T Lehtla. Andurid - of / [www.ene.ttu.ee] - Tallinna TehnikaÃ¼likool

TALLINNA TEHNIKAÜLIKOOL 

ELEKTRIAJAMITE JA JÕUELEKTROONIKA INSTITUUT 

ROBOTITEHNIKA ÕPPETOOL 

Tõnu Lehtla 

ANDURID 

Tallinn 

1996

T Lehtla. Andurid 

TTÜ Elektriajamite ja jõuelektroonika instituut. Tallinn, 1995. 124 lk 

Kujundanud Ann Gornischeff 

Saateks 

Paljude teadusharude edusammudel põhineva kiire tehnoloogilise arenguga 

kaasneb vajadus ühe täpsemalt tajuda meid ümbritsevaid looduslikke ja 

tehisprotsesse, tuvastada dünaamilisi objekte ning nende parameetreid, mõõta 

masinate ja seadmete talitlust iseoomustavaid suurusi ning uurida ja avastada 

maailmas toimivaid füüsikalisi nähtusi. Kõik see on võimalik vaid tänu tuhandetele 

eri liiki anduritele. Kui arvutustehnika pani aluse tehisintellektile, siis andurite näol 

luuakse inimest abistavat tehistaju. Paljude aladel on tehistaju ületanud inimtaju 

tundlikkuse, täpsuse, toimekiiruse ja ulatuse. 

Raamatus antakse ülevaade tööstusautomaatikas kasutatavate andurite tööpõhimõttest 

ja ehitusest. Selle avaldamist on toetanud maailma üks tuntumaid 

elektrotehnikakontserne Groupe Schneider ja tööstusautomaatikaseadmete 

müügifirma "Elmatik". Tutvustatakse Groupe Schneideri "Telemecanique" 

tootemärgiga uusimaid piirlüliteid, induktiivseid ja mahtuvuslikke lähedusandureid 

ning fotoelektrilisi andureid. Raamat on mõeldud nii tööstusautomaatikat 

õppivatele üliõpilastele kui ka tegevinseneridele. 

T Lehtla 

T Lehtla, 1996 

TTÜ elektriajamite ja jõuelektroonika instituut, 1996 

Kopli 82, EE0004 Tallinn 

Tel 472 761, 493 772. Faks 654 1276 

ISBN 9985-69-008-7 

TTÜ trükikoda. Koskla 2/9, Tallinn EE0109 

Tel 552 106 

2

Sisukord 

1. Andurite olemus 5 

1.1 Põhimõisteid 5 

1.2 Anduritega seotud aastaarve 7 

1.3 Andurite ja nende elementide liigitusi 9 

1.4 Andurite signaalid 12 

2. Tajurite tööpõhimõte 14 

2.1 Takistus- ja potentsiomeetertajurid 14 

2.2 Tensotajurid 15 

2.3 Termotakistustajurid 16 

2.4 Induktiivtajurid 18 

2.5 Mahtuvustajurid 23 

2.6 Trafotajurid 24 

2.7 Elektromehaanilised generaatortajurid 25 

2.8 Termopaartajurid 26 

2.9 Halli tajurid 27 

2.10 Piesotajurid 28 

2.11 Fototajurid 29 

2.12 Tajurisignaali mõõtelülitused 30 

2.13 Elektromagnetilised releetajurid 33 

2.14 Keelkontakttajurid 37 

2.15 Bimetalltajurid 39 

2.16 Optopaartajurid 41 

2.17 Täpsuse suurendamine nooniuse ja rastritega 41 

3. Andurite ehituse põhimõtteid 43 

3.1 Asendiandurid 43 

3.2 Kiirusandurid 49 

3.3 Kiirendusandurid 51 

3.4 Vooluandurid 53 

3.5 Jõuandurid 54 

3.6 Momendiandurid 55 

3.7 Rõhuandurid 60 

3.8 Vedelike kiirus- ja kuluandurid 61 

4. Tööstusautomaatikas kasutatavaid piirlüliteid 62 

4.1 Telemecanique piirlülitite üldiseloomustus 62 

4.2 Piirlülitite põhimõisteid 63 

4.3 Kontaktiplokid 64 

4.4 Kontaktide talitlus 65 

4.5 Kontaktide elektriline vastupidavus 67 

4.6 Piirlülitite valikujuht 70 

4.7 Ohutuslülitite valikujuht 72 

3

5. Tööstusautomaatikas kasutatavaid lähedusandurid 74 

5.1 Telemecanique lähedusandurite üldiseloomustus 74 

5.2 Lähedusandurite põhimõisteid 77 

5.3 Lähedusandurite paigaldusolud 81 

5.4 Lähedusandurite elektrilised omadused 83 

5.5 Ümbritseva keskkonna toime 90 

5.6 Induktiivsete lähedusandurite valikujuht 91 

5.7 Mahtuvuslike lähedusandurite valikujuht 94 

6. Tööstusautomaatikas kasutatavaid fotoelektrilisi andureid 95 

6.1 Telemecanique fotoelektriliste andurite üldiseloomustus 95 

6.2 Fotoelektriliste andurite põhimõisteid 99 

6.3 Fotoelektriliste andurite optilised omadused 101 

6.4 Kiudoptilised kaablid 107 

6.5 Andurite elektrilised omadused 108 

6.6 Fotoelektriliste andurite rakendusi ohutuspiiretes 111 

6.7 Fotoelektriliste andurite valikujuht 115 

Andurite põhimõisteid eesti ja inglise keeles 120 

Andurite põhimõisteid inglise ja eesti keeles 122 

Kasutatud kirjandus 124 

4

1. ANDURITE OLEMUS 

1.1. Põhimõisteid 

Andurite kasutusala kuulub automaatika ja mõõtetehnika valdkonda. Andureid võib lugeda 

nii automaatika- kui ka mõõtevahenditeks. Automaatika on omakorda teadus- ja 

tehnikaharu, mis tegeleb automaatseadmete ja automatiseeritavate tehnoloogiliste 

protesside kontrollimise ja juhtimise meetodite ning vahenditega. Automaatikasüsteemide 

töö rajaneb süsteemi kuuluvate seadmete ja süsteemiosade seisundit kirjeldaval 

informatsioonil, mida edastatakse elektriliste, pneumaatiliste, hüdrauliliste, optiliste jm. 

signaalide abil. Süsteemi talitluse kohta informatsiooni saamise üheks võimaluseks on 

juhtimisobjekti väljundite mõõtmine. Seadmete, masinate või protsesside juhtimiseks 

tuleb mõõta mitmesuguseid füüsikalisi, nt. mehaanilisi, soojuslikke, optilisi, 

elektromagnetilisi vms. suurusi. Automaatika nüüdissüsteemides edastatakse ja töödeldakse 

informatsiooni aga valdavalt elektriliste ja optiliste signaalidena. Seepärast on 

automaatikasüsteemides üheks põhiprobleemiks signaalide muundamine. Seadist, mis 

muundab mõõdetava füüsikalise suuruse (nt. rõhu, kiiruse vms.) teiseks suuruseks 

(signaaliks), mida on parem võimendada, mõõta, edastada või töödelda, nimetatakse 

anduriks. 

Enamikes andurites toimub signaalide muudamine kahes etapis. Esmased ehk primaarmuundurid 

muundavad signaali liiki, nt. mehaanilise suuruse elektriliseks. Teisesed ehk 

sekundaarmuundurid viivad signaali standardsele ehk normeeritud kujule. Anduri 

primaarmuundurit nimetatakse ka tajuriks või sensoriks (joonis 1.1). Elektrilise tajuri 

väljundsuuruste mõõtmiseks kasutatakse mitmesuguseid mõõtelülitusi. Sekundaarmuunduriteks 

võivad olla erinevad seadised nagu võimendid, analoog-digitaalmuundurid 

(A/D), digitaal-analoogmuundurid (D/A), impulsi- ja koodimuundurid vms. Seega koosneb 

andur füüsikalise suuruse muundamiseks ettenähtud tajurist, mõõtelülitusest ning 

normeerivast signaalimuundurist. 

Andur 

Sisendsignaal 

Tajur 

(Sensor) 

Normeeriv 

signaalimuundur 

Mõõtelülitus 

Väljundsignaal 

Joonis 1.1. Anduri üldine plokkskeem 

Sõltuvalt kogutava informatsiooni hulgast võib eristada nelja liiki andureid. 

1. Andureid, mis tuvastavad signaali olemasolu või selle puudumist (ühebitised). 

5

2. Andureid, mis tuvastavad, kas signaal vastab soovitule või mitte ning milline on hälbe 

suund ehk märk (kahebitised). 

3. Andureid, mis väljastavad mõõdetava suuruse etteantud täpsusega arvväärtusena 

(n-bitised), kus kahendsõna bittide arv ning mõõtmistäpsus on omavahel seotud. 

4. Andureid, mille väljundsignaali täpsus sõltub mõõdetavast signaalist, nt. suure signaali 

korral väiksem ning väikese signaali korral suurem (n-bitised), kus bittide arv on 

sisendsignaali funktsioon. 

Esimest ja teist liiki andureid nimetatakse vastavalt nende toimele ka mõõtereleedeks. 

Sõltuvalt relee olekute arvust on esimesel juhul tegemist kahe olekuga 

(kahepositsioonilise) releega ning teisel juhul kolme olekuga ehk kolmepositsioonilise 

releega. 

Anduritele esitatavad nõuded. Andurid on automaatikasüsteemi väga vastustusrikkad 

elemendid, sest anduri viga mõjutab kogu süsteemi tööd. Sageli on andurite töötingimused 

võrreldes automaatikasüsteemi teiste elementidega palju raskemad, sest neid pole võimalik 

kaitsta keskkonna kõrge temperatuuri, vibratsiooni, keemilise agressiivsuse, ekstreemsete 

jõudude ja momentide ning muu kahjuliku toime eest. Võrdluseks võib tuua juhtseadme, 

mida saab juhitava objekti ja ümbritseva keskkonna kahjuliku toime eest kaitsta sobiva 

kerega, piisava kaugusega ohtlikust tsoonist või sobiva tehiskeskkonna loomisega. Anduri 

sisendsignaali mõjutavad sageli juhusliku iseloomuga signaalid, mida anduri seisukohalt 

loetakse mõõtemüraks. Anduritele esitatavad põhilised tehnilised nõuded on järgmised: 

1. Sisend- ja väljundsuuruste vahel peab olema ühene sõltuvus, s. t. tunnusjoone hüsterees 

on võimalikult väike või puudub. 

2. Väljund peab sõltuma ainult mõõdetavast sisendist ja ei tohi sõltuda muudest 

signaalidest ega mõõtemürast, s. t. anduril on suur selektiivsus. 

3. Väljundsuurus peab sõltuma sisendist võimalikult lineaarselt, s. t. anduril on lineaarne 

tunnusjoon. 

4. Anduril peab olema piisav tundlikkus ning tema tunnusjooned peavad olema ajaliselt 

stabiilsed. 

5. Anduri signaalid peavad olema suunatud toimega sisendist väljundisse ning 

vastassuunaline toime väljundist sisendisse peab olema minimaalne, s. t. koormus ei 

tohi oluliselt mõjutada anduri tööd. 

6. Anduril peab olema suur toimekiirus. 

7. Andur peab olema vastupidav keskkonnaoludele. 

6

1.2. Anduritega seotud aastaarve 

1745 Saksamaa Leydeni Ülikooli professor Peter von Muschenbrock'i ja Camin'i 

katedraali dekaan von Kleisti leiutasid kondensaatori ehk nn. Leydeni purgi 

1800 Inglise füüsik W. Herschel avastas infrapunase kiirguse, uurides nähtava 

valguse soojusliku toime sõltuvust valguse spektrist ja leides, et soojusliku 

toime maksimum jääb väljaspoole nähtava valguse spektriala. 

1801 Saksa füüsik J. W. Ritter avastas ultraviolettkiirguse, uurides prismat 

läbinud päikesekiirguse toimel väljaspool nähtavat spektrit hõbekloriidiga 

kaetud paberi tumenemise põhjusi. 

1820 Taani füüsik H. C. Øersted avastas elektromagnetismi nähtuse, mis viis teda 

galvanomeetri leiutamisele. 

1821 Saksamaa Berliini Ülikooli professor T. J. Seebeck avastas termoelektrilise 

efekti. Katseliselt näidati, et kahest eri metallist (antimon ja vask) juhi 

ühenduskoha temperatuur võib sõltuvalt juhti läbiva elektrivoolu suunast 

kas suureneda või väheneda. Seebeck'ist sõltumatult jõudis samale 

järeldusele Cambridge professor Cummings. 

1826 Saksa füüsik G. S. Ohm avastas seaduspärasuse, et takistusel tekkiv 

pingelang on võrdeline takistust läbiva vooluga, mida hiljem hakati 

nimetama Ohmi seaduseks. 

1831 Inglise füüsik M. Faraday avastas elektromagnetilise induktsiooni nähtuse, 

kui ta tegi katseid kahe raudsüdamikule keritud pooliga ning leidis, et ühe 

vooluga pooli liigutamisel tekib elektrivool ka samale südamikule keritud 

teises poolis. See avastus viis Faraday trafo leiutamisele. Sõltumatult 

Faradayst tegi omainduktsiooni alaseid katseid ka USA füüsik J. Henry. 

1837 Inglismaal patenteeriti elektromagnetiline relee. 

1839 Inglise füüsik M. Faraday esitas magnetohüdrodünaamilise (MHD) 

generaatori idee, kus kirjeldas elektromotoorjõu tekitamist magnetväljas 

liikuva vedeliku poolt. 

1839 Prantsuse füüsik E. Becquerel avastas fotoefekti. 

1843 Inglane C. Wheatstone leiutas väikeste takistuste mõõtmiseks sobiva 

sildlülituse (Wheatstone silla). 

1847 Inglise füüsik J. Joule avastas magnetostriktsiooni nähtuse, mille kohaselt 

magnetilise materjali mõõtmed sõltuvad magneetimistugevusest ning 

vastupidi – magnetmaterjalist eseme deformeerimisel muutub materjali 

magnetiline läbitavus. Seega võib vahelduvvool tekitada magnetmaterjali 

vibratsiooni ning vastupidi, materjali deformatsioon võib põhjustada 

mähises indutseeritud elektromotoorjõu muutumise. 

1850 Inglise füüsik M. Faraday avastas eritöödeldud hõbesulfiidi elektriliste 

omaduste uurimisel, et selle takistus on negatiivse temperatuuriteguriga. 

Hiljem leiti niisugune omadus veel paljudel materjalidel ning neist 

valmistatud takisteid hakati nimetama termistorideks. 

1860 Saksa insener J. P. Reis leiutas mikrofoni. 

7

1870 Inglise füüsik J. Tyndall jälgis täieliku sisepeegeldumise nähtust, millel 

põhineb tänapäeva kiudoptiliste kaablite töö. 

1873 W. Smith avastas katsetel seleeni fotojuhtivuse. 

1875 J. Kerr avastas elektroonilise kerri efekti, s. o. isotroopse aine muutumise 

kaksikmurduvaks temale rakendatud homogeense elektrivälja toimel. 

1876 J. Kerr avastas magnetoptilise kerri efekti, s. o. polarisatsioonitüübi 

muutumise valguse peegeldumisel magneeditud ferromagnetiliselt peeglilt. 

1878 Inglane Sir. W. Crookes kirjeldas katoodkiiri. 

1879 Inglane E. H. Hall avastas omanimelise efekti, mille kohaselt magnetväljas 

asuvas ning konstantse vooluga kehas, mille liikumine on takistatud, tekib 

voolu- ja magnetväljavektoriga ristisuunaline potentsiaali gradient, s. o. 

magnetvooga võrdeline Halli pinge. 

1880 Prantsuse teadlased J. Curie ja P. Curie avastasid kristallograafiliste 

materjalide uurimisel piesoelektromotoorjõu, mis tekib mehaanilise surve 

tulemusel kristallidele. 

1887 

(1884) 

Inglane J. H. Holmes leiutas kiiretoimelise lüliti (kippkontakti), mis põhineb 

kokkusurutud vedru nihutamisel üle tasakaalupunti. 

1887 Saksa füüsik H. Hertz kirjeldas metallelektroodide fotoemissiooni 

ultraviolettkiirguse toimel. 

1895 Saksa teadlane W. K. Röntgen avastas Crookes'i toruga katsetamisel nn. 

röntgenkiired, mis läbivad klaastoru seinu. 

1908 Inglise teadlased E. Rutherford ja H. Geiger leiutasid nn. Geigeri loenduri, 

mis põhineb tugevas elektriväljas ioniseerimisel tekkivate laengukandjate 

hulga järsus suurenemises. Geigeri loendurit kasutatakse radioaktiivse ja 

kosmilise kiirguse mõõtmisel. 

1909 Leiutati kõrgsageduslikud magnetmaterjalid – ferriidid. 

1911 Hollandi teadlane K. Onnes avastas materjalide elektrilise takistuse 

uurimisel elavhõbeda ülijuhtivuse 4,15 K juures. 

1912 Ameeriklased L. de Forest, E. H. Armstrong ja I. Langmuir leiutasid 

tagasisidel põhinevad regenereerivad vooluringid, mis suurendasid järsult 

andurite tundlikkust. 

1916 Töökindluse põhimeetmete välmimine USA firmade Bell ja Western 

Electric poolt. 

1919 Leiutati trigerite (flip-flop) lülitused. 

1921 J. Valasek avastas ferroelektrikute uurimisel piesoelektromotoorjõu 

olemasolu temperatuuridel ülalpool Curie punkti. Tänapäeval on põhiline 

ferroelektriline materjal 1942. a. leiutatud baariumtitanaat. 

1923 Vene päritolu USA teadlane V. K. Zvorõkin leiutas televisooni saatetoru – 

ikonoskoobi. 

1924/25 Inglismaal leiutati radar. 

1931 Berliini Tehnikaülikoolis ehitati esimene elektronmikroskoop. 

8

1933 Kosmiliste raadiosignaalide uurimisega pandi USA-s alus 

raadioastronoomiale. 

1943 Rootsis leiutati magnetvõimendi (transductor). 

1947 USA-s leiutati magnetilised keelkontaktid (W. B. Ellwood). 

1948 USA teadlased J. Bardeen, W. H. Brattain ja Shockley leiutasid transistori. 

1948 USA teadlane C. E. Shannon pani aluse informatsiooniteooriale. 

1954 USA-s leiutati päikesepatarei. 

1955 USA-s avastati galliumarseniidil põhinev infrapunane kiirgus 

(R. Braunstein). 

1959 USA-s patenteeriti integraallülitus (J. S. Kilby). 

1960 Inglismaal leiutati valgusdioodid (J. W. Allen ja P. E. Gibbons). 

1960...64 Välmiti põhilised integraalsete loogikalülituste sarjad (USA). 

1962 Välmiti MOP integraallülitused (USA). 

1963 Välmiti räni safiiril (silicon on sapphire) tehnoloogia (USA). 

1966 Välmiti kiudoptikal põhinev sidetehnika (USA). 

1980 Avastati Halli kvantefekt. 

1.3. Andurite ja nende elementide liigitusi 

Andureid saab liigitada mitmete tunnuste põhjal. Üheks võimaluseks on liigitada neid 

sisend- ja väljundsuuruste järgi. Antud juhul huvitavad meid peamiselt elektrilise 

väljundsignaaliga andurid, mida automaatikasüsteemides kasutatakse kõige enam. Tööstusautomaatikas 

rakendatakse elektrilise väljundiga mehaaniliste, termiliste ja optiliste ja 

elektromagnetiliste suuruste andureid. Andurite töö põhineb mitmesugustel füüsikalistel 

nähtustel ja tehnilistel seadmetel. 

Mehaanilisteks sisendusuurusteks on nt. kõik liikumisparameetrid nagu tahkete ja vedelete 

kehade asend, siire, kiirus, kiirendus ja tõuge ning samuti kehadele toimivad jõud, 

momendid, rõhk. Kuna erinevaid mehaanilisi suurusi on palju, siis toimub andurites 

täiendav mehaaniliste suuruste muundamine. Näiteks, anduri erinevate füüsikaliste 

sisendsuuruste: jõu, momendi, rõhu ja kiirenduse taandamine mehaanilisele 

deformatsioonile (siirdele), kasutades selleks Hook'e seadusena tuntud põhimõtet, et 

elastsete kehade deformatsioon on võrdeline seda põhjustanud jõuga. Mehaaniliste 

suuruste muundamisest annab ülevaate tabel 1.1. 

Elektriliseks väljundsuuruseks võib lugeda tajuri aktiivtakistuse, induktiivsuse, mahtuvuse 

või genereeritava elektromotoorjõu muutumist sõltuvalt mõõdetavast sisendsuurusest. 

9

Passiivelementide aktiivtakistuse, induktiivsuse ja mahtuvuse muutumine on üldjuhul 

vaadeldav komplekstakistuse Z muutumisena, kus ZR R , Z L L ja Z C 1 C 

(tabel 1.2). Tabelis 1.2 loetletud füüsikaliste nähtuste põhjal saab luua mitmesuguseid 

tajureid, mis muundavad mitteelektrilisi suurusi pidevaks elektriliseks suuruseks – 

komplekstakistuseks või elektromotoorjõuks. 

Mehaaniliste suuruste muundamine 

Tabel 1.1 

Sisendmuutujad Vahemuutujad Väljundmuutuja 

1. Jõud, F Jõud, F Siire x kF 

(Hooke seadus) 

2. Moment, T 

Jõud, F 

 

T r 

Siire x kF 

3. Rõhk, p Jõud, F pS 

Siire x kF 

4. Kiirendus, a Jõud, 

F m dv mv 

ma 

dt 

Siire x kF 

5. Nurkkiirendus, Moment ja jõud 

T J d 

J 

dt 

T 

r F 

J 

Siire x kF 

Lisaks pidevatoimelistele tajuritele kasutatakse ka diskreetseid ehk releetoimelisi tajureid, 

mille väljundiks on elektriliste kontaktide sulgumine või lahutumine, pinge hüppeline 

muutumine või pingeimpulsid. Diskreetsete tajurite tööpõhimõtetest annab ülevaate 

tabel 1.3. 

Elektrilise väljundiga tajurite tööpõhimõtteid 

Tabel 1.2 

10

Valgusvoog 

Aktiivtakistus 

Väljundsuurused 

Liikumissiire, 

asend 

Sisendsuurused 

Mehaanilised Soojuslikud Optilised Elektromagnetilised 

Kiirus 

Kiirendus, 

jõud, rõhk, 

moment 

Temperatuur 

Elektromagnetiline 

väli 

1 2 3 4 5 6 7 

R(u) = var 

R 

l 

 

s 

l = f(x) 

s = f(x) 

Tensoefekt 

l 

R 

s 

Hooke'i 

seadus 

x kF 

Metallide 

ja pooljuhtide 

takistuse 

sõltuvus 

temperatuurist, 

ülijuhtivus 

Pooljuhtide 

takistuse 

sõltuvus 

temperatuurist 

(fotodioodid 

ja fototransistorid) 

Galvanomagnetiline 

efekt 

f H 

(varistorid) 

Mahtuvus 

 

C u var 

C 

 

S 

l 

kus: 

S = f(x) 

l = f(x) 

f F 

- elektriline 

läbitavus 

 

f 

(varikapid) 

Induktiivsus 

 

L u var 

L 

M 

2 

1 2 

w G 

w w G 

Magnetiline 

juhtivus 

S 

G 

l 

f F 

- magnetiline 

läbitavus 

 

f 

Elektromotoorjõud 

 

E u var 

(Autotrafo, 

pöördtrafo, 

induktsioonregulaator) 

Indutseeritud 

elektromotoorjõud 

ehk 

Faraday 

emj. 

Piesoelektriline 

efekt 

Termoelektromotoorjõud 

(termopaar) 

Pooljuhtide 

optoelektromotoorjõud 

(päikesepatareid) 

Halli efekt 

E 

Bvl 

Diskreetse väljundiga tajurite tööpõhimõtteid 

Tabel 1.3 

11

Väljundsuurused 

Liikumissiire, 

asend 


Mehaanilised Soojuslikud Optilised Elektromagnetilised 

Kiirus 

Kiirendus, 

jõud, rõhk, 

moment 

Elektromagnetiline 

väli 

1 2 3 4 5 6 7 

Elektriline 

sulguv või 

lahutuv 

kontakt. 

Piirlülitid: 

- lineaar 

sed, 

- pöördliikumisega. 

Temperatuur 

Valgusvoog 

Kesktõukejõu 

toimel 

rakernduvad 

kontaktid. 

Vedru 

vastujõul 

põhinevad 

piirjõu, 

piirrõhu ja 

piirmomendi 

releed. 

Hooke'i 

seadus 

x kF 

Bimetalltajurid, 

termoreleed 

Keelkontakttajurid, 

elektromagnetilised 

releetajurid. 

Loogikaehk 

binaarsignaal 

Induktiivsed 

või 

mahtuvuslikud 

positiivse 

tagasisidega 

generaatortajurid, 

impulssja 

koodmodulaatorid 

Magnet- või 

valgusvoo 

impulssmodulaatorid 

koos induktiivsete 

või 

optiliste 

tajuritega 

Pooljuhtide 

oleku 

hüppeline 

muutumine 

(fototüristorid, 

optopaartajurid) 

1.4. Andurite signaalid 

Edastavate signaalide liigid. Automaatika nüüdissüsteemides, ning järelikult ka 

andurites, kasutatakse nii pidevatoimelisi ehk analoogsignaale kui ka katkelisi ehk 

diskreetsignaale. Diskreetsignaalid jagunevad omakorda impulssja arvsignaalideks. 

Impulss-signaalideks loetakse neid, kus informatsiooni kodeeritakse impulsi 

parameetritega. Impulsi olulisemad parameetrid on tema amplituud (A i ) ehk kõrgus, kestus 

(t i ) ehk laius, sagedus (f i ) või periood ( i ) ja faasinurk ( i ) ehk nihe taktimpulsi suhtes. 

Vastavalt neile neljale parameetrile tuntakse signaalide nelja pulsimodulatsiooni liiki. 

Need on: 1) pulsi amplituudimodulatsioon (PAM); 2) pulsi laiusmodulatsioon (PLM); 3) 

pulsi sagedusmodulatsioon (PSM) ja 4) pulsi faasimodulatsioon (PFM), mille olemusest 

annab ülevaate joonis 1.2. 

12

U p 

PAM 

U p 

PLM 

U p 

PSM 

PFM 

U p 

U d 

t 

t 

t 

t 

U d 

A i 

= var 

U d 

U d 

= const. 

t 

t i = var. 

t 

f i 

= var. 

t 

i = var. 

t 

Joonis 1.2. Pulsimodulatsiooni liigid 

Kvantimise periood ehk diskreetimisintervall valitakse sõltuvalt kvanditava signaali 

sageduslikest omadustest (spektrist) nii, et kvantimisega ei läheks kaduma signaaliga 

edastatav info. Selleks peab kvantimise periood olema vähemalt kaks korda lühem kui 

signaali spektri suurima sagedusega harmoonilise komponendi periood. 

1 

1 

või fi 

2 f max 

2 f max 

, (1.1) 

i 

kus f max on signaali spektri harmooniliste komponentide suurim sagedus. 

Juhul kui impulsi parameetrid ei ole määratletud, sisaldab üks impulss ühe biti 

informatsiooni, s. t impulsi olemasolu võib lugeda signaaliks 1 ning selle puudumise 

signaaliks 0. Signaale, millel on vaid kaks erinevat väärtust nimetatakse 

binaarsignaalideks. 

Üks impulss sisaldab ühe biti infot. Kahe impulsiga opereerides saab edastada 2 2 = 4 bitti 

infot jne. Mitmebitilisi impulss-signaale saab kodeerida vastavalt kahendarvude koodile 

ning neid nimetatakse seepärast arvsignaalideks. Digitaaltehnikas kasutatakse kõige enam 

8, 10, 12 või 16 bitiseid arvsignaale, mille infosisaldus on vastavalt 2 8 = 256, 

2 10 =1024, 2 12 = 4096 ja 2 16 = 65536 bitti. 

Signaalide normeerimine. Sõltuvalt kasutatavate signaalide mitmekesisusest 

rakendatakse andurites erinevaid signaalide normeerimise vahendeid. Pidevate signaalide 

normeerimine seisneb tajurisignaali järgi standardse pinge- ja voolupiirkonnaga väljundsignaalide 

moodustamises ning nende ülekandmises läbi standardliidese, mis sisaldab 

standardset pistikühendust, kus juhtmete ühendus ning pistiku klemmide asetus on 

standardiga täpselt määratletud. Pidevsignaalide amplituudi normeerimiseks kasutatakse 

sobivalt valitud võimendusteguriga operatsioonivõimendit. Diskreetsete signaalide 

normeerimine seisneb tajurisignaali standardse amplituudi, sageduse või koodiga impulssja 

arvsignaalide moodustamises ning nende signaalide ülekandmises standardse 

infovahetusprotokolliga läbi standardliidese. 

