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Was ist ein Hochfrequenz-Relais?

Ein Hochfrequenz-Relais ist eines der Elemente, die Hochfrequenzsignale schalten.

Hochfrequenz-Relais haben in der Regel keine Anschlüsse und werden daher durch Löten verwendet, und ihre Hochfrequenzeigenschaften werden stark durch das Substrat beeinflusst. Bei der Verwendung von Relais in Hochfrequenz-Schaltkreisen stellen sich auch Fragen der Isolierung (Signalverluste zwischen den Kontakten (Schaltkreisen), wenn die Kontakte offen sind) und der Einfügedämpfung (Signalverluste, wenn die Kontakte geschlossen sind).

Verwendung von Hochfrequenz-Relais

Hochfrequenz-Relais werden in Geräten mit einem so genannten Hochfrequenz-Stromkreis verwendet. Zur Steuerung von Hochfrequenzsignalen ist ein hochfrequenzspezifisches Relais anstelle eines gewöhnlichen Relais erforderlich.

Beispiele sind Mobilfunk-Basisstationen, Rundfunkgeräte, Messgeräte und Funkgeräte. Eine weitere Anwendung sind drahtlose LAN und Bluetooth, die im Haushalt weit verbreitet sind. In beiden Fällen ist das Relais für das reibungslose Umschalten von Signalen in verschiedenen Geräten verantwortlich.

Prinzip der Hochfrequenz-Relais

Hochfrequenz-Relais haben eine ähnliche Struktur wie gewöhnliche Relais.

1. Relaisprinzip

Wenn in einem Relais eine kleine Menge Strom durch eine um einen Eisenkern gewickelte Spule fließt, zieht ein Elektromagnet die Eisenteile zusammen und bringt sie miteinander in Kontakt, wodurch der Stromkreis geschlossen wird und eine große Menge Strom direkt von der Stromquelle zu den elektrischen Bauteilen fließen kann. Wird der Strom zwischen den Anschlüssen unterbrochen, wird das in der Spule erzeugte Magnetfeld abgebaut und die elektrischen Geräte stellen ihren Betrieb ein.

Bei der Verwendung von Relais in Hochfrequenz-Schaltkreisen sind Isolierung und Einfügungsdämpfung ein Problem.

2. Isolierung

Die Isolierung entspricht dem Widerstand zwischen den Ausgangsklemmen, wenn das Relais ausgeschaltet ist. Bei hohen Frequenzen kommt es zu Signalverlusten, auch wenn das Relais ausgeschaltet ist. Die Isolation ist ein Parameter, der das Ausmaß dieser Signalverluste angibt.

Je höher die Frequenz ist, desto größer ist das Lecksignal, während der Isolationswert selbst tendenziell kleiner ist. Dies kann zu Interferenzen zwischen Schaltkreisen führen.

3. Einfügungsdämpfung

Die Einfügedämpfung, auch Einfügungsdämpfung genannt, bezieht sich auf den Signalverlust zwischen den Kontakten, der auftritt, wenn die Kontakte geschlossen sind. Je höher die Frequenz ist, desto größer ist der Signalverlust zwischen den Kontakten (Schaltkreisen), was eine genaue Übertragung des Signals unmöglich macht und zu Wärmeentwicklung führt.

Mit anderen Worten, es ist wichtig, dass es zwischen den Kontakten nur geringe Signalverluste gibt, wenn sie offen sind, und nur geringe Signalverluste, wenn sie geschlossen sind, auch wenn die Frequenz des Signals steigt.

4. Rückflussdämpfung

Bei einer Impedanzänderung im Signalweg tritt ein als Reflexion bekanntes Phänomen auf, bei dem ein Teil des Signals das empfangende Ende nicht erreicht, sondern zum sendenden Ende zurückkehrt.

Der Grad der Signalreflexion wird als Rückflussdämpfung bezeichnet und durch das Verhältnis der Eingangsleistung zur reflektierten Leistung ausgedrückt. Ein weiterer Indikator für den Reflexionsgrad ist das VSWR (Voltage Standing Wave Ratio): Je näher der VSWR-Wert bei 1 liegt, desto geringer ist die Reflexion, was bedeutet, dass es sich um eine gute Eigenschaft handelt.

Relais, die in Hochfrequenzschaltungen eingesetzt werden, benötigen neben den allgemeinen Relaiseigenschaften auch Hochfrequenzeigenschaften, d. h. sie müssen, wie oben beschrieben, eine hohe Isolation und eine geringe Einfügungsdämpfung aufweisen. Darüber hinaus muss die Rückflussdämpfung, die den Grad der Signalreflexion angibt, groß sein, das VSWR muss klein sein und der Wellenwiderstand, der den Widerstandswert angibt, muss angemessen sein.

Weitere Informationen zu Hochfrequenz-Relais

Hochfrequenzschaltungen

Unter Hochfrequenzschaltungen versteht man elektronische Schaltungen, die bei hohen Frequenzen anders funktionieren als bei niedrigen Frequenzen. Schaltungen, die elektronische Signale mit Frequenzen von bis zu mehreren GHz verarbeiten, wie z. B. Wireless LANs, sind Hochfrequenzschaltungen.

Bei elektronischen Signalen mit hohen Frequenzen muss berücksichtigt werden, dass die Strom- und Spannungspegel der Signale an verschiedenen Stellen der elektronischen Schaltung unterschiedlich sind. Schaltungen, die dieses Verhalten berücksichtigen, werden als verteilte Konstantstromkreise bezeichnet.

Was ist ein Beleuchtungsmessgeräte?

Ein Beleuchtungsmessgerät ist ein Messgerät, das die Helligkeit einer von einer Lichtquelle beleuchteten Fläche misst.

Eine Lichtquelle kann die Sonne, eine Leuchtstoff- oder Glühlampe oder LED-Licht sein. Die Helligkeit ist definiert als Lichtstrom pro Flächeneinheit (lm/m2), ausgedrückt in Lux (lx). Die in der Studiofotografie verwendeten Auflicht-Belichtungsmesser sind ebenfalls eine Art von Beleuchtungsstärkemessern, zeichnen sich jedoch durch die Anzeige von EV-Werten aus, die leicht in Blende und Verschlusszeit umgerechnet werden können.

Verwendungszwecke von Beleuchtungsmessgeräten

Die Helligkeit der Arbeitsumgebung kann bestimmt werden. Die Beleuchtungsstärke von Beleuchtungsanlagen an Arbeitsplätzen wie Schulen, Fabriken und Büros wird beispielsweise durch die “School Environmental Health Standards”, die “Occupational Health and Safety Regulations” und die “Office Health Standards Regulations” geregelt. Dort werden Beleuchtungsmessgeräte eingesetzt, um zu messen, ob die Normen eingehalten werden.

In Wissenschaft und Technik werden Beleuchtungsmessgeräte eingesetzt, wenn die Helligkeit die Ergebnisse von Experimenten beeinflusst. Die im vorigen Abschnitt erwähnten Belichtungsmesser werden verwendet, um beim Fotografieren die richtigen Belichtungsbedingungen zu bestimmen.

Prinzip der Beleuchtungsmessgeräte

Beleuchtungsmessgeräte messen und quantifizieren die Helligkeit einer mit Licht beleuchteten Fläche. Dazu wird ein Sensor benötigt, der die Intensität des Lichts erfasst, wofür sich Fotodioden eignen. Fotodioden werden als Sensoren in Beleuchtungsmessgeräten eingesetzt, weil der Fotostrom proportional zur Lichtintensität fließt und sie einen großen Dynamikbereich haben. Das Grundprinzip eines Beleuchtungsmessgeräts besteht darin, diesen Fotostrom zu messen und in Helligkeit umzuwandeln. Als Beleuchtungsmessgerät muss es auf die folgenden beiden Elemente reagieren.

1. Ausgleich der visuellen Empfindlichkeit

Das menschliche Auge reagiert auf Licht (elektromagnetische Wellen) im Bereich von 380-700 nm mit einer Spitzenwellenlänge von 555 nm, aber die Empfindlichkeit nimmt allmählich ab, je weiter man sich von der Spitzenwellenlänge entfernt. Diese Eigenschaft ist international genormt und wird als standardisierte spektrale photopische Effizienz V (λ) bezeichnet. Die spektrale Empfindlichkeitscharakteristik einer Fotodiode hingegen unterscheidet sich völlig von V (λ), weshalb ein Sichtbarkeitskorrekturfilter in der Nähe der Fotodiodenoberfläche angebracht wird, um die spektrale Empfindlichkeitscharakteristik eines Beleuchtungsmessgeräts an V (λ) anzunähern.

