Sensor / Penderia 2

Sensor / Penderia 2

Pos ini adalah lanjutan bagi topic Sensor/Penderia dan akan menerangkan tentang jenis, fungsi dan aplikasi sensor-sensor yang kerapkali digunakan di dalam mesin automasi

Roller microswitch

Peranti ini ialah sensor mekanikal sepenuhnya. Menggunakan konsep suis di mana keadaan atau sambungan diubah oleh sentuhan secara mekanikal. Lihat gambarajah di bawah ;

*binaan sambungan tidak semestinya sama seperti yang digambarkan di atas

Anak panah merah menunjukkan perubahan mekanikal ke atas microswitch.

C=Common

NC=Normally Closed

NO=Normally Opened

Dengan perubahan kedudukan contacts begini, microswitch dapat digunakan dalam aplikasi sebagai sensor. Antara aplikasi yang paling banyak menggunakan microswitch ialah sebagai sensor keselamatan pada pintu atau penutup bahagian mesin yang bergerak.

Optical Reflective Sensor

Optical Sensor atau dikenali juga sebagai photoelectric sensor  adalah sejenis sensor yang menggunakan cahaya dengan menggabungkan pemancar cahaya biasa atau infra-merah ( LED ) dan penerima cahaya ( light receiver transistor ). Perkataan reflective pula menerangkan carakerja sensor jenis ini di mana pemancar dan penerima diletakkan bersebelahan antara satu sama lain dan menghadap sasaran. Pemancar akan memancarkan cahaya ke arah sasaran manakala penerima akan menerima cahaya yang dipantulkan oleh sasaran.Pada jarak tertentu bergantung pada sensitivity yang telah ditetapkan, penerima akan menghasilkan perubahan voltan keluaran yang digunakan sebagai isyarat untuk tindakan susulan oleh litar kawalan.

Gambarajah di atas di salin daripada laman web Panasonic berkaitan sensor jenis photoelectric.  Seperti yang digambarkan ialah sensor jenis reflective.  Kebanyakkan sensor jenis ini mempunyai 3 sambungan wayar.  Lihat gambarajah di bawah;

Kebanyakkan sensor jenis ini juga mempunyai suis untuk memilih carakerja sensor sama ada ‘light-ON’ atau ‘dark-ON’.

Light ON : Sensor mengeluarkan isyarat ( voltan ) semasa receiver menerima cahaya yang dipantulkan

                   daripada objek ataupun ketika objek hadir.

Dark ON : Sensor mengeluarkan isyarat ( voltan ) semasa receiver tidak menerima cahaya yang

                  dipantulkan daripada object atau pun ketika objek tidak hadir.

Selain daripada itu terdapat juga cara sambungan yang menentukan cara kerja sensor dengan litar kawalan. Sambungan-sambungan ini dikenali sebagai NPN dan PNP.

PNP dan NPN adalah kaedah bagaimana keluaran daripada sensor digunakan untuk memacu beban mengikut kesuaian sesebuah fungsi kawalan. Maksudnya ialah ;

PNP : Beban menerima voltan apabila sensor tidak mengeluarkan isyarat ( voltan ) keluaran

NPN : Beban menerima voltan apabila sensor mengeluarkan isyarat keluaran.

Contoh ladder diagram untuk sambungan NPN dan PNP ;

NPN

Litar berfungsi di mana apabila sensor mengesan target dan mengeluarkan isyarat voltan, Load iaitu Relay mendapat bekalan voltan dan mengubah kedudukan contact NO kepada closed dan memberi bekalan kepada buzzer untuk berbunyi.

PNP

Untuk fungsi yang sama bagi sambungan PNP, relay contact NC terpaksa digunakan kerana Relay sentiasa ‘ON’ dan hanya OFF apabila sensor mengeluarkan isyarat voltan

Optical Through Beam Sensor ( Optical Fork Sensor )

Gambar  menunjukkan sejenis optical-fork sensor. Kebiasaannya sensor jenis ini juga mempunyai 3 kabel sambungan, lihat gambarajah di bawah ;

Yang membezakannya daripada Reflective Sensor ialah rekabentuk dan carakerjanya. Dalam Fork Sensor, transmitter dan receiver diletakkan menghadapi antara satu sama lain. Bermakna,dalam keadaan biasa, cahaya daripada transmitter akan di terima terus oleh receiver.  Perubahan keadaan hanya berlaku apabila cahaya daripada pemancar di halang daripada di terima oleh penerima.

Untuk sensor jenis ini, kebiasaannya ia dipasangkan dengan sensor flag yang di ikat bersama bahagian mekanikal yang bergerak atau sebaliknya. Kebiasaannya juga sensor jenis ini digunakan sebagai  sebahagian daripada fungsi untuk position control.