13

2. TAJURITE TÖÖPÕHIMÕTE 

2.1. Takistus- ja potentsiomeetertajurid 

Takistus- ja potentsiomeetertajurid on parameetrilised, muutuva aktiivtakistusega tajurid, 

kus liuguri asendi või pöördenurga muutus põhjustab tajuri elektrilise takistuse muutumise. 

Kuna praktikas on sobivam saada väljundsignaal pinge muutusena, siis lülitatakse 

takistustajur mõõteahelasse enamasti potentsiomeetrina. Sel juhul nimetatakse tajurit 

potentsiomeetertajuriks (joonis 2.1). 

Takistustajuri aktiivtakistus on liuguri asendi funktsioon 

R dR 

dx x R x x , (2.1) 

kus x on liuguri kaugus tema äärmisest asendist ning R x potentsiomeetri ühe pikkusühiku 

takistus. Pöördpotentsiomeetrite korral 

R dR r 

R r 

, (2.2) 

d 

kus r on potentsiomeetri liuguri raadius, pöördenurk ja R takistuse muutus ühe 

pöördenurga ühiku kohta. 

I 0 

R 0 

I k 

R k 

E 

l 

x 

U välj 

Joonis 2.1. Potentsiomeetertajuri skeem 

Potentsiomeetertajuri tunnusjoon R = f (x) on sirge ainult tühijooksul kui 

koormustakistus R k . Kõigil muudel juhtumitel on tunnusjoon mittelineaarne, 

kusjuures oluliselt mittelineaarseks muutub tunnusjoon juhul kui R 0 > R k . Üldjuhul 

avaldub potentsiomeetertajuri väljundpinge sõltuvus liuguri asendist (R x ) järgmiselt: 

14

ER 

E x 

. (2.3) 

 

x 

U E I 

0 

R0 

Rx 

 

 

2 

2 

RxR0 

Rx 

R0 

R0x 

R0 

l x 

Rk 

Rk 

Rk 

lRk 

Avaldisest 2.3 on näha, et väljunpinge on lineaarne vaid siis, kui R k läheneb lõpmatusele ja 

U 

E x / l. (2.4) 

2.2. Tensotajurid 

Takistustajurite hulka kuuluvad ka tensotajurid, mille takistus muutub tajuri 

deformeerimisel. Tensotajureid kasutatakse jõudude, momentide, rõhkude ning 

dünaamilistes süsteemides ka kiirenduse mõõtmiseks. Tensotajurid jagunevad pealekleebitavateks 

traat- ja linttajuriteks ning integraallülitustena toodetavateks pooljuhttensotajuriteks. 

Traat-tensotajur koosneb aluskilele sik-sakina paigutatud traadist, mille 

takistus deformeerimisel muutub (joonis 2.2). Traadi kogudeformatsioon sõltub tajuri 

mõõtmetest, s. o. pikkusest A ning sik-sakkide arvust ehk kaudselt tajuri laiusest B. 

A 

B 

Joonis 2.2. Pealekleebitav traat-tensotajur 

Traadi takistus arvutatakse valemiga 

R 

l 

, (2.5) 

s 

kus on traadi materjali eritakistus, l traadi pikkus ning s traadi ristlõige. 

Takistuse muutus deformatsiooni toimel 

R 

R 

R 

R 

l 

s 

l 

. (2.6) 

s 

Takistuse suhteline muutus 

R 

l 

 

s 

. (2.7) 

R l s 

Ümarristlõike puhul s r 

2 , s 

2 rr 

ja 

15

l 

, (2.8) 

r l 

kus r on traadi ristlõike raadius ning on Poissoni tegur ( = 0,24...0,4) ning 

R 

R 

 

l 

 

/ 

1 

2 . (2.9) 

l l 

/ l 

Tensotajuri tundlikkus 

R / R / 

S 1 2 . (2.10) 

l / l 

l / l 

Enamike materjalide tensotundlikkus on S = 2...4. 

Tensotajurite valmistamise nüüdistehnoloogia sarnaneb integraallülituste tehnoloogiale. 

Ühele integraallülitusele paigutatakse mitmest tajurist koosnev tensotundlik mõõteskeem, 

millele vajadusel lisatakse ka võimendi ning signaalimuundur. Pooljuht-tensotajurite üheks 

omaduseks on ka see, et nende abil saab ühe lülitusega mõõta erinevaid füüsikalisi suurusi, 

nt. rõhku ja temperatuuri. 

2.3. Termotakistustajurid 

Termotakistustajurite töö põhineb metallide ja pooljuhtide elektrilise takistuse muutumisel 

sõltuvalt temperatuurist. Takistuse ja temperatuuri vaheline sõltuvus R = f () on paljude 

materjalide korral väga stabiilne ning suures ulatuses lineaarne. Kuna takistuse muutumist 

on võimalik lihtsalt muundada pinge või voolu muutumiseks, on termotakistustajurid 

suhteliselt lihtsa ehitusega. Nendega saab mõõta temperatuuri alates absoluutse nulli 

lähedalt kuni +1000 C ja enam, kusjuures saab eristada temperatuuri muutusi alates 

0,001 C. 

Termotakistustajurites kasutatakse takistuse suure temperatuuriteguriga materjale, milleks 

sobivad enam mõningad puhtad metallid, sest sulamite korral on takistuse temperatuuritegur 

väiksem. Anduris kasutatav materjal peab olema keemiliselt inertne kogu 

mõõdetavas temperatuurivahemikus. Metalli väiksemgi oksüdeerumine põhjustab takistuse 

suurenemise, mis anduri väljundsignaali seisukohalt on samaväärne temperatuuri tõusuga 

ning järelikult rikub anduri gradueeringu. Kõige sobivamad on materjalid, mille takistuse 

temperatuuritegur sõltub temperatuurist lineaarselt. Termotakistustajurite põhilisteks 

materjalideks on plaatina, vask, nikkel ja raud. Kõige enam sobib neist omakorda plaatina, 

mis on keemiliselt inertne ning millel on lineaarne tunnusjoon [1]. 

Plaatina takistuse temperatuurisõltuvus arvutatakse 0...+650 C valemiga 

3 7 2 

R R0 

( 1 3, 968 10 5, 847 10 

) , (2.11) 

temperatuurivahemikus -200...+0 C aga valemiga 

16

3 7 2 12 3 

R R0[ 1 3, 968 10 5, 847 10 4, 22 10 ( 100) ] , (2.12) 

kus R 0 on takistus temperatuuril 0° C , - tundliku elemendi temperatuur °C. 

Teoreetiliselt maksimaalne mõõdetav temperatuur on plaatina korral 1200 C. Kõrgemal 

temperatuuril algab metalli aurustumine. 

Vask on termotakistustajuris kasutatav kuni 180 C. Kõrgematel temperatuuridel vask 

oksüdeerib väga kiiresti. Vase puuduseks on ka väike eritakistus ning vähene keemiline 

vastupidavus agressiivsele keskkonnale. Vase eeliseks on hea töödeldavus, odavus ning 

kättesaadavus. Temperatuurivahemikus -50...+180 C arvutatakse vase takistuse temperatuurisõltuvus 

valemiga 

R 

R0 ( 1 ) , (2.13) 

kus puhtal vasel = 4,33·10 -3 ja juhtmevasel = 4,25·10 -3 . 

Niklil on suur takistuse temperatuuritegur = 0,0064. Alates temperatuurist +370 C 

toimuvad niklis struktuursed muutused, mistõttu taksituse temperatuurisõltuvus on oluliselt 

mittelineaarne. 

Raua (terase) takistuse temperatuuritegur on samuti suur, = 0,0065 ning sõltub vähesel 

määral lisanditest. Nii raua kui ka terase peamiseks puuduseks tuleb lugeda keemilist 

aktiivsust, sest temperatuuridel üle 100 C korrodeerub raud väga kiiresti. 

Termotakistustajuritena kasutatakse ka paljusid pooljuhtmaterjale, millest valmistatakse 

negatiivse takistuse temperatuuriteguriga termistore ning positiivse takistuse 

temperatuuriteguriga posistore. 

Termistoridele on iseloomulik takistuse eksponentsiaalne sõltuvus temperatuurist: 

B 

R Re Re 

 

, (2.14) 

kus R ja B on materjalist sõltuvad tegurid, - absoluutne temperatuur K. Järelikult on 

termistori takistuse temperatuuritegur 

B 2 

 

(2.15) 

temperatuuri kahanev funktsioon, s. t. temperatuuri tõustes temperatuuriteguri absoluutväärtus 

langeb. Tundlikkuse poolest ületavad termistorid tunduvalt metallilisi materjale. 

Nende takistuse temperatuuritegur ulatub väärtuseni -(2...8) %/C, mis on kuni 10 korda 

suurem kui metallidel. 

Posistore valmistatakse baariumtitanaadist BaTiO 3 . Toatemperatuuril on puhas baariumtitanaat 

dielektrik, kuid väikeses koguses legeerivaid lisandeid, nagu lantaan või tseerium, 

muudavad ta juhtivaks. Tavaliselt on posistoride takistus 20 C juures 

17

10...100 , kuid temperatuuri suurenemisel toimub vahemikus 60...120 C posistori 

takistuse järsk suurenemine kuni 10 4 ...10 5 m Niisugused omadused võimaldavad 

posistori kasutada tundliku termotajurina. 

R 

R 

4 

10 

4 

10 

1000 

1000 

100 

100 

10 

50 100 150 o C 

10 

50 100 150 o C 

a) b) 

Joonis 2.3. Pooljuht-termotajurite tunnusjooni 

a) termistor; b) posistor 

2.4. Induktiivtajurid 

Induktiivtajuriteks nimetatakse suurt rühma tajureid, kus sisendsuuruse (deformatsiooni, 

nihke, jõu, momendi) muutus põhjustab elektromagnetilise süsteemi induktiivsuse 

muutumist. Lugedes suhteliselt väikese õhupiluga ferromagnetilises süsteemis puistevoo 

tühiseks, võib mähise induktiivsuse avaldada valemiga: 

L 

w 

Z 

2 

m 

G w 

2 , (2.16) 

m 

kus w - mähise keerdude arv, G m - magnetahela kompleksne magnetiline juhtivus. 

Seejuures G m = 1/ Z m , kus Z m on magnetahela kompleksne magnetiline takistus. 

Zm 

( R R ) 

2 Xm 

2 , (2.17) 

l 

kus R 

on magnetahela ferromagnetilise osa magnetiline takistus, 

S 

l - ferromagnetilise südamiku pikkus; S - ferromagnetilise südamiku ristlõige, 

0 - südamiku magnetiline läbitavus, T -suhteline magnetiline läbitavus, 

7 

H 

0 

4 

10 

m ; R 1 on õhupilu magnetiline takistus , G - magnetiline juhtivus 

0G 

18

P 

(sõltub õhupilu geomeetrilisest kujust); Xm 

2 - magnetahela magnetiline 

reaktiivtakistus, tingituna pöörisvooludest ja hüstereesist, P - magnetahela kaovõimsus, 

2f , f - sagedus, - magnetvoo efektiivväärtus. 

Toodud valemite järgi võib konstrueerida peaaegu kõiki olemasolevate induktiivtajurite 

liike [1], s. o.: 1) muudetava keerdude arvuga w, 2) deformatsiooni toimel muutuva T - 

ga, 

3) muutuva õhupiluga (muutub R ), 4) alalise eelmagneetimise abil muudetava 

magnetahela takistusega (muutuvad R ja R ) ja 5) ekraani või lühiskeeru abil muudetava 

reaktiivtakistusega X m tajureid. 

Praktikas kasutatakse lihtsa ehituse tõttu kõige enam muudetava õhupiluga 

induktiivtajureid (joonis 2.4). 

E 

R k 

Mähis 

Südamik 

 

 

Ankur 

 

Joonis 2.4. Muudetava õhupiluga induktiivtajur 

Kui õhupilu on südamiku laiusega võrreldes väike, saab tajuri mähise induktiivsuse 

arvutada valemiga 

L G w 

m 

1 

R R w 1 

 

 

w 

s 

 

2 

Rs 

 

0S 

2 2 

2 

, (2.18) 

kus G m on magnetahela summaarne magnetiline juhtivus, R s südamiku magnetiline 

takistus ja R õhupilu magnetiline takistus. Kui õhupilu on suhteliselt suur, siis 

2 

Rs 

0S 

 

(2.19) 

ja valem on avaldatav kujul 

19

S w 

L 2 

0 

. (2.20) 

2 

Seega, ülekaalus on lineaarne magnetiline takistus, mistõttu siinuselise toitepinge korral on 

ka vool tajuris siinuseline. 

I 

 

E 

, (2.21) 

R 

2 

2 L 

2 

kus E on toitepinge, R Rk 

R 0 on ahela aktiivtakistus, R k - anduri koormustakistus, 

R 0 - mähise aktiivtakistus, 

Kuna mähise induktiivtakistus on tavaliselt palju suurem, kui ahela aktiivtakistus, võib 

tajuri voolu sõltuvalt õhupilust avaldada valemiga 

I 

E 2E 

! . (2.22) 

L 

2 

0w S 

Seega, juhul kui ei arvestata mähise aktiivtakistust, ferromagnetilise südamiku magnetilist 

takistust ja puistevoogu, saadakse voolu lineaarne sõltuvus õhupilust I f ( ). Reaalne 

tunnusjoon I = f () erineb lineaarsest väikeste õhupilude piirkonnas R ning suurte 

õhupilude puhul magnetahela ehituse ja puistevoo mõju tõttu (joonis 2.5). 

I 

Idealiseeritud 

Tegelik 

0 

Joonis 2.5. Vahelduvvoolutoitega induktiivtajuri voolu sõltuvus õhupilust 

Kui mähist läbib vool, tekib ankru ja südamiku vahel tõmbejõud, mis väljundahela 

märgatava võimsuse ja väikese õhupilu korral on küllalt suur ning häirib tajuri tööd. 

Kui vool on õhupiluga võrdeline I 

L 

E 

(2.23) 

a 

a , siis 

ning ankru ja südamiku vahel toimib jõud 

20

1 2 L 

1 

F I ! a E 

2 2 , (2.24) 

kus a on tajuri tundlikkus. 

Toitepinge sageduse suurendamisega saab ankrule mõjuvat jõudu vähendada (suureneb 

induktiivtakistus X L ja väheneb vool I, kuid sel juhul suurenevad ka kaod tajuri südamikus. 

Teiseks võimaluseks vähendada ankrule mõjuvat jõudu on diferentsiaalse induktiivtajuri 

kasutamine. 

Diferentsiaalsel induktiivtajuril (joonis 2.6) on kaks sõltumatut elektriahelat ning 

väljundsignaaliks on nende kahe ahela voolude vahe 

Ivälj I1 I2 . (2.25) 

Kui mähiste induktiivsused on võrdsed, s. t. kui ankur on keskasendis ja õhupilu mõlema 

südamiku ning ankru vahel võrdne, siis I välj 0. Ankru nihutamisel üks vooludest 

suureneb ja teine väheneb ning voolude erinevusest tekib väljundsignaal. Joonisel 2.6 

näidatud tajur sobib vaid väikeste siirete mõõtmiseks. Suuremate siirete korral kasutatakse 

teistsuguse konstruktsiooniga, nt. jaotatud parameetritega ja mitmepooluselisi tajureid. 

I 

1 

Mähis 1 

Südamik 1 

R k 

1 

Ankur 

 

E 

0 

0 

 

2 

R k 

Mähis 2 Südamik 2 

I 2 

Joonis 2.6. Diferentsiaalne tasapinnalise ankruga induktiivtajur 

Transformatoorsed induktiivtajurid ehk ferrodünaamilised tajurid on sellised, kus 

sisendsignaal põhjustab vastastikuse induktiivsuse muutuse. Lihtsaima transformatoorse 

induktiivtajuri skeem on näidatud joonisel 2.7. Tajur koosneb südamikule keritud toiteehk 

ergutusmähisest, kahest mõõtemähisest ning liikuvast ankrust. Sisendsuuruse toimel 

nihkub ankur paigast ning ergutus ja mõõtemähiste vaheline vastastikune induktiivsus 

muutub. Seepärast muutub ka trafo mähiste sidestustegur ning mõõtemähises indutseeritud 

21

elektromotoorjõud. Transformatoorseid induktiivtajureid saab kasutada ka vedelike nivoo 

ja vooluhulga mõõtmisel, kui tahke ankru asemele paigutada anum või toru juhtiva 

vedelikuga. 

U välj 

Südamik 

U ergut 

Ergutusmähis 

 

Mõõtemähis 1 

Mõõtemähis 2 

Ankur 

Joonis 2.7. Transformatoorse induktiivtajuri tööpõhimõte 

Jaotatud magnetiliste parameetritega tajur on joonisel 2.8. Paigalseisev ergutusmähis 

tekitab magnetvoo, mis läbib südamikku ja õhupilu. Mõõtemähis liigub piki südamikku, 

kusjuures mähist läbinud magnetvoog sõltub mähise asendist. Seega on asendist sõltuvad 

ka mõõtemähises indutseeritud elektromotoorjõud ja väljundpinge U välj . 

 

x 

~E 

U välj 

Joonis 2.7. Jaotatud parameetritega induktiivtajur 

22

2.5. Mahtuvustajurid 

Mahtuvustajurites muundatakse lineaarnihe või nurgamuutus kondensaatori mahtuvuse 

muutuseks. Plaatkondensaatori mahtuvus arvutatakse üldjuhul valemiga 

S 

C Ge 

, (2.26) 

 

kus 0 r on elektroodidevahelise keskkonna dielektriline läbitavus, 

6 

0 8, 8510 

F m on vaakumi dielektriline läbitavus, r - suhteline dielektriline 

läbitavus, G e -elektroodidevahelise pilu geomeetriline juhtivus. Seega, kondensaatori 

mahtuvust on võimalik muuta elektroodidevahelise pilu geomeetriliste mõõtmete või 

isolaatori dielektrilise läbitavuse muutmisega (joonis 2.9). 

Muutuva dielektrilise läbitavusega mahtuvustajuriks on kahe vedelikku sukeldatud 

elektroodiga kondensaator, mille mahtuvus on vedelikku sukeldatud osa x ja väljaulatuva 

osa h-x mahtuvuste summa. Dielektriliste vedelike ja puistematerjalide nivoo mõõtmisel 

kasutatakse isoleerimata elektroode (joonis 2.10). 

a) 

b) 

S = var 

S 

c) 

d) 

= var 

= var 

Joonis 2.9. Plaatkondensaatori mahtuvuse muutumine 

a) kondensaatori põhiparameetrid; b) kattumispinna muutmine; 

c) õhupilu muutmine; d) dielektrilise läbitavuse muutmine 

Silindriliste pindadega tajuri mahtuvus 

2 

x 2 

h x 

C m g ( ) 

 

D D 

ln ln 

d d 

(2.27) 

ja isoleerimata plaatidega tasapinnalise tajuri mahtuvus 

23

' xb ( h x) 

b$ 

C m 

g 

% "( 

n 1) 

, (2.28) 

& a a # 

kus m on kontrollitava keskkonna dielektriline läbitavus, g - gaasilise keskkonna 

dielektriline läbitavus, x - tajuri uputussügavus; h, D, d, a, b - tajurite mõõtmed 

(joonis 2.10), n - tajuri plaatide arv [1]. 

D 

d 

H 

x 

h 

b 

h 

a 

Joonis 2.10. Muutuva dielektrilise läbitavusega mahtuvustajur 

Seega, konkreetse tajuri mahtuvus on vedeliku või puistematerjali nivoo funktsioon 

C f ( x) (tingimusel, et m = const. ja g = const.), kusjuures anduri tundlikkus suureneb 

mõõdetava ja gaasilise keskkonna dielektrilise läbitavuse erinevuse suurenemisega ning 

vastupidi, tundlikkus läheneb nullile, kui ( . 

m 

Mahtuvustajurite elektroodide (plaatide) vastava profileerimisega on võimalik saada 

tajureid, mille mahtuvus C on lineaarses sõltuvuses paagis oleva vedeliku ruumalast V, s. t. 

C = c V, kus c on tajuri erimahtuvus. Kütuseandurite tajuritel c = 0,001...0,005 pF/m 3 . 

g 

2.6. Trafotajurid 

Asendist sõltuva elektromotoorjõu saamise lihtsim viis on potentsiomeetrilise pingejaguri 

või autotrafo kasutamine. Kui potentsiomeetrilise pingejaguri võib vabalt liigitada 

takistustajurite hulka, siis autotrafo on pigem muutuva elektromotoorjõuga tajur ehk 

tranformatoorne pingejagur (joonis 2.11). Autotrafo sekundaarpinge sõltub liuguri 

asendist. Kuna liugur kommuteerib trafo mähise väljavõtteid (või libiseb lihtsalt mööda 

trafo mähist), siis on väljundpinge mitte pidevalt, vaid astmeliselt muudetav. Trafo mähise 

keerdude arvu suurendamisega saab pinge diskreetsust (astmete suurust) vähendada. 

24

U 0 

x 

U väljund 

Joonis 2.11. Autotrafo 

2.7. Elektromehaanilised generaatortajurid 

Muutuva elektromotoorjõuga tajuriteks on mitmesugused elektromotoorjõu generaatorid. 

Kõige levinum elektromotoorjõu genereerimise viis põhineb M. Faraday poolt avastatud 

elektromagnetilise induktsiooni seadusel. Selle seaduse kohaselt indutseeritakse 

magnetväljas liikuvas juhis (joonis 2.12) elektromotoorne jõud, mis on võrdeline 

magnetvälja induktsiooni, liikumiskiiruse, juhi pikkuse ning magnetvoo- ja kiirusvektori 

vahelise nurga siinusega. 

E 

Bvl sin . (2.29) 

Sellel seadusel põhineb kõigi elektrimasinate, sealhulgas ka pöörlemiskiiruse mõõtmiseks 

kasutatavate tahhogeneraatorite töö. 

N 

S 

B 

 

v 

Joonis 2.12. Magnetväljas liikuv elektrijuht 

25

2.8. Termopaartajurid 

Termopaartajurid ehk termopaarid on samuti elektromotoorjõu generaatorid. Nende 

temperatuuridiapasoon on väga lai - absoluutse nulli vahetust lähedusest kuni metallide 

sulamistemperatuurideni. Temperatuuridel kuni 700 °C kasutatakse peale termopaaride ka 

teisi, nt. takistustermotajureid. Vahemikus 700...1600 °C kasutatakse praktiliselt ainult 

termopaare. Temperatuuril üle 1600 °C on peamiselt kasutusel optilised püromeetrid. 

Termopaaridega saab mõõta otseselt temperatuuride vahet. Nende jadaühendusega saab 

oluliselt suurendada anduri väljundsignaali ning tundlikkust. Täpistermopaaridega 

mõõdetakse temperatuuride erinevust alates 10 -6 C. 

Termopaaride töö põhineb 1821. a avastatud termoelektrilisel efektil, mis seisneb selles, et 

erinevatest juhtivatest materjalidest elektriahelas tekib elektromotoorjõud, kui materjalide 

ühenduskohad hoitakse eri temperatuuridel (joonis 2.13). Nähtust seletatakse metallide 

elektronteooriaga, mille kohaselt metallides leidub alati vabu elektrone, kusjuures nende 

tihedus on erinevates metallides erinev. 

E 

a) AB b) 

2 

0 

2 

A 

 

 

0 3 0 

B 

A 

4 

3 

B 

 

 

1 

1 

E AB 

1 

 

1 

 

Joonis 2.13. Termopaari ühendamine elektriahelasse 

Eri metallide puutekohas tekib elektriväli, mis takistab elektronide edasist difusiooni. Nii 

kujuneb välja tasakaal. Tasakaaluolekus on metallide A ja B vahel mingi potentsiaalide 

vahe. Kuna vabade elektronide difusiooniprotsess sõltub temperatuurist, on ka 

ühenduskohtade elektromotoorjõud erinevad. Joonisel 2.13, a näidatud ahelas on kolm 

ühenduskohta, kusjuures ühenduskohtade 2 ja 3 temperatuur on võrdne 2 = 3 = 0 . 

Joonisel 2.13, b näidatud lülituses on neli ühenduskohta, kusjuures punktide 3 ja 4 

temperatuur peab olema võrdne 3 = 4 = 1 . Mõlemad lülitused on tegelikult 

samaväärsed, sest termopaari elektromotoorjõud ei muutu, kui viia ahelasse kolmas juhe, 

mille otste temperatuurid on võrdsed. Elektromotoorjõud 

 

E AB 0 f f 0 . (2.30) 

Mõne metalli füüsikalisi omadusi, s. h. termoelektromotoorjõudu, iseloomustab tabel 2.1. 

26

Metallide füüsikalisi omadusi 

Tabel 2.1 

Materjal 

Termoemj. 

plaatina suhtes 

V/C 

Sulamistemperatuur 

C 

Eritakistus 

10 6 m 

Takistuse 

temperatuuritegur, 

10 3 /C 

Alumiinium + 4,0 658 0,025...0,027 4,3 

Alumell - (10,2...13,8) 1450 0,33...0,35 1,0 

Hõbe + 7,2 960,5 0,0147 4,1 

Konstantaan 

- 35,0 1220 0,45...0,5 0,04 

(60%Cu + 40%Ni) 

Kopell 

- 40,0 1250 0,49 -0,1 

(56%Cu + 44%Ni) 

Kromell 

+ (27,1...31,3) 1450 0,7 0,5 

(90%Cu + 10%Cr) 

Plaatina 0,00 1779 0,098...0,106 3,94 

Raud + 18 1528 0,0907 6,25...6,57 

Räni + 448 

Tsinkoksiid -714 

Vask (juhtmed) + 7,6 1083 0,017 4,25...4,28 

Volfram +7,9 3410 0,055...0,0612 4,21...4,04 

2.9. Halli tajurid 

Halli tajuri töö põhineb Halli efektil, mis seisneb elektrivälja tekkimises magnetväljas 

asetsevas vooluga juhis. Elektriväli on nii magnetväljaga kui ka voolu suunaga risti. 

Isotroopse (igas suunas ühesuguste füüsikaliste omadustega) juhi korral on elektrivälja 

tugevus E = RH x j, kus H on magnetvälja tugevus, j voolutihedus ja R Halli konstant; 

viimane on pöördvõrdeline vabade laengukandjate kontsentratsiooniga juhis (joonis 2.14). 

Halli efekti põhjustab laengukandjate kõrvalekaldumine magnetvälja mõjul risti voolu 

suunaga. Metallides, kus vabade elektronide kontsentratsioon on suur, on Halli efekt nõrk. 

Pooljuhtides on Halli efekt seda märgatavam, mida suurem on elektronide ja aukude 

liikuvuse erinevus ning mida väiksem on pooljuhi elektrijuhtivus. 

H 

+ 

I H 

I 

Joonis 2.14. Halli tajuri tööpõhimõte 

27

Halli tajureid kasutatakse magnet- ja elektriväljade tugevuse mõõtmisel. Kuna vooluga 

juhi poolt tekitatud magnetvälja tugevus on võrdeline vooluga, kasutatakse Halli tajureid 

ka vooluandurites. 

1980. a. avastati Halli kvantefekt: juhtivuselektronide liikumisel tugevas magnetväljas ja 

madalate temperatuuridel (1,5 K) olevas õhukeses () 10 nm) elektrongaasikihis omandab 

Halli konstant ainult kindlaid väärtusi R H = h/ie 2 , kus i võib olla täisarv või mõni murdarv 

(i = 1/3, 2/3, 2/5 ...), h on Plancki konstant ja e elementaarlaeng. 

2.10. Piesotajurid 

Nimetus pieso tuleneb kreekakeelsest sõnast piézo, mis tähendab survet. Piesotajuritena 

kasutatakse mitmesuguseid piesoelektrilisi materjale, millest tuntumad on kvarts, 

senjetisool ja baariumtitanaat. Neist viimane kuulub nn. piesokeraamiliste materjalide 

hulka. Kristalliliste (anisotroopsete) materjalide korral on juhtivusomadused materjali eri 

suundades erinevad ning seepärast avaldub ka piesoefekt eri suunas erinevalt. 

Piesoelektrilisi materjale saab kasutada mitmesuguste elektromehaaniliste muundurite 

nagu piesoelektriliste resonaatorite, mikrofonide, kõlarite ja andurite valmistamiseks. 

Piesoelektrilisi materjale iseloomustavad järgmised suurused: 

• Piesotajuri elektromehaaniline ülekandetegur 

kem 4E 

d , (2.31) 

 

kus d on piesomoodul, E elastsusmoodul ja - dielektriline läbitavus. 

• Piesotajuri kasutegurit iseloomustav suurus 

2 

k em 

tan, (2.32) 

kus on dielektriline kaonurk. 

Piesotajuritele esitatavad põhinõudeiks on suur elektriline ja mehaaniline vastupidavus, 

väike temperatuurisõltuvus, niiskusekindlus ning suur hüvetegur. On olemas nii otsene 

piesoefekt kui ka pieso pöördefekt. Piesotajurite töö põhineb otsesel piesoefektil, mille 

korral välise jõu toimel tekib piesomaterjali pinnal elektripotentsiaal (joonis 2.15). 