2. Kosinuskorrektur

Wenn die Beleuchtungsstärke in der Ebene senkrecht zum parallelen Lichtstrom E ist, ist die Beleuchtungsstärke E’ in der um θ geneigten Ebene.

E’=E cosθ

E’ ist E’=E cosθ. Zur Durchführung der Kosinuskorrektur wird im lichtempfangenden Teil des Beleuchtungsmessgeräts ein halbkugelförmiger Transmissionsdiffusor installiert, und das diffuse Licht, das diesen Diffusor passiert, wird durch einen Korrekturfilter für die visuelle Empfindlichkeit geleitet und gelangt in die Fotodiode.

Arten von Beleuchtungsmessgeräten

Es gibt verschiedene Arten von Beleuchtungsmessgeräten, die sich nach Messbereich, Genauigkeit und Benutzerfreundlichkeit unterscheiden.

1. Analoger Typ

Hierbei handelt es sich um ein einfaches Beleuchtungsmessgerät für einfache Inspektionen, bei dem das angezeigte Ergebnis in der Regel mit Hilfe einer Nadel am Messgerät abgelesen wird. Sie werden hauptsächlich zur Überprüfung der Helligkeit von Beleuchtungskörpern wie Leuchtstoff- und Glühlampen verwendet und verbrauchen aufgrund ihrer einzigen Funktion relativ wenig Strom.

2. Integrierter digitaler Typ

Bei diesem Typ sind der Lichtempfangsteil und die Haupteinheit integriert. Im Vergleich zu den analogen Typen ist dieser Typ vielseitiger und hat einen größeren Messbereich, was ihn zum Standardtyp macht. Der Vorteil dieses integrierten Typs ist seine einfache Handhabung.

3. Separater digitaler Typ

Der Lichtempfangsteil und die Haupteinheit können für die Messung getrennt werden, was den Einfluss des von der zu messenden Person reflektierten Lichts verringert und genauere Messungen ermöglicht. Die Lichtempfangseinheit kann in der richtigen Position im Verhältnis zur Lichtquelle platziert werden, auch in hohen oder engen Räumen, was eine größere Messfreiheit ermöglicht. Separate Modelle sind in der Regel genauer und haben einen größeren Messbereich und können überall eingesetzt werden, vom Sonnenlicht bis zur Dunkelheit. Die Messgenauigkeit wird in drei Klassen eingeteilt: Klasse A, Klasse AA und Präzisionsklasse, wobei die Klasse AA und höher für industrielle Messungen verwendet wird. Früher gab es Beleuchtungsmessgeräte der Klasse B, die heute jedoch nicht mehr verwendet werden.

Weitere Informationen über Beleuchtungsmessgeräte

Wie werden Beleuchtungsmessgeräte verwendet?

Beleuchtungsmessgeräte sind einfach zu bedienen: Drücken Sie einfach die Messtaste am Beleuchtungsmessgerät und der Messwert wird angezeigt. Die relativ geringe Größe des Beleuchtungsstärkemessgeräts erleichtert die Verwendung in einer Vielzahl von Situationen, aber je nachdem, wie das Beleuchtungsstärkemessgerät verwendet wird, werden möglicherweise nicht immer korrekte Messwerte erzielt. Bei der Verwendung des Beleuchtungsstärkemessgeräts sind die folgenden Vorsichtsmaßnahmen zu beachten.

1. Reflektiertes Licht

Das Beleuchtungsmessgerät nimmt nicht nur das direkt von der Lichtquelle einfallende Licht auf, sondern auch das von den umgebenden Gegenständen reflektierte Licht und wird daher durch das von der Hand, dem Gesicht oder der Kleidung der gemessenen Person reflektierte Licht beeinflusst. Ergreifen Sie Maßnahmen, wie z. B. sich außerhalb des Lichterfassungsbereichs des Sensors zu platzieren oder Kleidung mit geringem Lichtreflexionsgrad zu tragen.

2. Punktdurchmesser des zu messenden Lichts

Bei schmalen Lichtstrahlen wie z. B. Lasern, die üblicherweise in Beleuchtungsmessgeräten verwendet werden, ist eine genaue Messung schwierig, da der Weg des Lichts, das den Sensor erreicht, je nach Einfallswinkel variiert. Bei der Messung eines Lichtpunktes, der kleiner ist als die Lichtempfangsfläche des Beleuchtungsmessgerätes (die Größe der durchlässigen Streuscheibe), wird der Fehler größer.

3. Abstand zwischen Lichtquelle und Beleuchtungsmessgeräte-Empfänger

Bei der Messung der Beleuchtungsstärke von Licht, das von einer Punktlichtquelle ausgeht, ist der Einfallswinkel auf den Sensor umso größer, je geringer der Abstand zwischen Lichtquelle und Beleuchtungsmessgerät ist, was zu Fehlern führt. Der Abstand zwischen der Lichtquelle und dem Beleuchtungsmessgerät sollte mindestens 1 m betragen. Bei der Prüfung, ob die Umgebung für Schulen, Arbeitsplätze, Fabriken usw. geeignet ist, müssen die vorgegebenen Normen und Messverfahren eingehalten werden.

Was ist ein Motor-Treiber?

Ein Motor-Treiber ist ein Gerät, das zur Steuerung des Antriebs im Zusammenhang mit der Motordrehung verwendet wird. In Verbindung mit einem Computer, z. B. einem Mikrocomputer, steuert er das Timing und die Geschwindigkeit der Motordrehung, indem er die entsprechende Spannung und den entsprechenden Strom anlegt.

Der Motor-Treiber-IC, das Herzstück des Motor-Treibers, ist extrem klein und hat daher den Vorteil, dass er im Vergleich zum Aufbau einer separaten Motorsteuerungsschaltung durch die Kombination von Einzelkomponenten weniger Platz benötigt. Darüber hinaus sind einige Motortreiber mit Schutzfunktionen gegen Überstrom und Überhitzung ausgestattet, so dass der Benutzer den Motor sicher steuern kann.

Einsatzmöglichkeiten von Motor-Treibern

Die Auswahl des geeigneten Motor-Treibers richtet sich nach der Art des Motors. Typische Motoren sind bürstenbehaftete Gleichstrommotoren, bürstenlose Motoren, Schrittmotoren und Linearmotoren.

Gleichstrommotoren sind einfach und kostengünstig und daher vielseitige Motoren, die in einer Vielzahl von Anwendungen eingesetzt werden, darunter auch in Haushaltsgeräten wie Waschmaschinen. Sie werden auch in Linearmotoren verwendet, bei denen die Magnetpole durch Änderung der Stromrichtung verändert werden. Der lineare Shinkansen ist ein synchroner Linearmotor, für dessen Steuerung Motor-Treiber verwendet werden, da die Antriebskraft durch Änderung der Magnetpole der Schienen erreicht wird.

Funktionsprinzip von Motor-Treibern

Das Funktionsprinzip eines Motor-Treibers hängt von der Art des zu steuernden Motors ab. Insbesondere die Konfiguration der Brückenschaltung für die Schaltspannung ist unterschiedlich.

Motor-Treiber für Gleichstrommotoren beispielsweise steuern die Drehrichtung, indem sie die Richtung des zu den Elektromagneten fließenden Stroms umschalten. Wird beispielsweise ein mit hoher Geschwindigkeit drehender Motor mit einem Strom in entgegengesetzter Richtung beaufschlagt, kann die Drehung gebremst und damit die Geschwindigkeit verringert werden.

In diesem Fall wird eine Halbbrückenschaltung mit mehreren Transistoren aufgebaut. Die Kombination der Transistoren bestimmt die Richtung des Stromflusses. Bei bürstenlosen Motoren und Schrittmotoren steuert die Halbbrückenschaltung den Strom entsprechend der Anzahl der Spulen (Anzahl der Phasen), die vom Motor gezogen werden.

