投稿者: ss1005yh

Was Ist Dc-Leistungsrelais

DC-Leistungsrelais sind Relais, die eine Gleichstromquelle verwenden, um einen Kontaktausgang zu übertragen.

Allgemeine Relais verwenden eine Wechselstromversorgung, während bei Verwendung einer Gleichstromversorgung spezielle Konstruktionen, wie z. B. Verbindungsdioden, erforderlich sind. Sie werden häufig in industriellen Bereichen eingesetzt, in denen hohe Spannungen und hohe Ströme gehandhabt werden.

DC-Leistungsrelais sind in vielen Bereichen, in denen Gleichstromversorgungen verwendet werden, unverzichtbar. Die Nachfrage steigt in Bereichen, in denen eine hohe Zuverlässigkeit erforderlich ist.

Einsatzgebiete von Dc-Leistungsrelais

DC-Leistungsrelais werden in einer Vielzahl von Industrieanlagen eingesetzt. Insbesondere sind sie unverzichtbar für die Leistungsregelung in Brennstoffzellen-Kraft-Wärme-Kopplungssystemen und Solarstromanlagen. Sie werden auch in Windkraftanlagen eingesetzt, z. B. zur Steuerung der Netzverbindung zwischen Generatoren und dem Stromnetz.

Auch für Elektro- und Hybridfahrzeuge sind sie unverzichtbar. Moderne Elektrofahrzeuge verwenden Hochspannungsbatterien und nutzen daher DC-Leistungsrelais zur Steuerung der Leistung. Sie können auch für das Lademanagement an Ladestationen und Batterien eingesetzt werden.

Eine weitere Anwendung sind Eisenbahnen. Vor allem in Japan werden Straßenbahnen und Nahverkehrszüge mit Gleichstrom betrieben und für die Fahrzeug- und Beleuchtungssteuerung sowie für Kommunikationssysteme verwendet.

Das Prinzip von Dc-Leistungsrelais

Die treibende Kraft hinter dem Betrieb von DC-Leistungsrelais ist die Magnetkraft, die erzeugt wird, wenn Strom durch die Spule fließt. Wie ein normales Relais besteht es aus einer Spule, einem beweglichen Ausschalter, einem Kontakt und einem Gehäuse. Wird die Spule mit Gleichstrom versorgt, zieht sie die beweglichen Schaltstücke an und öffnet und schließt die angebrachten Kontakte.

DC-Leistungsrelais verfügen auch über eingebaute Schutzvorrichtungen wie Überspannungsschutzdioden. Sie schützen das Relais, indem sie hochfrequente Signale wie Gegen-EMKs während des Relaisbetriebs und Schaltgeräusche im Stromkreis absorbieren und diese Signale durch die in der Diode erzeugte Joulesche Wärme zerstreuen.

Große DC-Leistungsrelais können aus einem mit Druckgas mit hoher Wärmeleitfähigkeit gefüllten Behälter, einem Permanentmagneten, der ein starkes Magnetfeld erzeugt, einem festen Kontakt, der sich von den beiden Anschlüssen aus erstreckt, und einem beweglichen Kontakt, der durch eine Feder bewegt wird, bestehen. Der Behälter besteht aus explosionsgeschützten Materialien, um das Austreten von Lichtbögen nach außen zu verhindern, und ist hermetisch verschlossen, um das Eindringen von Druckgas zu verhindern.

Arten von Dc-Leistungsrelais

Es gibt verschiedene Arten von DC-Leistungsrelais.

1. Klassifizierung Nach Anzahl Der Offenen/Geschlossenen Kontakte

Die Anzahl der geöffneten/geschlossenen Kontakte ist die Hauptklassifizierung der Relaistypen, wie z. B. einpolige, zweipolige (SPDT) und zweipolige, zweischaltige (DPDT) Relais. Je höher die Anzahl der Pole oder Umschaltungen, desto vielseitiger, aber auch teurer. Sie steuern Stromkreise durch Umschalten des Strompfades.

2. Klassifizierung Nach Ausgangsstruktur

Was die Ausgangsstruktur betrifft, so gibt es mechanische Relais und Halbleiterrelais. Halbleiterrelais sind Relais, die Halbleiterelemente anstelle von physischen Kontakten zum Schalten verwenden.

Sie arbeiten schneller und haben eine längere Lebensdauer als mechanische Relais, was sie ideal für Lasten macht, die einen Hochgeschwindigkeitsbetrieb erfordern Halbleiterelemente, die als MOSFETs bekannt sind, können auch als DC-Leistungsrelais verwendet werden.

MOSFETs sind Relais, die Transistoren zum Schalten verwenden und sich durch geringe Verluste und hohe Betriebsgeschwindigkeiten auszeichnen.

Wie Wählt Man Ein Dc-Leistungsrelais Aus?

Bei der Auswahl eines DC-Leistungsrelais sind Kapazität, Betriebsgeschwindigkeit und Leistungsaufnahme zu berücksichtigen.

1. Leistung

Die Kapazität ist die Obergrenze des Stroms und der Spannung, die das Relais steuern kann und die bei Überschreitung zu Schäden am Relais führen kann. Es ist wichtig, eine geeignete Wahl in Übereinstimmung mit dem Lastgerät und anderen zu verwendenden Geräten zu treffen.

2. Betriebsgeschwindigkeit

Die Spannung hat eine obere Grenzspannung, die an die Kontaktteile angelegt werden kann, und eine Nennspannung für die Spule, die jeweils entsprechend der Situation ausgewählt werden sollten. Auch die Arbeitsgeschwindigkeit des Relais ist ein wichtiger Faktor. Leistungsrelais öffnen und schließen ihre Kontakte physisch, was aufgrund ihrer langsamen Arbeitsgeschwindigkeit ein Nachteil ist. Wenn eine hohe Betriebsgeschwindigkeit erforderlich ist, müssen andere Geräte gewählt werden.

3. Stromverbrauch

Aufgrund des hohen Stromverbrauchs durch die Spule ist es wichtig, den Stromverbrauch durch Minimierung der Relaisleistung zu senken.

Was ist OCR?

OCR ist eine Abkürzung für optische Zeichenerkennung (Optical Character Recognition / Reader), eine Technologie, die die Zeichenteile eines mit einer Kamera oder einem Scanner aufgenommenen Bildes erkennt und in Textdaten umwandelt, die von einem Computer erkannt werden können.

Sogar handgeschriebener Text wird durch OCR in Textdaten umgewandelt, so dass nach der Erfassung durch eine spätere Suche sofort auf das gewünschte Dokument zugegriffen werden kann. Zu den verfügbaren Produkten gehören physische OCR-Scanner und Dienste, die OCR an vom Benutzer in der Cloud vorbereiteten Bildern durchführen.

Anwendungen von OCR

OCR wird häufig für die Digitalisierung von Dokumenten verwendet, insbesondere von handschriftlichen Dokumenten, mit dem Ziel, diese papierlos zu machen und die Zugänglichkeit zu Dokumenten zu verbessern. Obwohl viele Verfahren inzwischen online abgewickelt werden, gibt es immer noch Verfahren, die von handschriftlichen Dokumenten dominiert werden.

Beispiele hierfür sind Einschulungsformulare und Umfragen, die auf Veranstaltungen und auf der Straße durchgeführt werden. Papierdokumente sind nicht nur sperrig, sondern auch zeitaufwändig, um das gewünschte Dokument zu finden. Bisher musste handgeschriebener Text wieder von Hand in Daten umgewandelt werden.

Mit der Einführung von OCR können Belege und Quittungen jedoch durch einfaches Scannen in durchsuchbare und bearbeitbare Daten umgewandelt werden, was durch die Digitalisierung von Belegen und Quittungen einen wesentlichen Beitrag zur betrieblichen Effizienz leistet.

Funktionsweise der OCR

Nach dem Erfassen eines Bildes führt OCR drei Hauptprozesse zur Zeichenerkennung durch:

1. Um den textuellen Teil des Bildes zu extrahieren, wird ein Prozess namens Layout-Analyse verwendet, um den textuellen Teil grob vom nicht-textuellen Teil zu trennen.
2. Aus den durch die Layout-Analyse extrahierten Textabschnitten werden Spalten und Zeilen bestimmt.
3. Die Zeichenerkennung erfolgt durch Extraktion einzelner Zeichen aus den Spalten und Zeilen.