Pöördefekti kasutatakse piesotäiturites, nt. kõlarites ja mootorites, kus piesomaterjali 

elektilise mõjutamise tulemusena muutuvad tema mõõtmed. Piesoelektriliste materjalide 

omadustest annab ülevaate tabel 2.2. 

28

a) b) 

F 

+ + + + + + + + 

F 

+ + + + + + + + 

Joonis 2.15. Piesotajuri tööpõhimõte 

a) otsene piesoefekt; b) pieso pöördefekt 

Piesoelektriliste materjalide omadusi 

2 

Materjal k em k em 

tan 

Tabel 2.2 

Kvarts < 0,095 > 0,4 

Senjetisool 0,67

ionisatsioonienergia, tekib fotojuhtivus ehk sisefotoefekt. Tõkkekihis (pn-siire, pooljuhi ja 

metalli kokkupuutepind) kaasneb fotojuhtivusega harilikult ka fotoelektromotoorjõu teke 

(ventiilfotoefekt). Kui footonite energia on piisav tekitamaks juhtivuselektrone, mis 

suudavad ületada energiabarjääri ning ainest väljuda, ilmneb fotoemissioon ehk 

välisfotoefekt. Välisfotoefekt on omane metallidele. 

Fotojuhtivusel põhinevates pooljuhtfotoelementides muutub valguse toimel homogeense 

pooljuhi juhtivus (fototakisti) või vastupingestatud pn-siirde juhtivus (fotodiood, 

fototransistor) või tekib pn-siirdes elektromotoorjõud (ventiilfotoefekt). 

Fotojuhtivuse avastas 1873 USA insener W. Smith (1828 - 91), ventiilfotoefekti avastasid 

1876 inglise füüsikud W. G. Adams (1836 - 1915) ja R. Day (s. 1844), fotoemissiooni 

1887-88 H. Hertz ja saksa füüsik W. Hallwachs (1859 - 1922), selle kvantolemuse selgitas 

1905 A. Einstein [EE]. 

2.12. Tajurisignaali mõõtelülitused. 

Tajurisignaali mõõtmiseks kasutatakse elektrotehnikas tuntud elementide põhilülitusi nagu 

jadalülitus, rööplülitus, sildlülitus ja diferentsiaallülitus. 

Takistusliku, induktiivse või mahtuvusliku tajuri Z u jadalülitus on näidatud joonisel 2.16. 

Tajurit ning sellega jadas olevat taksitust Z 0 läbib konstantne vool I 0 . Väljundsignaaliks 

on tajuri pingelang. Jadalülituse peamiseks puuduseks on selle väike tundlikkus 

sisendsignaali muutuste suhtes, eriti siis kui sisendi muutus Z u on palju väiksem kui 

sisendi algväärtus Z u s. t Z u

Z u 

Z 3 

Z 0 

Z 1 

I 1 

U välj 

Z 2 

Z 4 

I 0 

E 0 

Joonis 2.17. Tajuri sildlülitus 

Tajuri diferentsiaallülitus on näidatud joonisel 2.18. Mõõtelülituse väljundis mõõdetakse 

tajuri ja seadetakisti voolude vahet (I 1 - I 2 ). Tajuri rööplülitused, mida enamikel juhtumitel 

kasutatakse resonantslülitustena on näidatud joonisel 2.19. Sel juhul on tajurina kasutatav 

induktiivsus või mahtuvus resonantskontuuri elemendiks. 

E 0 

E / 2 E / 2 

U väljund 

I 1 I 2 

Z u 

Z 1 

Joonis 2.15. Tajuri diferentsiaallülitus 

I 0 

~ 

C 0 

L u 

I 0 

I res 

L 

I res 

~ 

C 

u 

0 

Resonantssagedus arvutatakse valemiga 

a) b) 

Joonis 2.19. Tajuri rööplülitused resonantsahelates 

a) tajuriks on induktiivsus; b) tajuriks on mahtuvus 

31

es 

 

1 

C0 

Lu 

1 

või res 

L0Cu 

. (2.33) 

Resonantskontuuri vool on sageduse funktsioon, mille maksimum langeb kokku 

resonantssagedusega (joonis 2.20) 

Resonantslülituses tajuri signaali saab kasutada mitmeti: 

1. Mõõta kontuuri voolu maksimumile vastavat resonantssagedust, mis on 

sisendinduktiivsuse või sisendmahtuvuse funktsioon. 

2. Kasutada positiivse tagasisidega (endaergutusega) resonantskontuuri, kus võnkumiste 

genereerimine või võnkumiste puudumine sõltub ahela parameetritest. Sisendparameetriks 

võib seejuures olla nii tajuri induktiivsus kui ka mahtuvus. 

I res 

f res 

f 

Joonis 2.20. Resonantskontuuri voolu sõltuvus sagedusest 

Tajuri poolt genereeritava elektromotoorjõu mõõtmiseks kasutatakse jadalülitusi, 

kompensatsioonilülitusi ja sildlülitusi (joonis 2.21). Väljundpinge sõltub 

elektromotoorjõuallika (tajuri) sisetakistuse R 0 , ahela sisetakistuse R s ning 

koormustakistuse suhtest R k . Jadalülituse korral (joonis 2.21, a) 

Uvälj 

E R 

I 0 Rk 

u k 

Rk Ru R 

. (2.34) 

s 

Kompensatsioonilülituse korral (joonis 2.21, b) 

U 

v 

 

E 

U 

R 

u komp k 

l 

I 0 

Rk 

 

. (2.35) 

Rk 

Ru 

Rs 

Sildlülituse korral (joonis 2.21, c) 

32

U 

v 

l 

Eu 

I 

0Rk 

 

. (2.36) 

R R 

u 2 

1 

Ru 

R2 

R3 

R 

 

 

4 

E u 

R u 

R s 

I 0 

R k 

U välj 

U välj 

R k U E komp u 

U välj R2 

R u 

E R 

+ 

R k 

u I s 0 

R u 

U I 0 

0 R 3 R 4 

a) b) c) 

Joonis 2.21. Tajuri elektromotoorjõu mõõtelülitused: 

a) jadalülitus; b) kompensatsioonilülitus; c) sildlülitus 

2.13. Elektromagnetilised releetajurid 

Diskreetse toimega ehk releetajuriteks on mitmesugused releeelemendid, mis pideva 

sisendsuuruse toimel muudavad hüppeliselt (diskreetselt) oma väljundit. Tavaliselt on 

väljundil kaks võimalikku olekut, s. o. olek "0" ja olek "1". Seepärast on tegemist 

ühebitiliste ehk binaarsete tajuritega. Releedega seostatakse neid seepärast, et tajuri 

väljundiks on enemikel juhtudel releedele omased elektrilised kontaktid, kuigi binaarse 

väljundiga on ka mitmed pooljuhtelemendid. 

Elektromagnetiliseks releetajuriks nimetatakse mõõteotstarbeks ettenähtud 

elektromagnetit, mille rakendumisel lülitatakse ümber väljundahela kontaktid. Sõltuvalt 

sellest, kas kasutatakse sulguvaid või lahutuvaid kontakte, elektromagneti rakendumisel 

kontaktid sulguvad või lahutuvad. Elektromagneti ennistumisel on kontaktide töö 

vastupidine - sulguvad kontaktid lahutuvad ning lahutuvad kontaktid sulguvad (joonis 

2.22). Sisendsuuruse väärtused elektromagneti rakendumisel ja ennistumisel on erinevad, 

s. t. elektromagneti tunnusjoonel on hüsterees (joonis 2.23). Sõltuvalt sellest kas releetajur 

on ettenähtud maksimaalse või minimaalse piirsuuruse ületamise tuvastamiseks, 

liigitatakse neid maksimaal- ja minimaalreleedeks. Maksimaalreleede korral x rak > x enn , 

minimaalreleede puhul aga vastupidi x rak < x enn . Suuruste x enn ja x rak suhet 

k enn = x enn / x rak nimetatakse relee ennistusteguriks. Seega on masimaalreleede 

ennistustegur k enn < 1, minimaalreleede ennistustegur aga k enn > 1. Anturite releetajurite 

korral on oluline, et ennistusteguri väärtus oleks võimalikult lähedane ühele, sest sel juhul 

on mõõtetäpsus suurim. Releetajurid, millel on laia hüstereesiga tunnusjooned, pole 

rakendatavad täpset reguleerimist nõudvates automaatikasüsteemides. 

33


Väljundkontaktid 

I sisend 

U sisend 

1 2 

Mähis 

Südamik 

Ankur 

Joonis 2.22. Elektromagnetiline releetajur - elektromagnetrelee 

Releetajuri toimekiirust iseloomustavad tema rakendumisja ennistumisajad. 

Rakendumisaega mõõdetakse maksimaalreleede korral alates hetkest, mil sisendsuurus 

ületab rakendumisläve, kuni hetkeni mil väljundsuurus muudab hüppeliselt oma väärtust. 

Maksimaalreleede ennistumisaega mõõdetakse alates hetkest, mil sisendsuurus langeb 

alla ennistumisläve, kuni hetkeni, mil väljundsuurus muudab hüppeliselt oma väärtust. 

Releede toimekiirust iseloomustavad ajatunnusjooned. Kui sisendsuuruseks on mõõdetav 

vool, nimetatakse neid sekund-amper tunnusjoonteks. Ajatunnusjoonte kuju järgi 

eristatakse sõltumatu ning sõltuva viivitusega rakenduvaid releesid. Sõltumatu viivitusega 

releede korral on rakendumisaeg määratud relee konstruktsiooniga ning ei sõltu 

sisendsuuruse väärtusest. Sõltuva viivitusega releede puhul on rakendumisaeg 

sisendsuuruse funktsioon (joonis 2.24). 

y 

y 

1 

y 0 

y 

y 

1 

y 0 

0 

x x enn rak 

x 

0 

x x rak enn 

x 

y 

y 

y rak 

y 

enn 

y 1 

t 

y enn 

y rak 

y 1 

t 

0 

x x enn rak 

t 

0 

x x enn rak 

t 

Joonis 2.23. Minimaal- ja maksimaalreleede tunnusjooned 

Sõltuva viivitusega releesid kasutatakse elektriahelate ning inimeste kaitseks. Relee 

nimisisendiks loetakse seejuures sisendi maksimaalset väärtust, mis sõltumata toimeajast 

pole inimestele ega elektriahelatele ohtlik ning järelikult ei tohi põhjustada relee 

rakendumist. Siendsuuruse minimaalset väärtus, mille puhul relee rakendub, nimetatakse 

rakendumisläveks ja seda tähistatakse x t . Tavaliselt x t = 1,1...1,2 x n . Kuna 

34

sisendsuuruse kahjulik toime elektriseadmetele sõltub, toime suurusest, nt. suurem vool 

põhjustab ahela kiirema liigkuumenemise, siis peab ahela kaitseks kasutatav relee andma 

avariiteate enne kui ahel pöördumatult kahjustub, s. t. enne kui tekib avarii. Teisalt pole 

alati otstarbekas ahela viivitamatu väljalülitamine iga lühiajalise sisendsuuruse liigtoime 

puhul, mis pole inimestele ega ahelale ohtlik (relee 1 joonisel 2.24). Seepärast on kaitse 

seisukohalt optimaalne kasutada releesid, mille ajatunnusjoonete kuju on lähedane 

kaitstava objekti ajatunnusjoonte kujule, kuid mis kõigis olukordades rakenduvad enne, kui 

sisendsuurus jõuab objekti pöördumatult kahjustada. Selle tingimuse täitmisel asuvad 

kaitse ajatunnusjooned allpool kaitstava objekti vastavat tunnusjoont, kuid viimasele 

küllalt lähedal (vt. relee 2 joonisel 2.24). 

Elektromagnetilise relee töö põhineb elektromagnetilise tõmbejõu tekitamisel relee 

südamiku ja ankru vahelises õhupilus. Jõu toimel hakkab ankur liikuma ning lülitab ümber 

ankruga mehaaniliselt ühendatud kontaktid. Kontaktid ennistatakse ennistusvedruga pärast 

relee magneetimisergutuse (Iw) väljalülitamist (vähenemist). Peale ennistusvedru 

avaldavad elektromagnetilisele jõule vastutoimet kontaktivedrud, mille ülesandeks on 

tagada kontaktpindadel nõutav kontaktisurve. 

Joonisel 2.25 on näidatud elektromagnetrelee tõmbejõu F em ja vedrude vastujõudude 

F v = F 1 + F 2 sõltuvus relee südamiku ja ankru vahelisest õhupilust. Ülemine tunnusjoon 

F em1 vastab relee rakendumiseks vajalikule tõmbejõule, alumine F em2 aga tõmbejõule, 

mille korral vedrude summaarne vastujõud on piisav relee kontaktide ennistamiseks. 

Joonisel 2.25 vastab relee ennistatud olekule õhupilu 0 ning rakendunud olekule 

õhupilu f . Seega toimub rakendumine tõmbejõu väärtusel F a ning ennistumine 

väärtusel F b . Alalisvoolu elektromagneti tõmbejõud arvutatakse valemiga 

1 2 0S 

F Iw , (2.37) 

2 

2 

kus Iw on magneetimisergutus, õhupilu pikkus ning S õhupilu (südamiku) efektiivne 

ristlõikepindala. 

t 

1000 

100 

10 

Avarii 

1 

0,1 

0,01 

Relee 2 

Relee 1 

1 2 3 4 5 6 7 x / x n 

x too 

Joonis 2.24. Kaitstava objekti ja releede ajatunnusjooned 

35

F 

F a 

F 

F b 

F v 

F em1 

F 1 

F em2 

F 2 

0 

 

 

f 0 

 

Joonis 2.25. Elektromagneti tõmbejõu ja vedrude vastujõudude tunnusjooned 

Vahelduvvoolu elektromagneti tõmbejõu maksimum 

Fmax 

2 max . (2.38) 

0S 

Seega, vahelduvvoolu elektromagneti maksimaalne tõmbejõud ei sõltu otseselt õhupilust, 

vaid õhupilu magnetvoo maksimaalväärtusest. Kuna õhupilu suurenemisel vähenevad 

elektromagneti mähise induktiivsus ja induktiivtakistus 

L * w 

2 0S 

, (2.39) 

X L L , 

siis suurenevad pingeallikast toidetava mähise vool ning magnetvoog. Järelikult toimub 

pingemähisega vahelduvvoolu elektromagneti korral lülitamisel tõmbejõu forsseerimine. 

Elektromagnetrelee ennistusteguri saab arvutada rakendumisele ja ennistumisele vastavate 

jõudude kaudu (joonis 2.25) 

Fa 

Fb 

F , (2.40) 

kus Fa 

1 

2 

k I 

rak 

ja Fb 

1 

2 

k I 

enn , millest 

kenn 

I F F 

enn b 1 

(2.41) 

Irak 

Fa 

Fa 

Mõõtereleede seisukohalt peab ennistustegur olema võimalikut lähedal ühele, seega tuleb 

rakendada meetmeid vähendamaks tõmbejõu erinevust relee rakendumisel ja ennistumisel. 

36

Nendeks meetmeteks võivad olla: 

- õhupilu tööpiirkonna vähendamine, 

- ennistusvedru jäikuse suurendamine, 

- relee ankru erikonstruktsioonide, nt. pöördankru kasutamine, 

- relee tundlikkuse suurendamine diferentsiaallülituse rakendamisega. 

Vahelduvvoolu elektromagnetite korral on suureks probleemiks tõmbejõu pulsatsiooni 

vähendamine, sest erimeetmeid rakendamata on tõmbejõu hetväärtus 

F Fmax 

sin 2 t . (2.42) 

Tõmbejõu pulsatsiooni vähendamise laialt levinud vahendiks on lühiskeeru kasutamine 

südamikul (joonis 2.26). Lühiskeerd jagab südamiku magnetvoo kahte ossa. Osa 

magnetvoogu kulgeb otse, teine osa läbib lühiskeeru. Magnetvoog indutseerib lühiskeerus 

elektromotoorjõu, mis tekitab lühiskeerus voolu. Lühiskeeru vool põhjustab omakorda 

sekundaarse magnetvoo tekke, mis toimib primaarvoo suhtes lahtimagneetivalt. Kahe voo 

koosmõju tulemusena tekib lühiskeerdu läbiva magnetvoo ajaline hilistumine võrreldes 

magnetvoo osaga, mis lühiskeerdu ei läbi. Kaks ajaliselt nihutatud magnetvoogu tekitavad 

summaarse tõmbejõu, mille pulsatsioon on väiksem kui ühe magnetvoo poolt tekitatud 

tõmbejõu pulsatsioon. 

Lühiskeerd 

 

F sum 

F1 F 2 

b) 

1 

2 

 

1 

 

2 

t 

a) 

Joonis 2.26. Lühiskeeru kasutamine elektromagneti tõmbejõu pulsatsiooni vähendamiseks 

a) lühiskeeru paigutus südamikul; b) magnetvoo ja jõu pulsatsioon 

2.14. Keelkontakttajurid 

Magnetmaterjalist keelkontaktid (joonis 2.27) on magnetväljale reageerivad diskreetse 

toimega tajurid. Keelkontaktid asuvad inertse gaasiga, nt. argooniga, täidetud hermeetilises 

klaaskestas. Magnetmaterjalist kontaktid täidavad mitut funktsiooni. Nad on samaaegselt 

nii magnetjuhiks, elektrijuhiks kui ka kontakti ennistusvedruks. Kontakttakistuse 

vähendamiseks ning oksüdeerumise vältimiseks on kontaktipinnad kaetud väärismetalliga, 

nt. kulla või plaatinaga. 

37

Keelkontaktide töölerakendamiseks tuleb tekitada magnetvoog, mis läbib kontaktide 

vahelist õhupilu. Magnetvoo tekitamiseks võib kasutada püsimagnetit (joonis 2.27), 

keelkontakti läheduses olevat vooluga latti või teda ümbritsevat solenoidi (joonis 2.28). 

Keelkontaktide vahemik on tavaliselt mõnest sajandikust kuni mõne kümnendiku 

millimeetrini. Valmistatakse sulguvaid, ümberlülituvaid ning püsimagnetitega polaar- ja 

mälukeelkontakte. Suuremate voolude kommuteerimiseks kasutatakse kaarekustutuskontaktiga 

keelkontakte. Tajuri seisukohalt on keelkontaktide puuduseks lai 

hüstereesisilmus, eeliseks aga suur toimekiirus (rakendusaeg 0,5...2 ms), ning töökindlus. 

Andurites kasutatakse keelkontakttajureid koos mehaaniliste muundurite ning 

püsimagnetitega. Näiteks, kontakti lülitav püsimagnet võib olla kinnitatud nivooanduri 

ujukiga, rõhuanduri manomeetrilise vedruga, asendianduri liuguriga jne. 

N 

S 

Püsimagnet 

Magnetmaterjalist keelkontakt 

Kontaktpind 

Klaaskest 

Joonis 2.27. Keelkontakt 

U 

 

U 

I 

 

a) b) 

Joonis 2.28. Keelkontaktide kasutamine: 

a) voolutajurina, b) elektromagnetilise releena 

38

2.15. Bimetalltajurid 

Bimetalltajurit ehk termoreleed kasutatakse mitmesuguste seadmete ning elektriahelate 

kaitseks liigsoojenemise eest. Bimetalltajur koosneb kahest erineva soojuspaisumisega 

metallist (joonis 2.29). Soojenemisel bimetall kaardub väiksema soojuspaisumisega metalli 

suunas. Kui bimetalltajur on mehaaniliselt ühendatud elektriliste kontaktidega, toimub 

bimetall-lehe kaardumisel kontaktide ümberlülitumine (termorelee rakendumine). 

Bimetalltajuri ülesandeks on kaitstava objekti soojuslike omaduste modelleerimine ning 

väljundsignaali hüppeline muutmine kahjulike pöördumatute muutuste või avariiohu 

tekkimisel. Näiteks, liigkoormusvool toimib nii kaitstavale objektile kui ka 

bimetalltajurile, kusjuures mõlemad soojenevad voolu toimel. Bimetalltajuri 

rakendumislävi valitakse vastavalt kaitstavale objektile nii, et termorelee rakenduks enne 

kui liigkuumenemine muutub kaitstavale objektile ohtlikuks. Seega, bimetalltajur on 

sisendsuurusest sõltuva toimega releetajur, kusjuures tema rakendumisaeg on 

soojenemisprotsessi kestuse tõttu suhteliselt suur. Bimetalltajuriga termorelee sekundamper 

tunnusjoon on joonisel 2.30. 

a) 

b) 

R 

R 

I 

I 

Joonis 2.29. Bimetalltajuriga termoreleed: 

a) otseküttega; b) kaudse küttega 

t 

10000 

Avarii 

1000 

100 

Normaaltöö 

10 

1 

Kaitstav objekt 

Kaitse 

Lühiajaliselt 

lubatud liigkoormus 

1 2 3 4 5 6 7 I / I n 

Joonis 2.30. Bimetalltajuriga termorelee sekund-amper tunnusjoon 

39

Eeldades, et bimetalltajuri soojenemine toimub kiiresti ning soojenemise ajal 

soojusülekannet keskkonda ei toimu, saab väita, et soojenemisprotsess on adiabaatiline. 

Soojusliku tasakaalu võrrand 

2 

I Rdt 

cMd , (2.43) 

kus I on ahela vool, R - elemendi takistus, c - erisoojusmahtuvus, M - mass ja 

- temperatuur. Soojenemisaeg algtemperatuurilt 1 kuni lõpptemperatuurini 2 

cM 

t 

2 2 

1 

. (2.44) 

I R 

Etteantud 1 , 2 , R ja M korral on maksimaalselt lubatud soojenemisaeg vaid voolu 

funktsioon 

tmax 2 

A I , (2.45) 

kus A on konstantne suurus. Avaldise logaritmimisel saadakse 

lg tmax lg A 2 lg I , (2.46) 

mis logaritmilistes koordinaatides kujutab endast sirgjoone võrrandit. Vastavat tunnusjoont 

nimetatakse sekund-amper tunnusjooneks. Elektrisüsteemides iseloomustab see tunnusjoon 

kõiki liigkoormuse kaitseaparaate, sealhulgas ka termoreleesid. Üldjuhul saab bimetalltermotajuri 

rakendumisaja arvutada valemiga 

t 

rak 

2 

2 

I I 

n 

I 

0 

I 

n 

I I 

2 I I 

2 

T 

ln 

, (2.47) 

n 

 

n 

kus T on termorelee ajakonstant, I I n on suhteline vool I 0 I n - suhteline algvool ning 

I I n suhteline vool kui rakendumisaeg läheneb lõpmatusele. 

Kui termorelee lülitatakse sisse jahtunud olekus, s. t. I 0 I n = 0 ja rakendumisaeg 

t 

rak 

2 

I I 

n 

I I 

2 I I 

2 

T ln 

. (2.48) 

n 

 

n 

40

2.16. Optopaartajurid 

Nüüdissüsteemides kasutatakse optopaartajureid enamikel juhtudel diskreetsete signaalide 

tuvastamiseks, kusjuures anduri komplekti kuuluvad nii valgusvoo allikas, modulaator kui 

ka signaali vastuvõtja. 

Valgusvoo muudab diskreetseks elektriline või mehaaniline modulaator. Elektriline 

modulaator kujutab endast valgusvooallika (tavaliselt valgusdioodi või laserdioodi) 

juhtlülitus. Valgusdioodi voolu diskreetsel muutmisel, muutub sama seaduspärasuse järgi 

ka dioodi valgusvoog. Järelikult kujutab valgusvoo elektriline moduleerimine endast 

valgusdioodi voolu reguleerimist ühel võimalikul pulsimodulatsiooni põhimõttel. 

Mehaanilisi modulaatoreid kasutatakse mehaanilise liikumise tuvastamiseks. 

Pöördliikumise korral kasutatakse valgusvoo moduleerimiseks pilu- ja koodkettaid, mis 

liikumisel sulgevad perioodiliselt valgusvoo pääsu saatjalt vastuvõtjale. Valgusimpulsside 

sagedus iseloomustab liikumise kiirust, impulsside arv aga asendimuutust ehk siiret. 

Impulsside sageduse ning ühtlasi täpsuse suurendamiseks kasutatakse valgusvoo teel lisaks 

modulatsiooniketta piludele veel rasterplaate. Pilude ja rastri koostoimel valgusimpulsside 

sagedus mitmekordistatakse. 

Koodkettad on mitmekanalilised ning väljastavad asendile vastava kahendkoodi. Lineaarse 

liikumise tuvastamiseks kasutatakse sama põhimõtet, kuid modulatsiooniketaste asemel 

kasutatakse samaks otstasbeks pilu ning koodimustriga varustatud liugureid. 

2.17. Täpsuse suurendamine nooniuse ja rastritega 

Noonius on on mõõteriista või anduri täpsust suurendav vahend, millega saab moodustada 

skaalajaotise murdosi. Elektrilistes andurites kasutatav noonius sarnaneb oma põhimõttelt 

mehaaniliste joonmõõtevahendite nooniusele. Nooniusskaala jaotise väärtus määratakse 

valemiga 

a 

an ma0 + c ma0 

+ 0 , (2.49) 

n 

kus a 0 on põhiskaala jaotis, m nooniusskaala moodul ja n saalajaotiste arv (c on nooniuse 

diskreetsus). Nooniusskaala jaotiste arv n näitab, mitu korda on nooniuse viga põhiskaala 

veast väiksem. 

Nooniuse põhimõtet saab rakendada eri tüüpi asendiandurites, nt. mitmepooluselistes 

elektrimasinandurites või fotoelektrilistes impulssandurites. Mitmepooluseliste 

elektrimasinandurite korral tehakse staatori ja rootori poolusjaotused vastavalt nooniusele 

erinevad. Staatori ja rootori suhtelisel liikumisel indutseeritakse sel juhul mõõtemähises 

pulsseeruv pinge, mille sagedus on nooniuse skaalajaotiste arv korda suurem kui staatori ja 

rootori ühesuguse poolusjaotuse korral. 

41

a 

10 0 

20 

0 1.0 

a n 

Näit: 10,0 

a 

10 0 

20 

0 1.0 

a n 

Näit: 10,5 

Joonis 2.31. Noonius 

Nooniuse leiutas 1631. aastal prantsuse matemaatik P. Vernier ja nimetas seda portugali 

matemaatiku P. Núñeze (lad. Nonius 1492 - 1577) järgi. Optikas on laialt levinud rastrite 

kasutamine. Raster on paljudest ühetaolistest elementidest koosnev optikasüsteem. 

Mõnikord nimetatakse niisuguseid süsteeme ka meandriteks. 

Andurites kasutatakse rastreid samaks otstarbeks nagu nooniust. Rastriks võivad olla 

teineteise suhtes teatud nurga all kaldu olevate piludega plaadid, mida nimetatakse 

rastrivõreks. Kahe rastrivõre sobitamisest annab ülevaate joonis 2.32. Ühe võre pilud on 

sammuga , 1 ja kaldu nurga all 1 , teise võre pilud aga sammuga , 2 ning nurga all 2 . 

Kahe võre pilud langevad omavahel kokku punktides, mis asuvad samuti sirgjoontel 

sammuga . 

 

, , 

1 2 

. (2.50) 

2 2 

, 

1 

, 

2 

2, 

1, 

2 

cos 

1 

 

2 

Seega, rastri abil saab moodustada uue skaal jaotusega . Rastrivõrede sammude ning 

kaldenurkade sobiva valikuga saab uue skaalajaotise muuta tunduvalt väiksemaks kui on 

rastripilude jaotus. 

, 2 , 1 

 

 

1 

 

2 

Joonis 2.32. Rastrivõrede sobitamine 

42

3. ANDURITE EHITUSE 

PÕHIMÕTTEID 

3.1. Asendi- ja siirdeandurid 

Tööstusautomaatikas kasutatakse mitmeid eritüübilisi asendi- ja siirdeandureid sõltuvalt 

nõutavast täpsusest, tööpiirkonnast, toimekiirusest, mõõtmetest, hinnast ja muudest 

tehnilistest ning majanduslikest näitajatest. Asendiandurid on ettenähtud nn. absoluutse 

asendi mõõtmiseks masina paigalseisva detaili või ümbritseva ruumi suhtes. Siirde- ehk 

nihkeandurid mõõdavad asendi muutust ehk nn. suhtelist asendit mingi lähteasendiga 

võrreldes. Absoluutasendi mõõtmiseks tuleb siirdeandurit enne töö algust kalibreerida. 

Siirdeanduriteks on kõik impulssandurid, mille väljundimpulsside sagedus on võrdeline 

liikumiskiirusega, impulsside arv aga siirdega. 

Asendiandurite liigitus tööpõhimõtte ja kasutatava tajuri järgi on antud tabelis 3.1. 