Bei bürstenlosen Motoren kann dies einphasig oder dreiphasig sein, bei Schrittmotoren zweiphasig oder fünfphasig. Andere Methoden zur Steuerung der Drehzahl umfassen eine Kombination aus PWM-Steuerung, die die Breite der Impulsspannung moduliert, und PWM-Steuerung, die die Drehzahl steuert.

Weitere Informationen zu Motor-Treibern

Bürstenlose Motoren und Schrittmotoren

Der Markt für Motor-Treiber lässt sich grob in die bereits erwähnten Gleichstrommotoren (mit Bürsten), bürstenlose Motoren und Schrittmotoren unterteilen. Bürsten-Gleichstrommotoren sind einfach zu handhaben, da sie leicht durch Anlegen einer Spannung angetrieben werden können, aber sie sind in einem Markt, in dem viele verschiedene Arten von Motoren verfügbar sind, kostenintensiv.

Bürstenlose Motoren werden in PC-Lüftern und anderen Anwendungen eingesetzt, bei denen ein relativ effizienter Betrieb und hohe Zuverlässigkeit erforderlich sind. Schrittmotoren zeichnen sich, wie der Name schon sagt, durch ihre Fähigkeit aus, eine fortschrittliche Steuerung der Motordrehung zu ermöglichen, und werden in industriellen Anwendungen wie der hochpräzisen Steuerung von Aktuatoren für die Fabrikautomatisierung und in Verbrauchergeräten wie Druckern eingesetzt.

Im Automobilmarkt, wie er durch die jüngste Umstellung auf Elektrofahrzeuge gekennzeichnet ist, ist der hocheffiziente Betrieb von Motoren mit Hilfe von Motor-Treibern von entscheidender Bedeutung, da sie einen breiten Bereich der Motorsteuerung unterstützen, von hohem Drehmoment bei niedrigen Drehzahlen bis hin zu hohen Drehzahlen, und die Lebensdauer der Batterie bis zur Entladung direkt die Fahrstrecke beeinflusst. Um dies zu realisieren, ist die PWM-Steuerung des Motor-Treibers mit Hilfe eines Mikrocontrollers eine wesentliche Technologie zusammen mit der Inverter-Steuerungstechnologie für eine hohe Ausgangsleistung für den Einsatz im Fahrzeug.

Obwohl Motor-Treiber ein technisches Gebiet mit einer Vielzahl von Möglichkeiten sind, können selbst Anfänger ihre eigenen Motor-Treiber aus einzelnen Komponenten bauen, erfordert die Steuerung in vollem Umfang ein Verständnis der Prinzipien des Motorbetriebs, der Steuerungsalgorithmen und der Software-Unterstützung durch einen Mikrocontroller.

Daher enthalten einige neuere Motor-Treiber Innovationen, die es dem Benutzer leicht machen, sie mit Hilfe einer speziellen Anwendungssoftware zu nutzen.

Was ist ein 3D-Drucker?

Ein 3D-Drucker ist ein Gerät, das dreidimensionale Objekte herstellt, indem es auf der Grundlage dreidimensionaler Daten gedruckte Querschnitte schichtet.

3D-Drucker können mit verschiedenen Verfahren hergestellt werden, z. B. mit dem FDM-Verfahren (Fused Deposition Modelling), dem SLA-Verfahren (Stereolithographie), dem SLS-Verfahren (Selektives Lasersintern), dem Tintenstrahlverfahren, dem Tintenstrahl-Pulver-Laminierverfahren, dem Tintenstrahl-Pulver-Laminierverfahren und dem Tintenstrahl-Lasersinterverfahren. Tintenstrahlverfahren” und “Tintenstrahl-Pulver-Laminierverfahren”.

Für den Heimgebrauch werden häufig zwei Arten von 3D-Druckern verwendet: das thermische Schmelz- und Laminierverfahren und das optische Formverfahren.

Anwendungen, Prinzipien und Vorteile der einzelnen Arten von 3D-Druckern

1. Thermisches Schmelz- und Stapelverfahren (FDM: Fused Deposition Modelling)

Verwendungszwecke
Herstellung von Figuren, Modellen, usw.

Prinzip
Thermoplastisches Harz wird durch eine dünne Düse von etwa 0,5 mm ausgestoßen, um einen Druck zu erzeugen.

Vorteile

• Die Haupteinheit ist kostengünstig
• Der Druck ist aufgrund der preiswerten Materialien zu geringen Kosten möglich
• Mainstream als 3D-Drucker für den allgemeinen Gebrauch

Nachteile

• Trägermaterial erforderlich
• Verschlechterung des Aussehens des geformten Objekts aufgrund von Stapelmarken, die während des Drucks entstehen

Druckbare Materialien
PLA-Harz, ABS-Harz, usw.

2. Stereolithografie-Verfahren (SLA)

Verwendungszwecke
Herstellung von Modellen, Bühnenrequisiten, usw.

Prinzip
Lichthärtendes flüssiges Harz wird durch Belichtung gehärtet und gedruckt.

Vorteile
Einfache Verarbeitung nach dem Modellieren, transparentes Druckmaterial kann erstellt werden

Nachteile

• Das bedruckte Material ist empfindlich gegenüber Sonnenlicht
• Zeitaufwändige Nachbearbeitung der gedruckten Materialien

Bedruckbare Materialien
Epoxidharze, Acrylharze, etc.

3. Additives Fertigungsverfahren durch Pulversintern (SLS: Selective Laser Sintering)

Anwendungen
Teile für Industrieanlagen und medizinische Implantate

Prinzip
Der Druck erfolgt durch wiederholtes selektives Erhitzen und Sintern von pulverförmigen Materialien, Schicht für Schicht.

Vorteile
Große, stabile Strukturen können ohne Stützmaterial gedruckt werden

Nachteile

• Die Ausrüstung, einschließlich des Druckers selbst, ist teuer
• Das gedruckte Material hat eine raue Oberfläche

Bedruckbare Materialien
Nylon, metallische Werkstoffe wie Titan usw.

4. Tintenstrahlverfahren

Verwendungszweck
Herstellung von medizinischen Komponenten und Kleinserienprodukten

Prinzip
Beim Druckverfahren werden UV-härtbare Materialien auf eine zweidimensionale Oberfläche aufgebracht und anschließend durch UV-Licht gehärtet, als ob sie mit einem normalen Drucker gedruckt würden.

Vorteile
Einfache Installation und hochauflösender Druck

Nachteile
Das bedruckte Material ist spröde und anfällig für Sonnenlicht

Bedruckbare Materialien
Epoxidharze, Acrylharze, ABS-Harze, usw.

5. Tintenstrahl-Pulver-Laminierungsverfahren

Verwendungszwecke
Herstellung von medizinischen Bauteilen und Kleinserien von Produkten

Prinzip
Die Bedruckung erfolgt durch Aufbringen eines Klebstoffs auf den Gips und Aushärtenlassen. Durch die Verwendung eines Farbstoffs können farbige Strukturen erzeugt werden.

Vorteile
Einfache Installation und hochauflösender Druck

Nachteile
Das bedruckte Material hat eine geringe Festigkeit

Bedruckbare Materialien
Gips, Harz, Metall, Sand, usw.

Wie 3D-Drucker eingesetzt werden

3D-Drucker können verwendet werden, um entworfene Strukturen durch Auflösen des Harzes zu schichten.

In diesem Abschnitt wird erläutert, welche Vorbereitungen Sie treffen müssen und wie das Verfahren abläuft.

Was Sie zur Vorbereitung benötigen

• Einen Computer
• 3D-Drucker
• 3D-CAD-Software für die Erstellung dreidimensionaler CAD-Zeichnungen
• Slicing-Software
  • Slicing-Software ist in der Lage, 3D-Daten in Werkzeugbahndaten umzuwandeln.
• Filamente
  • Filament ist das zu laminierende Material; je nach Laminierungsmethode des 3D-Druckers werden unterschiedliche Typen verwendet, aber PLA- und ABS-Harz werden von Anfängern häufig verwendet.