Baiklah saya akan mengambil contoh bahagian mekanikal yang digerakkan oleh sebuah motor yang dikenali sebagai servo motor.  Servo motor ialah sejenis motor yang berada di dalam keadaan ‘closed loop’ dengan litar pengawal. Bermakna, litar pengawal boleh member arahan kepada servo motor untuk bergerak pada jarak tertentu seperti yang diprogramkan dan pada masa yang sama maklumat pergerakkan motor seperti jarak,arah  dan kelajuan dihantar kembali kepada litar penerima melalui sebuah sensor binaan khas yang dikenali sebagai ‘Encoder’. Saya akan terangkan tentang encoder dan servo secara lebih lanjut nanti,mungkin di akhir topic.

Sekarang kita kena kaitkan kembali dengan Optical Fork Sensor, di mana fungsinya sensor ini di dalam system position control yang dimaksudkan. Baiklah, fungsi Optical Fork sensor di dalam system ini dikenali sebagai ‘mechanical home position sensor’.

Begini, untuk sebuah servo motor bergerak mengikut apa yang telah diprogramkan, litar kawalan perlu mengetahui tentang posisi asal/mula. Apabila satu mesin automasi kawalan motor disediakan untuk berfungsi, semua bahagian mekanikal bermotor akan dikembalikan kepada kedudukan mula/asal iaitu ‘mekanikal home position’. Proses ini dikenali sebagai ‘initialisation’. Posisi inilah yang ditandai dengan optical fork sensor. Lihat gambar di bawah ;

Contoh : Sensor pada printer ( X-Axis /horizontal movement)

Dari pandangan ini, apabila motor pulley berputar mengikut jam, Optical Fork sensor yang di pasang bersama Printer’s Head akan bergerak ke kanan. Sebaik sahaja Sensor Flag memasuki celahan antara transmitter dan receiver serta menghalang cahaya daripada transmitter sampai ke receiver, motor akan berhenti dan disitulah tempatnya yang dinamakan mekanikal home position. Pergerakkan seterusnya printers head ialah mengikut data yang di terima di kira daripada kedudukan ini. 

Mengenali  masalah  : Optical Fork Sensor berkemungkinan mempunyai 2 masalah iaitu ;

1.       Tiada cahaya dipancarkan daripada transmitter puncanya boleh jadi disebabkan kerana

-          Diod pemancar tidak menerima bekalan kuasa atau

-          Diod pemancar rosak

Simptom yang boleh di lihat ialah semasa proses initialization di mana motor langsung tidak bergerak kerana litar pengawal menganggapkan yang Optical Fork Sensor sudahpun tertutup atau sudahpun berada di posisi sensor flag. Apabila mula hendak melaksanakan tugas, error akan berlaku kerana ketika motor hendak mula bergerak ke posisi yang telah diprogramkan, litar kawalan mengesan yang Optical Fork Sensor masih tertutup.

2.       Transistor penerima mengalami kerosakan/shorted dan menyebabkan sensor ( jenis sambungan NPN ) sentiasa mengeluarkan isyarat walaupun sensor sudah di blocked oleh sensor flag.

Simptom yang boleh di lihat ialah semasa proses initialization, sensor atau untuk kes ini printer head akan bergerak terus hingga sampai ke limit mekanikalnya ( melanggar sisi badan printer ) sehinggakan halangan mekanikal tadi menyebabkan motor mengalami over current dan litar pengawal memberhentikan proses dan memberikan error message ( ‘fail to initialize’, ‘motor over current’ dan seumpamanya ).

Baiklah, daripada contoh masalah yang diterangkan, dapat tak anda bayangkan masalah yang mungkin timbul jika berlaku kerosakan pada sensor optik jenis reflective ?

Contoh  lain bagi sensor Through Beam ialah sensor yang dikenali sebagai ‘Light Curtain’. Sensor ini digunakan bagi tujuan keselamatan untuk mengesan kemasukan bahagian-bahagian anggota badan operator mesin ke dalam mesin yang merbahaya yang melibatkan proses stamping, cutting,turning dan seumpamanya.

Saya rasa, saya akan menyambung topik sensor ini di pos yang lain supaya pos ini tidak menjadi terlalu panjang. Jadi sila tunggu pos seterusnya untuk penerangan tentang sensor proximity, displacement dan mungkin juga tentang thermocouple.

Jika ada penambahan,pembetulan atau apa2 soalan sila letak di ruang komen. Saya terbuka untuk apa2 feedback demi tujuan perkongsian ilmu ini.