Um die so extrahierten Zeichen zu identifizieren, werden drei weitere Prozesse durchgeführt:

1. Es wird eine Normalisierung der Zeichengröße vorgenommen und die Zeichen werden als gleich große Zeichen behandelt.
2. Die Zeichenmerkmale werden quantifiziert, indem ein Zeichen als eine Menge von Liniensegmenten betrachtet und jedes von ihnen in Richtungskomponenten zerlegt wird.
3. Das Zeichen wird durch Mustervergleich mit einer zuvor registrierten Vorlage identifiziert.

Der Indikator, der zur Entscheidungsfindung in Prozess 3 verwendet wird, wird durch Berechnung des euklidischen Abstands ermittelt. Der euklidische Abstand ist der mit einem Lineal gemessene Abstand zwischen zwei Punkten, der durch die Pythagoras-Formel (Satz von den drei Quadraten) ermittelt wird.

In letzter Zeit gab es viele Bemühungen, die Lese- und Schreibfähigkeit zu verbessern, indem maschinelles Lernen in den letzten Abgleichschritt integriert wurde.

Arten von OCR-Software

In den letzten Jahren wurde OCR in verschiedenen Formen angeboten, die über die traditionelle OCR hinausgehen. Bei OCR, die als Cloud-Service angeboten wird, muss beispielsweise keine Software installiert werden, und die Textdaten können durch Senden von Bilddateien an den Cloud-Service abgerufen werden.

Darüber hinaus kann OCR als Smartphone-Anwendung Bilder, die mit einer Smartphone-Kamera aufgenommen wurden, in Echtzeit in Text umwandeln. In vielen Fällen ist OCR auch in Übersetzungssoftware und Haushaltsbuchführungssoftware integriert, und es sind Dienste entstanden, die Text mit OCR lesen und dann übersetzen oder Quittungen lesen und automatisch ein Haushaltsbuch erstellen können.

In vielen Fällen ist diese OCR-Software ab einem bestimmten Umfang kostenlos erhältlich, so dass OCR probeweise eingeführt werden kann.

Weitere Informationen zu OCRs

KI-basierte OCR

Die KI-basierte OCR, auch AI-OCR genannt, hat in den letzten Jahren zunehmend an Popularität gewonnen und wird von immer mehr Unternehmen eingeführt, um eine große Anzahl von Dokumenten zu digitalisieren.

Im Vergleich zu herkömmlicher OCR zeichnet sich AI-OCR dadurch aus, dass sie durch den Einsatz von maschinellen Lernverfahren Zeichen mit höherer Genauigkeit erkennen kann. Wenn der Text leicht zu lesen ist, wie z. B. gedruckter Text, kann er mit nahezu 100 %iger Genauigkeit gelesen werden.

Außerdem müssen bei der herkömmlichen OCR die Leseposition und das Element vor dem Lesen festgelegt werden. Bei OCR hingegen identifiziert die KI automatisch die Lesepositionen und die zu lesenden Elemente, so dass keine Vorarbeiten erforderlich sind. Dies ermöglicht es, eine Vielzahl von Dokumenten problemlos zu lesen.

In jüngster Zeit gewinnt der Einsatz von RPA, einer Abkürzung für Robotic Process Automation, an Popularität. Dabei werden Dokumente automatisch von KI-OCR gelesen und anschließend automatisch mit RPA verarbeitet. Dies ermöglicht die Automatisierung von einfachen Aufgaben. 

Was ist ein Leistungstransformator?

Leistungstransformatoren sind Transformatoren, die elektrische Wechselspannung durch elektromagnetische Induktion umwandeln.

Die offizielle Bezeichnung lautet Transformator, aber das Wort Leistungstransformatoren hat sich bereits etabliert. Elektrische Produkte werden z. B. mit Wechselstrom betrieben, aber es gibt viele Komponenten in diesen Produkten, wie z. B. Motoren, die mit Gleichstrom statt mit Wechselstrom betrieben werden.

Und selbst wenn Bauteile mit Wechselstrom betrieben werden können, haben viele von ihnen eine zu hohe Spannung, um mit der 100-V-Spannung aus der Steckdose betrieben werden zu können. Aus diesem Grund sind in elektrischen Produkten kleine Leistungstransformatoren eingebaut, um die Spannung und den Strom zu variieren, so dass sie immer mit der optimalen Spannung arbeiten.

Anwendungen von Leistungstransformatoren

Leistungstransformatoren werden hauptsächlich als elektrische Geräte zur Erhöhung und Senkung der Wechselspannung eingesetzt.

Größere Geräte werden in Umspannwerken eingesetzt, um die von Kraftwerken und anderen Quellen gelieferte Hochspannungs-Wechselspannung zu reduzieren, während kleinere Geräte als Transformatoren verwendet werden, um die Spannung von Steckdosen in Rasierapparaten und anderen Orten in Übersee auf den richtigen Wert zu bringen.

Leistungstransformatoren werden in einer Vielzahl von Anwendungen eingesetzt, sowohl in der Industrie als auch im Haushalt, und sind für die Umwandlung von Spannungswerten in geeignete Werte unverzichtbar.

Funktionsweise von Leistungstransformatoren

Die Funktionsweise der Leistungstransformatoren beruht auf den Gesetzen der elektromagnetischen Induktion.

Es nutzt das physikalische Phänomen, dass die elektromotorische Kraft aufgrund von Magnetfeldschwankungen in den Spulen proportional zur Anzahl der Windungen des Leistungstransformators ist. Der Aufbau eines Leistungstransformators besteht im Allgemeinen aus zwei um einen Eisenkern gewickelten Spulen, wobei sich die Primärspule auf der Eingangsseite und die Sekundärspule auf der Ausgangsseite befindet. Die Spule erzeugt eine elektromotorische Kraft, indem sie die Stärke des Magnetfelds innerhalb der Spule verändert: Das Anlegen einer Wechselspannung an die Primärspule erzeugt ein Magnetfeld im Eisenkern und die elektromagnetische Induktionswirkung dieses Magnetfelds induziert einen Strom in der Sekundärspule, wodurch eine elektromotorische Kraft erzeugt wird.

Die Größe der in der Sekundärspule erzeugten elektromotorischen Kraft und die Anzahl der Spulenwindungen stehen in einem proportionalen Verhältnis, und die Größe der Spannung kann durch die Anzahl der Windungen der Sekundärspule im Verhältnis zur Primärseite verändert werden. Im Idealfall sollten Leistungstransformatoren auf der Eingangs- und der Ausgangsseite die gleiche elektrische Kapazität haben, aber in der Praxis gibt es einen Leistungsverlust aufgrund des Widerstands, der meist als Wärme abgeführt wird.

Arten von Leistungstransformatoren

1. Trenntransformatoren

Leistungstransformatoren sind Transformatoren, die in kommerziellen Wechselstromversorgungen verwendet werden, um die Stromleitung von der Stromversorgung des Geräts zu trennen und die Sicherheit zu gewährleisten.

Leistungstransformatoren mit Eingang: 100 V / Ausgang: 100 V werden für Geräte mit einer Spannungsversorgung von 100 V AC verwendet. Handelsübliche Stromversorgungen sind 100 V oder 200 V AC, aber die Stromversorgung vom Energieversorgungsunternehmen ist eine Stromversorgung mit viel höherer Spannung bis zum nächsten Leistungstransformatoren, der geerdet wird, indem 100 V in der positiven und umgekehrten Phase an der Sekundärseite des Leistungstransformators und 0 V an der neutralen Leitung abgenommen werden. Wenn in Geräten, die keine Leistungstransformatoren verwenden, ein Ableitstrom auftritt, wird die Ableitspannung von 100 V gegen Erde an das Gerät angelegt, was zu einem elektrischen Schlag führen kann, wenn eine Person das Gerät berührt. In solchen Fällen können Leistungstransformatoren verwendet werden, um einen Stromschlag zu verhindern, da sowohl die 100-V-Seite als auch die Nullleiterseite von der 100-V-Seite und der Nullleiterseite der kommerziellen Stromversorgung isoliert sind.

2. Mastmontierte Leistungstransformatoren

Die in den Städten häufig anzutreffenden Masten dienen nicht nur zur Aufnahme der Stromleitungen, sondern auch zur Installation von Leistungstransformatoren. Etwa 1/6 der Masten wird in den Boden gerammt, wobei die Hochspannungsleitungen oben und die Niederspannungsleitungen unten liegen und die Leistungstransformatoren etwas unterhalb der Niederspannungsleitungen installiert werden können.