Schritte zum Laminieren einer Struktur mit einem 3D-Drucker

1. Um eine Struktur zu laminieren, werden 3D-Daten mit einer 3D-CAD-Software erstellt.

2. Konvertieren Sie die 3D-Daten in das STL-Format, damit der 3D-Drucker sie lesen kann.

3. Konvertieren der Daten im STL-Format in Werkzeugbahndaten.

4. Aktivierung des 3D-Druckers

5. Entfernen von Sekundärmaterialien, die als Stützmaterial an die Struktur geschweißt sind.

6. Oberflächenbehandlung von Graten usw. für eine glatte Oberfläche.

Verarbeitbare Filamentmaterialien

3D-Drucker können je nach Gerätetyp und Schmelzverfahren des Materials nur eine begrenzte Anzahl von Materialien verarbeiten.

Ein 3D-Drucker, der Kunstharze unterstützt, kann z. B. allgemein weiche und harte Kunstharze verarbeiten. Einige Arten von 3D-Druckern können eine breite Palette von Materialien verarbeiten.

Dieser Abschnitt konzentriert sich auf Kunstharz und Metall als Filamentmaterialien, die verarbeitet werden können.

Harz-Filament

Die von Anfängern bis hin zu fortgeschrittenen Anwendern am häufigsten verwendeten Arten von Harzfilament sind PLA- und ABS-Harze.

Andere Harzmaterialien sind Nylon, Gips, Gummi und Materialien auf Epoxidbasis.

1. PLA-Harz

Aus recycelten Materialien synthetisierte Harze, die hauptsächlich aus Polymilchsäure bestehen, die aus Mais und anderen Materialien hergestellt wird.

2. ABS-Harz

Synthetisches Harz, das aus Acrylnitril, Butadien und Styrol besteht.

Metallfäden

Zu den Arten von Metallfäden gehören Edelstahl, Messing, Titan, Platin, Silber und Gold.

Andere spezielle Materialien sind Fäden, die Bronze in Form von Pulver enthalten.

Was ist ein photoelektrischer Schalter?

Ein photoelektrischer Schalter ist ein Gerät, das Licht verwendet, um die An- oder Abwesenheit eines Objekts oder dessen Oberflächenform zu erkennen.

Sie werden manchmal auch als fotoelektrische Sensoren bezeichnet, aber insbesondere Produkte mit einem Kontaktausgang werden oft als photoelektrische Schalter bezeichnet. Der Großteil des verwendeten Lichts liegt im sichtbaren oder infraroten Bereich. Sie zeichnen sich durch große Erfassungsabstände und geringe Beschränkungen hinsichtlich der zu erfassenden Stoffe aus.

Anwendungen von photoelektrischen Schaltern

Photoelektrische Schalter sind Produkte, die in industriellen Anwendungen eingesetzt werden. Da elektrische Signale in Abhängigkeit von der Lichtintensität gesteuert werden können, werden sie in vielen Bereichen eingesetzt, z. B. in Sensoren und in der faseroptischen Kommunikation.

Sie können eine Vielzahl von Stoffen, einschließlich Flüssigkeiten und Metallen, erkennen und werden verwendet, um deren Vorhandensein oder Nichtvorhandensein über einen Kontakt zu melden. Sie können auch Stoffe mit geringem Reflexionsgrad erkennen und Farbunterschiede feststellen. Nachfolgend einige Anwendungsbeispiele für photoelektrische Schalter:

• Erkennung von Flaschen und Dosen in Getränkeherstellern
• Kantenerkennung auf Leiterplatten
• Erkennung der Anwesenheit oder Abwesenheit von Tabletten, z. B. bei Medikamenten
• Postkartenerkennung in Postämtern
• Erkennung von Werkstücken in Verarbeitungsbetrieben

Funktionsweise der photoelektrischen Schalter

Zu den photoelektrischen Schaltern gehören Lichttransmissions-, Reflexions- und Reflexionslichtschranken:

1. Lichttransmissionstyp

Beim Lichttransmissionstyp wird das Licht des Projektors ständig vom Empfänger erfasst, der unterbrochen wird, wenn ein Objekt ihn kreuzt. Der Sensor stellt eine Abnahme der empfangenen Lichtmenge fest, wenn das Licht unterbrochen wird, und der Empfänger gibt einen Kontakt aus. Die lichtemittierenden und lichtempfangenden Teile sind voneinander getrennt und der Erfassungsabstand ist groß.

2. Retroreflektierender Typ

Bei der Reflexionslichtschranke handelt es sich um einen photoelektrischen Schalter, bei dem Lichtsender und -empfänger zu einer Einheit zusammengefasst sind. Das Licht des Projektors wird vom Reflektor reflektiert, vom lichtempfangenden Teil in der Projektoreinheit erfasst und an der Kontaktstelle ausgegeben. Dieser Schalter zeichnet sich dadurch aus, dass er keine Ausrichtung der optischen Achse erfordert.

3. Diffus-reflektierender Typ

Im Gegensatz zur Reflexionslichtschranke hat die Diffuslichtschranke keinen Reflektor. Das vom Projektor ausgestrahlte Licht wird vom Material reflektiert und vom lichtempfangenden Teil erfasst. Der Vorteil ist, dass nur ein Gerät verwendet wird und kein Reflektor erforderlich ist.

Arten von photoelektrischen Schaltern

Es gibt die folgenden Arten von photoelektrischen Schaltern:

1. Transparenter Typ

Der Projektor und der Empfänger sind in getrennten Bauteilen zusammengefasst. Sie werden gegenüberliegend installiert, nur durch den für die Erkennung erforderlichen Abstand getrennt.

Beim Einbau muss die optische Achse so eingestellt werden, dass die Projektionsachse des Senders und die Empfangsachse des Empfängers perfekt aufeinander ausgerichtet sind. Der maximale Installationsabstand für transmissive Typen variiert von Produkt zu Produkt und muss im Datenblatt überprüft werden.

2. Rillentyp/U-förmiger Typ

Die Lichtquelle und das Lichtempfangselement sind in einem Gehäuse untergebracht, wobei die optischen Achsen aufeinander ausgerichtet sind. Der Lichtweg in der Rille des Gehäuses dient als Erfassungsbereich.

3. Integrierter Typ

Der Projektor und der Empfänger sind in einer einzigen Einheit integriert. Wie im Abschnitt über das Prinzip beschrieben, gibt es zwei Typen: retroreflektierend und diffus-reflektierend. Für den retro-reflektierenden Typ ist ein Reflektor erforderlich, für den diffus-reflektierenden Typ hingegen nicht.

Der Typ mit diffuser Reflexion kann jedoch nur verwendet werden, wenn das zu erfassende Objekt Licht reflektiert. Er kann für Metallplatten verwendet werden, eignet sich aber nicht für die Erfassung runder oder kleiner Objekte. Der retroreflektierende Typ hat auch eine höhere Erkennungsgenauigkeit.

4. Faseroptischer Typ

Bei diesem Produkt wird eine optische Faser für den Erkennungsteil verwendet. Sie können überall dort detektieren, wo ein Lichtwellenleiter eindringen kann, so dass sie auch in kleinen und engen Räumen installiert werden können. Da die Signale über einen Lichtwellenleiter übertragen und empfangen werden, eignen sie sich für den Einsatz in Umgebungen, die wasserdicht und explosionsgeschützt sein müssen.

Auswahl eines photoelektrischen Schalters

Es ist wichtig, den geeigneten Typ von photoelektrischen Schaltern je nach Verwendungszweck und Umgebungsbedingungen auszuwählen. Durchlässige photoelektrische Schalter, bei denen Lichtquelle und Lichtempfangselement voneinander getrennt sind, können die Anwesenheit von Objekten innerhalb einer bestimmten Entfernung erkennen und eignen sich daher für die Objekterkennung in Fabriken und Lagern. Photoelektrische Schalter mit Lichtleitern sind dagegen nützlich, wenn Wasserdichtigkeit und Explosionsschutz erforderlich sind.

Auch die Leistung der photoelektrischen Schalter ist wichtig. Es ist wichtig, die Signalgenauigkeit, die Geschwindigkeit und die Lebensdauer zu vergleichen und den für den jeweiligen Zweck am besten geeigneten Schalter auszuwählen. Auch die Art der Stromversorgung und Verdrahtung muss bei der Auswahl berücksichtigt werden.

Neben der Produktauswahl sind auch die richtige Handhabung und Wartung für eine langfristige Nutzung wichtig.

Was ist ein Hydraulische Ventile?

