Επαγωγικοί Βρόχοι

Επαγωγικοί βρόχοι

Οι επαγωγικοί βρόχοι είναι το ίδιο σύστημα που πολλές φορές αναφέρεται σαν “μαγνητικοί βρόχοι” ή “ηλεκτρομαγνητικοί βρόχοι”. Χρησιμοποιούνται για να ανιχνεύουν την παρουσία μεταλλικών αντικειμένων ή άλλων πηγών διαταραχής του ηλεκτρομαγνητικού πεδίου, γύρω τους.

Χρήσιμες πληροφορίες

Επαγωγικός βρόχος στην άσφαλτο.

 Σχεδόν σίγουρα, θα έχετε παρατηρήσει τα “κοψίματα” (συνήθως ορθογωνικού σχήματος) πάνω στην άσφαλτο πριν από τα φανάρια, όπως στο διπλανό σχήμα. Πρόκειται για επαγωγικού βρόχους οι οποίοι έχουν εγκατασταθεί στο οδόστρωμα, χαράζοντας λεπτά αυλάκια με δίσκο κοπής. Όταν, μετά την εγκατάσταση, τα αυλάκια αυτά καλύπτονται από στεγανωτικό υλικό, αυτό που διακρίνεται είναι το περίγραμμα του βρόχου πάνω στην άσφαλτο.

Πρόκειται ουσιαστικά για ένα πηνίο το οποίο διαρρέεται από ηλεκτρικό ρεύμα. Η παρουσία μεταλλικών αντικειμένων ή άλλων πηγών διαταραχής του ηλεκτρομαγνητικού πεδίου, γύρω από το πηνίο, μεταβάλει την συμπεριφορά του (αλλάζει δηλαδή την αυτεπαγωγή του). Κατ' αυτό τον τρόπο, μπορούμε να το χρησιμοποιήσουμε σαν ανιχνευτή μεταλλικών αντικειμένων:

Αριθμός τυλιγμάτων

Ένας εμπειρικός κανόνας, που δουλεύει πολύ καλά με το είδος των βρόχων το οποίο δουλεύουμε, μας δίνει το πόσα τυλίγματα πρέπει να κάνουμε ανάλογα με την περίμετρο του βρόχου:

Περίμετρος βρόχου

(m) Αριθμός τυλιγμάτων

3 5

6 4

9 3

12 3

15 και πάνω 2

Όπως βλέπετε, σε καμία περίπτωση δεν πρέπει να κάνουμε κάτω από 2 τυλίγματα του καλωδίου.

Από την άλλη, είναι σημαντικό να έχετε υπ' όψιν ότι, αυξάνοντας τον αριθμό των τυλιγμάτων, πρακτικά δεν αυξάνεται η ευαισθησία του βρόχου. Επίσης, αυξάνοντας τον αριθμό των τυλιγμάτων, δεν μεταβάλλεται το ύψος ανίχνευσης (δηλαδή το πόσο χαμηλά πρέπει να είναι το δάπεδο του αυτοκινήτου για να μπορεί να το εντοπίσει ο βρόχος).

Άρα, πρέπει να γίνεται κάθε φορά ο συνιστώμενος αριθμός τυλιγμάτων - όχι περισσότερα, όχι λιγότερα.

Τα δύο άκρα του καλωδίου που σχηματίζει το βρόχο, καταλήγουν στον ελεγκτή (τον ηλεκτρονικό εξοπλισμό πάνω στον οποίο συνδέεται ο βρόχος). Τα άκρα του καλωδίου, πρέπει να συστρέφονται, με βήμα 20 συστροφές ανά μέτρο, ώστε να αποφεύγονται παρεμβολές σε αυτό το τμήμα του βρόχου.

Σωστός τρόπος συστροφής άκρων καλωδίου.

Λάθος τρόπος συστροφής άκρων καλωδίου.