Asendiandurite peamisteks rakendusaladeks on tööpingid, robotid, kraanad, tõstukid, 

konveierid vms. tööstusseadmed. Enamikel juhtumitel on nende kasutamine seotud 

positsioonjuhtimisajamitega. Seepärast on asendianduri valikul määravaks anduri 

mõõtepiirkond ning täpsus. Suure ulatusega ning väikese positsioonimistäpsusega ajamites 

kasutatakse mitmesuguseid piirlüliteid. Väikeste siirete mõõtmiseks sobivad nii 

potentsiomeetrilise kui ka induktiivtajuriga pidevatoimelised andurid. 

Asendiandurite liigitus 

Tabel 3.1. 

Pidevatoimelised 

Diskreetsed andurid 

andurid Impulssandurid Koodandurid Piirlülitid 

Potentsiomeetertajuriga Kontakttajuriga Kontakttajuriga Kontakttajuriga 

Induktiivtajuriga 

(ühe pooluspaariga) 

Fototajuriga Fototajuriga Fototajuriga 

Mahtuvustajuriga Induktiivtajuriga Induktiivtajuriga 

Mitmepooluselise 

elektrimasinadtajuriga 

1. Pöördtrafod 

2. Selsüünid 

3. Redusüünid 

4. Induktosüünid 

Mahtuvustajuriga 

Suuremate siirete täpseks mõõtmiseks kasutatakse nii mitmepooluselisi mõõteotstarbelisi 

elektrimasinaid kui ka fototajuritega impulss ja koodandureid. Vedelike ja 

43

puistematerjalide asendi (nivoo) mõõtmiseks sobivad aga mahtuvustajuritega andurid. 

Asendiandurite mitmekesisuse tõttu on siinkohal võimalik lähemalt kirjeldada vaid 

enamkasutatavate andurite tööpõhimõtet. 

Hammasmodulaatoriga asendianduri tööpõhimõtet selgitab joonis 3.1. Andur koosneb 

pöörlevale võllile kinnitatud hammasrattast (hammasmodulaatorist) ning selle liikumist 

kontrollivast transformatoorsest tajurist. Samal põhimõttel saab hammaslatiga mõõta 

lineaarset siiret. Hammasratta pöörlemisel muutub tajuri õhupilu ning järelikult ka 

magnetiline takistus. Tajuri südamikus tekib pulsseeruv magnetvoog ning selle väljundist 

saadakse pulsseeriv pinge. Pulsatsioonisagedus on võrdeline hammasratta pöörlemiskiirusega 

ning hammaste arvuga. Väljundpinge pulsatsiooni maksimumide arv vastab 

tajuri tööpinda läbinud hammaste arvule ehk hammasratta pöördnurgale. Minimaalne 

diskreetselt mõõdetav siire võrdub ühele hambale vastava pöördenurgaga. Väiksemaid 

siirdeid saab määrata väljundpinge amplituudi või faasinurga mõõtmisega. Seega on 

tegemist anduriga, mis võimaldab nii pidev- kui ka diskreettalitlust. Transformatoorse 

tajuri ergutusmähise asemel saab kasutada ka püsimagnetergutust (joonis 3.2). 

~ U 

e 

 

 

 

 

Joonis 3.1. Hammasmodulaatori ja transformatoorse tajuriga siirdeandur 

~ e 

S 

N 

 

Joonis 3.2. Püsimagnetergutusega transformatoorne tajur 

Väljundmähises indutseeritud elektromotoorjõu impulsside sagedus f i sõltub hammasratta 

hammaste arvust z ning pöörlemiskiirusest n [p/min]. 

44

f 

i 

n z / 60. (3.1) 

Impulsside periood on pöördvõrdeline sagedusega 

i 

1 f 60 n z. (3.2) 

i 

Fototajuriga impulssandureid kasutatakse siirdeanduritena ning koos 

kalibreerimislülitusega ka asendianduritena robotites, mitmesugustes 

tehnoloogiaseadmetes ja tööpinkides. Andur koosneb valgusvoo allikast, 

modulatsioonikettast ning fototajurist (joonis 3.3). Valgusvoo allikaks on harilikult 

valgusdiood. Modulatsiooniketas kujutab endast optiliselt läbipaistvate piludega ketast, 

mis pöörlemisel sulgeb perioodiliselt valgusvoo pääsu fototajurile (fotodioodile) ning 

tekitab viimases perioodiliselt muutuva voolu. Pulsatsiooni sagedus on võrdeline ketta 

pöörlemiskiirusega, vooluimpulsside arv aga ketta pöördenurgaga. Anduri täpsus sõltub 

impulsside arvust ühe pöörde kohta. Valgusvoo pulsatsioonisageduse suurendamiseks 

kasutatakse lisaks modulatsioonikettale mitmesuguse mustriga rasterplaaate, mille pilud on 

modulatsiooniketta piludega võrreldes kaldu. Sel juhul läbib valgusvoog nii 

modulatsiooniketta kui ka rasterplaadi ning ühe pilu möödumisel tekib fototajuril mitu voo 

maksimumi ja miinimumi. Täpsetelt fototajuriga impulssanduritelt saadakse 10 3 ...10 4 ja 

rohkemgi impulssi ketta ühe pöörde kohta. 

VA 

FT 

 

Joonis 3.3. Fototajuriga impulssanduri tööpõhimõte 

Omaette probleemiks on impulssandurite korral liikumissuuna määramine (joonis 3.4). 

Selleks tehakse impulssandurid kahekanalilistena, nii et need annavad teineteise suhtes 

neljandikperioodi võrra nihutatud impulsse. Kahe impulsijada võrdlemisel määrab vastav 

loogikalülitus (joonis 3.4, b) liikumissuuna. Sageli kasutatakse veel kolmandat kanalit, 

millelt saadakse iga pöörde kohta üks indeksimpulss. Seda impulssi kasutatakse anduri 

kalibreerimiseks lähteasendi suhtes. Impulssanduri kasutamisel asendiandurina on selle 

kalibreerimine hädavajalik. 

Koodandurid sarnanevad oma ehituselt impulssanduritele, kuid erinavalt viimastest saab 

neid kasutada nn. absoluutasendi määramiseks. Koodanduril on mitu optilist kanalit ning ta 

45

väljastab kahendkoodis signaali (joonis 3.5). Anduri modulatsiooniketas võib olla 

kodeeritud tavalises 8421 kahendkoodis või Gray koodis. Gray kood on samuti 

kahendkood, kuid erineb 8421 koodis selle poolest et kaks järjestikulist koodi ei erine 

rohkem kui ühe koha võrra (vt. tabel 3.2). Seepärast võib väita, et asendi sujuval 

muutumisel muutub ka kood "sujuvalt", s. t. ilma tavalisele kahendkoodile omaste 

"hüpeteta" kus kahe järjestikulise arvu koodis erinevad kõik kohad. 

Valgusallikas 

Sisend 1 

Edasi Sisend 2 

v 

U edasi 

Sisend 2 

Tagasi 

U tagasi 

Fototajur 2 

Fototajur 1 

a) b) 

t 

t 

t 

t 

t 

Joonis 3.4. Liikumissuuna määramine 1/4 perioodi võrra nihutatud fototajuritega 

FT 

11111 

VA 

11001 

01011 

10011 

Joonis 3.5. Fototajuriga koodandur "harilikus" 8421 kahendkoodis 

modulatsiooniketta mustriga 

Gray kood tagab tavalise kahendkoodiga võrreldes anduri ja juhtimissüsteemi suurema 

töökindluse, sest koodi muutumisest tingitud loogikalülituste ümberlülitumiste arv on sel 

juhul minimaalne. Et Gray koodi kasutamine juhtseadmetes on tülikas, kuulub anduri 

koosseisu ka koodimuundur, mis muundab Gray koodi tavaliseks kahendkoodiks. 

46

10001 

01100 

10101 

11100 

11010 

Joonis 3.6. Gray koodis modulatsiooniketta muster 

Tabel 3.2 

Kahendkood 8421 ja Gray kood 

Kümnendarv 

8421 

kahendkood 

Gray 

kood 

0 00000 00000 

1 00001 00001 

2 00010 00011 

3 00011 00010 

4 00100 00110 

5 00101 00111 

6 00110 00101 

7 00111 00100 

8 01000 01100 

9 01001 01101 

10 01010 01111 

11 01011 01110 

12 01100 01010 

13 01101 01011 

14 01110 01001 

15 01111 01000 

16 10000 11000 

17 10001 11001 

18 10010 11011 

19 10011 11010 

Gray kood muundatakse tavaliseks 8421 kahendkoodiks vastavalt loogikavõrrandile 

B B 1 - A . B 1 - A , (3.3) 

i i 

i i 

i 

kus B i ja B i+1 tähistavad väljundkoodi (8421 koodi) i-ndat ja i+1 kohta, A i aga Gray koodi 

i-ndat kohta. Vastavalt võrrandile on B i = 1 kui väljundkoodi B i+1 koht ei võrdu 

sisendkoodi A i kohaga. 

47

Sisuliselt tuleb koodi muundamiseks teha loogikatehe "VÄLISTAV VÕI" kõigi koodi 

kohtadega. Koodi muundamist alustatakse kõige vanemast kohast ning lõpetatakse kõige 

nooremaga, s. t. k-kohalise koodi muundamiseks tuleb loogikavõrrandit lahendada k 

korda. Vastava Gray koodi muunduri saab realiseerida nii aparatuurselt kui ka 

programmiliselt. Paljudes tööstuslikes koodandurites on Gray koodi muundur sisse 

ehitatud. 

Pöörtrafod ja trükitud mähistega paljupooluselised elektrimasinad - induktosüünid 

sarnanevad oma tööpõhimõttelt hammasmodulaatoriga transformatoorsele tajurile, kuid 

pooluste ühtlase jaotuse ja suure arvu tõttu anduri konstruktsioonilistest ebatäpsustest 

tingitud vead kompenseeruvad ning anduri töö on täpsem. 

Induktosüüni kasutatakse diskreettalitluses impulssandurina, pidevtalitluses aga amplituudi 

või faasimuundurina. Induktosüün koosneb paigalseisvast staatorist ja pöörlevast rootorist. 

Masina mähised on valmistatud trükimeetodil ja kujutavad endast siksakilist vaskriba. 

Staatoril paikneb tavaliselt ergutusmähis, rootoril kaks mitmesse sektsiooni jaotatud 

mõõtemähist. 

Põhimõtteliselt on induktosüün nagu iga teine elektrimasin pööratav, s. t. staatorile võib 

paigutada rootorimähise ja vastupidi. Kaks mõõtemähist on vajalikud liikumissuuna 

määramiseks ning need on teineteise suhtes 1/4 perioodi võrra nihutatud. Vastavalt sellele 

nimetatakse neid ka siinus- ja koosinusmähisteks. Mähiste sobiva kuju ning lülitusega saab 

väljundi pöördenurgast sõltuva pinge, mis võib olla rootori pöördenurga perioodiline 

siinus-, koosinus või lineaarfunktsioon. 

U 

U 

U m sin , 

U m cos, (3.4) 

U 

sign(sin ) 

k. 

Liikumissuuna määramise loogika on sama kui fototajuriga impulssanduri korral. 

Valmistatakse nii lineaarseid kui ka pöördliikumisega induktosüüne. Kulgliikumise korral 

nimetatakse masina liikuvat osa liuguriks. Suure ulatusega kulgliikumise mõõtmiseks 

kasutatakse üksikutest lineaarsetest moodulitest koostatud induktosüüne, mille pikkus võib 

ulatuda mitme meetrini. Mooduli pikkus on nt. 250 mm ning mähise samm ehk 

poolusjaotus 2 mm. Liikumisel jääb staatori ja liuguri vahele 0,2 ... 0,3 mm õhupilu. 

Trükitud juhtmete asetuse, kuju, laiuse ja poolusjaotuse õige valikuga saavutatakse staatori 

ja liuguri mähiste vastatstikuse induktiivsuse ja järelikult ka indutseeritud emj. siinuseline 

muutumine sõltuvalt liuguri asendist. Induktosüüni ergutusmähist toidetakse 

kõrgsagedusliku (10...100 kHz) vahelduvpingega. 

Mehaaniliste deformatsioonide vältimiseks ja täpsuse suurendamiseks paiknevad trükitud 

mähised massiivsel alusel, mis suurendab oluliselt anduri massi. Suure massi tõttu pole 

induktosüünide kasutamine kergetes ja kiiretes masinates, nt. robotites, otstarbekas. 

48

a) b) 

Joonis 3.7. Pöördliikumisega induktosüün: 

a) staator; b) rootor 

E a 

/ 

/ / 

E c1 

E c2 

Joonis 3.8. Lineaarse induktosüüni moodul 

3.2. Kiirusandurid 

Elektriajamites kasutatakse kiiruse mõõtmiseks kõige enam tahhogeneraatoreid. Viimased 

on väikese võimsusega mikroelektrimasinad, mille väljundist saadav pinge on võrdeline 

rootori nurkkiirusega. Tahhogeneraatorite nagu ka enamike elektromehaaniliste 

muundurite töö põhineb elektromagnetilisel induktsioonil. Vastavalt sellele on 

magnetväljas liikuvas juhtmes indutseeritud elektromotoorjõud võrdeline juhtme pikkuse, 

tema kiiruse ning magnetilise induktsiooni korrutisega. Kuna tahhogeneraatori pinge 

sõltub otseselt kiirusest võib seda kiiruse mõõtmise viisi nimetada ka vahetuks 

mõõtmiseks. Kiiruse kaudsel mõõtmisel leitakse kiirus läbitud teepikkuse ning selleks 

kulunud ajavahemiku suhtena. Sellel põhimõttel töötavad kõik kiiruse impulssandurid. 

Tahhogeneraatoritena kasutatakse alalisvoolu-, sünkroon- ja asünkroonmasinaid. Kõiki 

tahhogeneraatoreid iseloomustavad: 

49

- väljundi tunnusjoon U tg = f(), selle tõus ning lineaarsus, 

- väljundpinge sümmeetrilisus, 

- minimaalne jääkpinge seisva rootori korral, 

- väljundvõimsus või koormatavus, 

- väljundpinge pulsatsioon, 

- rootori inertsimoment, 

- parameetrite stabiilsus väliste mõjutuste suhtes, 

- töökindlus. 

Alalisvoolutahhogeneraator on väikese võimsusega alalisvoolugeneraator, kus 

magnetväli tekitatakse ergutusmähisega või püsimagnetitega. Tahhogeneraatori 

väljundpinge 

Utg Etg Itgrtg Uh, (3.5) 

kus E tg on nurkkiirusega võrdeline ankru elektromotoorjõud E tg = k, 

I tg tahhogeneraatori vool, r tg ankruahela takistus ning U h pingelang harjadel. Tegur k 

sõltub tahhogeneraatori ehitusest ning magnetvoost. Järelikult, püsikoormusel on 

tahhogeneraatori väljundpinge võrdeline rootori nurkkiirusega 

U 

tg 

k 

 

r 

1 

R 

tg 

k 

k . (3.6) 

N 

+ 

D 

 

S 

Joonis 3.9. Alalisvoolu tahhogeneraator 

Tahhogeneraatori tööd iseloomustavad mitmed tunnusjooned (joonis 3.10). 

Tahhogeneraatori ergutusvoolu (magnetvoo), koormusvoolu või masina parameetite 

muutumisel tekib mõõteviga u. 

50

u 

1,0 

0,5 

I ergut 

= const. 

u 

u 

1,0 

0,5 

= const. 

u ergut 

I ergut 

0,5 

0 

u 

1,0 

max 

I ergut 

= const. 

i 

I k1 

I k2 

u 

0 

0,5 1,0 

 

0 

0,5 1,0 I ergut 

0,5 1,0 

I koorm 

a) b) c) 

Joonis 3.10. Tahhogeneraatori tunnusjooni: 

a) sisend-väljnd tunnusjoon; b) ergutusvoolu-väljundi tunnusjoon; c) koormusvoolu-väljundi tunnusjoon 

Sünkroontahhogeneraator on oma ehituselt sarnane ühefaasilise sünkroongeneraatoriga. 

Tema rootoriks on püsimagnetitest koostatud tähekujuline väljepoolustega magnetahel. 

Püsimagnetite rakendamine võimaldab loobuda ergutusmähisest ja kontaktrõngastest ning 

suurendada sellega masina töökindlust. Tahhogeneraatori pöörlemisel indutseeritakse tema 

staatorimähises elektromotoorjõud, mille amplituud ja sagedus on võrdelised rootori 

pöörlemissagedusega. Kuna sageduse muutumisel muutuvad ka kõik ahelasse lülitatud 

reaktiivtakistused, tekib kiiruse suure diapasooni korral märgatav viga. Mõnikord saab 

kiirust mõõta indutseeritud elektromotoorjõu sageduse kaudu. Vigade vähendamiseks on 

tahhogeneraatorid kasulik ehitada suure pooluste arvuga. Selle tulemusena väheneb 

väljundpinge pulsatsioon neil juhtudel, kui tahhogeneraatori väljundpinget alaldatakse. 

Asünkroontahhogeneraator kujutab endast kahefaasilist lühisrootoriga 

asünkroonmasinat. Staatoril paikneb kaks teineteise suhtes 90 võrra nihutatud mähist, 

millest ühte, ergutusmähist, toidetakse konstantse sageduse ja amplituudiga 

vahelduvpingeallikast. Teisest, generaatorimähisest, saadakse aga rootori 

pöörlemissagedusega võrdeline pingesignaal. Asünkroontahhogeneraatoritel on 

mittelineaarne väljundi tunnusjoon ja suur jääkpinge nullkiirusel. Puuduseks on ka nende 

suured mõõtmed ja mass. 

3.3. Kiirendusandurid 

Kiirendus- ja vibratsiooniandurid (accelerometers) on elektromehaanilised muundurid, mis 

genereerivad elektromotoorjõudu objekti raputamisel või vibratsiooni korral. 

Piesoelektriliste kiirendusandurite väljundsignaal sõltub kiirendusest lineaarselt laias 

dünaamilises ja sagedusvahemikus. Nende mass on mõnest kümnendikust grammist kuni 

mõnesaja grammini. Andurite tundlikkuseks loetakse väljndi elektromotoorjõu ja 

kiirenduse suhet. Eri andurite tundlikkus on vahemikus 0,1...1000 mV/ms -2 , kusjuures 

suurema massiga anduritel on tavaliselt ka suurem tundlikkus. Kiirendus- ja 

vibratsiooniandureid kasutatakse mitmetel elualadel alates seismilistest uuringutest kuni 

51

tööstus- ja energeetikaettevõteteni, nt pöörlevate masinate või pneumaatiliste tööriistade 

vibratsiooni mõõtmiseks. Kiirendusandurid on laialt kasutusel ka laboratoorsetes 

uuringutes mitmesuguste seadmete mehaanilise vastupidavuse määramisel. Kiirendus- ja 

vibratsiooniandurite sagedusdiapasoon on 1...100 kHz. 

Kiirendusanduri või akseleromeetri ehitus on näidatud joonisel 3.11. Anduri tajuriks on 

kettakujulised piesoelemendid, mille vastas on kalibreeritud raskus (mõõtemass). Mass on 

surutud jäiga vedru abil vastu piesoelemente ning kiirenduse või vibratsiooni ajal toimib 

piesoelementidele massi poolt tekitatud inertsijõud. Piesoelement genereerib kiirendusega 

võrdelise elektromotoorjõu. 

Täpse mõõtetulemi saamiseks tuleb kiirendusandur paigutada siledale pinnale ning 

kinnitada jäigalt uuritava objektiga. Mehaaniliselt moodustab kiirendusandur 

kahemassilise elastse sidemega süsteemi. Anduri piesoelemendiga seotud mõõtemass 

(seismic mass) m s on tavaliselt palju väiksem anduri kere ning sellega seotud mõõdetava 

objekti massist m a . Vedru jäikust iseloomustab tegur k. Kiirendusanduri resonantssagedus 

m 

f f s 

0 s 1 , (3.7) 

ma 

kus f s on anduri mõõtemassi omavõnkesagedus 

fs 

1 

2 

k 

ms 

. (3.8) 

Valemitest järeldub, et anduri sagedusliku mõõtediapasooni suurendamiseks on 

otstarbekas vähendada mõõtemassi suurust ja järelikult ka anduri mõõtmeid. Kahjuks 

väheneb sel juhul ka väljundsignaal. 

Kate 

Vedru 

Mass 

Piesoelemendid 

Väljund 

Kere 

Joonis 3.11. Piesoelektrilise kiirendusanduri ehitus 

3.4. Vooluandurid 

52

Vooluanduritena kasutatakse vooluahelasse lülitatud kalibreeritud takisteid (šunte), 

vahelduvvoolu ja alalisvoolu voolutrafosid, ning Halli tajuritega vooluandureid. 

Kalibreeritud takistite pingelangu mõõtmise korral on põhiprobleemiks jõu- ja 

mõõteahelate galvaanilise ühenduse olemasolu. Mõõteahelate galvaaniliseks eraldamiseks 

kasutatakse optilise eraldusega mõõtevõimendeid. Voolutrafod tagavad samuti ahelate 

galvaanilise eraldatuse, kuid nende puuduseks on inertsus, mille tõttu pole võimalik mõõta 

mittesiinuselise voolu hetkväärtust. Trafode peamiseks eeliseks on nende lihtsus. Viimastel 

aastatel on vooluanduritena üha enam kasutusele võetud Halli tajuril põhinevaid 

vooluandureid (joonis 3.12). Andur koosneb õhupiluga suletud magnetahelast, mida läbib 

vooluga juhe või latt. Vooluga juhti ümbritseb magnetväli, mille tugevus on võrdeline 

vooluga ning mille magnetvoo suund määratakse kruvireegliga. Magnetväli sulgub läbi 

magnetahela südamiku ning õhupilu. Õhupilus asub Halli tajur, mille väljundis 

genereeritakse magnetväljaga võrdeline elektromotoorjõud. Halli elektromotoorjõud 

võimendatakse operatsioonivõimendi ning selle väljundisse lülitatud kahepolaarse 

võimsusvõimendusastmega. Võimendi väljundiga on ühedatud magnetahela südamikule 

keritud tagasisidemähis ning sellega jadamisi väljundisse lülitatud koormustakisti. 

Negatiivne tagasiside tekitab mähises voolu ning see omakorda magnetvoo, mis on 

suunatud mõõdetava voolu poolt tekitatud magnetvoole vastu. Seega toimib anduris 

negatiivne tagasiside magnetvoo järgi ning südamikku läbib nullile lähedane magnetvoog. 

Seega, primaarvoolu I p iseloomustab koormustakistitit R k läbiv tagasisidevool I s . 

Is 

I p w, (3.9) 

kus w on tagsisidemähise keerdude arv. Sekundaarvool I s tekitab koormustakistil R k 

pingelangu, mis on võrdeline mõõdetava vooluga. Tänu negatiivsele tagasisidele 

suurenevad anduri häirekindlus ning toimekiirus. 

+V 

lp 

0 V 

-V 

Joonis 3.12. Halli tajuriga vooluanduri tööpõhimõte 

53

3.5. Jõuandurid 

Jõudude mõõtmiseks kasutatakse kalibreeritud elastseid mehaanilisi muundureid koos 

deformatsioonianduritega. Väikeste deformatsioonide mõõtmiseks sobivad mitmesugused 

tajurid, s. h. ka tensotajurid. Joonisel 3.13 on näidatud tensotajurite asetus elastse silindri 

pinnal. Jõu toimel silindri pikkus väheneb ja läbimõõt suureneb. Vastavalt sellele 

paigutatakse osa tensotajureid silindri telje suunas, osa aga sellega risti. Tensotajurid 

lülitatakse mõõtesilda nii, et silla väljundsignaal oleks maksimaalne. 

a) b) 

F 

F 

R1 

R1 

R2 

R2 R4 

R3 

Joonis 3.13. Jõu mõõtmine tensotajuritega 

a) kahe tensotajuriga; b) nelja tensotajuriga 

Jõuandurite ehitus sõltub kasutusotstarbest ning mõõdetava jõu suurusest. Joonisel 3.14 on 

näidatud mõne jõuanduri konstruktsioon. Kõigis neis mõõdetakse elastse mõõtekeha 

deformatsiooni, kusjuures anduris on deformeeritavaid pindu, mis jõu toimel kokku 

surutakse ning ka pindu, mis sama jõu toimel välja venitatakse. Tensoandurid kinnitatakse 

kindlalt deformeeritavatele pindadele ning ühendatakse elektriliselt mõõtesilla õlgadesse. 

Jõud 

Jõud 

Deformeepinnad 

ritavad 

Jõud 

Deformeeritavad pinnad 

Deformeeritavad pinnad 

Joonis 3.14. Jõuandurite konstruktsioone 

54

3.6. Momendiandurid 

Masinate pöördemomendiandurite töö põhineb kalibreeritud elastsusega mõõtevõlli 

väändenurga mõõtmisel. Mõõtevõll ühendatakse momendi ülekandeahelasse, nt. mootori ja 

töömasina võllide vahele. Raskete töötingimuste tõttu (suur pöörlemiskiirus, vibratsioon, 

mootori lähedusest tingitud elektromagnetilised häired vms.) tuleb momendianduri 

valmistamisel ning paigaldamisel erilist tähelepanu pöörata täpsusele ning töökindlusele. 

Igasugune ebatäpsus põhjustab lisahäiringuid ning järelikult vähendab mõõtetäpsust. 

Momendianduri elastne mõõtevõll (torsioonvõll) koos tema sisendis ja väljundis 

pöörlevate massidega moodustavad väände- ja paindevõnkumisi põhjustava mehaanilise 

süsteemi (joonis 3.15). Tuleb kanda hoolt selle eest, et masinate töötamisel ei tekiks 

mõõtevõlli omavõnkumisi, mis põhjustavad mõõtetulemi väärastumise ning piirjuhtumil 

isegi võlli purunemise. 

l 

J 1 

J 2 

C 

d 

T 1 T 2 

m 

Laager 

Laager 

Raskuskese 

a) b) 

Joonis 3.15. Momendianduri elastse võlli deformatsioonid: 

a) väändedeformatsioon, b) paindedeformatsioon 

Võlli väändevõnkumiste omasagedus 

C C 

fve 1 

2 

J 

 

1 J2 

(3.10) 

ja sellele vastav kriitiline pöörlemissagedus 

nkr 

f 

ve , 60 

 

kr 

f ve 

. (3.11) 

2 

Väändevõnkumiste amplituud resonantssageduse lähedal sõltub süsteemi sumbuvusest või 

hüvetegurist Q (joonis 3.16). Praktikas valitakse piirkiirus nii, et sellest tingitud 

sundvõnkumiste sagedus oleks väiksem kui 0,5 f 0 . 

55

A( f ) 

A 0 

Q = 30 

22 

20 

18 

16 

14 

12 

10 

8 

6 

4 

2 

Q = 10 

Q = 3 

Q = 1 

0 0,2 0,4 0,6 0,8 1,0 1,2 1,4 1,6 1,8 2,0 

f / f 0 

Joonis 3.16. Väändevõnkumiste amplituud resonantssageduse lähedal 

Paindevõnkumiste omasagedus 

f pe ! 35 

EIY 

3 

l m 

, (3.12) 

kus E on elastsusmoodul (terase korral E = 200 000 N/mm 2 ), l - laagrite vaheline kaugus 

(mm), mõõtevõlli ja sidurite mass [kg], I Y - võlli pinnamoment (ümarristlõike korral 

IY d 

4 64), Y - võlli läbipaine. 

Vibratsiooni kiirendus 

a 

4 2 n 2 x 

(3.13) 

ja kiirus 

v 

2 nx, (3.14) 

kus x on radiaalsuunaline võnkumiste amplituud [m] ja n pöörlemissagedus [Hz]. 

Vibratsiooni võnkumiste amplituudi, kiirenduse ja kiiruse lubatud piirväärtused antakse 

anduri tehnilistes andmetes. 

Võnkumised tekitatakse tasakaalustamata jääkmasside poolt. Kriitilisel kiirusel, mis vastab 

mehaanilisele resonantssagedusele, need võnkumised võimenduvad ning muutuvad 

mõõtesüsteemile ohtlikuks. Momendianduri mõõtevõlli valikul tuleb seepärast arvestada, 

talitlusel tekkivaid võimalikke staatilisi ja dünaamilisi ülekoormusi. Soovitatakse, et 

tegelikult mõõdetav moment moodustaks momendianduri mõõtepiirkonnast alla 70 %. 

Momendi ülekandeahela mehaaniliste pingete vähendamiseks ühendatakse momendiandur 

sidurite vahele kas ujuvasendis või jalale kinnitatuna. 

56

Pöördemomendi andurites kasutatakse mõõtevõlli väändenurga määramiseks 

- tensotajureid, 

- induktiivtajureid, 

- transformatoorseid tajureid, 

- optotajureid. 