Die Leistungstransformatoren nehmen 6600 V von den Hochspannungsleitungen auf und liefern 100 V an die Niederspannungsseite. Die Niederspannungsseite (Sekundärseite) verfügt ebenfalls über einen positivphasigen 100-V-Ausgang und einen gegenphasigen 100-V-Ausgang, so dass zwischen der positiven und der gegenphasigen Phase 200 V entnommen werden können (einphasig 200 V / Spannung gegen Erde ist 100 V).

Die Hochspannungsleitungen an den Masten übertragen Strom mit 6600 V, aber auf den Masten, die Strom über größere Entfernungen übertragen, werden höhere Spannungen verwendet. Der Grund für die Übertragung von Strom mit hoher Spannung ist die Verringerung der Übertragungsverluste. Drähte haben einen, wenn auch geringen, elektrischen Widerstand, und die Spannungsverluste sind proportional zum Strom, der durch sie fließt. Um die Übertragungsverluste zu verringern, muss der Strom so weit wie möglich reduziert werden, und die Leistung wird mit einer hohen Spannung übertragen, um eine konstante Übertragungsleistung zu erhalten.

Sonstige Informationen zu Leistungstransformatoren

Für den inneren Eisenkern der Leistungstransformatoren-Struktur wird Siliziumstahl oder amorpher Stahl verwendet. Aufgrund der höheren Kosten für amorphen Stahl wird jedoch häufig ein laminierter Eisenkern aus gestapelten Siliziumplatten mit einem Siliziumgehalt von etwa 4 % und einer Dicke von 0,35 mm verwendet.

Leistungstransformatoren können einfach oder doppelt gewickelt sein. Obwohl normalerweise die doppelte Wicklung verwendet wird, weil die Primär- und Sekundärspulen isoliert werden können, wird wegen der größeren Abmessungen und der höheren Kosten manchmal die einfache Wicklung verwendet.

Leistungstransformatoren müssen gekühlt werden, um eine Wärmeentwicklung aufgrund von Spannungsumwandlungsverlusten zu vermeiden. Leistungstransformatoren sind zu diesem Zweck ölgefüllte oder trockene (gegossene) Transformatoren. Bei ersteren wird das Isolieröl im Inneren des Leistungstransformators getränkt, um für Kühlung zu sorgen, während trockene oder gegossene Leistungstransformatoren, die einen Kühlmechanismus mit Lack oder Epoxidharz enthalten, unter dem Gesichtspunkt des Katastrophenschutzes in Krankenhäusern und Bürogebäuden häufig eingesetzt werden.

Was ist ein Sensor zur Formmessung?

Sensoren zur Formmessung (Englisch: Shape measurement sensor/Profile measurement sensor) sind Geräte, die die Form eines Objekts messen. Es handelt sich um eine Art von Wegsensoren, die Dicke und Länge messen, und werden oft als Sensoren zur Formmessung bezeichnet, die insbesondere genutzt werden um gekrümmte Oberflächen und komplexe Formen in der Tiefe messen. Die Sensoren werden in Produktionsstätten in einer Vielzahl von Branchen eingesetzt, von der Lebensmittelindustrie bis zu Industrieprodukten.

Der häufigste Typ ist die berührungslose Lasermessung, die je nach Objekt und erforderlicher Messgenauigkeit ausgewählt wird.

Anwendungen von Sensoren zur Formmessung

Sie werden hauptsächlich zur Messung der äußeren Form von Produkten verwendet. Sie dienen zur Überprüfung von Rissen, Spänen, Sprüngen und Dellen in einem Produkt sowie der fertigen Form, wie Fläche und Volumen, und des Montagezustands von Teilen.

Bei Lebensmitteln können zum Beispiel Risse und Sprünge in Keksen und Reiskräckern automatisch erkannt werden, ebenso wie die Fläche und das Volumen von Produkten mit 3D-Messung.

In industriellen Anwendungen können die Sensoren dazu verwendet werden, die Verarbeitungsergebnisse verschiedener verarbeiteter Produkte automatisch als gut oder schlecht zu beurteilen. Sie können auch zur Überprüfung der Form von Schweißnähten verwendet werden.

Funktionsweise der Sensoren zur Formmessung

Beim berührungslosen optischen Schneidverfahren auf Laserbasis wird ein Laser vom Sensor auf einer Linie ausgesandt, vom zu messenden Objekt reflektiert und vom lichtempfangenden Teil (Element) empfangen, um den Abstand zum Objekt zu messen. Aus dem gemessenen Abstand wird mittels Triangulation die tatsächliche Form berechnet und es werden Formdaten erstellt. Das gesamte Objekt wird kontinuierlich gemessen, indem es auf einer förderbandähnlichen Linie gegen einen an einer beliebigen Position befestigten Sensor bewegt wird. Die Auflösung der Messung wird dadurch bestimmt, wie oft der Sensor pro Zeiteinheit erfasst wird. Wenn sich eine Linie beispielsweise 1 m pro Sekunde bewegt und 1000 Mal pro Sekunde erfasst werden kann, kann die Form in 1 mm-Schritten erfasst werden. Die Messergebnisse können per Computer verarbeitet und z. B. auf einem Display angezeigt werden, um die Ergebnisse zu überprüfen. Einige Produkte verarbeiten automatisch Messergebnisse wie Breite, Höhe, Fläche und Volumen.

Sensoren zur Formmessung basieren auf dem Prinzip des Auftreffens und der Reflexion von Licht. Daher sind spezielle Sensoren erforderlich, um die Form von Glasprodukten (wie CCDs und CMOS in elektronischen Bauteilen und Kristallstücke in Quarzoszillatoren), Gummiprodukten (wie Reifen) und farbigen Objekten zu messen, die Licht reflektieren und schwer zu reflektieren sind.

Was ist ein Spektralsensor?

Spektralsensor sind eine Art Spektrometer, die Licht auf eine Substanz strahlen und die Reflexion, Streuung und Absorption dieses Lichts messen, um molekulare Informationen zu erhalten.

Sie sind fast identisch mit Spektrometern und sind im Allgemeinen mit einem Detektor integriert. Es gibt verschiedene Arten von Spektralsensoren, die sich durch den Wellenlängenbereich des verwendeten Lichts und das verwendete Prinzip unterscheiden. Spektralsensoren können zur Überwachung der Farbmessung, zur Messung der Schichtdicke und zur chemischen Identifizierung von Messobjekten eingesetzt werden. In jüngster Zeit wurden kompakte, leistungsstarke Spektralsensoren entwickelt, die eine einfache Analyse in Echtzeit ermöglichen.

Anwendungen von Spektralsensoren

Es gibt viele Arten von Spektralsensoren und sie werden in einem breiten Spektrum von Anwendungen  und in einer Vielzahl von Bereichen eingesetzt, z. B. in der Halbleiterindustrie und anderen Industriezweigen, in der Medizin, z. B. in der Pharmazie und bei der Analyse der Lebensmittel- und Wasserqualität.

Im Lebensmittelsektor beispielsweise werden Nahinfrarot-Spektralsensoren für die berührungslose, nicht schädigende Messung von Lebensmitteln eingesetzt. Sie ermöglichen eine zerstörungsfreie Analyse des Geschmacks von Agrarprodukten und können in Echtzeit den Lycopingehalt von Tomaten, den Chlorophyllgehalt von Gemüse und den Fettgehalt von Schweinefleisch messen. Da die Messergebnisse sofort sichtbar sind, eignen sich die Nahinfrarot-Spektralsensoren für die Produktions- und Qualitätskontrolle.

Funktionsweise von Spektralsensoren

Spektralsensoren messen die von einer Substanz absorbierte Lichtmenge, indem sie diese mit Licht bestrahlen und das reflektierte oder durchgelassene Licht erfassen. Da das von einer Substanz absorbierte Licht von ihrer Zusammensetzung und Struktur abhängt, können Spektralsensoren verwendet werden, um die Zusammensetzung der Substanz zu bestimmen.