Ευαισθησία βρόχου

Όσο μεγαλύτερη είναι η μεταλλική μάζα του αντικειμένου, τόσο αυξάνεται η εμβέλεια εντοπισμού. Αυτό σημαίνει ότι μεγάλα οχήματα, όπως φορτηγά, μπορούν να εντοπιστούν σε μεγαλύτερη απόσταση από το βρόχο, σε σχέση με μικρότερα, όπως μοτοσυκλέτες. Επίσης, αυτό σημαίνει ότι και άλλες μεγάλες μεταλλικές μάζες (πχ μεγάλοι μεταλλικοί αγωγοί, καπάκια υπονόμων, μεγάλα οχήματα παρκαρισμένα πολύ κοντά στο βρόχο) αλλά και πηγές ηλεκτρομαγνητικής ακτινοβολίας (όπως υπόγειοι αγωγοί υψηλής τάσης χωρίς μπλεντάζ) μπορεί να “ξεγελάσουν” τον βρόχο.

Όσο πιο χαμηλά είναι το δάπεδο του οχήματος τόσο πιο εύκολα ανιχνεύεται. Χοντρικά, το πρακτικό ύψος για αξιόπιστη ανίχνευση δεν ξεπερνά τα 2/3 του μήκους της κοντύτερης πλευράς του βρόχου. Έτσι, ένας βρόχος 1.5×2.0 m, μπορεί να ανιχνεύσει οχήματα με ύψος δαπέδου έως και 1.0 m ( = 1.5 m * 2/3 ).

Όσο μεγαλύτερη περίμετρο έχει ένας βρόχος, τόσο μικρότερη ευαισθησία έχει. για τον λόγο αυτό, εάν πρόκειται να καλύψουμε πολύ μεγάλη έκταση προτιμούμε περισσότερους μικρούς βρόχους παρά λιγότερους μεγάλους.

Το αντικείμενο, δεν είναι απαραίτητο να είναι πάνω από το βρόχο (εντός της περιμέτρου του) για να ανιχνευτεί. Ανάλογα με την ευαισθησία του βρόχου, είναι δυνατός ο εντοπισμός σε απόσταση ως και 2/3 του μήκους της κοντύτερης πλευράς του βρόχου, προτού το αντικείμενο φτάσει επάνω από αυτόν.

Χάραγμα αυλακιού

Όπως αναφέραμε, το αυλάκι πρέπει να έχει ένα βάθος 6-8 cm τουλάχιστον και ένα πλάτος ελάχιστα μεγαλύτερο από το πάχος του καλωδίου. Ο ευκολότερος τρόπος να γίνει αυτό είναι με αρμοκόπτη ή ασφαλτοκόπτη.

Το πλάτος του αυλακιού είναι τυπικά 6-8 mm. Επίσης, το κομμάτι του αυλακιού που φιλοξενεί τα δύο συνεστραμμένα άκρα του καλωδίου και το οποίο οδηγεί στον ελεγκτή του μαγνητικού βρόχου πρέπει να έχει μεγαλύτερο πλάτος - τουλάχιστον 15 mm.

Το κόψιμο του δαπέδου με τον δίσκο, πρέπει να γίνεται όπως στην παρακάτω εικόνα, ώστε να αποφεύγεται το τσάκισμα του καλωδίου στις γωνίες.

Επίσης, πρέπει να φροντίσουμε ώστε ο βρόχος να απέχει τουλάχιστον 1.0 με 1.5 m από μεγάλα μεταλλικά αντικείμενα και άλλες πηγές παρεμβολών. Σημειώστε ότι και μία μεγάλη μεταλλική ανοιγόμενη ή συρόμενη θύρα μπορεί να είναι τέτοια πηγή παρεμβολών.

Οι βρόχοι δεν πρέπει να είναι μικρότεροι από 1.2 x 1.2 m και, εάν έχουμε πολλούς βρόχους, αυτοί δεν πρέπει να είναι πλησιέστερα από 1.2-1.5 m μεταξύ τους.

Καλώδια

Το τυπικό καλώδιο, στις δικές μας εγκαταστάσεις, είναι 1×1.5 mm² ή 1×2.0 mm². Έχει έναν αγωγό, συνήθως πολύκλωνο, στο κέντρο και, γύρω από αυτόν μόνωση και περίβλημα. Επίσης, δεν έχει μπλεντάζ. Τυπική ολική διάμετρος καλωδίου είναι τα 5-7 mm.

