Sensoren Veel machines en werktuigen worden elektrisch of elektronisch bediend en aangestuurd. Die aansturing kan automatisch plaatsvinden. Bij die aansturing horen bepaalde instellingen. Om te weten welke instellingen dat zijn, kun je de spanning meten met een sensor. Een sensor is een instrument dat natuurkundige verschijnselen als druk, temperatuur, licht, vochtigheid en metaal meet. De sensor zet die natuurkundige verschijnselen om in een spanning. De spanning die de sensor afgeeft, de gemeten waarde, wordt doorgegeven aan een centrale verwerkingseenheid. Dit is een kleine computer, ook wel cve genoemd. In de centrale verwerkingseenheid is de gewenste waarde ingebracht. De gemeten waarde wordt vergeleken met de gewenste waarde door het vergelijken van de spanningen. De centrale verwerkingseenheid kan de spanning omzetten naar computergetallen, waardoor je op een monitor de metingen af kunt lezen. Als de installatie in de aansturing elektromotoren, een relais en kleppen heeft, kan de centrale verwerkingseenheid de aansturing bijregelen. De elektromotoren, het relais, de kleppen, de drukregelaar en de pomp in de installatie noem je actoren. Actoren regelen de aansturing totdat de gemeten waarde hetzelfde is als de gewenste waarde. Er zijn verschillende sensoren, te weten: reedcontacten; inductieve benaderingssensoren; optische sensoren; elektronische druksensoren; akoestische sensoren; radarsensoren. Deze sensoren komen hieronder aan de orde. Reedcontact (pulsmeting) Een reedcontact is een tweeaderige sensor. Hij bestaat uit een kleine glazen behuizing met twee bi-metaaltjes erin. Als er een magneet in de buurt van de sensor komt worden de bi-metaaltjes aangetrokken. Ze maken contact en via één ader krijg je een signaal. De andere ader is de massa. Een reedcontact wordt veel gebruikt als positiesensor voor werktuigen en als wielsensor. Hij kan alleen gebruikt worden voor relatief lage toerentallen. Een reedcontact is een mechanische sensor. Elke keer als er een magneet langskomt schakelen de bimetaaltjes om. Een reedcontact slijt daarom. De meeste storingen ontstaan door het te vast aandraaien van de moeren. De sensor werkt dan niet meer goed. Dat geeft afwijkingen in de metingen. Een sensor kan ook helemaal niet meer werken. Dan moet je hem vervangen. Figuur 8-1: Werking van een reedcontact Inductieve benaderingssensor (pulsmeting) Een inductieve benaderingssensor is een sensor die reageert op geleidende voorwerpen zoals metalen. De sensor maakt een magnetisch veld. Als daar een voorwerp doorheen gaat, verandert het magnetisch veld en geeft de sensor een signaal. De meeste inductieve benaderingssensoren hebben drie draden. Met deze sensoren kun je toerentallen van een as meten zonder dat je er magneten op hoeft te monteren.
Figuur 8-2: Inductieve benaderingssensor Een inductieve benaderingssensor kun je gebruiken om pulsen te meten op plaatsen waar je geen magneten kunt of wilt gebruiken. Verder wordt deze sensor gebruikt om pulsen te meten bij hoge toerentallen. Hierbij kun je geen reedcontact gebruiken. Dit is bijvoorbeeld het geval bij een doorstroommeter met metalen schoepen. De sensor is een onderdeel van de doorstroommeter. Het aantal omwentelingen geeft aan hoeveel de doorstroming is. Een omwenteling van de doorstroommeter wordt uitgedrukt in cm 3. Bij een inductieve benaderingssensor, die voor een doorstroommeter wordt gebruikt of om het aantal omwentelingen van een as vast te stellen, mag de sensor nooit tegen de as aanlopen. Gebeurt dat wel, dan beschadigt de sensor en krijg je onjuiste meetgegevens. De doorstroommeter zal lagere hoeveelheden aangeven dan oorspronkelijk het geval was. Als de sensor zelf kapot is, kun je hem niet maken. Doormeten Een storing kan ook in de monitor of in de kabels of stekkers zitten. Om dat te ontdekken, kun je een inductieve benaderingssensor doormeten met een multimeter en een voedingsbron. Sluit de draden voor de plus en de massa aan op de voedingsbron. Zet de multimeter op D.C. (bereik 20 volt). Maak de plus van de multimeter vast aan de plus van de sensor. De massa van de multimeter sluit je aan op de signaaldraad van de sensor. Als je een metalen voorwerp dichtbij de sensor houdt moet je een andere spanning meten met de multimeter. Deze sensor reageert op metalen voorwerpen door een puls af te geven. Figuur 8-3: Het doormeten van een inductieve benaderingssensor