Spektralsensoren bestehen hauptsächlich aus einer Lichtquelle, einem Spektroskopieteil, einem Probenteil und einem Detektor. Das von der Lichtquelle erzeugte Licht wird im Spektroskopieteil zu Licht einer bestimmten Wellenlänge aufbereitet und auf die Probe eingestrahlt. Wird nur eine Wellenlänge des eingestrahlten Lichts verwendet, spricht man von einem Monochromator; werden mehrere Wellenlängen verwendet, spricht man von einem Polychromator. Die Messung mit dem Monochromator dauert länger, weil die Messwellenlänge abgetastet wird, ist aber genauer. Die Messung mit dem Polychromator dauert kürzer, aber die Signalintensität ist schwächer und die Genauigkeit ist geringer.

Das auf die Probe eingestrahlte und reflektierte oder durchgelassene Licht wird auf einen Detektor gerichtet, dessen Intensität gemessen wird. Der Detektor unterscheidet sich je nach der gemessenen Wellenlänge: Im UV- bis Nahinfrarotbereich von 180 nm bis 1100 nm wird ein CCD-Detektor verwendet, im Nahinfrarotbereich von 900 bis 1700 nm ein InGaAs-Typ und im Nahinfrarotbereich von 1700 bis 2500 nm ein erweiterter InGaAs-Typ.

Arten von Spektralsensoren

Spektralsensoren werden nach der zur Messung verwendeten Wellenlänge unterschieden. Jeder hat seine eigenen Merkmale und muss entsprechend seinem Zweck ausgewählt werden. Es gibt verschiedene Arten von Licht und Messgeräte, die jede von ihnen verwenden, aber im Allgemeinen werden in Spektralsensoren UV/sichtbares Licht, Nahinfrarotlicht, Mittelinfrarotlicht und Ferninfrarotlicht verwendet.

1. Ultraviolettes/sichtbares Licht

Die zu messende Probe wird mit UV/sichtbarem Licht bestrahlt und das reflektierte oder durchgelassene Licht wird gemessen. Die Farbe des Objekts wird aus der Information bestimmt, inwieweit das Objekt die drei Farben Rot, Blau und Grün absorbiert. Als Farbsensor, der die Farbe einer Substanz erkennt, wird er zur Kontrolle der Farbe von Produkten und zur Erkennung von fehlerhaften Produkten und Verunreinigungen eingesetzt.

2. Nahinfrarotspektroskopie

Die zu messende Probe wird mit UV/sichtbarem Licht bestrahlt und das reflektierte oder durchgelassene Licht wird gemessen. Die Farbe des Objekts wird aus der Information bestimmt, inwieweit das Objekt die drei Farben Rot, Blau und Grün absorbiert. Als Farbsensor, der die Farbe einer Substanz erkennt, wird er zur Kontrolle der Farbe von Produkten un

3. Mittelinfrarotspektroskopie

Die zu messende Probe wird mit Mittelinfrarotlicht bestrahlt und das reflektierte Mittelinfrarotlicht wird gemessen. Jedes Molekül hat sein eigenes Absorptionsmuster, so dass es möglich ist, die Substanzen zu identifizieren. Bei festen Proben kann nur der oberflächennahe Bereich gemessen werden, in dem das eingestrahlte Licht auf die Probe trifft, daher wird es hauptsächlich zum Nachweis von Verunreinigungen in Gasen und Flüssigkeiten verwendet. Es wird für die Motorölanalyse und für Urintests verwendet.

4. Ferninfrarotlicht

Dieses misst die Ferninfrarotstrahlung, die von dem zu messenden Objekt ausgeht. Ferninfrarotstrahlung ist eng mit der Temperatur verbunden und kann Temperaturunterschiede messen. Sie wird in der Thermografie und bei Bewegungsmeldern eingesetzt.

Weitere Informationen zu Spektralsensoren

Spektralanalytische Methoden messen die Energie des von einer Substanz durchgelassenen oder reflektierten Lichts und vergleichen sie mit der Energie des einfallenden Lichts, um eine qualitative oder quantitative Analyse der Substanz zu erstellen. Die folgenden Methoden sind typische Spektralanalyseverfahren, wobei die verwendeten Wellenlängen von Gammastrahlen bis zu Radiowellen reichen.

1. Absorptionsspektroskopie

Die Absorptionsspektroskopie ist eine Analysemethode, die eine qualitative und quantitative Analyse von Stoffen ermöglicht, indem Licht auf eine Probe eingestrahlt, das reflektierte oder durchgelassene Licht gemessen und mit der Energie des einfallenden Lichts verglichen wird. Typische Analysegeräte sind Absorptionsspektrometer bei verschiedenen Wellenlängen.

2. Fluoreszenzspektroskopie (oder Emissionsspektroskopie)

Die Fluoreszenzspektroskopie ist eine Analysemethode, bei der eine Probe mit Licht bestrahlt wird, die von der Probe erzeugte Fluoreszenz (oder Emission) gemessen wird und die Energie des Lichts für eine qualitative und quantitative Analyse der Substanz verwendet wird. Typische Analysegeräte sind die Fluoreszenz-Phosphoreszenz-Spektroskopie und die Röntgenfluoreszenz-Spektroskopie (XRF).

3. Lichtstreuungsspektroskopie

Die Lichtstreuungsspektroskopie ist eine Analysemethode, bei der eine Probe mit Licht bestrahlt wird, das gestreute Licht gemessen wird und die Energie und Intensität des Lichts zur qualitativen und quantitativen Analyse von Stoffen verwendet wird. Typische Analyseinstrumente sind die Raman-Spektroskopie, die dynamische Lichtstreuung (DLS) und die Röntgenkleinwinkelstreuung (SAXS).

4. Magnetische Resonanzspektroskopie

Die Magnetresonanzspektroskopie ist eine Analysemethode, bei der eine Probe in einem Magnetfeld mit Licht bestrahlt wird, das durchgelassene Licht gemessen wird und das absorbierte Licht zur qualitativen und quantitativen Analyse von Substanzen verwendet werden kann. Typische Analysegeräte sind die Kernspinresonanz (NMR), die Elektronenspinresonanz (ESR) und die Kernspintomographie (MRI).

5. Photoelektronenspektroskopie

Die Photoelektronenspektroskopie ist eine Analysemethode, bei der eine Probe mit Licht bestrahlt wird und die durch den photoelektrischen Effekt emittierten Elektronen gemessen werden, wobei ihre Energie zur qualitativen und quantitativen Analyse von Stoffen verwendet wird, z. B. Röntgenphotoelektronenspektroskopie (XPS), Ultraviolettphotoelektronenspektroskopie (UPS), Auger-Elektronenspektroskopie (AES).

Was ist ein berührender Wegsensor?

Berührende Wegsensoren sind Sensoren, die den Abstand und andere Informationen über den Zustand des Kontakts eines Objekts mit der Sensorspitze bestimmen können.

Er kann den Abstand im Bereich des physikalischen Gleitens messen. Ein ähnliches Beispiel ist eine Messuhr, die häufig in Drehereien zu finden ist. Dabei handelt es sich um ein Messgerät in Form eines sich drehenden Zählers mit einem Zeiger, während eine Messuhr die Nadel des Zählers visuell abliest.

Berührende Wegsensoren sind dagegen Bauteile, die sich als elektrische Information erfassen lassen und in Messgeräten und Sensoren für FA-Steuerungen eingesetzt werden können. Andere Sensoren mit ähnlichen Eigenschaften sind Messelemente, die mit Hilfe von Lasern oder Ultraschallwellen die Länge messen können. Der Hauptunterschied zwischen längenmessenden Sensoren und berührenden Wegsensoren besteht darin, dass der ermittelte Wert ein absoluter Wert ist, während das Ergebnis von berührenden Wegsensoren ein relativer Abstand ist.

Anwendungen von berührenden Wegsensoren

Berührende Wegsensoren werden zur Aufnahme von Informationen als bestimmender Faktor für die Oberflächenverzerrung und den Grad der Besitzstandswahrung oder der Bearbeitung verwendet. Sie eignen sich für Anwendungen, bei denen die An- oder Abwesenheit oder die Form von nicht gemessenen Objekten mit hoher Genauigkeit im µm-Bereich gemessen werden soll.

1. Für die An-/Abwesenheitserkennung

Wenn das zu messende Objekt mit den berührenden Wegsensoren in Berührung kommt, ändert sich der Abstand zwischen den Kontaktpunkten gegenüber dem Abstand im freigegebenen Zustand. Diese Änderung kann daher erkannt werden, um festzustellen, ob sich das Messobjekt in einer vorgegebenen Position befindet oder nicht.