Hydraulische Ventile sind Ventile, die die Richtung, den Druck und den Durchfluss von Hydrauliköl steuern und für Hydraulikbagger und andere Baumaschinen unerlässlich sind.

Hydraulische Ventile werden in drei Typen unterteilt: Wegeventile, Druckregelventile und Stromregelventile. Es gibt zwei Arten von Steuerventilen: Handhebelventile und elektrisch betriebene Magnetventile. Die Magnetventile können über ein externes Steuergerät gesteuert werden, wodurch sich der Regelbereich vergrößert und das Produkt um praktische Funktionen für den Bediener erweitert wird.

Anwendungen für Hydraulische Ventile

Hydraulische Ventile werden in Baumaschinen, Industriefahrzeugen und landwirtschaftlichen Maschinen eingesetzt. Nachfolgend finden Sie Beispiele für spezifische Produkte, bei denen Hydraulische Ventile eingesetzt werden.

• In Baumaschinen: Hydraulikbagger, Radlader, Trägerfahrzeuge, Raupenkräne, Geländekräne usw.
• In Industriefahrzeugen: Gabelstaplern, Hebefahrzeugen usw.
• In der Landwirtschaft: Reispflanzmaschinen, Mähdrescher usw.

Bei all diesen Produkten ermöglichen die Hydraulischen Ventile fortschrittliche Funktionen.
Hydraulische Ventile sind unentbehrlich für die Gestaltung unseres Wohlstandslebens.

Das Prinzip der Hydraulischen Ventile

Die Funktionsprinzipien und Strukturen von Wegeventilen, Druckregelventilen und Stromregelventilen werden beschrieben.

Wegeventile sind Steuerventile in Hydraulikbaggern. Es empfängt ein externes Signal, ändert die Position des Steuerkolbens und bestimmt die Richtung (Anschluss), in die das Hydrauliköl fließt. Wenn beispielsweise ein Signal zum Ausfahren des Zylinders empfangen wird, bewegt sich der Steuerkolben und Öl fließt vom Anschluss zur ausfahrenden Seite des Zylinders, um ihn auszufahren.

Ein Druckregelventil ist ein Überdruckventil in Hydraulikbaggern. Ein Überdruckventil ist ein Ventil, das den Druck ablässt, wenn ein höherer Druck als der eingestellte Druck anliegt, um die Sicherheit der Ausrüstung zu gewährleisten. Der eingestellte Druck wird durch Veränderung der Federkraft mit dem Griff des Überdruckventils eingestellt. Wenn der eingestellte Druck überschritten wird, drückt das Hydrauliköl die Feder nach oben und fließt in den Tank.

Stromregelventile sind bei Hydraulikbaggern die Drossel- und Absperrventile des Steuerventils. Wie ein Wasserhahn dient es dazu, die Geschwindigkeit des Stellantriebs über eine Blende zu steuern. Durch Verändern der Öffnung der Blende wird die Fläche, durch die das Hydrauliköl fließt, verändert und die Durchflussmenge gesteuert.

Symbole für Hydraulische Ventile

Es gibt verschiedene Arten von Symbolen für Hydraulische Ventile. Bei Wegeventilen wird die Richtung des Ölflusses nach dem Umschalten durch einen Pfeil angezeigt, da der Ölweg durch die Bewegung des Steuerkolbens umgeschaltet wird. Gibt es mehrere Ölpfadumschaltungen in Abhängigkeit von der Bewegungsrichtung des Steuerkolbens, wird jeder Kreislauf in separaten Räumen dargestellt.

Bei handbetätigten Hydraulischen Ventilen wird neben dem Schaltkreissymbol ein Hebel dargestellt, bei elektrisch gesteuerten Kolben ein Magnet. Wird die Bewegung des Steuerkolbens durch ein Proportionalmagnetventil feinfühlig gesteuert, wird ein Pfeil auf dem Magnetsymbol angezeigt.

Wird der Steuerkolben nach Betätigung des Hydraulischen Ventils durch Federkraft zurückgedrückt, wird neben dem Steuerkolben ein Federsymbol dargestellt. Ein durchgehender Hydraulikkreis des Hydraulischen Ventils zeigt einen hohen Druck an, während eine gestrichelte Linie einen niedrigen Druck (Steuerdruck) anzeigt. Wenn der Schieber des Hydraulischen Ventils durch den Steuerdruck bewegt wird, befindet sich der gestrichelte Steuerdruck häufig in der Position gegenüber dem Federsymbol.

Das Stromregelventil eines Hydraulischen Ventils, das Drosselventil, hat eine Kurve über einen geraden Hydraulikkreis. Das Hochdrucköl wird auf seinem Weg durch das Drosselventil reduziert und kann vor und nach dem Drosselventil von einer durchgezogenen Linie in eine gestrichelte Linie übergehen.

Auswahl von Hydraulischen Ventilen

Hydraulische Ventile lassen sich grob in “Wegeventile”, “Druckregelventile” und “Stromregelventile” einteilen, so dass man sich vor der Auswahl eines Ventils genau über dessen Funktion Gedanken machen muss. Ausgehend von dieser Klassifizierung können die Funktionen weiter unterteilt werden in “Proportionalmagnetventile”, “Rückschlagventile”, “Überdruckventile”, “Drosselventile”, “Ausgleichsventile” und so weiter.

Bei der Verwendung von Magnetproportionalventilen ist auch der Stromkreis zu berücksichtigen und darauf zu achten, dass der Betriebsstrom des verwendeten Hydraulischen Ventils nicht überschritten wird. Das Gehäuse und der Schieber des Hydraulischen Ventils dehnen sich unter dem Einfluss steigender Öltemperaturen aus. Dies kann dazu führen, dass der Schieber des Hydraulischen Ventils festsitzt, was eine Fehlfunktion zur Folge hat. Bei der Auswahl eines Hydraulischen Ventils ist auch darauf zu achten, ob der Anstieg der Öltemperatur kontrolliert wird.

Was ist ein Schwingungssensor?

Ein Schwingungssensor ist ein Sensorelement zur Messung des Schwingungszustands einer Maschine oder eines Objekts.

Schwingungssensoren werden benötigt, um den Schwingungszustand von Maschinen zu ermitteln und zu überwachen. Die drei Indikatoren für die Schwingung eines Objekts sind Beschleunigung, Geschwindigkeit und Verschiebung. Schwingungssensoren messen diese indikativen physikalischen Größen und wandeln sie in elektrische Größen wie Spannung und Strom um.

Schwingungssensoren gibt es im Allgemeinen in zwei Ausführungen, nämlich berührend und berührungslos. Je nach der zu messenden physikalischen Größe (Beschleunigung, Geschwindigkeit oder Weg) und der Situation des Objekts müssen diese beiden Schwingungssensoren getrennt eingesetzt werden. Darüber hinaus werden bei der detaillierten Auswahl des Schwingungssensors zur Verbesserung der Messgenauigkeit die Größe und der Frequenzbereich des Messobjekts sowie die Messumgebung berücksichtigt.

Anwendungen für Schwingungssensoren

Schwingungssensoren werden in Produktionsanlagen sowie in Forschung und Entwicklung eingesetzt. In Produktionsanlagen sind Schwingungssensoren für die vorbeugende Instandhaltung nützlich, um Fehler und Schäden an Anlagen frühzeitig zu erkennen. Der Einsatz von Sensoren kann hohe Reparaturkosten und eine verringerte Produktionseffizienz aufgrund von Ausfällen und Schäden verhindern.

In den letzten Jahren wurden kleine Schwingungssensoren in Produktionsanlagen eingesetzt, vor allem für die Maschinendiagnose und die vorausschauende Wartung mit Hilfe der IoT-Technologie. Ein Beispiel für den Einsatz von Schwingungssensoren im Bereich der Forschung und Entwicklung ist die Schwingungsmessung bei Produkttests und Dauertests.

Schwingungssensoren werden auch zur Bewertung des Fahrgastkomforts eingesetzt, insbesondere in der Automobilindustrie. Weitere Anwendungen im Bereich der Industrieanlagen reichen von elektrischen Geräten über Fahrzeuge bis hin zu Produktionsrobotern.