Παρότι η διατομή (δηλαδή το μεγάλο πάχος αγωγού) δεν είναι κρίσιμη για την καλή λειτουργία, είναι σημαντικό το καλώδιο να έχει και καλές μηχανικές ιδιότητες. Για τον λόγο αυτό δεν συνιστούμε καλώδιο 1×1.0 mm² (ολική διάμετρος καλωδίου 3-4 mm).

Σημαντικό στα καλώδια αυτού του τύπου είναι το να έχουν καλή μόνωση διότι θάβονται στο έδαφος χωρίς άλλη προστασία. Η μόνωση από XLPE (cross-linked polyethylene) είναι προτιμότερη από αυτή από PVC διότι απορροφά πολύ λιγότερη υγρασία (περίπου 1% όσης απορροφά η μόνωση με PVC).

Υπ' όψιν ότι η συνολική αντίσταση του αγωγού δεν πρέπει να υπερβαίνει τα 4 Ohms και, εξυπακούεται, ότι το καλώδιο πρέπει να είναι ενιαίο (όχι ένωση δύο ή περισσότερων καλωδίων).

Σύγκριση με άλλα είδη αισθητήρων

Οι επαγωγικοί βρόχοι μπορούν να χρησιμοποιηθούν και για ανίχνευση παρουσίας, οπότε είναι κατάλληλοι σαν συσκευές ασφαλείας αλλά και σαν συσκευές ενεργοποίησης (πχ για να δώσουν στον πίνακα του αυτοματισμού εντολή ανοίγματος).

Συγκρινόμενοι με τους αισθητήρες ραντάρ (ως συσκευές ενεργοποίησης - όχι ως συσκευές ασφαλείας), δεν ανιχνεύουν μη σιδηρομαγνητικά αντικείμενα (πχ πεζούς, ζώα) που πολλές φορές είναι επιθυμητό (όχι όμως πάντα). Έχουν το πλεονέκτημα ότι δεν είναι εκτεθειμένοι σε βανδαλισμούς και το μειονέκτημα ότι, από την στιγμή που έχουμε εγκαταστήσει το καλώδιο, μπορούμε μόνο να αλλάξουμε την ρύθμιση ευαισθησίας του ελεγκτή (μεγεθύνοντας/σμικρύνοντας την ζώνη κάλυψης) αλλά όχι να αλλάξουμε την γεωμετρία της ζώνης κάλυψης. Εάν υπάρχει δυσκολία στο να κοπεί το δάπεδο για την εγκατάσταση του καλωδίου του βρόχου, ο αισθητήρας ραντάρ είναι μια καλή εναλλακτική λύση.

Προγραμματισμός PLC

Παράδειγμα προγραμματισμού PLC 

Οι προγραμματιζόμενοι λογικοί ελεγκτές, Programmable Logic Controllers από τα αρχικά των οποίων ονομάστηκαν PLC, είναι ηλεκτρονικά, κατά κύριο λόγο, κυκλώματα -  συσκευές με ηλεκτρικές εισόδους και εξόδους . Μπορούμε να πούμε ότι είναι ένας σχετικά μικρός σε ισχύ υπολογιστής που προγραμματίζεται με τις δικές του γλώσσες προγραμματισμού.

Το LOGO! της SIEMENS 

Υπάρχουν αρκετοί μικροελεγκτές, μικρά PLC, στο εμπόριο. Ένα από τα πιο δημοφιλή είναι και το LOGO! της siemens.
Tο zelio της Telemecanique του group Schneider Electric είναι ένα άλλο, παρόμοιο, δημοφιλή μικρό PLC.

Είναι ιδανικά για να ξεκινήσει κάποιος την εξοικείωση με τα PLC ενώ έχουν εξελιχθεί σε ισχύ, δυνατότητες και μνήμη κάνοντάς τα ιδανικά για πολλές εφαρμογές.