2. Anwendungen für die Erkennung des Änderungsbetrags

Bei der Messung der Oberflächenrauheit einer durch Schneiden geglätteten Oberfläche ändert sich z. B. beim Auftreffen des Messobjekts auf die berührenden Wegsensoren der Abstand zwischen den Berührungspunkten gegenüber dem Abstand im freigegebenen Zustand und zeigt einen konstanten Wert, der durch einen Nullpunkt ersetzt wird. Durch horizontales Verschieben des Messobjekts aus diesem Zustand heraus wird der Kontaktteil des berührenden Wegsensors oszillieren, wenn die bearbeitete Oberfläche uneben oder verzerrt ist, und der Wert der Oszillation wird als Betrag der Veränderung erfasst und kann als Oberflächenrauhigkeitswert gemessen werden.

Wie oben beschrieben, ist es möglich, mit hoher Genauigkeit in µm zu messen, wie stark sich die Oberfläche von einem beliebigen Bezugspunkt aus verändert hat. kann mit hoher Genauigkeit in µm-Einheiten gemessen werden.

3. Anwendung als Differentialdetektion

Es gibt zum Beispiel Fälle, in denen das Objekt eine lange Form mit einer relativ ungleichmäßigen Dicke hat und in denen Kratzer oder Stufen erkannt werden müssen. In solchen Fällen wird die Dicke des Objekts gemessen, während das Objekt in Längsrichtung bewegt wird. Wenn die Dicke des Objekts jedoch ungleichmäßig ist, ist es nicht möglich, eine Methode anzuwenden, bei der ein Schwellenwert zur Unterscheidung durch Messung der Länge des Objekts festgelegt wird.

Daher wird eine Methode zur Messung von Stufen durch differentielle Erkennung angewandt. Berührende Wegsensoren eignen sich für dieses Verfahren, da die Werte als relative Werte ermittelt werden.

Funktionsweise der berührenden Wegsensoren

1. Das LVDT-Verfahren

Bei der LVDT-Methode ist im Sensor ein Stelltransformator eingebaut, und physikalische Änderungen im Kontaktbereich des berührenden Wegsensors sind mit dem Kern des Stelltransformators verbunden, wodurch sich die Induktivität des Transformators ändert. Die Änderung des Kontaktteils wird als elektrisches Signal abgeleitet.

Der Kontaktbereich des berührenden Wegsensors ist mit dem Kern des Betätigungstransformators verbunden, und die Induktivität der um den Kern angeordneten Spule ändert sich, wenn sich der Kern bewegt.

2. Skalenverfahren

Das Skalenverfahren wird auch als Impulszählverfahren bezeichnet. Skalensysteme lassen sich in zwei Arten unterteilen: magnetische Impulszählsysteme, die Magnetismus verwenden, und optische Impulszählsysteme, die Licht verwenden.

Der Vorteil der magnetischen Impulszählung besteht darin, dass sie Messungen ohne Beeinträchtigung durch die Umgebung, wie z. B. Staub und Schmutz auf der Baustelle, durchführen kann. Sie ermöglichen auch die Durchführung von Arbeiten, ohne dass man sich Gedanken über die Temperatur der Baustelle machen muss.

Weitere Informationen über berührende Wegsensoren

Vor- und Nachteile der berührenden Wegsensoren

1. Die LVDT-Methode

• Vorteile: keine Messwertsprünge.
• Nachteile: Das Magnetfeld ist je nach Position des Eisenkerns in der Spule möglicherweise nicht stabil.

2. Skalenmethode

• Vorteile: nicht leicht durch die Baustelle oder die Umgebung zu beeinflussen.
• Nachteile: Reagiert möglicherweise nicht korrekt, wenn sich das Schütz plötzlich bewegt. (Messwerte können springen).

Was Ist Ein Servo-Motoren?

Servomotor ist ein Oberbegriff für einen Motor, der einen eingebauten Geber hat, aber seine Verstellung frei bestimmen kann. Das Wort Servo leitet sich von Servant (Sklave) ab und bedeutet, dass er wie vorgegeben arbeitet. Sie werden häufig in Robotern und Bearbeitungsmaschinen eingesetzt.

Verwendungszwecke von Servomotoren

Servomotoren sind im Haushalt fast nie anzutreffen, aber in der Industrie werden sie häufig eingesetzt.

Ein Beispiel sind Montageroboter in Automobilwerken. Mit Hilfe von Servomotoren lassen sich zahlreiche Teile schnell und präzise zusammenbauen.

Auch beim Lackieren und Schweißen in Automobilwerken werden Roboter mit Servomotoren eingesetzt. Je nach Programm können sie dieselben Bewegungen genau und schnell reproduzieren.

Industrielle Präzisionsgeräte wie Halbleiterfertigungsanlagen und medizinische Geräte erfordern ebenfalls ein hohes Maß an Wiederholbarkeit und Genauigkeit. Viele große und kleine Servomotoren werden in Produktionsanlagen eingesetzt.

Das Prinzip Der Servomotoren

Permanentmagnet-Synchronmotoren sind die heute am häufigsten verwendeten kleinen AC-Servomotoren. Synchronmotoren bestehen aus einem Rotor, einem Stator, Lagern und einem Gehäuse.

Der Rotor eines Permanentmagnet-Synchronmotors ist mit einem Permanentmagneten bestückt, der von einer Statorwicklung kreisförmig umschlossen ist. Drähte, die von außen mit den Statorwicklungen verbunden sind, leiten Wechselstrom durch sie hindurch.

Die vom Strom durchflossenen Statorwicklungen werden zu Elektromagneten. Da der Wechselstrom mit der Frequenz die Phase wechselt, ändern die Elektromagneten mit der Zeit auch ihre Polarität.

Der Rotor hingegen dreht sich entsprechend der Phasenänderung des Stators, da die Polarität des Dauermagneten fest ist. Dies ist das Prinzip des Rotationsbetriebs von Servomotoren.

Die meisten Servomotoren sind klein und haben eine geringe Leistung. Manchmal werden jedoch auch Induktionsmotoren für Servomotoren mit großer Leistung verwendet.

Das Hauptmerkmal von Servomotoren ist, dass sie mit einem Encoder ausgestattet sind. Der Geber ermöglicht die Rückmeldung der Motorbewegung an die Steuereinrichtung.

Servomotoren werden von einem speziellen Steuergerät angetrieben. Das Steuergerät liest das Encodersignal und kann die Anzahl der Umdrehungen, die Geschwindigkeit usw. steuern.

Spezielle Steuergeräte für Servomotoren werden als Servo-Treiber oder Servo-Verstärker bezeichnet und von den Motorherstellern verkauft.

Weitere Informationen üBer Servomotoren

1. Unterschiede Zwischen Servomotoren UND Schrittmotoren

Schrittmotoren können den Drehwinkel und die Drehgeschwindigkeit leicht und genau mit Impulssignalen steuern, da der Betrag der Drehung durch einen Impuls bestimmt wird. Sie haben eine einfache und kostengünstige Struktur, können aber bei plötzlichen Belastungen aus dem Gleichlauf geraten und haben ein geringes Drehmoment und einen hohen Geräuschpegel bei hohen Drehzahlen.

Servomotoren hingegen verwenden Sensoren zur Erfassung der Drehbewegung und senden Rückmeldesignale an den Fahrer. Das Steuersignal wird mit dem Rückkopplungssignal verglichen und der Ausgang so eingestellt, dass keine Differenz entsteht, was eine Feinsteuerung ermöglicht.

Sie drehen sich gleichmäßiger als Schrittmotoren und sind auch bei hohem Drehmoment, hoher Drehzahl und plötzlichen Belastungen stabil. Andererseits sind die Motoren und Treiber komplex und teuer, und es gibt eine Verzögerung in Bezug auf Leistungsänderungen, da sie durch Vergleich mit dem Rückkopplungssignal gesteuert werden. Servomotoren werden eingesetzt, wenn häufiges Anfahren und Anhalten oder eine Feinsteuerung erforderlich ist, z. B. bei sehr niedrigen Geschwindigkeiten oder beim Reversieren.

2 Drehmoment Des Servomotors

Das Drehmoment eines Servomotors wird unterteilt in das Nenndrehmoment und das momentane maximale Drehmoment. Das Nenndrehmoment ist das Drehmoment, das bei Nennleistung und Nenndrehzahl des Motors abgegeben wird. Im Normalbetrieb wird der Motor mit diesem Drehmoment oder darunter betrieben.