Funktionsweise der Schwingungssensoren

Wie bereits erwähnt, gibt es zwei Arten von Schwingungssensoren, berührende und berührungslose Sensoren. Berührende Schwingungssensoren werden zur Messung der Beschleunigung verwendet, während berührungslose Schwingungssensoren zur Messung der Geschwindigkeit und des Weges eingesetzt werden.

In diesem Abschnitt werden die Funktionsweisen der einzelnen Schwingungssensoren vorgestellt, die für verschiedene Schwingungsmessungen (Beschleunigung, Geschwindigkeit und Weg) geeignet sind:

1. Berührender Typ: Beschleunigungssensoren mit piezoelektrischem Sensor

Piezoelektrische Sensoren nutzen den piezoelektrischen Effekt in piezoelektrischen Materialien. Der piezoelektrische Effekt ist ein Phänomen, bei dem ein piezoelektrisches Material (piezoelektrisches Element), wie z. B. ein Einkristall aus Quarz, auf seiner Oberfläche eine elektrische Ladung erzeugt, wenn es einer Kraft ausgesetzt wird. Der piezoelektrische Effekt erzeugt ein elektrisches Signal, das der Beschleunigung entspricht.

2. Berührungslos: Laser-Doppler-Sensoren mit Geschwindigkeitsmessung

Laser-Doppler-Sensoren machen sich den Dopplereffekt zunutze. Der Sensor sendet einen Laserstrahl auf ein vibrierendes Objekt und wandelt die Frequenzänderung des vom vibrierenden Objekt reflektierten Laserstrahls in eine Spannung als Geschwindigkeitsänderung um und erfasst so die Geschwindigkeit der Vibration.

3. Berührungslos: kapazitive Sensoren mit Wegmessfunktion

Kapazitive Sensoren beruhen auf der Funktionsweise der Messung der Kapazität zwischen dem Sensor und dem zu messenden Objekt und der Berechnung des Abstands. Ändert sich der Abstand zwischen dem Sensor und dem Messobjekt, ändert sich der Kapazitätswert, wodurch die Verschiebung der Vibration gemessen wird.

Weitere Informationen über Schwingungssensoren

1. Erfassungselemente von Schwingungssensoren

Das Erfassungselement von Maschinenschwingungen ist die zeitliche Änderung des Betrags einer Größe, die die Bewegung oder Verschiebung eines Maschinensystems darstellt. In vielen Fällen wechselt die Schwingung zwischen Zuständen, die größer und kleiner als der Durchschnitts- oder Referenzwert sind, und diese Schwingung besteht im Allgemeinen aus drei Elementen: Amplitude, Frequenz und Phase.

Vor allem Schwingungen, die sich in regelmäßigen Abständen wiederholen, werden als harmonische Schwingungen bezeichnet und bestehen aus einer einzigen Frequenz. Die Auslenkung, Geschwindigkeit und Beschleunigung sind in solchen Fällen wie folgt:

Durch Differenzierung der Verschiebung kann die Geschwindigkeit abgeleitet werden, und durch Differenzierung der Geschwindigkeit kann die Beschleunigung abgeleitet werden.

• Auslenkung d = Dsin (ωt + Φ)
• Geschwindigkeit v = Vcos (ωt + Φ)
• Beschleunigung a = – Asin (ωt + Φ)

wobei D: einfache Amplitude, ω: jede Geschwindigkeit ω = 2πf, f: Frequenz f = 1/T, T: Periode (Sekunden), Φ: Anfangsphase.

Zu den Schwingungssensoren, die zur Erfassung dieser harmonischen Schwingungen verwendet werden, gehören Beschleunigungssensoren (piezoelektrischer Typ), Geschwindigkeitssensoren (elektrodynamischer Typ) und berührungslose Wegsensoren (Wirbelstromtyp). Die piezoelektrischen Beschleunigungssensoren zeichnen sich vor allem dadurch aus, dass sie einen großen Frequenzbereich abdecken können.

2. Einsatz von Schwingungssensoren

In diesem Abschnitt wird beispielhaft beschrieben, wie piezoelektrische Schwingungssensoren zur Überwachung von Schwingungen eingesetzt werden. Piezoelektrische Schwingungssensoren nutzen den piezoelektrischen Effekt und erzeugen und geben eine elektrische Ladung aus, die proportional zu der aufgebrachten externen Kraft ist. Piezoelektrische Schwingungssensoren des Typs mit Ladungsausgang sind besonders vorteilhaft in Bezug auf die Miniaturisierung.

Es ist wichtig, dass der Sensor mit Stehbolzen fest an dem nicht gemessenen Objekt befestigt wird. Ist der Sensor nicht fest angebracht, kann er Filtereigenschaften mit eigenartigen Dämpfungseigenschaften im Frequenzgang usw. aufweisen, was eine genaue Messung unmöglich macht. Andere Methoden der Befestigung sind die Verwendung von Klebstoffen oder Magneten.

Die Frequenzanalyse wird häufig zur Analyse der von Schwingungssensoren erfassten Daten verwendet. Die Frequenzanalyse ist eine Methode, bei der die gemessene Wellenform auf Frequenzkomponenten und Intensität untersucht wird, was Aufschluss darüber gibt, ob sich die Schwingung eines Objekts unter normalen Betriebsbedingungen befindet oder nicht.

Was ist ein Infrarotsensor?

Infrarotsensoren sind Sensoren, die Lichtstrahlen im infraroten Bereich erkennen. Licht unterscheidet sich in Farbe und Eigenschaften je nach seiner Wellenlänge. Die Wellenlänge des sichtbaren Lichts liegt zwischen 400 nm und 800 nm, andere Wellenlängen sind für das Auge nicht sichtbar. Für das menschliche Auge erscheinen Lichtstrahlen um 400 nm violett und Lichtstrahlen um 800 nm rot.

Wenn es um unsichtbare Lichtstrahlen geht, werden Lichtstrahlen mit einer Wellenlänge von 400 nm oder weniger als ultraviolette Strahlen bezeichnet, während Lichtstrahlen mit einer Wellenlänge von 800 nm oder mehr als Infrarotstrahlen bezeichnet werden. Infrarotsensoren sind Sensoren, die die oben erwähnten Infrarotstrahlen erkennen. Neben der Erfassung von Infrarotstrahlen gibt es auch Methoden, die Infrarotstrahlen aussenden und die reflektierten Wellen erfassen.

Anwendungen von Infrarotsensoren

Infrarotsensoren werden auf vielfältige Weise in Konsumgütern eingesetzt. Ein typisches Beispiel sind Fernbedienungen für Fernseher. Der Infrarotsensor des Fernsehers empfängt die Betriebssignale der Fernbedienung. Dabei macht man sich die unsichtbaren Eigenschaften von Infrarotlicht zunutze.

Infrarotsensoren werden auch in Thermometern eingesetzt. Die Temperatur wird anhand der Eigenschaft ermittelt, dass eine Substanz umso mehr Infrarotlicht aussendet, je heißer sie ist. Da Temperaturen schnell und berührungslos erfasst werden können, waren sie bei Ausbrüchen von Infektionskrankheiten nützlich. In der Industrie finden Infrarotsensoren eine Vielzahl von Anwendungen, darunter auch in der Weltraumforschung und im Militär.

Arten von Infrarotsensoren

Infrarotsensoren werden aktiv erforscht und sind in einer Vielzahl von Materialien erhältlich. Das Prinzip wird hauptsächlich in thermische und Quanten-Sensoren unterteilt. Die Infrarot-Wellenlängen werden in Nahin-, Mittel- und Ferninfrarot unterteilt und jeder Sensor hat sein eigenes Fachgebiet.

1. Thermische Infrarotsensoren

Ein typisches Beispiel für einen Infrarotsensor des thermischen Typs ist der pyroelektrische Typ. Pyroelektrische Infrarotsensoren bestehen aus ferroelektrischen pyroelektrischen Keramiken und nutzen den pyroelektrischen Effekt. Wenn der Sensor durch Infrarotstrahlung erwärmt wird, ändert sich aufgrund des pyroelektrischen Effekts die Ladungsmenge auf der Keramik. Der Strom, der durch den Sensor fließt, wird entsprechend der veränderten Ladungsmenge erfasst.

Selbst die geringste Infrarotstrahlung, die vom menschlichen Körper ausgeht, kann erfasst werden. Thermopile-Sensoren sind eine weitere Art von Thermosensoren. Thermopiles sind thermoelektromotorische Sensoren, die aus mehreren Thermoelementen bestehen und die Wärmeenergie der Infrarotstrahlung in elektromotorische Kraft umwandeln.

