Hoofdstuk 11: Sensoren

Hoofdstuk 11: Sensoren
1. Wat is een sensor?
 Sensoren zetten een gemeten fysisch signaal om in een bruikbaar elektrisch signaal.
Onder een gemeten fysisch signaal verstaan we; verplaatsing, toerentallen,
vloeistofniveaus, temperaturen, druk- en luchtvariaties enz…
2. Welke sensoren worden het meest toegepast in de automatisatie?
 In de automatisering zijn de geometrische sensoren de meest gebruikte. (geometrisch
= meetkundig)
3. Wat is een digitale sensor?
 Digitale sensoren hebben aan de uitgang een digitaal 0 of 1 signaal (alles of niets)
naargelang het voorwerp al dan niet wordt waargenomen.
4. Leg de werking uit van een inductieve sensor aan de hand van een schets.
 Werking p.15
 De onderdelen zijn;
 Spoel-ferrietkern
 Oscillator
 Gelijkrichter
 Schakelaar (vb. transistor)
 Uitwendige voeding
5. Verklaar de volgende begrippen.
 Voedingsspanning;
 Spanning die de sensor nodig heeft om zijn taak te vervullen vb van 10 tot
30V.
 Uitgang pos. Schak. NO;
 Bij het detecteren van een voorwerp wordt het NO-contact gesloten.
 Maximale schakelstroom;
 De maximale stroom die het schakelelement van de sensor (transistor) kan
schakelen.
 Nominale schakelafstand Sn;
 Dit is de afstand tussen het naderende voorwerp en het actieve oppervlak
van de sensor.
 Reële schakelafstand Sr;
 Dit is de afstand bepaald bij een omgevingstemperatuur van 20°C en een
nominale spanning van 24V DC en bij inductieve sensoren varieert deze
van 20 tot 30mm.
 Nuttige schakelafstand Su;
 Deze afstand wordt bepaald bij een gegeven omgevingstemperatuur en
bedrijfsspanning deze afstand varieert niet meer dan 10% van de Sr.
 Schakelfrequentie;
 Hiermee wordt het aantal maximum aan s chakelingen per tijdseenheid
bedoeld. De maximale schakelfrequentie voor inductieve
benaderingsschakelaars ligt tussen 300 en 5000 Hz.
6. Teken het symbool van een inductieve sensor.
7. Teken het aansluitschema van een NPN (NO)-sensor, driedraadsuitvoering (24V DC) met
interne beveiliging tegen spanningspieken en polariteitsinversie.

8. Teken het aansluitschema van een PNP (NO)-sensor, driedraadsuitvoering (24V DC) met
interne beveiliging tegen spanningspieken en polariteitsinversie.

9. Teken het aansluitschema van een tweedraadssensor bij gelijkspanning.

10. Teken het aansluitschema van een tweedraadssensor (thyristorsturing) bij wisselspanning.

11. Teken het symbool van een inductieve (PNP)-sensor met een vierdraadsaansluiting (NO +
NG).

12. Leg de werking uit van een capacitieve sensor aan de hand van een schets.

13. Teken het symbool van een capacitieve sensor met vierdraadsaansluiting.

14. Wat is het grote voordeel van optische sensoren?
 Ze detecteren allerlei voorwerpen van welke materie dan ook. T.o.v. de inductieve en
capacitieve sensor onderscheiden ze zich door de grote schakelafstand (>10m).
15. Leg de werking uit van een optische sensor aan de hand van een schets.
 Zie p 21 fig. 11.12
16. Noem 4 typen van optische sensoren.
 Sensor met gescheiden zender en ontvanger
 Sensor met reflector
 Sensor met object reflectie
 Sensor zonder reflector maar met focuspunt
17. Wat zijn optische draden?
 Optische draden bestaan uit een kern van hoogreflecterend materiaal (polymeer,
glas) omgeven door een minder reflectief materiaal. De overbrenging van licht, in
die kern, gebeurt via het totale reflectieprincipe.
18. Hoe wordt de nominale schakelafstand bepaald bij optische sensoren?
 Er bestaat nog geen standaardnorm om de schakelafstand van optische sensoren te
bepalen. Als een soort van ongeschreven norm wordt gebruikgemaakt van mat wit
papier 100 x 100 mm, met een korrel van 200 g/m² om de nominale schakelafstand
te bepalen.
19. Teken het symbool van een optische (PNP)- sensor met gescheiden zender en ontvanger in
driedraadsuitvoering.