Το demo του software προγραμματισμού με την ονομασία LOGO! Soft Comfort, είναι ελεύθερα διαθέσιμο και η μόνη λειτουργιά που του έχει περικοπεί είναι η επικοινωνία του Η/Υ με το hardware της συσκευής LOGO!που γίνεται με ειδικό καλώδιο. Με το LOGO! Soft Comfort μπορεί ο κάθε ένας να πειραματιστεί όσο και όπως θέλει με τον προγραμματισμό του LOGO! στην οθόνη του ηλεκτρονικού του υπολογιστή χωρίς κόστος .

Αντίστοιχα δεδομένα ισχύουν και για το zelio.

Μπορούμε να προγραμματίσουμε με δυο "γλώσσες" τον μικροελεγκτή LOGO!.

Με function block diagram (FBD), όπως φαίνεται στο παράδειγμα της 1^ης εικόνας

ή με ladder diagram (LAD), όπως φαίνεται στην 2^η εικόνα.

Από το μενού του LOGO! Soft Comfort μπορούμε να μετατρέψουμε το πρόγραμμα εύκολα από την μία μορφή στην άλλη.

Ένα πρόγραμμα σε γλώσσα λογικών πυλών (FBD)

Το ίδιο πρόγραμμα σε γλώσσα LADDER

Στο παράδειγμα φαίνεται η υλοποίηση της πιο κάτω λογικής ακολουθίας :

{

  (        (Αν εμφανιστεί ταυτόχρονα τάση στην είσοδο 1 και στην είσοδο 2 )

ή εμφανιστεί τάση στην είσοδο 3)

και πατηθεί το πάνω βελάκι του logo

   Τότε θα ενεργοποιηθεί η έξοδος 1.
}

Το περιβάλλον του LOGO! Soft Comfor έχει και επιλογή εξομοίωσης της λειτουργίας του προγράμματος, κάτι πολύ χρήσιμο για την εύρεση των σφαλμάτων. Από αυτή την οθόνη λειτουργίας είναι οι εικόνες.

Κάτω αριστερά στις εικόνες φαίνεται ότι έχουν ενεργοποιηθεί με κλικ από το ποντίκι οι είσοδοι "πάνω βελάκι", I1 και I2.

Με αυτές τις συνθήκες βλέπουμε την έξοδο 1 να έχει ενεργοποιηθεί.  Η λάμπα Q1 κάτω αριστερά της εικόνας έχει ανάψει.

Η μπλε γραμμή στην εξομοίωση δηλώνει ότι είναι σε λογικό 0 (δεν περνάει το ρεύμα) ενώ η κόκκινη γραμμή σε λογικό 1 (περνάει το ρεύμα).

Η έξοδος, ανάλογα με το μοντέλο του LOGO!, μπορεί να είναι επαφή ρελέ ή ενεργοποίηση τρανζίστορ.

Για την ονομασία των στοιχείων του προγράμματος χρησιμοποιούνται κάποια γράμματα ενώ μπορούμε να βάλουμε σχόλια για να κάνουμε πιο κατανοητό τον τρόπο λειτουργίας του κυκλώματος. Τα σχόλια στην πραγματικότητα είναι άκρως αναγκαία, ως σημαντικό κομμάτι της τεκμηρίωση του προγράμματος.

Το I προέρχεται από το αρχικό γράμμα της λέξης INPUT (είσοδος).

Το Β είναι από το αρχικό γράμμα της λέξης BLOCK.

Για την έξοδο χρησιμοποιείται το γράμμα Q επειδή το Ο, αρχικό γράμμα της λέξης OUTPUT (έξοδος) μοιάζει με το 0 (μηδέν). Το Q είναι αυτό που μοιάζει πιο πολύ με το Ο γι' αυτό και διαλέχτηκε.

Το & είναι το σύμβολο για το λογικό ΚΑΙ.

Το >=1 είναι το σύμβολο για το διαζευκτικό Ή.