Das maximale Momentan-Drehmoment ist das maximale Drehmoment, das in einem kurzen Zeitraum abgegeben werden kann, wodurch die für die Beschleunigung und Abbremsung erforderliche Zeit verkürzt wird. Es kann ein drei- bis fünfmal höheres Drehmoment als das Nenndrehmoment erzeugen, aber die fortgesetzte Verwendung des Motors mit dem momentanen maximalen Drehmoment verkürzt seine Lebensdauer.

Motoren halten länger, wenn sie im Normalbetrieb mit ihrem Nenndrehmoment oder darunter betrieben werden. Bei der Auswahl eines Servomotors müssen das Lastmoment und das Trägheitsmoment der Maschine sowie das Steuerungsmuster der Maschine berücksichtigt werden, um die erforderliche Motordrehzahl und das Drehmoment zu ermitteln.

3. Wie Man Servomotoren Einsetzt

Servomotoren werden durch den Anschluss einer programmierbaren Steuerung, eines Servoverstärkers und eines Servotreibers verwendet.

Servomotoren, die im Elektronikbau verwendet werden, z. B. in Robotern und Steuerungen, werden über eine Mikrocontrollerplatine und Batterien betrieben. Es sind einige Bibliotheken für Servomotoren verfügbar, so dass sie durch einfaches Schreiben von Code betrieben werden können.

Was ist ein FPGA?

FPGAs stehen für Field Programmable Gate Arrays und sind Bausteine, die logische Schaltungen integrieren, die vom Designer programmiert werden können, um logische Schaltungen im Feld zu konfigurieren.

Spezialisierte Logik-ICs haben feste Schaltkreise und erfordern ein Redesign/eine Neuproduktion von Masken, wenn Teile davon geändert werden, während FPGAs sich dadurch auszeichnen, dass ihre logischen Schaltkreise vom Designer frei verändert werden können.

FPGAs wurden von Xilinx in den USA entwickelt. Es handelt sich dabei um großformatige PLDs, die beliebig oft verändert werden können, indem die Schaltungskonfiguration in SRAM geschrieben wird.

Anwendungen von FPGAs

FPGAs werden in Automobilgeräten, Datensensoren, Deep Learning usw. eingesetzt. Große Logikschaltungen werden zur Durchführung von Hochgeschwindigkeits-Logikoperationen verwendet, die nicht von der CPU programmiert werden können. Eine Lösung ist die Entwicklung und Herstellung dedizierter LSIs (z. B. ASICs), aber dedizierte LSIs lassen sich nur schwer durch andere Schaltungen ersetzen.

FPGAs hingegen ermöglichen es den Schaltungsentwicklern, Anwendungsschaltungen frei zu entwerfen, und erleichtern auch die Änderung von Schaltungen, wodurch die Kosten für die Entwicklung von Logikschaltungen erheblich gesenkt werden. Diese Eigenschaften haben dazu geführt, dass FPGAs in einer Vielzahl von Bereichen eingesetzt werden.

1. Kfz-Ausrüstung

Gründe für den Einsatz in der Automobilausrüstung sind unter anderem verkürzte Entwicklungszyklen, Flexibilität im Umgang mit Änderungen und das Entstehen von Geräten, die den Qualitätsanforderungen entsprechen. Ein konkretes Beispiel hierfür ist die Videoanalyse für Fahrerassistenzsysteme.

Fahrassistenzsysteme müssen Videosignale von Fahrzeugkameras sofort in Echtzeit analysieren, um den Fahrer beim Fahren zu unterstützen, und benötigen Algorithmen mit geringer Latenzzeit und hoher Genauigkeit. FPGAs sind hierfür geeignet, da sie eine schnelle arithmetische Verarbeitung erfordern und die elektronischen Steuerfunktionen im Gerät je nach Bedarf geändert werden können.

2. Rechenzentren

FPGAs werden zunehmend in Rechenzentren eingesetzt. Sie ersetzen vor allem CPUs und sind für die Verarbeitung von KI, Sicherheit, Authentifizierung, Echtzeitanalyse, Deep Learning usw. zuständig. FPGAs werden auch eingesetzt, um die Leistung von großen Datensystemen zu verbessern. Sie bieten Konnektivität mit hoher Bandbreite und niedriger Latenz zu Netzwerk-/Speichersystemen und beschleunigen so die Datenverarbeitung. Darüber hinaus unterstützen sie die Datenkomprimierung und die Füllverarbeitung.

3. Deep Learning

In der Welt des Deep Learning ist die Flexibilität von FPGAs, Schaltungen zu ändern, äußerst nützlich, da sich die optimale Modellierung ständig ändert. FPGAs sind ideale Bausteine für Anwendungen wie diese, bei denen das System häufig verbessert werden muss.

Funktionsweise von FPGAs

FPGAs sind LSIs, die auf einem Gitter aus relativ kleinen programmierbaren Logikblöcken mit vertikalen und horizontalen Leiterbahnen zwischen ihnen basieren. Obwohl jeder Logikblock klein ist, können viele Blöcke kombiniert werden, um große Schaltungen zu realisieren.

Ein grundlegender Logikblock besteht aus einer LUT (Look Up Table), Flip-Flops und zusätzlichen Schaltungen. Die Logikblöcke können mit Hilfe von Schaltmatrizen (Transfergattern) in den Leiterbahnen beliebig miteinander verbunden werden.

Die LUTs verwenden SRAM. Die Schaltmatrix wird ebenfalls durch die in den SRAM geschriebenen Daten gesteuert. Da die Daten im SRAM beim Ausschalten der Stromversorgung verloren gehen, lesen FPGAs die Schaltungsinformationen (Konfigurationsdaten) beim Einschalten der Stromversorgung extern aus.

Zusätzlich zu den grundlegenden Logikblöcken verfügen FPGAs über interne Verdrahtungswege, spezielle Taktleitungen, Multiplikatoren (DSPs), E/A-Abschnitte, PLLs, Block-RAMs usw. Diese sind in einem Maschenmuster angeordnet, um das Routing beliebiger Schaltungsmuster zu erleichtern.

Weitere Informationen über FPGAs

1. Entwurfswerkzeuge

Traditionell wurde RTL (Register Transfer Level) als Entwurfssprache für FPGAs verwendet. Auf der Grundlage der RTL des Designers wurde mit den vom FPGA-Anbieter bereitgestellten Tools eine in FPGAs zu schreibende Download-Datei erzeugt.

In jüngster Zeit haben die Hersteller von FPGAs jedoch so genannte High-Level-Synthese-Compiler auf den Markt gebracht. Die Verwendung dieser High-Level-Synthese-Compiler ermöglicht ein effizientes Design und reduziert gleichzeitig die für die Verifizierung der Schaltung benötigte Zeit. Dies trägt zu einer kürzeren Produktentwicklungszeit bei.

Derzeit bieten die FPGAs-Hersteller die folgenden drei High-Level-Synthese-Compiler an:

• Modellbasierte (DSP) Compiler
• HLS-Compiler
• OpenCL-Compiler

Bei der Untersuchung von Schaltungen mit FPGAs werden in der Regel Evaluierungsboards verwendet. Die Evaluierungsboards werden von verschiedenen Unternehmen verkauft, darunter Halbleiterhersteller, Hersteller von Evaluierungsboards und Auftragsentwicklungsunternehmen. Infolgedessen gibt es eine sehr große Anzahl verschiedener Arten von Evaluierungsboards, und es ist notwendig, dasjenige auszuwählen, das dem technischen Niveau und dem Zweck am besten entspricht. Die folgenden sechs sind typische Hersteller:

• HiTech Global
• BittWare
• TUL
• IOxOS
• Portwell Japan
• ANVENT

2. Markt

Ein Bericht von Global Information vom April 2020 prognostiziert für den FPGAs-Markt einen Wert von 8,6 Mrd. USD im Jahr 2025, verglichen mit 5,9 Mrd. USD im Jahr 2020. Die durchschnittliche jährliche Wachstumsrate (CAGR) wird voraussichtlich 7,6 % betragen. Zwar liegen keine detaillierten Zahlen vor, doch wenn der FPGAs-Markt nach Technologieknoten kategorisiert wird, zeigt sich, dass der größte Anteil des Produktmixes im Jahr 2019 unter 28 nm liegt.

