Czujnik pneumatyczny

Przykłady zastosowań:

Czujniki pneumatyczne

Głowice pomiarowe firmy Mahr:

Czujniki pneumatyczne

Układy wskazujące firmy Mahr:

Czujniki pneumatyczne

Układy wskazujące firmy Mahr:

Czujniki pneumatyczne

Pomiary

wieloparametrowe