Sensori a microonde. Schema, descrizione

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Sensori. Sensori a microonde. Enciclopedia dell'elettronica radio e dell'ingegneria elettrica

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I pulsanti dei relè vengono sostituiti da microprocessore sistemi automatici di controllo di processo (APCS) dalle massime prestazioni e affidabilità. I sensori sono dotati di interfacce di comunicazione digitale, ma ciò non sempre porta ad un aumento dell'affidabilità complessiva del sistema e dell'affidabilità del suo funzionamento. Il motivo è che gli stessi principi di funzionamento dei tipi più noti di sensori impongono severe limitazioni alle condizioni in cui possono essere utilizzati.

Ad esempio, i dispositivi di controllo della velocità del generatore tachimetrico (UKS) senza contatto (capacitivi e induttivi) sono ampiamente utilizzati per monitorare la velocità dei meccanismi industriali. Tachogenerator UKS ha una connessione meccanica con un oggetto in movimento e la zona di sensibilità dei dispositivi senza contatto non supera alcuni centimetri.

Tutto ciò non solo crea disagi durante l'installazione dei sensori, ma complica anche notevolmente l'utilizzo di questi dispositivi a causa della polvere che si attacca alle superfici di lavoro, provocando falsi allarmi. I tipi di sensori elencati non sono in grado di controllare direttamente un oggetto (ad esempio un nastro trasportatore): sono sintonizzati sul movimento di rulli, giranti, tamburi di tensione, ecc. I segnali di uscita di alcuni dispositivi sono così deboli da essere al di sotto del livello di interferenza industriale derivante dal funzionamento di potenti macchine elettriche.

Difficoltà simili sorgono quando si utilizzano rilevatori di livello tradizionali: sensori per la presenza di un prodotto sfuso. Tali dispositivi sono necessari per l'interruzione tempestiva della fornitura di materie prime ai serbatoi di produzione. I falsi allarmi sono causati non solo dall'adesione e dalla polvere, ma anche dal contatto con il flusso del prodotto quando entra nella tramoggia. In ambienti non riscaldati, il funzionamento dei sensori è influenzato dalla temperatura ambiente. I falsi allarmi causano frequenti arresti e riavvii di apparecchiature di processo caricate - la causa principale dei suoi incidenti, portano a blocchi, rotture di nastri trasportatori, rischi di incendio ed esplosione.

La soluzione di questi problemi è diventata possibile grazie allo sviluppo di tipi di dispositivi fondamentalmente nuovi: sensori radar per il controllo della velocità, sensori di movimento e di ristagno, il cui funzionamento si basa sull'interazione di un oggetto controllato con un segnale radio con una frequenza di circa 1010 Hz.

l'uso di metodi di controllo a microonde il monitoraggio dello stato delle apparecchiature tecnologiche consente di eliminare completamente le carenze dei tipi tradizionali di sensori.

Le caratteristiche salienti di questi dispositivi sono:

mancanza di contatto meccanico ed elettrico con l'oggetto (ambiente), la distanza dal sensore all'oggetto può essere di diversi metri;
controllo diretto dell'oggetto (nastro trasportatore, catena) e non dei loro azionamenti, tamburi di tensione, ecc.;
basso consumo energetico;
insensibilità all'adesione di un prodotto a causa di grandi distanze di lavoro;
elevata immunità al rumore e direttività d'azione;
regolazione una tantum per l'intera vita utile;
alta affidabilità, sicurezza, assenza di radiazioni ionizzanti.

Il principio di funzionamento del sensore si basa su un cambiamento nella frequenza del segnale radio riflesso da un oggetto in movimento. Questo fenomeno (effetto Doppler) è ampiamente utilizzato nei sistemi radar per la misurazione della velocità a distanza. Un oggetto in movimento fa apparire un segnale elettrico all'uscita del modulo ricetrasmettitore a microonde.

Poiché il livello del segnale dipende dalle proprietà dell'oggetto riflettente, i sensori di movimento possono essere utilizzati per segnalare un circuito aperto (nastro), la presenza di qualsiasi oggetto o materiale sul nastro trasportatore. Il nastro ha una superficie liscia e bassa riflettività.

Quando il prodotto inizia a muoversi oltre il sensore installato sopra il ramo di lavoro del trasportatore, aumentando il coefficiente di riflessione, il dispositivo segnala il movimento, cioè che il nastro non è vuoto. Dalla durata dell'impulso di uscita, è possibile giudicare la dimensione degli oggetti spostati a una distanza considerevole, effettuare una selezione, ecc.

Se è necessario riempire qualsiasi contenitore (dal bunker al pozzo), è possibile determinare con precisione il momento in cui il riempimento è completato: il sensore abbassato a una certa profondità mostrerà il movimento del riempitivo fino al suo riempimento.

Esempi specifici dell'uso dei sensori di movimento a microonde in vari settori sono determinati dalle sue specifiche, ma in generale sono in grado di risolvere un'ampia varietà di problemi di funzionamento senza problemi delle apparecchiature e aumentare il contenuto informativo dei sistemi di controllo automatizzati.

Autore: Koryakin-Chernyak S.L.

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