Darüber hinaus prognostiziert der Bericht ein hohes Wachstum bei Produkten unter 28 nm bis 2025 aufgrund des Aufkommens von Low-Power-Produkten usw. Zu den Anwendungen, die den FPGAs-Markt von 2020 bis 2025 vorantreiben, gehören Hochleistungscomputer für Cloud Computing und 5G-Netzwerke. 5G-Vernetzung, etc.

Was ist ein Näherungsschalter?

Ein Näherungsschalter ist ein Schalter, der zum Ein- und Ausschalten verwendet wird.

Sie funktionieren durch Erkennung von Infrarotstrahlung, Mikrowellen, Magnetismus, Licht, Vibration, Druck, etc. Der Schalter kann durch einen mechanischen Kontakt oder durch Veränderungen der Elektronen oder des Widerstands betätigt werden, die der eingebaute Näherungsschalter abgibt, wenn er Licht, etc. erkennt.

Anwendungen des Näherungsschalters

Näherungsschalter werden in Geschäften, Häusern, Produkten, Produktionsanlagen und Laboreinrichtungen verwendet. Bei der Auswahl von Näherungsschaltern sind die Größe, die Erfassungsgenauigkeit, die Störfestigkeit und die Lebensdauer zu berücksichtigen.

Nachfolgend einige Beispiele für Näherungsschalter-Anwendungen:

• Systeme, die mit Infrarotlicht die Annäherung einer Person an einer automatischen Tür erkennen und diese aktivieren.
• Systeme in Fabriken, die den Durchgang von Gegenständen erkennen und einen Alarm auslösen.
• Erkennungssysteme für IC-Karten und Magnetstreifenkarten an Eingangstoren.

Funktionsweise von Näherungsschaltern

In diesem Abschnitt wird die Funktionsweise von Näherungsschaltern beschrieben. In diesem Abschnitt werden die Erkennungsmethoden von Näherungsschaltern erläutert, die durch Kontakt, Magnetismus, Licht und Temperaturveränderung funktionieren.

1. Kontakt

Bei der Kontaktdetektion wird die durch den Kontakt hervorgerufene Druckänderung durch Messung der Widerstandsänderung des Sensorelements mit Hilfe einer Membran oder ähnlichem gemessen, die den Näherungsschalter betätigt. Bei anderen Verfahren werden mechanische Kontakte durch Berührung betätigt.

2. Magnet

Erfassungselemente wie Reed-Schalter, Hall-Elemente und magnetoresistive Elemente werden verwendet, um den Betrag der Änderung des Magnetismus zu erfassen und den Schalter zu betätigen. Je nach Art der Näherungsschalter gibt es Schalter, die keine Stromversorgung benötigen, Schalter mit schneller Reaktionszeit und Schalter mit hoher Empfindlichkeit.

3. Licht

Ein als Fotodiode bezeichnetes Erfassungselement wird verwendet, um das Licht des Näherungsschalters zu erfassen und den Schalter zu betätigen. Fotodioden sind Sensorelemente, die Licht in Strom umwandeln.

4. Temperatur

Näherungsschalter werden mit einem temperaturabhängigen Widerstandselement usw. betrieben, dessen Widerstand sich in Abhängigkeit von der Temperatur ändert. Eine Membran oder ähnliches wird verwendet, um den durch die Temperatur veränderten Widerstandswert zu erfassen.

Arten von Näherungsschaltern

Die ersten beiden Arten von Näherungsschaltern sind kontaktbehaftet und berührungslos, was die Art der Erfassungsmethode betrifft.

Kontaktbehaftete Näherungsschalter

Kontaktbehaftete Näherungsschalter schalten die Kontaktpunkte durch die Einwirkung einer physikalischen Kraft. Da der Sensorkörper den Näherungsschalter direkt berührt, um den Stromkreis zu schalten, gibt es keine Erkennungsfehler, aber der Nachteil ist, dass der physische Kontakt dazu führen kann, dass der Näherungsschalter mit der Zeit kaputt geht und sich verschlechtert.

Berührungslose Näherungsschalter

Berührungslose Näherungsschalter detektieren berührungslos mit Hilfe von Magnetismus oder Licht und zeichnen sich durch eine längere Lebensdauer als kontaktbehaftete Näherungsschalter aus.

Näherungsschalter werden je nach Art des internen Schaltkreises als a-contact, b-contact oder c-contact klassifiziert.

• a-Contact

Beim a-Contact-Typ ist im ausgeschalteten Zustand kein Stromkreis angeschlossen, und der Stromkreis ist angeschlossen, wenn der Näherungsschalter reagiert.

• b-Contact

Der b-Contact ist das Gegenteil des a-Contacts: Der Stromkreis ist im ausgeschalteten Zustand angeschlossen und wird beim Ansprechen des Näherungsschalters unterbrochen.

• c-Contact

Der c-Contact hat die gleichen Eigenschaften wie der a-Contact und der b-Contact. Er besteht aus einer Eingangsklemme und zwei Ausgangsklemmen mit einer internen Schaltung, die mit jeder Ausgangsklemme verdrahtet ist, und hat die Funktion des a-Contacts und des b-Contacts.

Beachten Sie, dass berührungslose Näherungsschalter ein geringes Ausfallrisiko und eine ausgezeichnete Haltbarkeit haben, selbst bei größeren Messkörpern, und daher für den Einsatz außerhalb von Maschinen und in der Nähe von Wasser geeignet sind. Die Wahl eines wasserdichten Näherungsschalters kann außerdem fehlerhafte Signale aufgrund von Wassereintritt nicht nur am Näherungsschalter selbst, sondern auch am Kabelbaumstecker verhindern.

Wasserdichtigkeit von Näherungsschaltern

Je nach Betriebsumgebung müssen Näherungsschalter wasserdicht sein. Dies gilt zum Beispiel für elektrische Geräte in der Nähe von Wasser, für Teile der Fahrzeugausrüstung, die mit Wasser in Berührung kommen können, und für Maschinen, die im Freien eingesetzt werden.

1. Wasserdichte Erkennung von Elektrogeräten

Bei den wasserdichten Näherungsschaltern, die z. B. für den Antrieb von Elektrogeräten verwendet werden, handelt es sich hauptsächlich um kontaktbehaftete, kompakte Näherungsschalter.

Es reicht jedoch nicht aus, nur einen wasserdichten Näherungsschalter zu wählen, sondern es muss auch auf die Wasserdichtigkeit des Kabelbaumsteckers geachtet werden.

2. Wasserdichte Erkennung bei Anwendung im Freien

Geräte, die im Freien eingesetzt werden, können einen großen Sensorkörper haben, was bei kleinen Näherungsschaltern das Risiko eines Ausfalls erhöht. Daher sollte je nach Situation ein berührungsloser, wasserdichter Näherungsschalter gewählt werden.

Was sind Leiterplatten-Bestücker?

Leiterplatten-Bestücker sind Geräte zur Montage von elektronischen Bauteilen auf der Oberfläche von Leiterplatten.

Sie werden auch als Surface Mounter oder Chip Mounter bezeichnet und montieren Bauteile verschiedener Formen und Größen mit hoher Geschwindigkeit und Präzision. Es gibt zwei Arten von Leiterplatten-Bestücker: rotierende Leiterplatten-Bestücker und modulare Leiterplatten-Bestücker. In den letzten Jahren haben sich modulare Leiterplatten-Bestücker durchgesetzt, die kompakter sind und eine höhere Montagegeschwindigkeit aufweisen.

Die Oberflächenmontage, auch bekannt als SMT (Englisch: Surface Mount Technology), ist eine Methode zur Montage von Leiterplatten. Elektronische Bauteile wie IC-Chips und Kondensatoren werden auf der Oberfläche einer Leiterplatte montiert, und die Elektroden werden in einem Reflow-Ofen durch Verbinden mit pastenförmigem Lot fixiert.

Im Vergleich zur Bestückung, bei der die Anschlüsse der Bauteile in Löcher gesteckt werden, ist diese Methode platzsparend und hat sich in den letzten Jahren als gängige Bestückungsmethode durchgesetzt. Für die Kleinserienfertigung mit einer geringen Anzahl von Platinen und Bauteilen ist auch die manuelle Lötmontage von Hand möglich.