2. Quanten-Infrarotsensoren

Quanten-Infrarotsensoren sind Sensoren, die die Energie der Bandlücke als elektrischen Strom erfassen. Der Mechanismus ist der gleiche wie bei Sonnenkollektoren, die aus Materialien mit Elementen bestehen, die bei Infrarot-Wellenlängen Strom erzeugen. Die Erkennungsempfindlichkeit ist zwar 100- bis 1000-mal höher als bei thermischen Sensoren, aber der Sensor selbst erzeugt auch Wärme, so dass er ausreichend gekühlt werden muss.

Weitere Informationen über Infrarotsensoren

1. Nachteile von Infrarotsensoren

Infrarotsensoren können Fehlfunktionen oder Störungen aufweisen. Fehlfunktionen treten auf, wenn der Sensor durch ein Objekt blockiert wird, das keine Ferninfrarotstrahlung durchlässt, wie z. B. Glas oder Acryl, oder wenn sich das erfasste Objekt kaum bewegt.

Automatische Türen sind ein Beispiel dafür. Automatische Türen erkennen Objekte anhand der Änderungsrate der Infrarotreflexion. Aufgrund dieses Prinzips kommt es zu Fehlfunktionen, wenn Sie Kleidung in der gleichen Farbe wie der Teppich tragen oder sich der automatischen Tür vorsichtig nähern.

Er kann auch durch andere Wärmequellen als den menschlichen Körper gestört werden. So kann es beispielsweise bei Sonnenlicht oder Glühlampenlicht zu Fehlfunktionen kommen. Sie können auch bei plötzlichen Temperaturschwankungen in der Nähe von Klimaanlagen und Heizungen ausfallen.

2. Infrarotsensoren und Fahrzeuge

Das Fahren bei Nacht erhöht die Wahrscheinlichkeit von Unfällen aufgrund schlechter Sicht. Infrarotsensoren gelten als die neuen Augen, die die Probleme beim Fahren in der Nacht lösen und die Sicherheit erhöhen.

Nachtsichtsysteme
Infrarotsensoren machen Fußgänger und andere Objekte sichtbar und zeigen sie auf einem Display an. Bei passiven Sensoren wird die Ferninfrarotstrahlung direkt erfasst, so dass keine Beleuchtung erforderlich ist. Aktive Systeme verwenden Nahinfrarotlicht, um die Straße zu beleuchten und eine Infrarotkamera, um das reflektierte Licht zu erfassen. GM und Honda verwenden die Ferninfrarot-Methode, während Toyota die Nahinfrarot-Methode in der Praxis eingesetzt hat.

Überwachung des Fahrzeugumfangs
Infrarotkameras sind an allen vier Seiten des Fahrzeugs angebracht, um Fußgänger im toten Winkel zu erkennen. Es wurde ein System entwickelt, das den Fahrer beim Starten des Fahrzeugs warnt, wenn Fußgänger anwesend sind und ihn davon abhält, das Fahrzeug zu starten.

Klimatisierungssysteme
Es wurde ein System zur Steuerung der Klimaanlage entwickelt, das die von den Insassen ausgehende Ferninfrarotstrahlung nutzt, um die Oberflächentemperatur zu messen und die Luftauslässe zu schalten.

Was ist ein Leistungstransistor?

Leistungstransistoren sind Transistoren mit einer zulässigen Leistung von 1 W oder mehr im Betrieb.

Sie werden in elektrischen Geräten verwendet, die mit großen Strömen betrieben werden. Die Hauptaufgaben von Leistungstransistoren sind die Stromverstärkung, das Schalten und die Gleichrichtung von Wechselstrom.

Aufgrund der großen Ströme, die sie verarbeiten, erzeugen sie während des Betriebs viel Wärme, und einige Produkte haben Gehäuse aus hitzebeständigem Metall oder verfügen über begleitende Rippen zur Wärmeableitung. Es gibt verschiedene Arten von Leistungstransistoren, von denen bipolare Leistungstransistoren, MOSFETs und IGBTs typische Beispiele sind.

Anwendungen von Leistungstransistoren

Leistungstransistoren werden für Anwendungen wie das Schalten und die Stromverstärkung in elektrischen Geräten verwendet, die einen hohen Betriebsstrom benötigen. Typische Anwendungen sind Haushaltsgeräte wie Klimaanlagen, Kühlschränke und Waschmaschinen, Solarstromerzeugung und Elektrofahrzeuge.

Je nach Anwendung müssen die zulässige Stromstärke und Spannung, die während des Betriebs erzeugte Wärme und die Größe berücksichtigt werden. Bei Produkten, die mit hoher Präzision arbeiten müssen, sind auch die Schaltgeschwindigkeit und andere Faktoren zu berücksichtigen, z. B. die Schaltgeschwindigkeit des durch den Stromkreis fließenden Stroms und die Verstärkung des Stroms.

Funktionsweise von Leistungstransistoren

Die Funktionsweise von Leistungstransistoren hängt vom Typ ab, z. B. von Bipolartransistoren, MOSFETs und IGBTs.

1. Bipolartransistor

Ein Bipolartransistor ist ein Transistor mit einer Struktur, die aus drei miteinander verbundenen Schichten von N- und P-Halbleitern besteht. Die Halbleiter, aus denen der Bipolartransistor besteht, haben Anschlüsse, die aus jedem Halbleiter herauskommen und als Basis, Emitter und Kollektor bezeichnet werden.

Fließt ein Strom durch die Basis, während an Emitter und Kollektor Spannung anliegt, fließt ein großer Strom zwischen Emitter und Kollektor.

2. MOSFET

Ein MOSFET ist ein Transistor, der ähnlich aufgebaut ist wie ein Bipolartransistor. Die Anschlüsse werden als Source, Drain und Gate bezeichnet.

Wenn eine Spannung an das Gate angelegt wird, fließt ein Strom zwischen Source und Drain. Aufgrund ihrer hohen Schaltgeschwindigkeit werden diese Transistoren in Produkten eingesetzt, die eine schnelle Steuerung erfordern.

3. IGBT

IGBTs sind Transistoren mit einer ähnlichen Struktur wie die beiden oben genannten Transistoren. Die Anschlüsse werden als Gate, Emitter und Kollektor bezeichnet.

Die Struktur ist eine Kombination aus Emitter und Kollektor eines bipolaren Transistors und dem Gate eines MOSFETs. Es handelt sich um einen flexiblen Transistortyp, der die Vorzüge der beiden oben genannten Transistoren vereint.

Arten von Leistungstransistoren

Es gibt zwei Haupttypen von Leistungstransistoren, nämlich Bipolartransistoren und Feldeffekttransistoren. Der Begriff Transistor bezieht sich im Allgemeinen auf Bipolartransistoren.

1. Bipolartransistor

Bipolartransistoren sind stromgesteuerte Bauelemente. Es gibt NPN- und PNP-Typen, je nachdem, wie die Halbleiter gestapelt sind. Sie haben im Allgemeinen drei Anschlüsse, zwei Pfade für den Ausgangsstrom (Eingang und Ausgang) und einen Eingang, der den Ausgangsstrom steuert.

Üblich sind Schaltungen mit geerdetem Emitter, bei denen das Eingangssignal an der Basis (B), die + Versorgung am Kollektor (C) und der Emitter (E) geerdet sind. Der Gleichstrom-Verstärkungsfaktor von Bipolartransistoren wird als β oder hFE ausgedrückt und liegt zwischen zehn und 200. Leistungstransistoren mit Darlington-Schaltung sind ebenfalls in der Lage, β zu erzielen (hier liegt β im Bereich von Hunderten bis Tausenden).

2. Feldeffekttransistoren

Feldeffekttransistoren hingegen sind spannungsgesteuerte Bauelemente; es gibt sie in N- oder P-Kanal-Struktur.

Sie haben in der Regel drei Anschlüsse, zwei Pfade für die Ausgangsspannung (Eingang und Ausgang) und einen Eingang, der die Ausgangsspannung steuert. Üblicherweise wird eine Schaltung mit Source-Masse verwendet, bei der das Eingangssignal am Gate (G), die +Versorgung am Drain (D) und die Source (S) geerdet ist.