Tensotajuritega momendianduris paigutatakse tajurid võlli telje suhtes kaldu 45 nurga 

alla (joonis 3.17). Võlli väände korral venitatakse tajureid R1 ja R3 ning surutakse kokku 

tajureid R2 ja R4. Elektriliselt lülitatakse tajurid mõõtesilda (joonis 3.18) Lisaks harilikele 

tensotajuritele saab momendiandurites kasutada spetsiaalseid tensotajureid, kus 

tensotundlik juht asestseb tajuri telje suhtes 45 nurga all (joonis 3.17, b). Tensotajuritega 

momendiandurite korral on põhiprobleemiks signaali ülekandmine pöörlevalt võllilt 

seisvale mõõteaparatuurile. Harilikult kasutatakse selleks otstarbeks kontaktrõngaid ning 

harju. Kuna tensotajurite väljundsignaal on suhteliselt väike, siis on oht, et libiseval 

kontaktil tekkiv pingelang ning häired takistavad kasuliku signaali mõõtmist. Seepärast on 

tensotajuritega momendiandurites kasutusel tehniline lahendus, kus mõõtesilla toiteahelad 

(pingestabilisaator) ning sageli ka signaali võimendi paigutatakse pöörlevale võllile. 

Kontaktrõngaste ja harjade kaudu kantakse sel juhul üle suhteliselt suur alalispingesignaal 

(10...24 V). Kontaktrõngaste ja harjade asemel saab signaalide ülekandmiseks kasutada ka 

pöörlevaid transformaatoreid. Sel juhul kantakse läbi trafo kõrgsageduslik (3...10 kHz) 

vahelduvvoolusignaal. Mõõtesilla toiteahelad ning väljundsignaali võimendi asuvad samuti 

pöörleval võllil. 

Tensotajur 

R1 

R4 

R2 

45 o 

R3 

a) b) 

Joonis 3.17. Tensotajurite kinnitamine pöördemomendi mõõtevõllile: 

a) harilike tensotajurite kasutamine; b) spetsiaalne pöördemomendi tensotajur 

Difrentsiaaltrafoga momendianduri mõõtesüsteem on näidatud joonisel 3.19. Trafo 

mõõtemähise asend ergutusmähise suhtes sõltub pöördemomendi märgist ja suurusest. 

Diferentsiaaltrafo pöörleb koos võlliga ning tema ergutusmähised on ühendatud momenti 

ülekandva siduri ühe (vedava) poolega, mõõtemähis aga siduri teise (veetava) poolega. 

Diferentsiaaltrafo ergutusmähist toidetakse läbi pöörleva trafo Tr 1. Ergutusmähis 

koosneb kahest osast, mis on lülitatud teineteisele vastu. 

57

Pöördemomendi puudumisel, kui mõõtemähis asub kahe ergutusmähise keskel, on selles 

indutseeritud pinge ligikaudu null. Pöördemomendi tõttu nihkuvad omavahel elastselt 

ühendatud siduri primaar ja sekundaarpool võrdeliselt momendi suurusega. Koos sellega 

nihkub ka diferentsiaaltrafo mõõtemähis, kus indutseeritakse nihkega võrdeline pinge. 

Väljundsignaal kantakse läbi pöörleva trafo Tr 2 seisvale mõõteaparatuurile. 

R 3 

R 6 

I 1 

R 1 

R 2 

R 4 

I 0 

R 5 

R 9 

R 7 

R 8 

Maandus 

R ... R 

1 4 

R ... R 

5 9 

- tajurid 

- ühtlustustakistid 

Kontaktrõngad 

ja harjad 

Ergutuspinge 

Väljund 

Joonis 3.18. Võllil paiknevate tajuritega momendianduri skeem 

Ergutuspinge 

Väljundpinge 

Sidur 

Pöörlev trafo 

Võll 

Võll 

Diferentsiaaltrafo 

Joonis 3.19. Diferentsiaaltrafoga momendiandur 

Rastermähistega momendianduri ehitus on näidatud joonisel 3.20. Rastermähiseid 

nimetatakse mõnikord ka meandermähisteks. Nimetus meander tähendab täisnurksetest 

murdjoontest ornamenti ning on tuletatud tasandikul lookleva Kreeka jõe Meanderese 

nime järgi. Rastermähised asuvad kahel teineteise lähedal oleval pinnal, mis nihkuvad 

sõltuvalt elastse mõõtevõlli deformatsioonist. Mähised koosnevad paljudest eri suunas 

mähitud poolidest, kusjuures üks mähis on ergutusmähis, teine mõõtemähis. 

58

Pöördemomendi puudumisel on mõõtemähises indutseeritud pinge ligikaudu null. 

Momendi olemasolu korral deformeerub elastne mõõtevõll, rastermähised nihkuvad 

teineteise suhtes ning mõõtemähises indutseeritakse momendist sõltuv pinge. Väljundpinge 

faasinurga järgi määratakse momendi märk. 

Ergutuspinge 

Väljundpinge 

Rastermähised 

Pöörlev trafo 

Võll 

Võll 

Elastne mõõtevõll 

Joonis 3.20. Rastermähistega momendiandur 

Võlli väändenurka saab mõõta ka paigalseisvate tajuritega, mis asuvad pöörleva võlli 

lähedal. Hammasmodulaatoriga momendianduri tööd selgitab joonis 3.21. Mõõtevõlli 

mõlemasse otsa kinnitatakse jäigalt hammasrattad. Võlli väändumisel nihkuvad 

hammasrataste hambad teineteise suhtes ning põhjustavad tajurite väljundsignaalides 

faasinihke. Pingete faasinihet loetakse võrdeliseks mõõtevõlli väändenurgaga ning selle 

tuvastamiseks kasutatakse vastavat elektronlülitust. Hammasrattad etendavad aga 

väändenurgast sõltuva signaali modulaatori osa. Niisuguse konstruktsiooni korral saab 

kasutatada eri põhimõttel töötavaid induktiivseid ja transformatoorseid tajureid. 

Optopaartajurite korral kasutatakse valgusvoo modulaatorina pilukettaid ja rastreid. 

T 

T 

L 

Joonis 3.21. Hammasmodulaatoriga momendianduri ehitus 

59

3.7. Rõhuandurid 

Rõhuandurite töö põhineb nagu ka jõu ja momendiandurite puhul, elastsete 

deformatsioonide mõõtmisel. Vedelike ja gaaside rõhu mõõtmiseks kasutatakse 

mitmesuguse kuju ja ehitusega manomeetrilisi vedrusid (joonis 3.22). Vedru jäikus ning 

järelikult ka deformatsiooni suurus valitakse vastavalt mõõdetavale rõhule ning kasutatava 

tajuri tüübile. Suuremate deformatsioonide mõõtmiseks sobivad induktiivtajurid. Väikeste 

deformatsioonide puhul on sobivad tensotajurid. Viimasel ajal kasutatakse üha enam 

ränikristallil pooljuht-tensotajureid (joonis 3.23). Ühele kristallile on kantud mitu 

tensotundlikku elementi, mis on omavahel ühendatud mõõtesilla skeemi kohaselt. 

Pooljuhtkristall paikneb elastsel alusel, mida saab deformeerida jõu, rõhu või momendiga, 

sõltuvalt sellest, mis otstarbeks andur on ehitatud. Pooljuht-tensotajuriga rõhuanduri ehitus 

on näidatud joonisel 3.24. 

A 

A 

A-A 

x 

p 

Joonis 3.22. Manomeetriline vedru 

Joonis 3.23. Pooljuhtkristallil tensotajur 

Kate 

Pooljuht-tensotajurid 

Alus 

Vedeliku või gaasi rõhk 

Joonis 3.24. Pooljuht-tensotajuriga rõhuandur 

60

3.8. Vedelike kiirus- ja kuluandurid 

Magnetväljas liikuvate vedelike uurimisega tegelevat teadusharu nimetatakse 

magnetohüdrodünaamikaks (MHD). Elektromagnetilised vedeliku kiirus- ja kuluandurid 

jagunevad konduktsioon- ja induktsioonanduriteks. 

Konduktsioonandurite töö põhineb elektromagnetilise induktsiooni efektil, s. t. 

magnetväljas liikuvas juhis indutseeritakse elektromotoorjõud, mis on võrdeline juhi 

liikumise kiirusega. Juhtivate vedelike liikumisel magnetväljas tekib samuti kiirusega 

võrdeline emj. Kui vedelik liigub torus või kanalis, saab indutseeritud elektromotoorjõudu 

mõõta toru või kanali külgedele asetatud kontaktidelt. Kontaktide olemasolu tõttu 

nimetatakse andureid konduktsioonanduriteks (joonis 3.25 ). 

E 

Bvd , (3.15) 

kus B on magnetiline induktsioon, v - kiirus ja d toru diameeter. B ) 0,25, kui b * a * . 

Induktsioonandurites kasutatakse transformatoorseid induktiivtajureid. Juhtiva vedeliku 

liikumisel anduri kõrgsagedusliku vahelduvvooluga ergutusmähise magnetväljas 

indutseeritakse vedelikus pöörisvoolud, mis omakorda tekitavad sekundaarse magnetvoo. 

Summaarne magnetväli ning ergutus ja mõõtemähise vastastikune induktiivsus muutuvad 

sõltuvalt vedeliku liikumise kiirusest. Ergutus- ja mõõtemähiste sobiva asetuse korral on 

mõõtemähiselt võimalik saada vedeliku kiirusega võrdeline signaal. Induktsioonanduritega 

saab mõõta ka väikese elektrijuhtivusega vedelike, nt. vee, kiirust ning kulu. 

 

d 

U ergut 

v 

b 

 

E 

a 

Joonis 3.21 Elektromagnetiline konduktsioonandur 

61

4. TÖÖSTUSAUTOMAATIKAS 

KASUTATAVAID PIIRLÜLITEID 

4.1. Telemecanique piirlülitite üldiseloomustus 

Piirlülitid moodustavad induktiivsete ja mahtuvuslike lähedusanduritega ning 

fotoelektriliste anduritega ühe osa tööstusautomaatika andmehõivega seotud toodetest. 

Telemechanique tootemärk tagab oma piirlülitite kõrged tehnilised näitajad ning 

töökindluse järjekindlate kvaliteedimeetmete ning katsetustega alates projekteerimise 

algetappidest ja materjalide valikust kuni masstootmise tehnoloogiani välja. 

Suur valik eri tüüpi andureid rahuldavad ka kõige nõudlikumaid tehnoloogilisi vajadusi. 

Enamikel juhtudel vastab Telemecanique toodang Prantsusmaa (NFC) ja Saksamaa (DIN) 

rahvuslikele või rahvusvahelistele (nt. IEC) standarditele. Need standardid (nt. IEC-947 - 

madalpingelised lülitus- ja juhtseadmed) määravad täpselt projekteeritud toodete tehnilised 

karakteristikud. Kui piirlüliteid kasutatakse vastavalt nõuetele, võimaldab see juhtkilpide, 

masinate juhtseadmete või muude tööstuspaigaldiste tootjatel tagada ka oma toodete 

vastavus kehtivatele eristandarditele (nt. standardile IEC 204 – tööstusmasinate 

elektriseadmed). 

Piirlülitid (limit switches) on asendianduritena kasutatavad lülitid, kus kontaktide suletud 

või lahutatud olek sõltub neid käitava mehhanismi asendist. Piirlülitid jagunevad 

lineaarseteks (linear switches) ja pöördlülititeks (rotary switches) ning neid kasutatakse 

peaaegu kõigis automaatikaga seotud rakendustes. Piirlülitid edastavad protsessi 

olekumuutujate kohta loogilist infot, tuvastades mehaanilise liikumise erinevaid faase nagu 

teatud vahemaa läbimist, positsioonimist teatud punktis või ühesuunalise liikumise 

lõppemist. Nende peamisteks eelisteks on: 

elektrotehnilisest vaatenurgast 

- ahelate galvaaniline eraldamine (galvanic separation), 

- väike kontakttakistus, mis võimaldab kommuteerida ka väga väikeseid voole 

(low power switching), 

- suur elektriline vastupidavus (durability), 

- hea lühisetaluvus sobivalt valitud sulavkaitsme korral (short-circuit withstand), 

- elektromagnetiline häirekindlus (immunity to electromagnetical interference), 

- suur nimitööpinge (high rated operational voltage). 

mehaanikalisest vaatenurgast 

- suletud kontaktide kindel lahutamine (positive opening operation), 

- vastupidavus tööstuskeskkonna eritingimustele, 

- suur täpsus ning väike korratavusviga (repeatability), lülitusasendi erinevus töö 

jooksul on alla 0,01 mm, 

- lihtne, silmaga nähtav talitlus (simple visible operation). 

62

4.2. Piirlülitite põhimõisted 

Suuruse nimiväärtus (rated value) näitab selle suuruse ettenähtud väärtust määratletud 

talitlustingimuste korral. 

Isolatsiooni koordinatsioon (ja dielektriline kvaliteet) (coordination of insulation and 

dielectric quality). IEC-664 määratleb transientliigpinge 4 kategooriat. Kasutaja 

seisukohalt on oluline valida juhtahelasse niisugune seade, mis talub neid liigpingeid. Et 

seda saaks teha, annavad tootjad oma toodete kohta impulsspinge nimitaluvuse 

(U imp – rated impulse withstand voltage). Seal kus impulsspinge nimitaluvust pole antud, 

tagab isolatsiooni nimipinge (U i – rated insulation voltage) seadme ohutuse maksimaalse 

talitluspinge puhul. 

Ühendusklemmid (connection terminals). Ühendustejuhtmete ja kaablisoonte läbimõõtu 

(võimsust), mehaanilist tugevust nii nagu ka ühenduste katkematust (non-loosening) ja 

mittehalvenemist (non-deterioration) kontrollitakse standardkatsetega. Klemmitähised 

(terminal marking) vastavad standardile EN 50013. 

Lülitusvõime (switching capacity). Lülitusvõime on määratud maksimaalse elektrilise 

koormusega. Kontaktelemendi karakteristikud antakse vastavalt kasutuse kategooriale 

(nt. A300). Vool I the (thermal) pole nimiväärtus ning seda ei pea kandma seadme 

nimesildile. Seda kasutatakse soojenemiskatsetel (temperature-rise tests). Nt. kategooria 

A300 korral on vool I the on 10 A, mis vastab maksimaalsele talitlusvoolule I e max = 6 A 

pingel 120 V, või I e max = 3 A pingel 240 V. 

Kontaktide elektrilised tigmärgid 

Za 

Zb 

Kontaktid on elektriliselt 

üendatud 

Kontaktid on elektriliselt 

eraldatud 

Kindel lahutustalitlus (IEC 947-5-1 alapunkt 3) (positive opening operation). 

Ohutusmeetmetena rakendatud kontaktide, ohutuslülitite (ultimate limit switches) avariistoppseadmete 

jne. korral peab kõigi katsete järel olema tagatud kindel lahutumine 

(vt. IEC 204, EN 60 204 või NF C 79-130). Kontaktide lahutumist kontrollitakse 

katsetamisel 2500 V impulsspingega. 

Kindla lahutusega piirlülitid on lülitid, mille kõik normaalselt suletud kontaktelemendid 

lähevad juhtosale rakendatava jõu toimel kindlalt lahutatud olekusse, s. t. liikuvate 

kontaktide ja juhtosa vahel pole painduvaid osi. 

63

Kõik piirlülitid, millel on kas sujuvkontaktide (slow-break contact) või kippkontaktide 

(snap action contact) lahutuvate/sulguvate (N/C + N/O) kindla lahutumisega 

kontaktiplokid (Zb), vastavad standardi IEC 947-5-1 alajaotusele 3. 

Kindla lahutustalitluse tähistamine 

Kindel lahutussiire on minimaalne vahemaa lülitusseadme lähteasendi ning kindlale 

lahutustalitlusele vastava lõppasendi vahel. Kindel lahutusjõud on lüliti juhtosale 

rakendatud talitlusjõud, et sooritada kindel lahutustalitlus. 

4.3. Kontaktiplokid 

Kontaktid jagunevad oma mehaanilise toime poolest kipp- ja sujuvkontaktideks. 

Kippkontakide (snap action contacts) puhul ei sõltu liikuvate kontaktide kiirus neid 

käitava operaatori või seadme toimekiirusest, vaid on määratud kontaktide ning 

kontaktvedru ehitusega. See omadus tagab rahuldava elektrilise toime ka nende rakenduste 

puhul, kus täiturseade on aeglase toimega. Seda tüüpi kontaktidel on erinevad rakendumisja 

ennistumisasendid, s. t. sisend-väljund tunnusjoonel on releetajurile iseloomulik 

hüsterees. Hüstereesisilmuse laiust iseloomustab vahesiire (differential travel). 

1 - mitterakendunud 

olek 

2 - rakendumise 

algus 

3 - kontaktide 

ümberlülitumine 

4 - rakendunud olek 

(kindel lahutus) 

Joonis 4.1. Kippkontaktidega kontaktiploki töö 

64

Sujuvkontaktide (slow break contacts) töö sõltub neid käitavast operaatorist või 

juhtseadmest (sisendlülist). Tavaliselt on liikuvate kontaktide kiirus võrdne või võrdeline 

operaatori toimekiirusega, ning see ei tohi olla väiksem kui 0,001 m/s. 

Lahutusvahemik (opening distance) sõltub sisendlüli toimeteekonna pikkusest. Selle 

kontaktitüübi korral asuvad kontaktide rakendumispunkt ja ennistuspunkt ligikaudu samas 

kohas. 

1 - mitterakendunud olek 2 - rakendunud olek 

Joonis 4.2. Sujuvkontaktidega kontaktiploki töö 

4.4. Kontaktide talitlus 

Kippkontaktide talitlust iseloomustab joonisel 4.3 näidatud ühe lahutuva (21 - 22) ja ühe 

sulguva (13 - 14) kontaktipaari talitlusdiagramm (vt. ka joonist 4.1). 

A 

21 - 22 

13 - 14 

21 - 22 

13 - 14 

0 

C 

B 

D 

P 

rakendumine 

ennistumine 

Joonis 4.3. Kontaktide talitlusdiagramm 

A - kogu lülitussiire millimeetrites või kraadides 

B - kontakti rakendumissiire 

C - kontakti ennistumissiire 

D = B - C = vahesiire (differential travel) 

P - punkt, millest alates on tagatud kindel lahutumine 

65

Nupptundlaga piirlüliti 

0 

D 

B 

P 

A 

Vabaasend Ennistus- Lülitusasend 

asend 

Kindel 

lahutus 

Kogu- ehk maksimaalne 

lülitussiire 

Joonis 4.4. Nupptundlaga ja kippkontaktidega piirlüliti eri olekud 

Pöörd(hoob)tundlaga piirlüliti 

Vabaasend 

0 

Ennistus 

Lülitus 

B 

Kindel lahutus 

D 

Kogu lülitussiire 

P 

A 

Joonis 4.5. Hoobtundlaga ja kippkontaktidega piirlüliti eri olekud 

Sujuvkontaktide (slow break contacts) talitlust iseloomustab joonisel 4.6 näidatud 

lahutuva (N/C) ja sulguva (N/O) kontaktide talitlusdiagramm, kusjuures suletud 

kontaktide lahutamine toimub enne avatud kontaktide sulgumist. 

B 

C 

A 

P 

21 - 22 

13 - 14 

0 

Lahutatud kontakt 

Suletud kontakt 

Joonis 4.6. Sujukontaktide talitlusdiagramm 

A - kogu lülitussiire millimeetrites või kraadides 

B - kontakti 21 - 22 rakendumisja ennistumissiire 

C - kontakti 13 - 14 rakendumisja ennistumissiire 

P - punkt, millest alates on tagatud kindel lahutumine 

66

Nupptundlaga piirlüliti 

B 

P 

C 

A 

Alg- ehk 

vabaasend 

Kontaktide lülitus- ja 

lahutuspunktid 

Kindel 

lahutus 

Kogu- ehk maksimaalne 

lülitussiire 

Joonis 4.7. Nupptundlaga ja sujuvkontaktidega piirlüliti eri olekud 

Pöörd(hoob)tundlaga piirlüliti 

Kontaktide 

lülitus- ja lahutuspunktid 

Kindel lahutus 

Kogu lülitussiire 

Algasend 

0 

B 

C 

A 

Joonis 4.8. Hoobtundlaga ja sujukontaktidega piirlüliti eri olekud 

4.5. Kontaktide elektriline vastupidavus 

Kontaktide elektriline vastupidavus (durability) sõltub kontakte läbivast voolust ehk 

koormusest ning seda iseloomustab talitlustsüklite arv. Tavaliselt on induktiivkoormusega 

kontaktide vool alla 0,1 A. Sellele voolule vastav nimiväljundvõimsus (sealed) on pingest 

sõltuvalt 3...40 VA ning hetkvõimsus (inrush) 30...1000 VA. Nendes oludes talitluse korral 

on kontaktide elektriline vastupidavus üle 10 miljoni kommutatsiooni- ehk talitlustsükli. 

Piirlüliteid kasutatakse nüüdisautomaatikas ühe enam koos programmeeritavate 

kontrolleritega. Kontrollerite sisendite poolt tarbitav vool on tunduvalt alla 0,01 A. 

Väikese koormuse puhul iseloomustavad Telemecanique piirlülitite töökindlust järgmised 

näitajad: kippkontaktidega piirlülitite (XES-P ja XCM) puhul 1 tõrge vähemalt 100 miljoni 

kommutatsioonitsükli kohta ning sujuvkontaktidega piirlülitite (XEN-P) puhul 1 tõrge 

vähemalt 50 miljoni kommutatsioonitsükli kohta. 

67

Kontaktide elektriline vastupidavus vastab standardi IEC947-5-1 lisale C. Järgnevalt 

vaadeldakse näiteks ühe konkreetse kontaktitüübi elektrilisi omadusi. 

Kahepooluselised XES-P2151 ja XES-P3151 tüüpi kippkontaktiga kontaktiplokid 

Kasutuskategooriad: 

AC-15 ja DC-13. 

Maksimaalne lülitussagedus: 3600 tsüklit tunnis 

Koormustegur (on-load factor): 0,5 

Minimaalne toimekiirus: 

0,001 m/minutis 

Maksimaalne toimekiirus: Vastavalt toote tehnilistele näitajatele 

Juhtmestus (cabling): 

Kruviklemmidega (screw-clamp terminals) 

Soone läbimõõt: 

- minimaalne: 1 x 0,34 mm 2 

- maksimaalne: 2 x 1,5 mm 2 

V a h e l d u v v o o l u t a l i t l u s e puhul sõltub kontaktide elektriline vastupidavus ehk 

talitlustsüklite arv voolust. Sagedusel 50...60 Hz ning induktiivse koormuse korral on 

vastav sõltuvus näidatud joonisel 4.9. 

Talitlustsüklite arv 

6 

5 x 10 

1 

0,5 

400 V 

110 V 

230 V 

48 V 

24 V 

0,1 

0,5 1 2 3 4 5 10 A 

Joonis 4.9. Kontaktide elektriline vastupidavus sõltuvalt voolust 

A l a l i s v o o l u t a l i t l u s e puhul antakse lahutusvõimsus [W], mille korral on tagatud 

elektriline vastupidavus 5 miljonit talitlustsüklit. 

Pinge, V 24 48 120 

Võimsus, W 10 7 4 

Märkus: Andmed kehtivad tingimusel, et sulguvad ja lahutuvad kontaktid on üheaegselt 

koormatud ning nende voolu suund on erinev. 

68

Kahepooluselistes XEN-P2151 ja XEN-P3151 tüüpi sujuvkontaktidega 

kontaktiplokides toimub lahutumine enne sulgumist (brake before make) 

Uue põlvkonna XES-P2151 kontaktiplokide kõigis variantides on patendeeritud 

rakendumisindikaator, mis näitab oleku muutust ning kindlat lahutussiiret. 

Häälestamist hõlbustav mehaaniline indikaator 

Lahutuv/sulguvasse (N/C + N/O) (XES-P2151) kippkontaktiplokki sisseehitatud 

Telemecanique indikaator näitab kahte olulist funktsiooni: 

- kippkontakti oleku muutumist näitab punane indikaator, 

- kindlat talitlussiiret näitab valge indikaator. 

Vabaolek Kontakti oleku muutus Kindel lahutus 

69

4.6. Piirlülitite valikujuht 

Tabel 4.1 

Rakendused 

Kergetööstusmasinad, 

tõsteseadmed, 

põllumajandusmasinad ja 

paigaldised 

Töötlev 

tööstus, 

virnastusja 

pakkimismasinad 

Tööriistad, 

töötlemis ja 

teisaldusmasinad, 

täpisseadmed 

Põllumajandus, 

toiduainete 

ja keemiatööstus. 

Tõste- ja 

virnastusmasinad 

Koostemasinad, 

laod, 

Protsessija 

töötlemisvahendid, 

konveierid 

Tõste- ja 

teisaldusseadmed, 

sillad 

Transportöörilindi 

asendikontroll 

Kest 

Kaitseisolatsiooniglatsiooniglatsiooniga 

Kaitseiso- 

Metallist Metallist Kaitseiso- 

Metallist Metallist Metallist Metallist 

Eriomadused 0 0 Kestas 

0 0 0 

võib olla 

kontaktide 

oleku 

kontrollaken 

SENELEC'i standard EN 50047 0 0 0 EN 50041 0 0 0 0 

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 

70

Tabeli 4.1 järg 

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 

Kesta mõõtmed 

laius x kõrgus x sügavus 

30x73x30 60x61x30 63x64x30 30x51x16 40x72,5x3 

6 

40x77x44 40x81x41 85x95x75 85x95x75 

85x146x87 

Mõõtepea 

lineaartundlaga 0 0 

pöördtundlaga 

mitmesuunalise tundlaga 0 

 

 

0 0 

(lisakoost) (lisakoost) (lisakoost) 

Kontaktiplokk 

NS+NL kippkontaktid 0 0 0 

NS+NL sujuvkontaktid 

0 0 

lahutamisega 

enne sulgumist 

S/L kippkontaktid 0 0 0 0 0 0 

NS+NS üheaegsed 

0(1) 0(1) 0(1) 0 0(1) 0(1) 0 0 0 

sujuvkontaktid 

NS+NL sujuvkontaktid 0(1) 0(1) 0(1) 0 0(1) 0(1) 0 0 0 

sulgumisega 

enne lahutumist 

Sobitatavad lisakoostud 0 0 0 

kest + mõõtepea + 

tundla tüüp 

Kaitseaste IP 653 IP 653 IP 665 IP 675 IP 653 IP667 IP 657 IP 545 IP 655 

Ühendus 

Kruviklemmid 

(sisendite arv) 

 

(1 sisend) 

 

(2 sisendit) 

 

(3 sisendit) 

0 

(1 sisend) 

 

(1 sisend) 

 

(1 sisend) 

 

(1 sisend) 

 

(1 sisend) 

juhtmestatud või 

0 0 0 0 0 0 0 0 

pistikühendusega 

Tüüp XCK-P XCK-T XCK-M XCM XCK-S XCK-J XC2-J XCR XCR-T 

NS+NL (N/C + N/O) - normaalselt suletud ja normaalselt lahutatud 

S/L (C/O) - sulguvad ja lahutuvad ehk täiendkontaktid 

71

4.7. Ohutuslülitite valikujuht 

Tabel 4.2 

Rakendused Käsitagastusega lukustuslülitid Võtmega juhitavad lülitid masinate ohutsooni valvamiseks Viimistlus 

Kest 

Kaitseisolatsiooniga 




Metallist 

Metallist 

Eriomadused 0 0 Lukustuseta Lukustuseta Lukustus 

võtmega või ilma 

0 

SENELEC'i standard EN 50047 0 EN 50047 0 0 0 

1 2 3 4 5 6 7 

72


1 2 3 4 5 6 7 

Kesta mõõtmed 

30x73x30 60x61x30 30x73x30 60x61x30 40x77x44 40x77x44 

laius x kõrgus x sügavus 

Mõõtepea 

lineaartundlaga 0 0 0 

pöördtundlaga 0 0 0 

mitmesuunalise tundlaga 0 0 0 0 0 0 

Kontaktiplokk 

NS+NL kippkontaktid 0 0 0 0 0 


 

lahutumisega 

enne sulgumist 

S/L kippkontaktid 0 0 0 0 0 0 

NS+NS üheaegsed 

0 0 0(1) 

sujuvkontaktid 


0 0 0 0 0 0(1) 

sulgumisega 

enne lahutumist 

Sobitatavad lisakoostud 

0 0 0 0 0 

kest + mõõtepea + 

tundla tüüp 

Kaitseaste IP 653 IP 653 IP 653 IP 653 IP 657 IP667 

Ühendus 

Kruviklemmid 

(sisendite arv) 

 

(1 sisend) 

 

(2 sisendit) 

 

(1 sisend) 

 

(2 sisendit) 

 

(1 sisend) 

 

(1 sisend) 

juhtmestatud või 

0 0 0 0 0 0 

pistikühendusega 

Tüüp XCK-P XCK-T XCK-P XCK-T XCK-J XCL-J 

73


KASUTATAVAID LÄHEDUSANDUREID 

5.1. Telemecanique lähedusandurite üldiseloomustus 

Induktiivsed ja mahtuvuslikud lähedusandurid on automaatikasüsteemide tähtsaks 

komponendiks. Nendega saab koguda infot masinate ja tehnoloogiaprotsesside talitluse kohta 

ning edastada seda loogikasignaalidena juhtseadmele. Lähedusandurid võimaldavad määrata 

nii tehnoloogiaseadmete täiturite kui ka töödeldavate esemete asendit (olemasolu etteantud 

kohas), möödumist ettenähtud punktist, liikumise lõppu, pöörlemissagedust või pöördenurka, 

samuti loendada esemeid jms. 