Optische sensor (optogever) Een optische sensor of optogever is een elektrisch oog dat via infraroodstralen voorwerpen kan zien. Aan de andere kant van de optische sensor worden deze stralen door spiegels weerkaatst. De optische sensor vangt deze stralen weer op. Als er bijvoorbeeld een zaadje door de optogever valt wordt het terugkaatsen van de infraroodstralen even verbroken. De sensor geeft dan een puls. Als je een optische sensor gebruikt, is het belangrijk dat hij schoon is. Anders worden de infraroodstralen niet weerkaatst. Achter de sensor zit een klein kastje in de kabel: de versterker. De versterker versterkt het signaal van de sensor zodat de monitor/computer dit beter kan ontvangen. Optogevers worden gebruikt bij bijvoorbeeld maïszaaimachines (zaaicontrole) en aardappelsorteermachines (vullen van bunkers). De meest voorkomende storingen bij optische sensoren zijn: de sensor geeft geen pulsen meer, er valt geen zaad; de sensor geeft aan dat de bunker vol is, maar dat is niet het geval. Oorzaken van die storingen kunnen zijn: de spiegel of de sensor is vervuild; de spiegel is gebroken of beschadigd door bijvoorbeeld gevallen gereedschap. Elekronische druksensor Een elektronische druksensor is een sensor die een gemeten druk omzet in een elektronisch signaal. Dit signaal heeft de vorm van een spanning. Hoe hoger de druk is die gemeten wordt, hoe hoger de spanning is die doorgelaten wordt. In tegenstelling tot de andere sensoren zendt deze sensor geen digitale signalen uit, maar een analoge spanning, die varieert. Er zijn twee verschillende sensoren, één voor 0-15 en één voor 0-30 bar. Figuur 8-4: Druksensor De sensoren worden in de landbouw gebruikt op bijvoorbeeld ketels van de eigen watervoorziening. Als de druk (en dus de spanning) hoog genoeg is, slaat de waterpomp af. Verder vind je elektronische druksensoren ook op spuitmachines waar je de druk moet meten om de computer de hoeveelheid spuitvloeistof bij te laten regelen. Bij een elektronische druksensor zijn weinig storingen. Akoestische sensor Op sommige maaidorsers registreren verliessensoren hoeveel zaad er verloren gaat tijdens het dorsen. Dit zijn akoestische sensoren. Ze bestaan uit een plaat of een buis. Als er graankorrels verloren gaan over bijvoor-
beeld de schudders, dan vallen de graankorrels naar beneden. Enkele korrels vallen met een tik op de plaat van de sensor. Onder de plaat zit een soort microfoon, die bij elke tik een puls geeft. De sensor kun je aanpassen aan wat jij een aanvaardbaar verlies vindt. Dat aanpassen noem je kalibreren. Akoestische sensoren worden gebruikt in maaidorsers, om het verlies van graan te meten. Ook worden ze gebruikt als klopsensor in maïshakselaars om het tegenmes van de hakselkooi af te stellen. De meeste storingen worden veroorzaakt door een slechte verbinding van de stekker in de verliessensor. Er vallen dan meer graankorrels op de grond dan de sensor aangeeft. Radarsensor Een radarsensor werkt volgens het dopplereffect. Dat houdt in dat voorwerpen die naar je toekomen een hogere geluidstoon afgeven dan wanneer ze van je vandaan gaan. Denk maar aan een naderende auto. Deze verschillende toonhoogten ontstaan doordat de geluidsgolven verschillende frequenties hebben. De radarsensor zendt een frequentie uit. Het frequentiebereik ligt tussen 24 en 24,250 GHz. 1 GHz = 1.000.000.000 Hz; 1 Hz = 1 trilling per seconde. De bedrijfsfrequentie, dus de frequentie waarbinnen de radarsensor werkt, is 24,125 GHz. De hoeveelheid energie die de radarsensor gebruikt, het vermogen, is 0,5 watt. De voedingsspanning ligt tussen 10,5 en 16,0 volt. Dat is de spanning waarop de radarsensor moet worden aangesloten. Deze waarden gelden voor een bepaalde radarsensor. Met een radarsensor kun je bijvoorbeeld snelheid meten. Dit doe je