20. Teken het aansluitschema van een optische sensor met objectreflectie PNP-uitvoering
vierdraads.

21. Waar worden magnetische sensoren vooral toegepast?
 Als reedcontact die vooral in pneumatische cilinders een toepassing heeft.
22. Leg de werking van een magnetische sensor aan de hand van een schets uit.

23. Teken het symbool van een magnetische (PNP)- sensor met driedraadsaansluiting.

24. Welke voorwerpen kunnen niet gedetecteerd worden door een ultrasone sensor?


Zij kunnen alle voorwerpen detecteren zolang die voorwerpen maar
geluidsreflecterend zijn.
Weefsels, schuimstoffen, watten kunnen niet worden gedetecteerd.
25. Leg op een eenvoudige mannier de werking van een ultrasone sensor uit.
 Een ultrasone impuls, afkomstig van de zender, raakt een geluidsreflecterend
voorwerp, de weerkaatste geluidsgolven bereiken na een afstand opnieuw de sensor
via de ontvanger. De looptijdverwerking levert dan de afstand van het voorwerp tot
de sensor op, rekening houdende met de snelheid van het geluid. Het schakelbereik
is instelbaar met potentiometers en deze wordt vaak als analoge sensor gebruikt.
26. Teken het symbool van een ultrasone (PNP)- sensor in driedraadsuitvoering.

27. Hoe onderscheidt een ultrasone sensor zich tegenover een digitale sensor?
 Analoog heeft aan de uitgang een spanning van 0 tot 10V
 Een digitale heeft een 0 of 1 als uitgang
28. Hebben analoge sensoren een andere symboliek?
 Analoog:

Digitaal:
29. Verklaar de 2 principes die vooral worden toegepast bij druk- en krachtsensoren.
 Piëzo-elektrisch principe; dan wordt mechanische druk of trekkracht omgezet in een
kleine elektrische spanning.
 Piëzo-resistief principe; in aanwezigheid van druk of kracht produceren ze een
weerstandsverandering binnen een weerstandsbrug vb een rekstrookje.
 Rekstrookje; bestaat uit een hele fijne geleider die op een isolerend steunvlak wordt
gekleefd. Onder invloed van tractie, uitgeoefend op het steunvlak, zal de lengte van
de geleider veranderen en zo een andere weerstandswaarde tot gevolg hebben.
30. Welke 4 typen van temperatuursensoren worden in de industrie voornamelijk toegepast en
geef de principe werking?
 Thermokoppels; 2 metaaldraden van verschillend materiaal die aan één zijde met
elkaar worden verbonden. Aan de andere zijde meet men een spanning (millivolt) als
output variërend naar gelang van de temperatuur.
Ijzer/constantaan
Nikkel/chroom-nikkel

Weerstandsthermometers; bij deze sensor wordt de gemeten temperatur omgezet in
een bepaalde weerstandswaarde. De meest voorkomende weerstandsthermometer is
de Pt100.

Thermistorthermometers; bij een PTC stijgt de weerstandswaarde bij toenemende
temperatuur, bij een NTC daalt de weerstandswaarde bij toenemende temperatuur.

Stralingspyrometers; bij deze sensor gebeurt de meting zonder dat er fysisch contact
plaatsvind met de te meten temperatuur. Dat laat ons toe om zeer hoge temperaturen
te meten. Het principe is gebaseerd op de warmtestraling die door de sensor via een
lens wordt binnengelezen.
Meetbereik: +500 °C tot +3500 °C
31. Teken het temperatuurverloop van een Pt100 in functie van de temperatuur.

32. Door welke factoren wordt de keuze van een sensor bepaald?
 Te detecteren materiaal type;
o Metaal/niet metaal
o Reflectiegraad van licht/ geluidsgolven
o Oppervlakte
o Densiteit
o Schakelafstand
o Schakelfrequentie
o Schakelhoek
o Digitale/analoge uitgang
33. Geef een zestal specifieke toepassingen van digitale sensoren in de automatisatie.
 Detectie doorgang slagboom met inductieve sensor
 Detectie positie doorgang transportband met inductieve sensor
 Tellen van stukken met capacitieve sensor
 Detectie met capacitieve sensor
 Tellen van kunststof voorwerpen door optische sensor met reflector
 Controle toerental door optische sensor met objectreflectie
 Tellen van schroefjes door optische sensor met lichtgeleider
 Detectie verpakte lampen met capacitieve sensor
34. Geef een tweetal specifieke toepassingen van analoge sensoren in de automatisatie.
 Walsregeling met analoge inductieve sensor
 Controle flessensluiting met analoge inductieve sensor
35. Teken het elektrisch aansluitschema van een digitale NPN en PNP sensor (24V).
Onveilig
veilig