Väljundvõimendi (lüliti) 

Signaalimuundur 

Generaator (ostsillaator) 

Joonis 5.1. Lähedusanduri üldehitus 

Diskreetse väljudiga lähedusandur koosneb tavaliselt kõrgsagedusgeneraatoril põhinevast 

tajurist, signaalimuundurist ja võimendist (joonis 5.1). Tajurit iseloomustavad tööpõhimõte 

(induktiivne või mahtuvuslik), kasutusotstarbest sõltuvad kuju ja mõõtmed ning põhilised 

tehnilised karakteristikud nagu tundlikkus või tundlikkuse sõltuvus mõõdetava objekti ja 

tajuri vahelisest kaugusest, väljundsignaali hüstereesi olemasolu vms. Lähedusanduri 

väljundis olevat signaalimuundurit iseloomustavad toiteallika parameetrid (alalis- või 

vahelduvvool, toitepinge ja -vool, väljundsignaali pinge, lubatav koormusvool jms. Võrreldes 

kontaktanduritega (piirlülititega) on induktiivsetel ja mahtuvuslikel lähedusanduritel 

järgmised eelised: 

- andur pole kokkupuutes mõõdetava objektiga, mistõttu saab tuvastada määrdunud või 

värskelt värvitud esemeid, 

- anduri rakendamiseks pole vaja rakendada jõudu, 

- anduris pole liikuvaid mehaanilisi osi, 

- anduril on suur toimekiirus, mis tagab hea ühildatavuse elektronjuhtseadmetega, 

- andurit on lihtne kasutada, mis on eriti oluline tööstuskeskkonas 

- anduriga saab mõõta suure kiirusega liikuvaid esemeid. 

74

Induktiivse lähedusanduri tajur põhineb kõrgsagedusgeneraatoril ehk ostsillaatoril, mille 

töö sõltub tuvastatava objekti kaugusest. Generaatori mähised moodustavad tajuri tundliku 

osa, mille lähedal tekitatakse magnetväli. Kui metallist (elektrit juhtiv) objekt satub anduri 

mähiste magnetvälja mõjupiirkonda, siis selles indutseeritud voolud tektitavad generaatorile 

lisakoormuse, mida on võimalik mõõta. Lisakoormuse tõttu võib võnkumiste genereerimine 

katkeda ning rakendub signaalimuunduri juhtlülitus (relee või loogikalülitus). Vastavalt 

vajadusele väljastatakse kas loogiline "0" või loogiline "1" signaal, mis vastavad normaalselt 

lahutatud (N/O) või normaalselt suletud (N/C) kontaktidele. 

Mõõdetav objekt 


Joonis 5.2. Induktiivse lähedusanduri tööpõhimõte 

Mahtuvusliku lähedusanduri tajur põhineb kõrgsagedusgeneraatoril ehk ostsillaatoril, mille 

võnkeahela kondensaator moodustab tajuri tundliku elemendi. Ostsillaatori töötamisel tekib 

kondensaatori ümber kõrgsageduslik elektriväli. Kui mingi elektrit juhtivast või ka 

isoleermaterjalist objekt, mille suhteline dielektriline läbitavus on suurem kui 1, satub 

kondensaatori elektrivälja mõjupiirkonda, siis kondensaatori mahtuvus muutub. Sõltuvalt 

ostsillaatori ehitusest võib niisugune mahtuvuse muutus põhjustada kas genereerimise 

katkemise või vastupidi, mahtuvuse muutumisel ostsillaator ergutub ning genereerib 

kõrgsageduslikku võnkumisi. Ostsillaatori oleku muutumisele reageerib loogikalülitus (relee), 

mis omakorda moodustab väljundis sulguvale või lahutuvale kontaktile või loogilistele 

signaalidele "0" ja "1" vastava väljundi. 



Joonis 5.3. Mahtuvuslike lähedusandurite tööpõhimõte 

Tajuri konstruktsiooni järgi liigitatakse lähedusandurid silindrilisteks ja kandilisteks. 

Sõltuvalt magnetvälja iseloomust jagunevad andurid välis- ja siseanduriteks. Välisandurite 

75

korral tektatakse tajuri aktiivne magnet- või elektriväli väljaspool anduri keret. Siseandurite 

korral tektitatakse aktiivne magnet- või elektriväli tajuri sees, s. t. tajur reageerib vastavasse 

avasse pistetud objektile. Eri otstarbeks toodetud lähedusandurid võivad paikneda kas 

metallist või plastmassist keres. Lähedusandurite häälestamise hõlbustamiseks on neisse 

monteeritud rakendumist näitavad valgusdioodid. Asendi täpseks häälestamiseks kinnitatakse 

andurid alusele, kus nende asendit saab vastavalt vajadusele sujuvalt sättida (häälestada) ning 

seejärel anduri asukoha täpselt fikseerida. 

Silindriliste andurite (cylindrical type sensors) eeliseks on: 

- hõlbus paigaldus ning häälestus, 

- kinnine sisseehitatud ühendusjuhtmete või pistikuga kere, 

- väikesed mõõtemed, mis võimaldab monteerida neid ka masinate raskesti ligipääsetavatesse 

osadesse, 

- hea reguleeritavus mõõteskaalaga (indexed) kinnitusaluse abil, millega saab täpselt 

fikseerida anduri asukoha, 

- võimalus tellida ka roostevabast terasest kerega andureid. 

Silindrilised lähedusandurid jagunevad metall- ja plastikkerega anduriteks. Mõlemal juhul on 

võimalik valida lühikese kerega või pika kerega (A-kuju) andurite vahel. 

Kandiliste andurite (block type sensors) eeliseks on: 

- vahetu reguleeritavus, mistõttu järelhäälestust pole vaja, 

- väljundklemmide olemasolu, mis tagab ühendamise paindlikkuse, 

- lihtsus. 

Kandilised lähedusandurid jagunevad välisanduriteks (fixed body ehk Cenelec'i C-kuju) ning 

siseanduriteks (plug-in body ehk Cenelec'i D-kuju) 

76

5.2. Lähedusandurite põhimõisteid 

Praktikas on enamik lähedusanduriga tajutavaid objekte terasest. Objektide mõõtmed peavad 

vastama lähedusanduri tajuripinna (sensing face) mõõtmetele. Objektide kindlaks 

tuvastamiseks, peavad need tajurist mööduma mitte kaugemalt, kui see on ette nähtud 

lähedusanduri tehnilistes andmetes. Kõigi erirakenduste korral, nagu liiga väikesed või 

erinevast materjalist jms. objektid, tuleb teha tajukauguse täpne arvutus. 


Töötsoon 

Ringikujuline valgusdioodindikaator 

Joonis 5.4. Lähedusanduri tajukaugus ja töötsoon 

Lähedusanduri võib paigutada kas ümbritseva pinna tasandile (flush mounting), kus 

tajukaugust on piiratud pinna varjestava mõju tõttu või ümbritseva pinna õnarusse (non-flush 

mounting), s. t. varjestamata. 

Tajuri tasapindasetuse (flush mounting) korral on andur on hästi kaitstud ning ümbritsevat 

metallpinda võib vedelikuga pesta. Puuduseks on anduri väiksem tundlikkus. 

Tajuri paigutamisel ümbritseva pinna õnarusse, s. o. süvisasetuse (non-flush mounting) puhul 

on tajukaugus 50...100 % suurem. Anduri ümber oleva vaba ruumi ehk süvise mõõtmed, 

mille korral oluliselt väheneb ümbritseva metalli mõju, saab määrata vastavalt 

paigaldusjuhendis antud soovitustele. 

a) b) 

Joonis 5.5. Lähedusanduri paigutamine: 

a) tajuri paigutamine ümbritseva pinna tasandile, b) tajuri paigutamine ümbritseva pinna õnarusse 

Lähedusanduri tajukauguse mõistet selgitab joonis 5.6 

77

Nimitajukaugus S n (nominal or rated sensing distance) on normeeritud töövahemik tajuri 

tööpinna ja objekti vahel, mille jaoks andur on projekteeritud. See ei arvesta anduri 

valmistamise tehnoloogiast põhjustatud tehniliste näitajate tolerantsi või talitluse ajal 

toimuvaid temperatuuri, toitepinge jms. muutusi. 

Reaalne tajukaugus S r (real sensing distance) on nimipingel (U n ) ja ümbritseva keskkonna 

normtemperatuuril (T n ) mõõdetud tajukaugus, mis peab olema 90...110 % nimitajukaugusest 

ehk 0, 9S ) S ) 1, 

1S 

. 

n r n 

Tegelik tajukaugus S u (usable sensing distance) arvestab ümbritseva keskkonna 

temperatuuri (T a ) ja toitepinge (U b ) muutumisega seotud piiranguid ning see peab olema 

90...110 % reaalsest tajukaugusest ehk 0, 9S ) S ) 1, 

1S 

. 

r u r 

Töötsoon S a (operating zone) on 0...81 % nimitajukaugusest S n ehk 

0 ) Sa 

) 0, 9 1 0, 9 1 Sn. See on anduri töötsoon ja vastab piirkonnale kus standardse 

metallobjekti tuvastamine on tagatud, kuigi keskkonna temperatuur ja toitepinge võivad 

muutuda. 

Metallist 

standardobjekt 

Väljund "sisse" 

Su max 

Sr max 

Sn 

Sr min 

Su min 

Objekti 

liikumissuund 

Väljund "välja" 

Su max + H 

Sr max + H 

Sn + H 

Sr min + H 

Su min + H 

Tajuripind 

S a 

Lähedusandur 

H - hüstereesivahemik 

Joonis 5.6. Lähedusanduri tajukauguse määratlemine 

Standardne metallobjekt (standard metal target) on 1 mm paksune ruudukujuline pehmest 

terasest Fe 360 plaat. Ruudu külje pikkus a on võrdne ümarristlõikega tajuripinnale 

graveeritud ringjoone läbimõõduga või kolmekordse tajukaugusega S n . Kui on ette antud 

mõlemad suurused (a ja S n ), kasutatakse neist kahest suuremat. 

78

Lähedusanduri hüstereesivahemik ehk vahesiire H (differential travel) on standartse 

metallobjekti otsesuunalisele lähenemisele ning eemaldumisele vastavate anduri rakendumis- 

(pick-up point) ja ennistumispunktide (drop-out point) vaheline kaugus. Vahesiiret 

iseloomustatakse protsentides reaalse tajukauguse S r suhtes. 

Otsesuunaline lähenemine 

Ennistumispunkt 

Drop-out point 

Rakendumispunkt 

Pick-up point 

H 

tajukaugus 

Lähedusandur 

Joonis 5.7. Lähedusanduri hüstereesivahemik 

Korratavustäpsus R (repeatability) määratakse tajukauguse paljukordse kontrollimisega. 

Lugemid tehakse küllalt pika aja jooksul, mil andurile toimivad keskkonna ekstreemsed 

mõjurid, nt. 8 tunni jooksul ja temperatuurivahemikus 10...30 C, kusjuures toitepinge 

muutub nimipinge suhtes + 5 %. Korratavusviga väljendatakse protsentides reaalse 

tajukauguse S r suhtes. 

Tajukauguse parandustegurid. Tajukaugus sõltub ümbritseva keskkonna temperatuurist, 

tuvastatavate objektide materjalist, kujust ja mõõtmetest ning anduri toitepingest. Praktikas on 

enamik objekte tehtud terasest ning nende objektide mõõtmed vastavad standardobjekti 

mõõtmetele või on sellest suuremad. Kõigil nendel juhtudel tuleb kasutada vastavate 

lähedusandurite tehnilistes andmetes antud tajukauguse väärtusi Sa 

) 0, 9 1 0, 9 1 Sn. 

Erirakenduste korral, kui töötatakse tavalisest erineva temperatuuriga keskkonnas, 

kasutatakse ka teistest materjalidest objekte, mille mõõtmed erinevad standardobjektist, saab 

tajukauguse täpse väärtuse arvutada vastavaid parandustegureid arvestades. Tajukauguse 

suurust mõjutavad: 

- ümbritseva keskkonna temperatuuri muutumine, 

- mõõdetava objekti erinevad materjalid, 

- objekti mõõtmete muutumine, 

- lähedusanduri toitepinge muutumine. 

Keskkonna temperatuurist sõltuv parandustegur K leitakse joonisel 5.6 toodud kõverate 

järgi. 

79

Objekti materjalist sõltuva parandusteguri K m saab määrata joonisel 5.9 näidatud 

tulpdiagrammi järgi. Roostevaba terase korral sõltub parandusteguri väärtus terases 

sisalduvatest legeerivatest lisanditest, kusjuures mittemagnetiliste materjalide korral on 

parandustegur üle 2 korra väiksem kui magnetmaterjalide puhul. Materjalist sõltuva 

parandusteguri leidmisel on oluline arvestada ka tuvastatava objekti paksust. Parandusteguri 

sõltuvus vasest (mittemagnetilise) objekti paksusest ja pikkusest on näidatud joonistel 5.10. 

Tuvastatava terasobjekti objekti pikkusest sõltuv tajukauguse parandustegur on näidatud 

joonisel 5.11. 

Tegelik 

tajukaugus 

K 

 

1,1 

0,9 

temperatuur 

-25 0 20 50 70 °C 

 

Joonis 5.8. Keskkonna temperatuurist sõltuv tajukauguse parandustegur 

K m 

1 

0,5 

magn. type 316 type 304 A37 UZ33 AU4G Cu 

Roostevaba teras Teras Messing Alum. Vask 

Joonis 5.9. Tuvastatava objekti materjalist sõltuv tajukauguse parandustegur 

K m 

1 

18 mm läbimõõduga lähedusanduri jaoks 

kasutatava vaskobjekti tüüpkõver 

0,8 

0,6 

0,4 

0,2 

Objekti paksus 

0 

0 0,5 1 1,5 mm 

Joonis 5.10. Väga õhukesest materjalist valmistatud mittemagnetilise objekti 

tajukauguse parandustegur 

80

K 

d 

1 

18 mm läbimõõduga lähedusanduri jaoks 

kasutatava terasobjekti tüüpkõver 

0,8 

0,6 

0,4 

0,2 

0 

Mõõdetava objekti pikkus 

S n 2S n 3S n 4S n 

Joonis 5.11. Tuvastatava terasobjekti objekti pikkusest sõltuv tajukauguse parandustegur 

Toitepinge muutumist arvestava parandusteguri K t väärtuseks võetakse K t = 0,9. 

Töötsoon leitakse valemiga 

S S 1 K2 1 K 1 K 1 K . (5.1) 

a n m d t 

Tuleb arvestada, et eelpool toodud parandustegurite kõverad on tüüpkõverad, mis annavad 

vaid ligikaudse ettekujutuse tajukauguse muutumisest mitmesuguste välismõjurite tõttu. 

5.3. Lähedusandurite paigaldusolud 

Andurite paigaldamisel võib eristada mehaanilisi, s. o. nende kinnitamise ja asendi täpse 

fikseerimisega ning elektriliste ühendustega seotud probleeme. Andurite paigaldamisel 

kasutatakse asendi täpseks fikseerimiseks kinnitusalust. Aluse reguleerimiskruvide abil saab 

anduri asendit sujuvalt muuta ka pärast seda, kui andur on kinnitatud. Alusel on skaala, mis 

võimaldab anduri vahetamisel paigaldada uue anduri täpselt samasse asendisse kui endine. 

Lähedusandurite paigaldamisel tuleb arvestada nende ligiduses olevate metallesemetega, mis 

võivad mõjutada andurite talitlust. Seepärast nähakse tootja poolt ette anduri tajuripinna 

teatud minimaalkaugused ümbritsevatest metallesemetest. Eri olukordades võivad need 

kaugused, nagu ka anduri tajukaugus, muutuda. Silindriliste andurite paigaldamisest annavad 

ülevaate joonised 5.12 ja 5.13. Iga anduri lähedusse sattunud metallese mõjutab anduri tööd, 

kuna see moonutab tajuripinda ümbritsevat magnetvälja. Andurit ei tohi paigaldada 

metallesemete uuretesse või nurkadesse, mis mõjutavad oluliselt anduri tajukaugust. Lisaks 

koguneb masina pesemisel või tööriista jahutamisel uuretesse vedelik, mis võib anduri 

rikkuda. Kahjulikud keskkonnamõjutused, nagu tajuripinda ümbritsevad metallesemed, kõrge 

või madal temperatuur, metallipuru või laastud, toovad endaga vältimatult kaasa täiendavate 

meetmete rakendamise vajaduse. 

81

3 S n 

Metall 

Metall 

3 S n 

D 

3 D 

2 S n 

Metall 

Tuvastatav objekt 

Joonis 5.12. Süvisasetusega metallpinna õnarusse paigaldatud lähedusandur 

Standardmudel 

Suurendatud tajukaugusega mudel 

Metall 

Metall 

0,2 D 

3 S n 

Metall 

Metall 

Tuvastatav objekt 

Joonis 5.13. Metallpinna tasandile või väljaulatuvalt (flush mounting) 

paigaldatud lähedusandurid 

Lähedusanduri paigaldamisel tuleb erilist täpelepanu pöörata anduri ühendusjuhtmetele 

(ühenduskaablile), mida talitluse ajal ei tohi mõjutada täiendavad piki- ega põikijõud ning 

vibratsioon. Seepärast tuleb ühendusjuhtmed (kaabel) kindlalt kinnitada, jättes võimalike 

pikijõudude vältimiseks kaablisse aasad või lõtkud. Eriti hästi peavad ühendusjuhtmed olema 

kaitstud anduri kinnituskoha lähedalt. Selleks otstarbeks saab kasutada ühenduskoha jäikust 

suurendavat paigaldustoru (CNOMO adaptor). 

Anduri paigaldamisel ja häälestamisel tohib kasutada ainult sobiva kuju ja mõõtmetega 

tööriistu. Anduri kinnitus peab olema piisavalt jäik, kaitsmaks teda võimalike löökide ning 

vibratsiooni eest. Tajuripinna ning ühendusjuhtmete parema kaitse keskkonna mõjutusete eest 

tagab anduri horisontaalne paigaldus. Tajuripinnale ja juhtmete ühenduskohale ei kogune sel 

juhul mustust ning need kohad on paremini kaitstud vedelike eest. Kohtades, kus andurit 

võivad juhuslikult vigastada mööduvad esemed või inimene, tuleb võimaluse korral kasutada 

anduri kaitsekesta. 

Anduri kinnitusmutrite lubatav moment sõltub anduri materjalist (kas metallist või plastikust) 

läbimõõdust ning pikkusest. Vastavate momentide väärtused on tabelis 5.1. 

82

Anduri kinnitusmutrite lubatav moment 

Tabel 5.1 

Metallkerega andurid, 

Nm 

Plastikkerega 

andurid, Nm 

Anduri Ülilühike Standardmudel 

Kõik mudelid 

läbimõõt, mm mudel 

Ø 5 1,6 – – 

Ø 8 2 5 1 

Ø 12 6 15 2 

Ø 18 15 35 5 

Ø 30 40 50 20 

5.4. Lähedusandurite elektrilised prameetrid 

Toiteallikas (power supply). Anduri toiteks kasutatakse sobivat toiteplokki. Toitepinge järgi 

jagunevad andurid vahelduvvoolu- (a.c. source) ja alalisvoolu- (d.c. source) ning 

universaaltoitega anduriteks. Andurite kasutamisel tuleb jälgida, et toitepinge väärtus oleks 

andurile lubatud piirides. 

Alalisvooluahelates kasutatavaid andureid toidetakse alalispingega, mida enamikel juhtudel 

saadakse võrgupinge alaldamisega (joonis 5.14). Sel juhul tuleb kontrollida, et alaldi 

väljundpinge vastaks anduri lubatud toitepingele ja pinge pulsatsioon ei ületaks lubatud 

suurust. Toiteks tuleb valida sobiva pingega toiteplokk, mis koosneb trafost, alaldist ja 

silumisfiltrist (kondensaatorist). 

AC 

50-60 Hz 

U e 

C 

R 

+ 

- 

U 

U max 

Pinge 

v 

U d 

U ef 

t 

Joonis 5.14. Alalisvooluahelates kasutatavate lähedusandurite toiteplokk 

Ühefaasilise aladiga toiteploki 

- maksimaalne alalispinge peab olema väiksem kui andurile lubatud maksimaalne pinge 

83

- minimaalne alalispinge, mis on määratud pulsatsiooniga, peab olema suurem kui andurile 

lubatud minimaalpinge. 

U = (I x t)/C, (5.2) 

kus U on maksimaalne pinge pulsatsioon, I - oodatav (anticipated) koormusvool (mA), 

t - ühe tsükli periood (50 Hz ühefaasilise täisperioodalaldi korral on see 10 ms) ja 

C - silufiltri mahtuvus (F). 

Üldreeglina tuleb kasutada trafot, mille sekundaarpinge on madalam kui anduri nimitööpinge. 

Nt. kui trafo sekundaarpinge on ~18 V, saadakse alaldist = 24 V või kui trafo pinge on ~35 

V, saadakse alaldist = 48 V. 

Silumisfiltris tuleb kasutada vähemalt 400 F mahtuvusega kondensaatorit ühe anduri kohta 

või vähemalt 2000 F mahtuvusega kondensaatorit ühe ampri koormusvoolu kohta. Mõnel 

anduril on ka suuremad lubatud toitepinge piirid, nt. 

- Sarja XS1/XS2 N / XS4 P (10...38 V) andureid võib toita filtreeritud väljundpingega 

täisperioodalaldi puhul 24 V vahelduvpingeallikast. 

- Sarja XS1/XS2 M (10...58 V) 3 juhtmelist anduri mudelit võib toita filtreeritud 

väljundpingega täisperioodalaldi puhul 24 V vahelduvpingeallikast. 

Isolatsiooniklassi tähis näitab, et isolatsioon vastab elektrilöögi ohtu käsitleva standardi 

NFC 20-030 (IEC 536) 2. klassi nõuetele. 

Jääkvool I r (residual current) on vool, mis läbib andurit, selle ennistatud olekus ("open" 

state). See on kahejuhtmelise lähedusanduri tunnussuurus (joonis 5.15). 

mA 

XS 

Toiteallikas 

Koormus 

Joonis 5.15. Lähedusanduri jääkvoolu mõõtmine 

Pingelang U d (voltage drop) vastab pingele lähedusanduri klemmidel kui see on rakendunud 

olekus ("closed" state). Pingelangu mõõdetakse andurit läbiva nimivoolu juures. Pingelang on 

kahejuhtmelise lähedusanduri tunnussuurus (joonis 5.16). 

84

XS V Toiteallikas 

Koormus 

Joonis 5.16. Lähedusanduri pingelangu mõõtmine 

Algrakendumise viivitus (first up delay) on ajavahemik t alates toitepinge sisselülitamisest 

kuni anduri täieliku rakendumiseni (joonis 5.17). 

Andurile rakendatud pinge 

Andur on täielikult olekus 1 

t 

Andur on olekus 0 

Joonis 5.17. Lähedusanduri algrakendumise viivitus 

Lülitussagedus (switching frequency) iseloomustab anduri toimekiirust ning see määratakse 

alljärgneval meetodil (joonis 5.18) vastavalt standardile EN 50010. Maksimaalne lülitussagedus 

saadakse tajukaugusel 0,8 S n . Standardse tuvastatava objekti küljepikkus on m. 

Lähedusandur 

m 2m 1/2 S n 

Standardne metallobjekt 

Mittemetall 

Väljundsignaal 

T on 

T off 

f = 

1 

(T on +T off ) 

Joonis 5.18. Lähedusanduri lülitussageduse määramine 

Reaktsiooniaeg R a (response time) on ajavahemik alates mõõdetava objekti viimisest anduri 

töötsooni, kuni sellest tingitud anduri väljundsignaali muutumiseni. See parameeter määrab 

objekti mõõtmete ning selle liikumiskiiruse vahelise seose. 

85

Mõõdetava objekti olemasolu 

R a 

Lähedusanduri väljundsignaal 

R r 

Joonis 5.19. Lähedusanduri reaktsiooniaja määramine 

Taastumisaeg R r (recovery time ) on ajavahemik alates mõõdetava objekti eemaldamisest 

anduri töötsoonist, kuni sellest tingitud anduri väljundsignaali oleku muutumiseni. See 

parameeter piirab mõõdetavate objektide üksteisele järgnemise ajavahemikku. 

Väljundsignaal (output signal) sõltub sellest kas anduri rakendumisel tekib väljundahelas 

vool või vastupidi, vool katkeb. Kui anduri rakendumisel tekib ahelas vool, vastab see 

kontakti sulgemisele või pooljuhtkommutaatori viimisele juhtivasse olekusse. Vastavat 

väljundit nimetatakse normaalselt avatud väljundiks (NO output). Kui anduri rakendumisel 

ahela vool katkeb, vastab see kontakti lahutumisele või pooljuhtkommutaatori viimisele 

mittejuhtivasse olekusse. Vastavat väljundit nimetatakse normaalselt suletud väljundiks 

(NC output). Kui anduril on kaks väljundahelat, millest ühes ahelas vool katkeb ning ning 

teises ahelas vool tekib, on tegemist täiendväljunditega (C/O output või NO/NC output). 

Väljundsignaalide olekuid iseloomustab tabel 5.2. 

Lähedusandurite väljundsignaalide olekud 

Tabel 5.2 

XS 

NO väljund 

Lähedusanduril on NO väljund, kui selle 

väljundtransistor või -türistor läheb 

mõõdetava objekti lähenemisel juhtivasse 

(suletud) olekusse 

XS 

NC väljund 

Lähedusanduril on NC väljund, kui selle 

väljundtransistor või -türistor läheb 

mõõdetava objekti lähenemisel 

mittejuhtivasse (avatud) olekusse 

XS 

C/O või NO/NC täiendväljundid 

Lähedusanduril on täiendväljundid, kui 

mõõdetava objekti sattumisel töötsooni läheb 

üks väljund suletud olekusse ja teine avatud 

olekusse. 

86

Andurite ühendusskeemid. Andurid jagunevad oma ühendusviisilt kahejuhtmelisteks ning 

kolmejuhtmelisteks. Kahejuhtmelised andurid lülitatakse koormusega (elektromagnetilise 

releega) jadamisi (tabelid 5.3 ja 5.4). Seepärast mõjutab neid lahutatud olekus jääkvool 

(residual current) ning suletud olekus pingelang (voltage drop). Kolmejuhtmelistel anduritel 

on peale kahe toitejuhtme veel kolmas väljundjuhe, kuhu ühendatakse koormuse üks klemm 

(koormuse teine klemm ühendatakse toiteallikaga). 

Kahejuhtmeliste lähedusandurite ühendusskeemid 

Tabel 5.3 

Toitepinge polaarsuse suhtes mittetundlik 

kahejuhtmeline andur 

XS 

R 

BN 

-/+ 

BU 

+/- 

Toitepinge polaarsuse suhtes tundlik 


XS 

R 

BN 

+ 

BU 

Vahelduvvooluahelasse lülitatud 


XS 

BN 

~ 

Universaaltoitega kahejuhtmeline andur 

XS 

BN 

~/-- 

R 

BU 

~ 

R 

BU 

~/-- 

Alalisvooluahelate jaoks on olemas kahte tüüpi andureid: toitepinge polaarsuse suhtes 

mittetundlikud ning polaarsuse suhtes tundlikud andurid. Polaarsuse suhtes mittetundlikud 

andurid on kaitstud liigkoormuse ja lühise eest. Koormuse võib ühendada jadamisi toiteallika 

+ või - klemmiga. Polaarsuse suhtes tundlikud andurid pole kaitstud liigkoormuse ning 

lühise eest. Anduri ühendamisel tuleb jälgida toitepinge polaarsust. Koormuse võib ühendada 

jadamisi toiteallika + või - klemmiga. Anduri valikul tuleb lähemalt uurida vastavat 

tootekataloogi. Vahelduvvoolu- ja universaaltoitega andurite korral on ainult kindlad 

mudelid kaitstud lühise eest. 

Kahejuhtmeliste andurite eelised 

- Kahejuhtmelisi andureid saad lülitada ahelatesse samuti nagu mehaanilisi piirlüliteid. 

- Alalisvoolu- ja universaaltoitega andureid saab ühendada kas positiivse (pnp-) või 

negatiivse (npn-) polaarsusega loogikasisendiga. 