Anwendung von Leiterplatten-Bestückern

Es gibt viele Leiterplatten, die mit Leiterplatten-Bestückern oberflächenmontiert werden und fast überall zu finden sind, wo eine elektrische Leiterplatte benötigt wird. Beispiele für oberflächenmontierte Leiterplatten im Einsatz sind:

• Mobiltelefone
• Smartphones
• Spielkonsolen
• Haushaltsgeräte
• Automobil-Substrate
• Flugzeuge
• Raketen

Sie werden in vielen bekannten Gegenständen verwendet, die elektrische Leiterplatten erfordern. Die Oberflächenmontage besteht aus einem Druckprozess, einem Montageprozess und einem Reflow-Prozess. Leiterplatten-Bestücker werden benötigt, um die elektronischen Bauteile auf der Leiterplatte zu montieren, nachdem der Klebstoff durch Cremelotdruck oder Dispensen im Druckverfahren aufgetragen wurde. Anschließend wird in einem Reflow-Ofen Wärme zugeführt, damit sich das Lot und der Klebstoff mit dem Bauteil verbinden und auf dem Bauteil haften.

In den letzten Jahren sind die elektronischen Bauteile kleiner als einige Millimeter geworden, so dass es schwierig ist, sie von Hand zu montieren. Leiterplatten-Bestücker, die eine genaue und schnelle Montage von Bauteilen ermöglichen, sind für die Leiterplattenmontage unverzichtbar. Es gibt Leiterplatten-Bestücker für eine Vielzahl von elektronischen Bauteilen, auch für unregelmäßig geformte und große Bauteile.

Funktionsweise der Leiterplatten-Bestücker

Leiterplatten-Bestücker sind eine Vorrichtung zur Montage von Bauteilen auf Leiterplatten, auf die zuvor Lötdruck oder Klebstoff aufgetragen wurde. Die in die Zuführung eingelegten Bauteile werden von den Saugdüsen der Vorrichtung aufgenommen und an einer vorbestimmten Position auf der Leiterplatte befestigt. Der Aufbau der Leiterplatten-Bestücker ist wie folgt:

• Kopfeinheit
  Die elektronischen Bauteile werden von den Düsen aufgenommen.
• Antriebsteil
  Bewegt den Kopfteil auf der XY-Achse.
• Versorgungsbereich
  Versorgt die zu bestückenden elektronischen Bauteile.
• Erkennungssektion
  Erkennt die Position von Substraten und elektronischen Bauteilen mit einer Kamera.
• Transportbereich
  Die Leiterplatte wird transportiert.

Leiterplatten-Bestücker werden für die Montage von elektronischen Bauteilen durch Oberflächenmontage verwendet. Nachdem die Bauteile mit Hilfe der Leiterplatten-Bestücker platziert wurden, findet der Lötprozess statt. Je nach Lötverfahren ist die Vorbehandlung vor dem Einsatz von Leiterplatten-Bestückern unterschiedlich. In vielen Fällen wird als Vorbehandlung Lot mit einem Cremelotdrucker aufgetragen oder Kleber mit einem Dispenser aufgetragen.

Nach der Vorbehandlung der Leiterplatte werden die elektronischen Bauteile, wie z. B. die zu bestückenden Chips, gruppiert und in die Leiterplatten-Bestücker eingelegt. Die elektronischen Bauteile werden automatisch aus dem Feeder zugeführt und von der Düse des Dispensers unter Unterdruck angesaugt. Die angesaugte Düse fährt direkt auf die Platine und die elektronischen Bauteile können an der eingestellten Stelle auf der Platine platziert und positioniert werden.

Leiterplatten-Bestücker können in rotierende Leiterplatten-Bestücker und modulare Leiterplatten-Bestücker unterteilt werden. Am weitesten verbreitet sind modulare Leiterplatten-Bestücker, die in den letzten Jahren immer kleiner und handlicher geworden sind. Drehbare Leiterplatten-Bestücker verwenden einen Drehkopf zum Aufnehmen und Platzieren elektronischer Bauteile. Modulare Leiterplatten-Bestücker verwenden XY-Roboterachsen, um den Kopf zum Aufnehmen und Einlegen der Komponenten zu bewegen.

Leiterplatten-Bestücker haben es in den letzten Jahren ermöglicht, elektronische Bauteile mit hoher Geschwindigkeit und Genauigkeit in Position zu bringen. Die verbesserte Leistung der Bauteilerkennungskamera ermöglicht eine hochpräzise Montage durch Messung und Korrektur der Position der Leiterplatte und der Einbauposition des Bauteils.

Arten von Leiterplatten-Bestückern

Leiterplatten-Bestücker gibt es in zwei Ausführungen: modular und drehbar.

1. Modularer Typ

Modulare Leiterplatten-Bestücker sind derzeit der häufigste Typ von Leiterplatten-Bestückern: Am Ende des XY-Roboters ist ein Saugkopf angebracht, der das zu montierende Bauteil aufnimmt und zur Montageposition auf der Leiterplatte transportiert.

Die Anlage kann zwar kompakt gebaut werden, hat aber den Nachteil, dass der Saugkopf bei jeder Aufnahme eines Bauteils in XY-Richtung bewegt werden muss, was zu einer längeren Taktzeit führt als beim rotierenden Typ.

2. Rotierender Typ

Der Rotationstyp hat mehrere Saugköpfe auf einem rotierenden Drehteil und kann mehrere Bauteile in einem einzigen Aufnahmevorgang aufnehmen. Dies hat zwar den Vorteil der schnellen Montage, aber den Nachteil, dass die Ausrüstung groß ist und die Wartungskosten hoch sind.

Außerdem muss eine große Anzahl von Teilen auf einmal gesetzt werden, was in der heutigen Welt, in der eine Produktion mit kleinen Stückzahlen und hohem Mischungsverhältnis erforderlich ist, nicht mehr angemessen ist. Aus diesem Grund haben die meisten Hersteller von Leiterplatten-Bestückern die Produktion von Rotationstypen inzwischen eingestellt.

Wie wählt man einen Leiterplatten-Bestücker aus?

Bei der Auswahl eines Leiterplatten-Bestückers sollten folgende Faktoren berücksichtigt werden:

1. Geschwindigkeit

Die Geschwindigkeit bei der Montage eines einzelnen Bauteils schwankt je nach Modell zwischen 0,1 s und 1 s.

2. Montagegenauigkeit

Bei Montagetechniken, die eine Miniaturisierung und hohe Dichte von Bauteilen erfordern, wie z. B. Leiterplatten für Smartphones, ist ein Fehler von etwa 0,1 mm erforderlich. Für Leiterplatten, die keine hohe Bestückungsdichte erfordern, ist eine Bestückungsgenauigkeit von etwa 0,2 mm ausreichend.

3. Bauteilarten

Wenn große oberflächenmontierte Bauteile, wie z. B. auf Trays gelieferte Bauteile, sowie auf Band gewickelte Chip-Bauteile eingemischt werden sollen, ist ein großer Leiterplatten-Bestücker erforderlich, der in der Lage ist, spezielle Teilezuführungen einzustellen.

Weitere Informationen zu Leiterplatten-Bestückern

Teilezuführer

Teilezuführer sind automatische Teilezuführungen, die elektronische Bauteile in die Anlage einführen. Elektronische Bauteile werden in Spulen- oder Trayverpackungen angeliefert und in die Zuführung eingesetzt.

Dies ist eine wichtige Einrichtung, da die Bauteile durch die Zuführung in die Anlage gelangen und ohne Kippen in eine bestimmte Richtung geladen werden. Durch den Einsatz von Zuführungswechselwagen können die Zuführungen in einem Arbeitsgang von der Haupteinheit abgenommen und für jeden Wagen optimiert werden, wodurch sich die Zahl der Einrichtungsstunden verringert.

Die Größe des Teilezuführers muss entsprechend der Verpackungskonfiguration der folgenden Teile gewählt werden:

• Für Reel-Tape-Sharing
• Für die Stangenzuführung
• Für separate Teile
• Tray-Zuführung

Bei Reel-Tape-Sharing-Produkten, die die häufigste Form der Zuführung darstellen, sind die elektronischen Bauteile auf einem Papier- oder Kunststoffprägeband befestigt, das mit einem dünnen Kunststofffolienband, dem so genannten Deckband, abgedeckt ist. Dieser Mechanismus führt die Bauteile in das Gerät ein, während das Abdeckband in der Zuführung abgezogen wird.