door de wielsensor te vervangen door een radarsensor. Een radarsensor geeft geen afwijking bij wielslip, een wielsensor wel. Wel zal de radarsensor bij lange wuivende gewassen valse impulsen ontvangen. Dit kun je verminderen door de radarsensor in het wielspoor te richten. Om te meten met de radarsensor monteer je de radarsensor schuin naar achteren. De radarsensor zendt dan een frequentie naar de grond. Wanneer de trekker stilstaat, wordt de frequentie onveranderd via de grond teruggestuurd naar de radarsensor. Als de trekker rijdt, wordt de teruggestuurde frequentie hoger of lager. Dit hangt af van de richting waarin de trekker rijdt, voor- of achteruit. De grootte van de frequentieverandering moet zodanig worden afgesteld dat die overeenkomt met de rijsnelheid. In de trekker zijn tabellen waarop de snelheid staat aangegeven. De hoek en de hoogte ten opzichte van de grond zijn erg belangrijk. De radarsensor mag niet te veel bevuild wordt met modder. Sensoren in meters Sensoren komen voor in de volgende meters: turbineraddoorstroommeter; magnetisch-inductieve doorstroommeter. Bij het gebruik van een veldspuit of een zodenbemester is het belangrijk dat je weet hoeveel spuitvloeistof of hoeveel mest er aangewend wordt. Als je een doorstroommeter in de vloeistofstroom opneemt, kun je op de monitor van de trekker die hoeveelheid aflezen. Turbineraddoorstroommeter Bij een turbineraddoorstroommeter staat het schoepenrad in de stroomrichting. Het schoepenrad is eigenlijk een ventilator die je in een vloeistofstroom zet. Aan enkele of aan alle schoepen is een magneet gemonteerd. Meestal is de magneet in de schoep gegoten. Naast het schoepenrad zit een inductieve benaderingssensor. Door de vloeistofstroom zal het schoepenrad gaan draaien. De magneten komen langs de sensor en de sensor geeft een signaal af aan de computer. De computer zet het signaal om in een hoeveelheid vloeistof die door de buis stroomt.
Een turbineraddoorstroommeter wordt gebruikt voor bijvoorbeeld veldspuiten. De meeste storingen worden veroorzaakt door vuil in de doorstroommeter. Hierdoor worden onjuiste gegevens doorgegeven. Er zal minder vloeistof door heen gaan dan oorspronkelijk het geval was. Magnetisch-inductieve doorstroommeter De meeste doorstroommeters kunnen nauwkeurig meten, maar kunnen absoluut niet tegen agressieve (vloei)stoffen en drijfmest. Vooral drijfmest vervuilt de doorstroommeter direct, waardoor de meters verstopt raken. Een magnetisch-inductieve doorstroommeter kan wel tegen (zeer) agressieve (vloei)stoffen. Deze meter werkt als een buis waaraan tegenover elkaar twee spoelen zitten. Die spoelen staan exact tegenover elkaar. Ze wekken een magnetisch veld op. Haaks op het magnetisch veld van deze spoelen staan twee elektroden. Door de stroming van de vloeistof wordt er een spanning tussen de elektroden opgewekt. Hoe meer vloeistof, hoe hoger de spanning. De elektronica zet de spanning om in een standaardsignaal voor de computer. Dit standaardsignaal wordt dan omgerekend naar een hoeveelheid liters per minuut. Een doorstroommeter meet dus de hoeveelheid vloeistof die door een buis of leiding gaat. Bij een magnetisch-inductieve doorstroommeter zijn er geen obstakels in de buis of leiding zoals bij andere doorstroommeters. Hierdoor kun je deze doorstroommeter gebruiken voor drijfmest en agressieve vloeistoffen. Magnetisch-inductieve doorstroommeters zijn duur. Algemene richtlijnen voor storingzoeken Als er tijdens het werken een storing ontstaat, wil je die storing zo snel mogelijk verhelpen. Probeer na te gaan welke gegevens door de computer niet of onjuist weergegeven worden. Probeer hieruit te concluderen waar de storing zich bevindt (programma, voeding, sensor of actor). Raadpleeg het instructieboek. Wat je kunt doen als je weet waar de storing zit, staat in figuur. Figuur 8-5: Meest voorkomende storingen en oplossingen
Vragen Met welke twee waarden werkt de centrale verwerkingseenheid? Wat moet er gebeuren als deze waarden niet gelijk zijn? Waarom is voor het meten van de rijsnelheid een radarsensor nauwkeuriger dan een wielsensor?