- Toitepinge polaarsuse suhtes mittetundlike kahejuhtmeliste andurite korral pole 

valeühenduse võimalust. 

87

Andurite kasutamisel tuleb arvestada jääkvoolust ja pingelangust tingitud võimalikke 

mõjusid. Seepärast on vaja kontrollida väljundreleede rakendumise ja ennistumise 

läviväärtusi (pick-up and drop-out thresholds) ning sobitada need anduri väljundiga. 

Kolmejuhtmeliste või neljajuhtmeliste täiendväljunditega andurite ühendusskeemid 

Tabel 5.4 

Kolmejuhtmeline andur 

Kolmejuhtmeline andur 

XS 

S 

+ 

BN 

XS 

S 

+ 

BN 

BU 

BU 

Neljajuhtmeline täiendväljunditega andur 

+ 

- 

XS 

L 

BN 

BK 

BU 

BN 

BK 

BU 

pnp 

NC 

npn 

NO 

pnp 

NC 

npn 

NO 

- 

+ 

Kolmejuhtmelistel anduritel on 2 toitepingejuhet ja üks väljundsignaali juhe. Mõnel mudelil 

on lisaks 4. juhe (4juhtmeline NO + NC andur). Andurid on kaitstud toitepinge 

vastupolaarsuse eest ning suurem osa neist ka liigkoormuse ja lühiste eest. Alalispinge korral 

on kahte tüüpi anduri mudeleid: 1) põhimudel (pnp-mudel, mis lülitab koormuse pluss 

klemmiga ning npn-mudel, mis lülitab koormuse miinus klemmiga) ja 2) programmeeritav 

universaalmudel (andur, mis sõltuvalt ühenduste polaarsusest võib täita nelja funktsiooni: 

pnp/NO, pnp/NC, npn/NO, npn/NC). 

Kolmejuhtmeliste andurite eelised 

- Väljundsignaali saab kohandada vastavalt vajadusele, jääkvool puudub ning pingelang on 

väike. 

- Anduritel on pooljuhtseadmete sisenditega ühildatavad NO/NC täiendväljundid. 

- Programmeeritavate universaalandurite kasutamisega saab vähendada eri tüüpi andurite 

nomenklatuuri. 

Puuduseks on vajadus kasutada eri tüüpi andureid, mis sobivad pnp- või npn-tüüpi 

loogikasisenditega. 

88

Analoogväljundiga lähedusandurid muundavad metallobjekti ja tajuri vahemaa vooluks, 

mis on võrdeline tajuri ja objekti vahelise kaugusega (tabel 5.5). Toodetakse kahte liiki 

mudeleid. 

1) Kahe toitepingega =24 V ja =48 V ja väljundvooluga 0...10 mA kolmejuhtmelise 

ühenduse või 4...14 mA kahejuhtmelise ühenduse puhul. 

2) Ühe toitepingega =24 V ja väljundvooluga 0...16 mA kolmejuhtmelise ühenduse või 

4...14 mA kahejuhtmelise ühenduse puhul. 

Analoogväljundiga lähedusandurite ühendusskeemid 

Tabel 5.5 

Analoogväljundiga lähedusandur 

Analoogväljundiga lähedusandur 

+ 

+ 

S I S 

I 

Namur'i tüüpi lähedusandurid (DIN 19234) on andurid, mille voolutarve muutub 

metallobjekti lähenemisel tajurile (joonis 5.20). Väikeste mõõtmete tõttu saab neid kasutada 

mitmesuguste rakenduste korral. Anduri tajur asub võimendist eraldi. Kui tajur sobitada 

kontaktivaba ohutu releevõimendiga saab teda loomuliku ohutuse tõttu kasutada 

plahvatusohtlikus keskkonnas. 

R = 1 k 

+ 

7 kuni 12 V --- 

Joonis 5.20. Namur'i tüüpi lähedusandur 

Andurite ühendamine. Andurid on ühendamiseks juhtmestatud, varustatud pistikühendusega 

või klemmidega (eraldi klemmikarp). Juhtmed on hästi kaitstud vedelike (nt. tööriista 

jahutusvedeliku) eest. Pistikühendusi on kerge koostada seadmete paigaldamisel. Klemmkarp 

annab andurile paindlikkuse ning võimaldab erinevaid lahendusi. 

5.5. Ümbritseva keskkonna toime 

89

Anduritele toimivad mitmed ümbritseva keskkonna mõjutused, millest olulisemad on 

elektromagnetilised häiringud, temperatuuri kõikumine, mehaanilised löögid ja vibratsioon 

ning keskkonna agressiivne keemiline toime. Elektromagnetilised häiringud (electromagnetic 

interference) on elektrostaatilised lahendused, elektromagnetiline kiirgus, lülitus- ja 

pikseliigpinge impulsid. 

1. Elektrostaatilised lahendused 

2. Elektromagnetiline kiirgus 

Elektromagnetilised 

lained 

Staatilisest elektriväljast 

tingitud lahendus 

3. Lülitusliigpinge impulsid 

4. Pikseliigpinge impulsid 

Tehas 

Pikne 

Mahtuvuslik 

sidestus 

Lülitusliigpinged 

mootorite käivitamisel 

ja peatamisel 

Toitejuhe 

Pikseliigpinge 

Trafo 

Joonis 5.21. Lähedusanduritele toimivad elektromagnetilised häiringud 

90

5.6. Induktiivsete lähedusandurite valikujuht 

Tabel 5.6 

Rakendused 

Metallesemete tuvastamine 

Koosteautomaadid, 

robotid, 

tööpingid, 

viimistlusautomaadid 

Agressiivses 

keskonnas 

töötavad 

põllumajandus 

ja keemiatööstuse 

masinad 

Kodeerimine, 

loendamine 

Keevitusautomaadid 

ja 

tööpingid 

1 2 3 4 5 

Kuju ja mõõtmed 

Silindriline Sile 4 või 

6,5; 

keermega 

M5, M8, M12, 

M18, M30 

Kandiline 

(laius x kõrgus x sügavus) 

Kest 

Keermega 

M8, M12, M18, 

M30 

0 0 

0 0 12140126 12145126 

Metallist 

lühike või standardkujuga 

A 

Plastikust 

lühike või standardkujuga 

A 

Plastikust 

minikest 

Plastikust 

kompaktkest 

Tajukaugus 

tasapindasetus 0.8 ... 20 1.5 ... 10 2 10 

süvisasetus 2.5 ... 15 2.5 ... 15 4 0 

Kaitseaste IP 67 või IP 68 IP 67 või IP 68 IP 65 IP 68 või IP 67 

sõltuvalt tüübist sõltuvalt tüübist 

Toide 

alalispinge 3 3 3 3 

vahelduvpinge 0 0 3 0 

alalis- või vahelduvpinge 3 3 0 0 

Ühendusviis 

juhtmestatud 3 3 3 3 

pistikühendus 3 3 0 3 

klemmid 3 3 0 3 

Tüüp XS1, XS2 XS3, XS4 XSG XSE 

91


Rakendused 

Mehaaniline teisaldamine, konveierid ning muud alad 

1 2 3 4 5 


Silindriline — — — — 

Kandiline 


Kest 

33x76,5x33,5 

50x64,5x41 

Plastikust, 

kompaktpistikuga 

XSC: 

40x114,5x40 

XS7, XS8: 

40x117x41 

Plastikust 

standardkujuga 

C, 

tornpeaga 

39x114x44,5 

Metallist, 

pistikuga, 

tornpeaga 

80x92x40 

Plastikust 


D, 

pistikuga 

Tajukaugus 

tasapindasetus 0 15 15 0 

süvisasetus 13 või 25 20 20 40...60 

sõltuvalt tüübist 

Kaitseaste IP 67 IP 67 IP 67 IP 67 

Toide 

alalispinge 3 3 3 3 

vahelduvpinge 3 3 3 3 

alalis- või vahelduvpinge 0 3(XSC) 0 3 

Ühendusviis 

juhtmestatud 0 0 0 0 


klemmid 3 3 3 3 

Tüüp XSB XSC, XS7/8 XSF XSD 

92

Erirakenduste induktiivsed lähedusandurid 


Rakendused 

Erirakendused 

NAMUR'i 

soovitustel 

vastavad 

andurid 

Asendi, siirde 

ja deformatsiooni 

mõõtmine. 

Analoogväljundiga 

andurid 

Pöördliikumise 

kontroll: 

liigkiirus, 

liigkoormus, 

alakiirus 

Ujuvate 

objektide 

jälgimine ning 

teised 

rakendused, 

kus vajatakse 

viivitusega 

signaali 

1 2 3 4 5 


Silindriline Sile 4 või 

6,5; 

keermega M12, 

M18, M30 

Kandiline 


Kest 

33x76,5x33,5 

40x114,5x40 

50x64,5x41 

80x92x40 

Metallist või 

plastikust 


A, C 

või D 

Tajukaugus 

tasapindasetus 0,8...15 


süvisasetus 4...40 


Kaitseaste IP 64 või 67 

Keermega M12 

või M18 

40x114,5x40 

40x92x80 

Metallist või 

plastikust 


A, C 

või D 

Keermega M30 — 

— 40x114,5x40 

40x92x80 

Metallist 


A 

Plastikust 


C või D 

0,2...2 10 — 

0,4...60 

— 20 või 40 



IP 67 IP 67 IP 67 


Toide 

alalispinge 3 3 3 — 

vahelduvpinge — — 3 3 

alalis- või vahelduv- — — — — 

Ühendusviis 

juhtmestatud 3 3 3 — 

pistikühendus — — — — 

klemmid 3 3 — 

Tüüp XS3-N XS3-H XS3-V XS3-T 

93

5.7. Mahtuvuslike lähedusandurite 

valikujuht 

Tabel 5.7 

Rakendused 

Metallist või isoleermaterjalist 

objektide tuvastamine 

Isoleermaterjalist 

objektide: 

paberi, papi, 

klaasi jms. 

tuvastamine 

Juhtivast 

materjalist 

objektide 

tuvastamine, 

vedeliku nivoo 

kontroll 

1 2 3 


Silindriline sile 32 sile 32 

keermega M30 

Kandiline 

— — 


Kest Metallist Plastikust 

Tajukaugus 

tasapindasetus 15 või 20 — 


süvisasetus — 20 

Kaitseaste IP 63 IP 63 

Toide 

alalispinge 3 — 

vahelduvpinge 3 3 

alalis- või vahelduv- — — 

Ühendusviis 

juhtmestatud 3 3 

pistikühendus — — 

klemmid 3 — 

Tüüp XTA- XTA- 

94


KASUTATAVAID FOTOELEKTRILISI 

ANDUREID 

6.1. Telemecanique fotoelektriliste andurite 

üldiseloomustus 

Telemecanique fotoelektrilised andurid on ette nähtud mitmesuguse kuju ja mõõtmetega 

esemete tuvastamiseks eri kauguselt. Mõõtmete ning kasutusotstarbe järgi jagunevad 

Telemecanique fotoelektrilised andurid minianduriteks, kompaktanduriteks, kiudoptilise 

sisendiga anduriteks ning eraldi mõõtepea ja võimendiga anduriteks. Miniandurid on 

väikeste mõõtmetega, sisseehitatud võimendiga ning ette nähtud suhteliselt väikeste 

objektide tuvastamiseks. Kompaktandurid on sisseehitatud võimendiga ning tuvastavad 

keskmiste mõõtmetega objekte. Kiudoptikaga andurite puhul kasutatakse eraldi võimendit, 

mille külge ühendatakse kiudoptilise kaabliga valgusvoo saatja-vastuvõtja. Kiudoptiline 

sisend võimaldab tuvastada väga väikeseid objekte. Sarnasel põhimõttel töötab ka eraldi 

optilise mõõtepeaga andur (optical head sensor), kus mõõtepeas asuvad valgusvoo allikas ja 

vastuvõtja. Signaalimuundur ja võimendi on aga eraldi kestas, kusjuures mõõtepea ja 

võimendi vahel on elektriline ühendus. 

Esemete tuvastamiseks kasutatakse kahte eri meetodit: kiire tõkestussüsteeme ja kiire 

hajutussüsteeme. 

Kiire tõkestussüsteemid (light beam block system), kus tuvastatav objekt tõkestab valgusvoo 

allikalt väljastatava valguskiire tee valgusvoo vastuvõtjani. Sel juhul eristatakse omakorda 

kolme mõõtesüsteemi, s. o. läbivkiire- (thru-beam), peegeldunud kiire (reflex) ja 

polariseeritud peegeldunud kiire (polarised reflex) tõkestussüsteeme. 

Läbivkiire tõkestussüsteemides asuvad valgusvoo allikas ja vastuvõtja teineteisest eraldi 

ning tuvastatav objekt liigub nende vahelt läbi (joonis 6.1). Läbivkiire süsteemide eeliseks on 

suur tuvastuskaugus, täpsus ning töökindlus. Neid saab kasutada ka rasketes 

keskkonnatingimustes. läbivkiire süsteemid vajavad aga väga täpset paigaldust ning 

häälestust. 

Helkuriga peegeldunud kiire tõkestussüsteemides asuvad valgusallikas ja valgusvoo 

vastuvõtja teineteise läheduses, nt. ühises keres ning kiire peegeldamiseks kasutatakse peeglit 

või helkurit (reflector), mis tagab kiire suundpeegelduse (joonis 6.2). Peegeldunud kiire 

tõkestussüsteemide eeliseks on paigaldamise ja häälestamise lihtsus. Helkuri mõõtmed 

peavad olema väiksemad kui tuvastatava objekti mõõtmed. Vastupidisel juhul peegeldub 

valgus suurelt pinnalt, objekt ei suuda kiirt tõkestada ning andur ei tööta. Helkuri asukoht 

ning suunistus peavad olema hoolikalt valitud, et peegeldunud valguskiir satuks täpselt 

valgusvoo vastuvõtjasse. Andur ja helkur tuleb asetada nii, et oleks välistatud 

95

kiirte peegeldumine juhuslikelt objektidelt, sealhulgas ka tuvastatavalt objektilt peegeldunud 

kiirte sattumine vastuvõtjasse. 

Helkuriga polariseeritud peegeldunud kiire tõkestussüsteemiga saab tuvastada ka 

läikivaid objekte (joonis 6.3). Valgusvoo allika ees kasutatakse kiirgust polariseerivaid 

filtreid, nt. pääseb filtrist läbi vaid vertikaalselt polariseeritud kiirgus. Peegeldunud kiirte 

polarisatsioonitasand muutub helkuri pinna erilise ehituse tõttu. Vastuvõtja ette on paigutatud 

horisonataalne polarisatsioonifilter. Vastuvõtja tajub vaid helkurilt peegeldunud valgust, mille 

polarisatsioonitasand on muutunud. Läikivad objektid peegeldavad valgust samas 

polarisatsioonitasandis kui on langev valguskiir. Seepärast anduri vastuvõtja ei reageeri 

objektilt ega ümbritsevatelt esemetelt peegeldunud valgusele ning reageerib üksnes objektile, 

mis tõkestab helkurilt peegeldunud valguskiire. 

Joonis 6.1. Läbivkiiresüsteem 

Joonis 6.2. Reflektoriga peegeldunud kiire süsteem 

96

Kiire hajutussüsteemides (diffuse systems) on tegemist hajupeegeldusega, kus tuvastatav 

objekt peegeldab valgusallikast väljuva kiire tagasi valgusvoo vastuvõtjasse (joonis 6.4). 

Kiire hajutussüsteemide eeliseks on võimalus tuvastada esemeid ühelt küljelt. 

Hajutussüsteemide puuduseks on asjaolu, et sel juhul etendab olulist osa tuvastatavate 

objektide taust (muud esemed või sein), mis peegeldab samuti valgust. Kiire hajutussüsteemi 

häälestamisel valitakse anduri võimendustegur vastavalt peegeldunud kiire intensiivsusele nii, 

et see tagaks anduri reageerimise vaid tuvastatava objekti ilmumisel anduri töötsooni. Seega 

sõltub võimendustegur nii objekti pinna peegeldumistegurist kui ka tuvastatava objekti 

kaugusest. Kui taust peegeldab valgust enam kui objekt, tuleb rakendada meetmeid tausta 

peegeldumisteguri vähendamiseks (joonis 6.5). 

Tausta peegeldumisteguri vähendamiseks (backgraund suppression) tuleb võimendustegur 

reguleerida nii, et andur ei rakenduks taustalt peegeldunud valguse toimel ning rakenduks 

ainult tuvastatava objekti ilmumisel. Tausta toime vähendamiseks on võimalik viia see 

tuvastatavatest objektidest piisavalt kaugele, et valguskiir neelduks keskkonnas (joonis 6.6). 

Seega saab andurit häälestada teatud kaugusel liikuvate objektide tuvastamiseks. Samuti saab 

sel viisil tuvastada objekte sõltumata nende värvusest. 

Joonis 6.3. Reflektoriga polariseeritud peegeldunud kiire süsteem 

Joonis 6.4. Kiire hajutussüsteem 

97

Joonis 6.5. Tausta mittearvestav ehk tausta peegeldumisteguri 

vähendamisega hajutussüsteem 

Joonis 6.6. Etteantud kaugusel värvist sõltumatult objekte tuvastav hajutussüsteem 

Andurite toiteallikad. Fotoelektrilisi andureid valmistatakse nii alalispingeahelatele, 

vahelduvpingeahelatele kui ka universaal- ehk alalis- või vahelduvpingeahelatele. 

Andurite väljundid. Fotoelektrilisi andureid valmistatakse nii releeväljundiga (relay output) 

kui ka kontaktivaba väljundiga (solid state output). Releeväljundiga andurid on hästi 

koormatavad ning lihtsalt häälestatavad. Kontaktivaba väljundiga andurid on suure 

toimekiirusega ning väga töökindlad. 

Töömoodused. Fotoelektrilisi andureid kasutatakse kahel moodusel. Esiteks, andur rakendub 

valguskiire ilmumisel (light switching) ning teiseks, andur rakendub valguskiire katkemisel 

(dark switching). 

Anduri ühendamine. Fotoelektrilised andurid ühendatakse kolme liiki elektrilise 

ühendusega: sisseehitatud juhtmestuse (pre-cabled), pistikühenduse (connector) või 

kruviklemmide (screw terminals) abil. 

98

6.2. Fotoelektiliste andurite põhimõisteid 

Nimitajukaugus S n (nominal or rated sensing distance) on normeeritud töövahemik, mille 

jaoks andur on projekteeritud. See ei arvesta tootmise tehnoloogiast põhjustatud tehniliste 

näitajate tolerantsi või talitluse ajal toimuvaid temperatuuri, pinge jms. muutusi. 

Tajukaugus S a (operating distance) arvestab ümbritsevat keskkonda (tolmu) ning kasutatava 

helkuri tüüpi. Kõigi tingimuste arvestamisel Sa 

) Sn. 

Jääkvool I r (residual current) on vool, mis läbib andurit, selle ennistatud olekus (“open” 

state). See on kahejuhtmelise anduri tunnussuurus (joonis 6.7). 

Pingelang U d (voltage drop) vastab pingele anduri klemmidel kui see on rakendunud olekus 

("closed" state). Seda pinget mõõdetakse andurit läbiva nimivoolu juures. Pingelang on 

kahejuhtmelise lähedusanduri tunnussuurus (joonis 6.8). 

Algrakendumise viivitus (first up delay) on ajavahemik t, mida mõõdetakse alates toitepinge 

sisselülitamisest kuni anduri täieliku rakendumiseni (joonis 6.9). 

Jääkvool Ir 

mA 

XU 

Toiteallikas 

Koormus 

Joonis 6.7. Fotoelektrilise anduri jääkvoolu mõõtmine 

Pingelang Ud 

XU 

V 

Ud 

Toiteallikas 

Koormus 

Joonis 6.8. Fotoelektrilise anduri pingelangu mõõtmine 

Andurile rakendatud pinge 

Andur on täielikult olekus 1 

t 

Andur on olekus 0 

Joonis 6.9. Fotoelektrilise anduri algrakendumise viivitus 

99

Viivitused. Reaktsiooniaeg R a (response time) on ajavahemik alates mõõdetava objekti 

viimisest anduri töötsooni, kuni sellest tingitud anduri väljundsignaali muutumiseni. See 

parameeter määrab mõõdetava objekti mõõtmete ning liikumiskiiruse vahelise seose. 

Taastumisaeg R r (recovery time ) on ajavahemik alates mõõdetava objekti eemaldamisest 

anduri töötsoonist, kuni sellest tingitud anduri väljundsignaali muutumiseni. See parameeter 

piirab mõõdetavate objektide üksteisele järgnemise ajavahemikku 

(joonis 6.10). 

Tuvastatava objekti olemasolu 

R a 

Anduri 

väljundsignaal 

R r 

Joonis 6.10. Fotoelektrilise anduri viivituste määramine 

Lülitussagedus (switching frequency) iseloomustab toodet ning see määratakse alljärgneval 

meetodil. Maksimaalne lülitussagedus on leitud eeldusel, et d = 0,5 S n ja standardse 

tuvastatava objekti küljepikkus m = 55 mm (joonis 6.11). Objekti mõõtmetest ja kiirusest 

sõltuva väljundsignaali kestuse saab arvutada joonisel 6.12 toodud näite põhjal. Lühemate 

ajavahemike korral tuleb arvestada anduri toimekiirusest tingitud viivitusi. 

d 

d 

Mõõteketas 

Reflektor 

m 

m 

Joonis 6.11. Fotoelektrilise anduri lülitussageduse määramine 

100

Näide: 

L = 0,3 m 

v = 1 m/s 

t = L / v = 0,3/1 = 0,3 s 

v 

L 

Joonis 6.12. Anduri väljundsignaali kestuse määramine 

6.3. Fotoelektriliste andurite optilised omadused 

Valgusvoog tekitatakse anduris valgusdioodiga (LED, light emitting diod). Valgusvoo 

vastuvõtuks kasutatakse fotodioode ja fototransistore. Valgusdiood on pooljuhtelement, mis 

elektrivoolu läbimisel tekitab optilist kiirgust. See võib sõltuvalt kiirguse lainepikkusest olla 

kas nähtavas või mittenähtavas spektrialas. Eri lainepikkustel, s. o. nähtavas või infrapunases 

spektrialas, kasutatakse erinevaid valgusdioode ning fototransistore (joonis 6.13). 

Infrapunakiirguse valgusdioodid ja fototransistorid (photo-transistors) on suure 

temperatuuritaluvusega, pika elueaga, mehaaniliselt vastupidavad löökidele ja vibratsioonile 

ning sobivad seetõttu kasutamiseks automaatikaseadmetes. 

Nähtava punakiirguse valgusdioode ja fototransistore kasutatakse koos plastikust kiudoptiliste 

kaablitega ning polariseeritud peegeldunud kiire hajutussüsteemis töötavate andurite 

(polarised reflex diffuse detectors) korral. 

10A 

1nm 

400nm 

Röntgenkiirgus Ultraviolettkiirgus Nähtav kiirgus 

780nm 

Lähedane 

infrapunakiirgus 

1400 nm 

Keskmine ja kauge 

infrapunakiirgus 

100 200 300 

500 600 700 

800 900 1000 1100 

Roheline Punane LED 

Kollane 

Infrapunane LED 

Joonis 6.13. Optilise kiirguse spekter 

Valgussignaali modulatsioon (modulation). Valgusdioodide eeliseks on nende suur 

toimekiirus. Samuti pole optiline infoedastussüsteem tundlik ümbritseva valguse suhtes. 

101

Valgusvoo moduleerimiseks muudetakse dioodi voolu ning saadakse voolust sõltuvad 

kiirgusimpulsid. Need kantakse üle fototransistorile. Viimane reageerib kiirgusimpulssidele 

ning muudab vastavalt kiirgusvoo muutusele oma pinget, mille järgi toimub koormuse 

juhtimine. Optiline infoedastussüsteem on näidatud joonisel 6.14. 

= 

= 

Toiteplokk 

Toiteplokk 

Modulaator 

Demodulaator 

Saatja 

Valgusdiood 

Fototransistor 

Vastuvõtja 

Koormus 

Joonis 6.14. Optiline infoedastussüsteem 

Töötsoonid. Peegeldunud ja läbivkiiresüsteeme (reflex and thru-beam systems) 

iseloomustavad neile omased töötsoonid (joonised 6.15 ja 6.16). Valgusvoo vastuvõtja või 

reflektori võimalik asukoht valgusallika (dioodi) kiirgustsoonis peab olema töötsoonis S a . 

Kriipsjoonega on näidatud optilise süsteemi võimalik rakendatav tajukaugus (usable sensing 

distance). Iga objekt, mis läbib seda tsooni katkestab valgusvoo ning muudab anduri 

väljundsignaali. Vastavalt vajadusele saab kiire sihti sobitada optiliste maskide 

paigutamisega läätsedele. Näiteks, nii saab tuvastada objekti kõrguse vastavust etteantud 

suurusele vms. 

6 

4 

Saatja 

2 

7mm 

Vastuvõtja 

m 

-2 

4 6 

-4 

-6 

S a 

Joonis 6.15. Läbivkiirega süsteemi töötsoon 

102

6 

Saatja / Vastuvõtja 

4 

2 

-2 

L 

-4 

-6 

S a 

Joonis 6.16. Peegeldunud kiirega süsteemi töötsoon 

Standardne hajutussüsteemi (standard diffuse system) töötsoon on näidatud joonisel 6.17. 

Viirutatud ala S a kujutab endast anduri tajutsooni (detector's area of sensitivity), kus iga 

oluline peegeldav objekt, mis satub sellesse tsooni noolega näidatud suunast, muudab anduri 

väljundsignaali. Joonisel näidatud tumedam ala on süsteemi võimalik tajutsoon. Joonega 

ümbritsetud väiksem ala vastab valge pinnaga objektile, suurem ala aga valge pinnaga 

objektile. Anduri tundlikkuskatsete põhjal saab arvutada tajukauguse vastavalt objekti 

peegeldumistegurile. Kiire hajutussüsteem koos tausta toime vähendamisega (backgraund 

suppression) võimaldab tuvastada värvilisi või erineva peegeldumisteguriga objekte, mis 

asuvad näivalt (virtually) samal kaugusel. 

Hall objekt 

Valge objekt 

S / V 

Objekt 20 x 20 cm 

Joonis 6.17. Standardse neeldumissüsteemi töötsoon 

Helkurid on peegeldunud kiirega süsteemis kasutatavad lisaseadmed valgusvoo 

peegeldamiseks. Helkuri pind koosneb suurest hulgast kolmetahulistest nurkadest 

(trihedrons) või mikrokuulikestest, mis tagavad valguskiirte täieliku peegeldumise langevate 

kiirtega samas sihis tagasi (joonis 6.18). Kasutatakse kolme eri kujuga helkureid: ringi- ja 

ristkülikukujulisi helkureid ning valgust peegeldavat linti. Helkur valitakse sõltuvalt 

maksimaalsest ja minimaalsest tajukaugusest. Joonisel 6.19 on näidatud eri tüüpi helkurite 

korral saavutatav suhteline tajukaugus võrreldes nimitajukaugusega S n . 

103

Helkuri suunanurk (reflector orientation angle) ehk suunistus mõjutab oluliselt tajukaugust. 

Sõltuvalt helkuri suunanurgast tuleb korrigeerida anduri tajukaugust ja töötsooni. Seda 

tehakse vastava parandusteguriga (joonis 6.20). 

Peegeldava lindi korral kasutatakse peegeldaval pinnal mikrokuulikesi. Lindi 

peegeldumistegur on väiksem kui kolmetahuliste nurkadega helkuril. Reeglina väheneb 

anduri tajukaugus peegeldava lindi kasutamisel umbes 60 % võrra. 

 

Joonis 6.18. Helkuri tööpõhimõte 

0 10% 25% 50% 100% 

XUG/XUE/XUJ/XUL XUB/XUH/XUP 

XUZ-C16 

XUZ-C21 

XUZ-C31 

XUZ-C24 

XUZ-C39 

XUZ-C50 

XUZ-C80 

XUZ-B01/B05 

Joonis 6.19. Eri tüüpi helkuritega saavutatav suhteline tajukaugus 

 

 

40 

30 

20 

10 

0 

0 80% 100% 

Joonis 6.20. Anduri tajukauguse sõltuvus helkuri suunistusest 

Kui peegeldunud kiire süsteemi kasutatakse tingimustes, kus anduri ja reflektori vahel on 

väike vahemaa, tuleb normaalseks talitluseks valida sobiva peegeldumispinnaga helkur. 

104

Väikeste kolmetahuliste pindade (trihedrons) korral peegeldub kiir tagasi valgusvoo allika 

suunas ning ei jõua vastuvõtjasse (joonis 6.21). Suurte kolmpindadega reflektori puhul 

peegeldub kiir vastuvõtjasse. Lühikesest vahemaast tingitud probleemid tekivad siis, kui 

D < 0,1 S n . Lühikese vahemaa korral on oluline ka reflektori täpne asukoht ning suunistus 

(joonis 6.22). 