Der Gleichspannungsverstärkungsfaktor eines Elektrolyt-Effekt-Transistors wird durch den gegenseitigen Leitwert (gm) ausgedrückt. In Bezug auf die Schalteigenschaften ist er dem Leistungstransistor überlegen und wird häufig in Schaltnetzteilen eingesetzt.

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Identifizierung von NPN- und PNP-Transistoren

Der Ausfall eines Transistors, der häufig in Ausgangs- und Stromversorgungsteilen verwendet wird, kann zu einem Ausfall oder einer Instabilität der Schaltung führen. Es ist daher wichtig zu prüfen, ob der Transistor ausgefallen ist.

1. NPN-Transistor
Bei NPN-Transistoren (2SC oder 2SD) ist Folgendes zu prüfen:

• Basis (B) positiv, Durchgang zum Kollektor (C), in umgekehrter Richtung nicht leitend
• Basis (B) positiv, Durchgang zum Emitter (E) und kein Durchgang in umgekehrter Richtung
• Kollektor (C) – Emitter (E) in beiden Richtungen nicht leitend

Wenn alle drei Punkte zutreffen, ist der Transistor in Ordnung.

2. PNP-Transistoren
Bei einem PNP-Transistor (2SA oder 2SB) ist die umgekehrte Richtung richtig, prüfen Sie Folgendes:

• Kollektor (C) positiv, leitend zur Basis (B) und nicht leitend in umgekehrter Richtung
• Emitter (E) positiv, leitend zur Basis (B), nicht leitend in der umgekehrten Richtung
• Kollektor (C) – Emitter (E) in beiden Richtungen nicht leitend

Wenn alle drei Bedingungen zutreffen, ist der Transistor in Ordnung. Beachten Sie, dass dieser Test nicht für Darlington-Transistoren verwendet werden kann.

Wenn das Prüfgerät im Durchgangsbereich verwendet wird, ist die rote Seite negativ und die schwarze Seite positiv. Achten Sie auf die Polarität der Prüfspannung an den Leitungen des Prüfgeräts. Trennen Sie außerdem vor der Prüfung immer die Stromversorgung sowie die Eingangs- und Ausgangsleitungen der nicht zu prüfenden Objekte ab.

Was ist eine Seilscheiben?

Eine Seilscheibe ist eine Scheibe, die dazu dient, einen Gegenstand über ein Seil, einen Draht oder einen Riemen anzuheben. Sie hat den gleichen Aufbau wie eine Seilscheibe, aber Seilscheiben, die für Förderbänder und Flachriemen verwendet werden, werden normalerweise nicht als Seilscheiben bezeichnet. Sie haben eine Rille in der Mitte und einen erhöhten Rand und sind im Allgemeinen so beschaffen, dass das Seil oder der Draht nicht von der Seilscheibe abspringen kann. Die Verbindung zur Welle ist mit einem Lager versehen. Bei der Verwendung in Kränen wird jedoch ein starkes Lager verwendet, da ein Teil der Scheibe einer sehr hohen Belastung ausgesetzt ist.

Verwendungszwecke von Seilscheiben

Seilscheiben werden zum Heben und Bewegen von Gegenständen mit Hilfe von Seilen, Drähten, Drahtseilen, Gurten und Kabeln verwendet. Sie werden in Baumaschinen wie Kränen, Seilbahnen und Aufzügen eingesetzt. Bei sehr schweren Lasten, wie z. B. Kränen, können mehrere Seilscheiben in Reihe geschaltet werden, um die Last pro Scheibe zu verringern. Bei der Auswahl einer Seilscheibe ist darauf zu achten, dass die Seilscheibe für die Länge des Seilscheiben-Durchmessers geeignet ist und die zulässige Belastung oder Geschwindigkeit mit einem ausreichenden Sicherheitsfaktor gewählt wird.

Prinzip der Seilscheiben

Eine Seilscheibe besteht aus einem Zylinder mit einer Bohrung in der Mitte, einer Nut in der Mitte des Umfangs und einem erhöhten Rand, einem Lager und einem Sicherungsring. Die Breite der Rille im Seilscheibenkörper wird von verschiedenen Unternehmen in einer Vielzahl von Abmessungen angeboten, um eine Vielzahl von Seilen und Drähten aufnehmen zu können. Der Körper, die Lager und die Halteringe, aus denen die Seilscheiben bestehen, werden häufig in Kränen und anderen Baumaschinen verwendet, so dass viele Produkte aus verschleiß-, staub- und korrosionsfesten Materialien hergestellt werden. Für die Lager werden Produkte verwendet, die hohen Belastungen bei niedrigen Drehzahlen standhalten.

Im Betrieb liegt das Seil oder der Draht in der Rille der Seilscheibe an, und wenn eine Zugkraft auf eine Seite ausgeübt wird, dreht sich die Scheibe um ihre Achse und bewegt sich gleichzeitig in die Richtung, in die das Seil oder der Draht gezogen wird. Auf diese Weise kann die auf das Seil oder den Draht ausgeübte Kraft die Richtung der durch die Seilscheibe wirkenden Kraft ändern.

Größe der Seilscheiben

Die Größe der Seilscheiben ist in den JIS-Normen festgelegt. Sie wird als D/d ausgedrückt, ein berechneter Wert unter Verwendung des Nenndurchmessers D der Seilscheibe und des Drahtdurchmessers d.

Der Nenndurchmesser D einer Seilscheibe ist der Teilkreisdurchmesser der Seilscheibe, d. h. der Durchmesser zwischen den Mittelpunkten des Drahtseils, wenn das Drahtseil durch die Seilscheibe geführt wird. Es gibt drei Gruppen von Seilscheiben-Teilkreisdurchmessern, die sich nach der Anzahl der Litzen und danach richten, ob der Draht aus rostfreiem Stahl besteht oder nicht. Die Klassifizierung hängt auch davon ab, ob es sich bei dem Kran um einen Laufkran oder einen Mobilkran handelt. Der Drahtdurchmesser d ist der Durchmesser des verwendeten Drahtseils.

Dieser D/d-Standard wird von JIS definiert, und es gibt sechs verschiedene Standards. Die Auswahlmethode besteht darin, den Durchmesser der Seilscheibe anhand des Seildurchmessers d oder den zu verwendenden Seildurchmesser anhand des Nenndurchmessers D der Seilscheibe auszuwählen. Wird die Größe der Seilscheibe nicht entsprechend dem Verwendungszweck gewählt, kann die Belastung des Drahtseils zu einer vorzeitigen Beschädigung führen oder das Drahtseil kann sich von der Scheibe lösen.

Beziehung zwischen Seilscheiben und Kranen

Seilscheiben werden immer an Kränen verwendet, die Lasten mit Hilfe von Drahtseilen heben und senken. Das Drahtseil wird von der Trommel zugeführt und gelangt über die Seilscheibe zum Haken. Der Haken ist dann mit mehreren Seilscheiben ausgestattet, und schwere Lasten können angehoben werden, indem das Seil mehrmals durch den Haken geführt wird. In einem Kranwagen läuft das Drahtseil von der Seiltrommel durch die Führungsrolle, die obere Auslegerrolle, die Hakenrolle und die Öko-Tragegurtrolle.

Die Rolle der Seilscheibe ist in einem Kran sehr wichtig. Ein schlechter Lauf der Seilscheibe führt nicht nur zu ungleichmäßigem Verschleiß, sondern kann auch das Drahtseil beschädigen. Wenn das Drahtseil beschädigt ist, kann es zu Unfällen kommen, weil das Seil während des Betriebs reißt. Es ist daher wichtig, dass die Lager in der Mitte der Seilscheibe regelmäßig geschmiert und auf Rotationsfehler hin gewartet werden.

Wenn Krane über einen längeren Zeitraum in der gleichen Kranposition arbeiten, konzentriert sich die Verdrehung des Drahtseils auf die Seilscheiben. Eine konzentrierte Verdrehung kann zu Rillen in den Seilscheiben, Litzenbrüchen und Kerndrahtauswurf führen. Der Verschleiß der Seilscheiben gehört zu den Inspektionspunkten, und wenn der Verschleiß zu groß ist, muss die Seilscheibe ausgetauscht werden.