Mikrowellensensoren. Schema, Beschreibung

ENZYKLOPÄDIE DER FUNKELEKTRONIK UND ELEKTROTECHNIK
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Sensoren. Mikrowellensensoren. Enzyklopädie der Funkelektronik und Elektrotechnik

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Lexikon der Funkelektronik und Elektrotechnik / Handbuch für Elektriker

Relaistaster werden ersetzt durch Mikroprozessor Automatische Prozessleitsysteme (APCS) mit höchster Leistung und Zuverlässigkeit. Die Sensoren sind mit digitalen Kommunikationsschnittstellen ausgestattet, was jedoch nicht immer zu einer Erhöhung der Gesamtzuverlässigkeit des Systems und der Zuverlässigkeit seines Betriebs führt. Der Grund dafür ist, dass die Funktionsprinzipien der meisten bekannten Sensortypen strenge Einschränkungen hinsichtlich der Bedingungen, unter denen sie verwendet werden können, mit sich bringen.

Beispielsweise werden berührungslose (kapazitive und induktive) sowie Tachogenerator-Geschwindigkeitskontrollgeräte (UKS) häufig zur Überwachung der Geschwindigkeit industrieller Mechanismen eingesetzt. Tachogeneratoren UKS haben eine mechanische Verbindung mit einem sich bewegenden Objekt und der Empfindlichkeitsbereich berührungsloser Geräte überschreitet nicht einige Zentimeter.

All dies führt nicht nur zu Unannehmlichkeiten bei der Installation von Sensoren, sondern erschwert auch die Verwendung dieser Geräte erheblich, da Staub an den Arbeitsflächen haftet und Fehlalarme verursacht. Die aufgeführten Sensortypen sind nicht in der Lage, ein Objekt (z. B. ein Förderband) direkt zu steuern – sie sind auf die Bewegung von Rollen, Laufrädern, Spanntrommeln usw. abgestimmt. Die Ausgangssignale einiger Geräte sind so schwach, dass sie es sind unterhalb des Niveaus industrieller Störungen durch den Betrieb leistungsstarker elektrischer Maschinen.

Ähnliche Schwierigkeiten treten bei der Verwendung herkömmlicher Füllstandsdetektoren auf – Sensoren für das Vorhandensein eines Schüttguts. Solche Geräte sind notwendig, um die Rohstoffversorgung der Produktionstanks rechtzeitig zu unterbrechen. Fehlalarme werden nicht nur durch Anhaften und Staub verursacht, sondern auch durch die Berührung des Produktflusses beim Eintritt in den Trichter. In unbeheizten Räumen wird die Funktion der Sensoren durch die Umgebungstemperatur beeinflusst. Fehlalarme führen zu häufigen Stopps und Starts von belasteten Prozessanlagen – der Hauptursache für Unfälle – und führen zu Verstopfungen, Bruch von Förderbändern sowie Brand- und Explosionsgefahr.

Die Lösung dieser Probleme wurde durch die Entwicklung grundlegend neuer Gerätetypen möglich – Radarsensoren zur Geschwindigkeitskontrolle, Bewegungs- und Rückstausensoren, deren Funktionsweise auf der Wechselwirkung eines gesteuerten Objekts mit einem Funksignal mit einer Frequenz von basiert etwa 1010 Hz.

Verwenden Methoden zur Mikrowellenkontrolle Durch die Überwachung des Zustands der technologischen Ausrüstung können Sie die Mängel herkömmlicher Sensortypen vollständig beseitigen.

Die hervorstechenden Merkmale dieser Geräte sind:

fehlender mechanischer und elektrischer Kontakt zum Objekt (Umgebung), der Abstand vom Sensor zum Objekt kann mehrere Meter betragen;
direkte Steuerung des Objekts (Förderband, Kette) und nicht deren Antriebe, Spanntrommeln usw.;
Energieeffizient;
Unempfindlichkeit gegenüber Produktanhaftungen durch große Arbeitsabstände;
hohe Störfestigkeit und Richtwirkung;
einmalige Einstellung für die gesamte Lebensdauer;
hohe Zuverlässigkeit, Sicherheit, Abwesenheit ionisierender Strahlung.

Das Funktionsprinzip des Sensors basiert auf einer Änderung der Frequenz des von einem sich bewegenden Objekt reflektierten Funksignals. Dieses Phänomen (Doppler-Effekt) wird häufig in Radarsystemen zur Geschwindigkeitsfernmessung genutzt. Ein sich bewegendes Objekt führt dazu, dass am Ausgang des Mikrowellen-Transceivermoduls ein elektrisches Signal erscheint.

Da der Signalpegel von den Eigenschaften des reflektierenden Objekts abhängt, können Bewegungssensoren verwendet werden, um einen offenen Stromkreis (Band) und das Vorhandensein von Objekten oder Materialien auf dem Förderband zu signalisieren. Das Band hat eine glatte Oberfläche und ein geringes Reflexionsvermögen.

Wenn das Produkt beginnt, sich an dem über dem Arbeitszweig des Förderbands installierten Sensor vorbeizubewegen, wodurch der Reflexionskoeffizient erhöht wird, signalisiert das Gerät die Bewegung, d. h. dass das Band tatsächlich nicht leer ist. Anhand der Dauer des Ausgangsimpulses ist es möglich, die Größe der über eine beträchtliche Entfernung bewegten Objekte zu beurteilen, eine Auswahl zu treffen usw.

Wenn ein Behälter gefüllt werden muss (vom Bunker bis zum Schacht), ist es möglich, den Zeitpunkt des Abschlusses der Befüllung genau zu bestimmen – ein bis zu einer bestimmten Tiefe abgesenkter Sensor zeigt die Bewegung des Füllers bis zur Befüllung an.

Konkrete Beispiele für den Einsatz von Mikrowellen-Bewegungssensoren in verschiedenen Branchen werden durch ihre Besonderheiten bestimmt, aber im Allgemeinen sind sie in der Lage, eine Vielzahl von Problemen des störungsfreien Betriebs von Geräten zu lösen und den Informationsgehalt automatisierter Steuerungssysteme zu erhöhen.

Autor: Koryakin-Chernyak S.L.

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