Ο προγραμματισμός του LOGO! μπορεί να γίνει και από την μικρή οθόνη που διαθέτει σε κάποια μοντέλα μόνο με FBD αλλά είναι μια δύσχρηστη μέθοδος. Αντίθετα η οθόνη είναι πολύ χρήσιμη για πέρασμα παραμέτρων του προγράμματος και για ενδείξεις που εμείς θέλουμε να φαίνονται.

Η τάση λειτουργίας του έχει όλες τις γνωστές τιμές 12 με 24 volts DC ή 230 AC.

Το θαυμαστικό, στο τέλος της λέξης LOGO! είναι κομμάτι του εμπορικού σήματος της Siemens.

Πηγές στο Διαδίκτυο

ΑΝΙΧΝΕΥΤΕΣ ΚΥΚΛΟΦΟΡΙΑΣ:

www.tsanak.gr/documents/civil/surveillance.pdf?

http://www.traffictech.gr/products.php?cid=42&mid=0

http://www.nortechdetection.com.au/parking-products.php?scat=1

http://www.raiproducts.com/vehicle-detection-systems.html

ΦΩΤΕΙΝΟΙ ΣΗΜΑΤΟΔΟΤΕΣ:
http://www.traffictech.gr/products.php?cid=43&mid=0
http://www.nextsystems.eu/fanari-200mm-triwn-pediwn.html
http://www.odosimansi.gr/dat/183C42AE/file.pdf

ΡΥΘΜΙΣΤΕΣ ΚΥΚΛΟΦΟΡΙΑΣ:
http://www.traffictech.gr/products.php?cid=42&mid=0
Ρυθμιστές κυκλοφορίας...
Ρυθμιστές Κυκλοφορίας........

Γενικά για την Ειδική Θεματική Δραστηριότητα

"Φωτεινή Σηματοδότηση οδικού κόμβου με χρήση Αυτοματισμών."      

ΣΚΟΠΟΣ ΔΡΑΣΤΗΡΙΟΤΗΤΑΣ ΚΑΙ ΕΡΕΥΝΗΤΙΚΑ ΕΡΩΤΗΜΑΤΑ:

Η θεματική εισάγει τους μαθητές στις αρχές της λογικής άλγεβρας μέσα από τις λογικές πράξεις και τον τρόπο με τον οποίο αναπτύσσονται τα λογικά κυκλώματα κάνοντας χρήση των βασικών λογικών πυλών. Επίσης, εξοικειώνει τους μαθητές  με ένα νέο αντικείμενο που αφορά την φωτεινή σηματοδότηση ενός οδικού κόμβου σε ένα αστικό χώρο, με συσχετίσεις των ιδιαίτερων προγραμμάτων και τεχνολογιών που απαιτούνται, προκειμένου να επιλυθεί ένα αντίστοιχο πρόβλημα. Παράλληλα, η θεματική είναι δυνατό να συμβάλει στην υπευθυνότητα των μαθητών μέσα από την εφαρμογή του κώδικα οδικής κυκλοφορίας και την χρήση δεδομένων, πληροφοριών σε συνδυασμό με την εργασιακή  πραγματικότητα της φωτοσήμανσης και διαχείρισης των φωτεινών σηματοδοτών σε κόμβους. Ο γενικός στόχος της διαθεματικής είναι οι μαθητές να διερευνήσουν, να κατανοήσουν, να συσχετίσουν γνώσεις και πρακτικές σε μια εργασιακή και τεχνολογική πραγματικότητα. Με βάση τα παραπάνω τα ερευνητικά ερωτήματα που πρέπει να απαντηθούν είναι : Πώς η προσωπικότητα, η επαγγελματικότητα και η  συνέπεια μπορεί να αντιμετωπίσει μία αντίστοιχη θεματική. Ποιος είναι ο απαραίτητος τεχνικός εξοπλισμός που διαχειρίζεται την λειτουργία ενός οδικού κόμβου. Ποιο είναι το πρόγραμμα αυτοματισμού που μπορεί να εφαρμοσθεί με λογικές πύλες ώστε να υποστηρίζει την λειτουργία του κόμβου. Πως συσχετίζεται ένα λογικό κύκλωμα με το κύκλωμα αυτοματισμού που περιγράφεται παραπάνω.