D 

R 

T 

R 

T 

R 

T 

Joonis 6.21. Anduri koostöö väikesel kaugusel oleva helkuriga 

90° 

90° 

Joonis 6.22. Optilise süsteemi teljed ning helkuri asukoha valik 

Tausta peegeldumisteguri vähendamine. Kiirguse hajutussüsteemi puhul tuleb taustpinna 

lähedal liikuvate esemete tuvastamiseks maksimaalselt vähendada tausta peegeldustegurit, 

tagades samal ajal maksimaalse peegelduse avastatavalt objektilt. Seda saab teha ka kahe 

peegeldusteguri võrdlemisega (joonis 6.23) ning vastuvõtja häälestamisega täpselt vajalikule 

tundlikkusele. 

105

Objekt 

1 

2 

Saatja 

Vastuvõtja 

Taust 

1 

2 

Saatja 

Vastuvõtja 

Taust 

Objekt 

Joonis 6.23. Vastuvõtja signaalide võrdlemine ning võimendi tundlikkuse häälestamine 

Kontrastse värvikoodi lugemine (registration mark detection). Fokuseeritud kiirega andurid 

tuvastavad kontrastseid, üle 0,5 mm laiusi värvimärke(triipe). Värvimärgid asuvad nähtava 

valguse allika lähedal, mistõttu iga märki võib vaadelda kui omaette valgusallikat. Andurid ei 

erista nähtava valguse korral värvusi nende kontrasti järgi. 

Roheline kiirgus: heleroheline, kollane, valge. 

Punane kiirgus: kollane, punane, valge. 

Saatja 

Heledus 

Roheline 

kiirgus 

Punane 

kiirgus 

Hele 

Kontrastsus 

Vastuvõtja 

Tume 

Sinine Roheline 

Punane 

Joonis 6.24. Kontrastsete värvimärkide tuvastamine 

106

6.4. Kiudoptilised kaablid 

Kiudoptiline kaabel töötab valgusjuhina. Kaablisse sisenenud valguskiired kanduvad piki 

kaablit edasi minimaalsete kadudega. Füüsikaliselt põhineb kiudoptilise valgusjuhi töö 

täieliku sisepeegeldumise nähtusel. Täielik sisepeegeldumine saavutatakse kiu erilise ehitusega, 

kus südamiku murdumistegur erineb kiu väliskihi murdumistegurist. Kahekihilise kiu 

korral on kiu raadiusesuunaline murdumisteguri muutumine astmeline, kuid eri tehnoloogiaga 

on võimalik toota ka sujuvalt muutuva murdumisteguriga kiudu 

(joonised 6.23 ja 6.24). 

Klaaskiudkaablite kahekihilise kiu südamik on valmistatud kvartsklaasist (silica). 

Maksimaalse painduvuse saamiseks koosneb iga kaabel paljudest kiududest (joonis 6.25), 

mille diameeter on umbes 50 m. Need kiud on ühendatud infrapunakiirgust muundavate 

võimenditega. Kaabli minimaalne painderaadius on plastikust kaitsesuka korral 10 mm ning 

roostevabast terasest kaitsesuka korral 90 mm. Klaasist kiudoptilisi kaableid saab kasutada 

ka kõrgetel temperatuuridel. 

Plastkiudkaablite kiu südamik on valmistatud painduvast plastikust (PMMA). Plastkaablitel 

on tavaliselt üks kiud, mille läbimõõt sõltuvalt tüübist on 0,25 kuni 1 mm. Neid kasutatakse 

koos nähtava punavalguse saatevõimenditega (amplifiers transmitting). Minimaalne 

painderaadius on 0,25 mm läbimõõduga kaablikiu korral 10 mm ning 1 mm läbimõõduga kiu 

puhul 25 mm. Plastkiuga kaableid lõigatakse vastavalt vajadusele sobiva pikkusega 

lõikudeks. 

Valguskiire kulgu kaablikius iseloomustavad kiire langemis- peegeldumis- ja murdumisnurgad. 

Peegeldumisnurk võrdub langemisnurgaga. Langemis- ja murdumisnurkade siinuste 

suhet nimetatakse murdumisteguriks n sin 

sin4. Kahekihilise kaablikiu südamiku ja 

kattekihi murdumisteguri raadiusesuunaline muutumine on näidatud joonisel 6.24. 

Joonis 6.23. Kiudoptilise kaabli tööpõhimõte 

kattekiht 

südamik 

4 

d 

1 

2 

n n 

0 c 

n 

Joonis 6.24. Valguskiire sisepeegeldumine optilises kius 

107

Joonis 6.25. Ühe- ja mitmekiulised optilised kaablid 

6.5. Andurite elektrilised omadused 

Võimendustegur. Võimendustegurite kõverad annavad läbiv- või peegeldunud kiirega 

fotoelektriliste andurite talitlusvaru (operating safety margin). Võimendustegur K A on 

määratletud fototransistori poolt vastuvõetava signaali ja ümberlülitumiseks vajaliku signaali 

suhtena: 

Fototransistori signaal 

KA Ümberlülitussignaal 

. 

Mõõdetud väärtused kantakse tavaliselt logaritmilise mõõtkavaga graafikule, kus vahemaa 

valgusvoo allika ja vastuvõtja või allika ja helkuri vahel on kantud x teljele ning 

võimendustegur y teljele. Võimendustegur 1 vastab minimaalsele signaalile, mille korral 

andur rakendub ning selle väljundsignaal muutub. Sõltuvalt übritseva keskkonna tingimustest 

kasutatakse järgmisi anduri rakendumist tagavaid võimendustegureid: 

K A 5 5, kui on kergelt tolmune keskkond, 

K A 5 10, kui on saastatud keskkond; tolmune õhk, sudu vms., 

K A 5 50, kui on väga saastatud keskkond; suits, tihe udu jne. 

Läbivkiiresüsteemi (thru-beam system) võimendusteguri (gain) ja objekti kauguse vaheline 

sõltuvus on antud joonisel 6.26. Nimitajukauguse S n = 10 m korral on võimendustegur veidi 

üle 1. Saastatud keskkonnas töötamisel, kui vajalik võimendustegur K A = 10, on tajukaugus 

S = 3 m. Väga saastatud keskkonnas, (võimendustegur K A = 50) on tajukaugus S = 0,9 m. 

Peegeldunud kiirega süsteemis (joonis 6.27) on nimitajukaugus S n = 6 m. Saastatud 

keskkonnas, võimendusteguri K A = 10 korral on tajukaugus S = 4 m. Väga saastatud 

keskkonnas, (võimendustegur K A = 50) ei soovitata peegeldunud kiirega süsteemi kasutada. 

Tajukaugus ja võimendusteguri kõverad sõltuvad anduri tüübist ning ümbritseva keskkonna 

temperatuurist. Kataloogis antud nimitajukaugus S n arvestab temperatuurimuutusi etteantud 

temperatuurivahemikus. 

108

Võimendustegur 

1000 

500 

100 

50 

10 

5 

1 

0,1 0,2 0,5 1 2 3 5 10 m D 

Joonis 6.26. Läbivkiiresüsteemi võimendusteguri ja tajukauguse sõltuvus 


40 

20 

10 

5 

1 

0,1 0,2 0,6 1 2 3 6 10 m D 

Joonis 6.27. Peegeldunud kiirega süsteemi võimendusteguri ja tajukauguse sõltuvus 

Toiteallikad. Fotoelektriliste andurite toiteallikate kohta kehtivad samad nõuded kui 

induktiivste ja mahtuvuslike lähedusandurite toiteallikate puhul. Andurite toiteahelad 

lülitatakse jadamisi, kaskaadi või rööpiti, välaljundahelad aga koormusega jadamisi. 

Kasutatakse kahejuhtmelisi, kolmejuhtmelisi ning viiejuhtmelisi lülitusi (joonis 6.28). 

Kahejuhtmeliste andurite ja koormuse jadalülituse korral jaguneb toitepinge võrdeliselt 

andurite arvule. Seejuures tuleb jälgida, et ahela lahutatud olekus vastaks ühele andurile 

langev pinge tema tehnilistes andmetes etteantud suurusele. 

Ahela suletud olekus võrdub andurite summaarne pingelang üksikandurite pingelangude 

summaga ning võib oluliselt mõjutada koormusele rakendatavat pinget. Andurite toiteahelate 

jadalülitust saab kasutada vaid juhul kui anduri tehnilistes andmetes lubatakse toitepinge 

muutumist suurtes piirides, nt. lülitades jadamisi ~ 220 V pingele kaks andurit, mille 

109

nimitoitepinge on 110...220 V alalis- või vahelduvpinge. Kolmejuhtmeliste andurite 

kaskaadlülituse puhul võib ahela suletud olekus tekkiv summaarne pingelang oluliselt 

mõjutada koormusele rakendatavat pinget. Skeemi c, d ja e korral on andurite toiteahelad 

rööbiti, kuid väljundahelad võivad olla nii jadas kui ka rööbiti. Kahejuhtmeliste andurite 

rööplülitust ei soovitata, sest ühe anduri rakendumisel on teine lühistatud ning süsteem ei 

toimi. Samuti ei tohi kahejuhtmelist andurit lülitada otse toiteallikaga, s. t. ilma jadamisi 

koormuseta. 

+ 

~ 

Sulavkaitse 

+ 

~ 

Andur 1 

+ 

~ 

Andur 1 

Andur 1 

Andur 2 

Andur 2 

Andur n 

Koormus 

Andur n 

Koormus 

Andur n 

_ ~ 

_ ~ 

_ ~ 

a) b) c) 

+ 

+ 

~ 

Andur 1 

Andur 1 

Andur n 

Andur 2 

Koormus 

Andur n 

_ 

_ ~ 

d) e) 

Joonis 6.28. Fotoelektriliste andurite ühendusi 

a) kahejuhtmeliste andurite jadalülitus, b) kolmejuhtmeliste andurite kaskaadlülitus, 

c) viiejuhtmeliste andurite lülitus, d) kolmejuhtmeliste andurite rööplülitus, 

e) viiejuhtmeliste andurite rööplülitus 

Kui andurite koormusena kasutatakse hõõglampe, tuleb arvestada, et hõõglambi vool 

sisselülitushetkel on kuni 10 korda suurem tema talitlusvoolust. Anduri voolu tuleb piirata ka 

mahtuvusliku koormuse puhul. Anduri kaitseks liigkoormuse eest lülitatakse jadamisi 

hõõglambiga aktiivtakisti, mille takistus arvutatakse valemiga: 

110

2 

U 

Rlisa P 

1 10, 

kus U on toiteallika pinge ja P lambi võimsus. 

Anduri kaitseks lülitusliigpingete eest kasutatakse koormusega rööbiti lülitatud RC 

summutusahelaid. 

6.6. Fotoelektriliste andurite rakendusi ohutuspiiretes 

Tööstuses asetleidvad tööõnnetused on põhjustatud masinate ja seadmete ebatäiuslikust 

ehitusest, inimeste hooletusest või tootmise valest korraldusest. Inimesega seotud õnnetuste 

põhjusteks on masinate halb tehniline seisukord ja halb hooldamine, ohtlike olude ja riski 

alahindamine, tähelepanu hajumine, vale otsuse järgi tegutsemine, eksimine, väsimus, või 

vähene kogemus. Masinate ehitusest tingitud õnnetuste põhjusteks on ohutus- ja 

valvesüsteemide ebatäiuslikkus, juhtimis- ja talitlusjärelevalvesüsteemi rikked, tehnoloogiast 

tingitud masinate liikumise iseloom (ootamatu käivitus, liikumissuuna muutumine jne.), 

masinate või keskkonna kahjulik toime inimesele nagu tähelepanu hajutav müra, ere valgus 

vms. Tootmisega seotud õnnetuste põhjusteks on: masinate vale, inimeste tööd takistav 

paigutus, toormaterjali ja toodete vedu töökohtade läheduses, eri tehnoloogiate 

läbipõimumine vms. 

Tööõnnetustest põhjustatud kahjud on suured ning sageli korvamatud. Seepärast peavad nii 

masinaid ja seadmeid tootvad firmad kui ka neid seadmeid kasutavad ettevõtted rakendama 

kõiki võimalikke meetmeid tööõnnetuste riski vähendamiseks. Üheks põhiliseks ohutuse 

suurendamise meetmeks on masinate ohutsoonide eraldamine ning inimese ligipääsu 

piiramine nendesse tsoonidesse. Selleks saab kasutada nii mitmesuguseid mehaanilisi kui ka 

optilisi ohutuspiirdeid. 

Optilistes ohutuspiiretes kasutatakse ühe- ja mitmekiirelisi andureid. Ühekiireliste 

anduritega saab piirata suhteliselt väikesi alasid. Mitmekiireliste ohutusanduritega saab aga 

teatud alad inimeste soovimatuks ligipääsuks täielikult sulgeda. Igasuguse vea või eksituse 

korral peab valguspiirde signaal tagama ohtlike masinate kohese seiskumise. Masinate 

taaskäivitus on võimalik alles pärast seda kui kõik takistused on ohutsoonist kõrvaldatud. 

Järgnevalt on toodud optilistes ohutuspiiretes kasutatava ühekiirelise fotoelektrilise anduri 

XUE-S tehnilised andmed. Joonisel 6.29 on näidatud anduri tajutsoon ning joonisel 6.30 

võimendusteguri kõver. Need andurid on ettenähtud kasutamiseks mitmesuguste pöörlevate 

masinate nagu trüki- ja tekstiilimasinate pakkimisautomaatide, automaatuste jne. juures. Kuna 

anduri valguspiire on vaid 20 mm laiune ei sobi seda kasutada mitmesuguste tsüklilise 

toimega masinate, nt. presside ohutuspiirdena. 

111

Valguspiirde häälestamine toimub kollase ja rohelise valgusdioodnäidiku abil. Kui anduri 

tajutsoonis pole kõrvalisi objekte helendab normaalsete tuvastustingimuste korral roheline 

valgusdiood ja kollane valgusdiood ei helendu. Objekti sattumisel anduri tajutsooni kustub 

roheline valdusdiood ning rakendub anduri väljund. Kollane valgusdiood süttib, kui piirde 

läheduses on kõrvalisi esemeid. 

Saatja 

30 cm 

20 

Lähenemistsoon (kollane valgusdiood) 

Talitlustsoon (roheline valgusdiood) 

-20 

-30 

2 4 6 8 m 

S n 

Vastuvõtja 

6 m 

Joonis 6.29. Fotoelektrilise anduri XUE-S tajutsoon 


1200 

1000 

500 

100 

50 

10 

5 

1 

0,1 0,2 0,5 1 2 4 6 10 m D 

Joonis 6.30. Fotoelektrilise anduri XUE-S võimendusteguri ja tajukauguse vaheline sõltuvus 

Mitmekiireliste andurite XUS-F tööpõhimõte on näidatud joonistel 6.31 ja 6.32. Optilise 

saatja ja vastuvõtja kiirgusnurk on ca +2°. Valguspiirde kõrval olevad esemed peegeldavad 

valgust ning mõjutavad piirde tööd (joonis 6.33). Võib tekkida olukord, kus piirde teljel olev 

takistus ei katkesta vastuvõtjale langevat valgusvoogu, sest samal ajal peegeldub 

vastuvõtjasse valgust piirde kõrval olevatelt objektidelt. Sel juhul on ohutuspiirde töö 

häiritud. Saksa normide kohaselt tuleb tagada suuruse D teatud minimaalväärtus: 

L 

D 0 , 035 1 ( mm ) 5( mm ), 

2 

kus L on valguspiirde tajukaugus. Kui 1 m ) L ) 6 m, siis 40 mm ) D ) 110 mm. 

Kõrgemaid kui 1400 mm ohutsoone tuleb kaitsta kahe kohakuti asetatava mitmekiirelise 

optilise ohutuspiirdega (joonis 6.34). Interferentsinähtuse vältimiseks pannakse kohakuti 

112

asetsevad piirded tööle vastupidi suunatud kiirtega ning kasutatakse teineteisest võimalikult 

kaugele viidud sünkroniseerimiskiiri. 

Joonis 6.31. Mitmekiireline optiline ohutuspiire ja selle testimine 

Ohutsoon 

XUS-F 

saatja 

Valguskiir 

9 mm 

XUS-F 

vastuvõtja 

Joonis 6.32 Mitmekiirelise optilise ohutuspiirde paigutamine ohutsooni ette 

XUS-F 

2° 

2° 

D 

2° 

2° 

XUS-F 

L 

Joonis 6.33. Kiirte peegeldumine ohutuspiirde läheduses olevatelt objektidelt 

113

Sünkroniseeriv kiir 

Saatja 1 

Valguspiire 

Vastuvõtja 1 

Vastuvõtja 2 

Valguspiire 

Saatja 2 

Sünkroniseeriv kiir 

Joonis 6.34. Kahe mitmekiirelise optilise ohutuspiirde asetamine teineteise kohale 

Robotsüsteemi eraldamine optilise ohutuspiirdega on näidatud joonisel 6.35. Ohutuspiirde 

andurite rakendumisel robotsüsteem seiskub ning selle taaskäivitus on võimalik alles pärast 

seda kui kõik takistused on ohutsoonist kõrvaldatud. Süsteemi seiskumisel viiakse selle 

juhtimissüsteem algolekusse (RESET) ning robotsüsteemi taaskäivitus algab tsükli algusest. 

Ohutuspiirde valikul etendavad olulist osa ohutsooni mõõtmed (piirde kaugus masina 

tööorganist), ohutsooni sisenemise kiirus ning aeg, mis on vajalik masinate peatamiseks. 

Need suurused peavad olema kooskõlas, et maksimaalse võimaliku kiirusega siseneva objekti 

korral jõuaks ohutuspiirde siganaal peatada masinad enne kui tekib õnnetus või avarii. 

1 

4m 

3 

4m 

2 

2m 

Joonis 6.35. 

Robotsüsteemi eraldamine optilise ohutuspiirdega 

114

6.7. Fotoelektriliste andurite valikujuht 

Tabel 6.1 

Rakendused 

Väikeste objektide positsioonimine, loendamine rasketes 

keskkonnaoludes, nt. kõrgetel temperatuuridel 

1 2 3 4 5 

Tüüp Kiudoptika kasutamisega (eraldi võimendi) Optiline pea 

Kuju ja mõõtmed Plastikust Klaasist (eraldi 

võimendi) 


Silindriline — — 0 0 

Kandiline 


Kest 

Süsteem ja tajukaugus 

Võimendi 

14x32x61 

Võimendi 

plastikust 

Läbivkiiresusteem, m 0,035...1,2 

sõlt. kiudopt. 

Võimendi 

20x23x66 

Võimendi 

plastikust 

0,080...0,250 


Võimendi 

20x78x55 

35,5x100x71 

Võimendi 

plastikust 

0,08...0,250 


Võimendi 

14x28x60 

45x78,5x91,5 

Võimendi 

plastikust 

0,005...6 

sõlt. peast ja 

võimendist 

Peegeldussüsteem, m 

— — — 1 või 2 

( 80 mm reflektor) 

sõlt. võimend. 

Polariseeritud 

— — — — 

peegeldussüsteem, m 

Hajutussüsteem, m 0,004...0,050 


0,020 0,020 0,01...0,05 

sõlt. peast ja 

võimendist 

Hajutussüsteem 

koos tausta peegelduse 

vähendamisega, m 

— — — — 

Kaitseaste 

Võimendi: 

IP 64 või IP 66 

Opt. kaabel: 

IP 64 

Võimendi: 

IP40 

Opt. kaabel: 

IP 64 

Võimendi: 

IP 40 

Opt. kaabel: 

IP 64 

Võimendi: 


Pead: IP 50, 


Toide 

alalispinge 3 3 3 (XUG) 3 

vahelduvpinge 0 0 3 (XUG) 3 

alalis- või vahelduvpinge 0 0 3 (XUE) 0 

Kontaktivaba 

Relee 

Väljund Kontaktivaba Kontaktivaba K. vaba (XUG) 

Relee: 1(C/O) 

Ühendus 

juhtmestatud 3 3 3 (XUG) 3 


klemmid 0 0 3 (XUE) 3 

115

Tüüp XUD XUP XUG, XUE XUV 

116


Rakendused Väikemasinad, konveiersüsteemid, pakkimine, loendamine Talitluskontroll, konveiersüsteemid, autonoomsed 

masinad 

1 2 3 4 5 

Tüüp Mini Lühike Mini Mini Poolkompakt Kompakt Kompakt-pistik 


Silindriline 

Kandiline 


Keermega 0 0 0 0 0 0 

M18x1 

0 0 10x32x22 20x23x64 18x70x35 27x85x61 35,5x100x71 

18x70x45 

Kest Plastikust Plastikust Plastikust Metallist Plastikust Plastikust Plastikust 

1 2 3 4 5 6 7 8 

117


1 2 3 4 5 6 7 8 

Läbivkiiresüsteem, m 4 10 7 4 6 või 8 

sõltuvalt mudelist 





Hajutussüsteem, m 0,08 0,40 

või 

0,10 




10 30 

3 3 3 3 6 6 10 


0 2 2 0 4 6 0,2...8 

0,015...0,70 


0,2 0,7 — 1,5 

0 0 0 0 0,25 0,7 või 1,2 


0,75 (0,2...1) 

Kaitseaste IP 653 IP 671 IP 671 IP 673 IP 671 IP 671 IP 672 

Toide 

alalispinge 3 3 3 3 3 3 3 

vahelduvpinge 3 3 0 3 3 0 0 

alalis- või vahelduvpinge 0 0 0 0 3 3 3 

Väljund Kont. vaba Kont. vaba Kontaktivaba Kontaktivaba Kontaktivaba 


Kontaktivaba 


Ühendusviis 

juhtmestatud 3 3 3 3 3 0 0 

pistikühendus 3 3 0 3 3 3 0 

klemmid 3 0 0 0 0 3 3 

Tüüp XUB XUB XUM XUP XUL XUJ XUE 

Kontaktivaba 


118


Rakendused 

Erirakendused 

Vedelike voolamise, 

esemete 

paksuse, asendi 

hindamine ja 

juhtimine 

Värvimärkide ja skaalatähiste lugemine 

läikivatelt ja mattidelt esemetelt 

pakkimis-, soojuskeevitus- ja 

kuumutusmasinate ja trükipresside 

juures 

Inimeste ohutusvalguspiirded 

Potentsiaalselt 

ohtlike masinate ja 

piirkondade 

ümbruse valvamine 

Soojuskiirguse 

jälgimine 

1 2 3 4 5 6 7 


Silindriline 0 0 0 0 0 

Kandiline 

0 0 12140126 12145126 


Kest Plastikust Plastikust Plastikust Plastikust Plastikust Plastikust 

119



1 2 3 4 5 6 7 

Läbivkiiresüsteem, m 0 0 0 8 6 0 





0 0 0 0 0 0 

0 0 0 4 0 0 

Hajutussüsteem, m 0,20...0,80 0,018 0,015 0 0 0,05 või 0...0,50 




0 0 0 0 0 0 

Kaitseaste IP 671 IP 653 IP 671 IP 671 IP 672 Võimendi 

IP 20, 

Mõõtepea IP 67 

Toide 

alalispinge 3 3 3 0 0 3 

vahelduvpinge 0 0 0 0 0 0 

alalis- või vahelduvpinge 0 0 0 3 3 0 

Väljund Analoog Kontaktivaba Kontaktivaba 2 Releed Relee: 

1 N/C+1 N/C 

Analoog 

Ühendusviis 

juhtmestatud 0 0 3 3 0 0 

pistikühendus 0 0 0 0 0 0 

klemmid 3 3 0 0 3 3 

Tüüp XUJ XUR XUM XUL-G XUE-S XUT 

120

Andurite põhimõisteid eesti ja inglise keeles 

alakiiruse andur 

alalisvooluallikas 

algrakendumise viivitus, hilistumine 

andur 

asendiandur 

avatud (lahutatud) olek 

deformatsiooniandur, nihkeandur 

detektor, tajur 

elektromagnetilised häired 

elektrostaatiline lahendus 

fototransistor 

galvaaniline eraldamine 

helkur, reflektor 

hõõglamp 

häirekindlus 

infrapunakiirguse diood 

jääkvool 

jadalülitus 

juhtmestatud 

kaitseaste 

kaitseisolatsiooniga 

kandiline andur 

kiirgav elektromagnetväli 

kindel lahutustalitlus 

kippkontaktid 

klemmühendus, klemmid 

kontaktide elektriline vastupidavus 

kontaktiplokid 

korratavustäpsus, korratavus 

kruviklemmid 

läbivkiiresüsteem 

lähedusandur 

lävi, rakendumislävi 

liigkiiruse andur 

liigkoormuse andur 

lineaarne nupptundlaga piirlüliti 

lühisetaluvus 

lülitussagedus 

maksimumpinge, tipp-pinge 

mehaaniline vastupidavus 

mitmesuunatundlaga piirlüliti 

modulatsioon 

nähtava punakiirguse diood 

NAMUR'i soovitused 

NAMUR'i väljundsignaal 

nimitajukaugus 

underspeed sensor 

d.c. supply 

first up delay 

sensor 

position sensor 

open state 

deformation sensor 

detector 

electromagnetic interferences 

electrostatic discharge 

photo transistor 

galvanic separation 

reflector 

incandescent lamp 

trouble-shooting 

infra-red light emitting diod 

residual current 

wiring in series 

pre-cabled 

degree of protection 

double insulated 

rectangular form sensor, block type 

radiating electromagnetic field 

positive opening operation 

snap action contacts 

terminal connection, terminals 

electrical durability of contacts 

contact blocks 

repeat accuracy, repeatability 

screw terminals 

thru-beam system 

proximity sensor 

threshold 

overspeed sensor 

overload sensor 

linear plunger head head limit switch 

short circuit withstand 

switching frequency 

peak voltage 

mechanical endurance (of the relays) 

multi-directional head limit switch 

modulation 

visible red light emitting diod 

NAMUR recommendations 

NAMUR type output signal 

nominal sensing distance 

121

normaalselt avatud kontaktid 

normaalselt suletud kontaktid 

optiline plastikkiud 

optilised läätsed 

ostsillaator, võnkering 

peegelduva kiire süsteem 

peegellint 

piirlüliti, teekonnalüliti, lõpplüliti 

pindasetus 

pinge pulsatsioon 

pingelang 

pistikühendus, pistik 

polariseeritud peegeldunud kiire tajurid 

pöördtundlaga piirlüliti 

reaalne tajukaugus 

reaktsiooniaeg 

reflektor, helkur 

rõhuandur 

rööplülitus 

saastatud keskkond 

saatmine, saatja 

samaaegse sujuvlahutusega kontaktid 

siirdeandur 

silindriline andur 

sisseehitatud juhtmetega ühendus 

standardne hajutussüsteem 

sujuvkontaktid, sujuvlahutuskontaktid 

suletud olek 

süvisasetus 

taastumisaeg 

tajukaugus 

tajuri olek 

tajuri tööpind 

tausta summutamine 

tegelik tajukaugus 

temperatuuriandur 

tetraeeder, kolmtahukas 

toitepinge 

tolmune keskkond 

töötsoon 

väga saastatud keskkond 

vahelduvvooluallikas 

vahesiire 

valgusdiood 

väljundaste 

väljundi juhtlülitus 


vastuvõtt, vastuvõtja 

võimenduskõver 

N/O contacts 

N/C contacts 

plastic optical fibre 

lenses 

oscillator 

reflex system 

reflective tape 

limit switch 

flush mountable 

voltage ripple 

voltage drop 

connector connection, connector 

polarised reflex diffuse detectors 

rotary head limit switches 

real sensing distance 

response time 

reflector 

pressure sensor 

wiring in parallel 

polluted environment 

transmission, transmitter 

simultaneous slow break contacts 

displacement sensor 

cilindrical form sensor, cilindrical type 

pre-cabled connection 

standard diffuse system 

solw break contacts 

closed state 

non flush mountable 

recovery time 

sensing distance 

detector state 

sensing face 

background suppression 

usable sensing distance 

temperature sensor 

trihedrons 

supply voltage 

dusty environment 

operating zone 

very polluted environment 

a.c. supply 

differential travel 

light emitting diod (LED) 

output stage 

output driver 

output signal 

reception, receiver 

gain curve 

122

Andurite põhimõisteid inglise ja eesti keeles 

a.c. supply 

background suppression 

cilindrical form sensor, cilindrical type 

closed state 

connector connection, connector 

contact blocks 

d.c. supply 

deformation sensor 

degree of protection 

detector 

detector state 

differential travel 

displacement sensor 

double insulated 

dusty environment 

electrical durability of contacts 

electromagnetic interferences 

electrostatic discharge 

first up delay 

flush mountable 

gain curve 

galvanic separation 

incandescent lamp 

infra-red light emitting diod 

lenses 

light emitting diod (LED) 

limit switch 

linear plunger head head limit switch 

mechanical endurance (of the relays) 

modulation 

multi-directional head limit switch 

N/C contacts 

N/O contacts 

NAMUR recommendations 

NAMUR type output signal 

nominal sensing distance 

non flush mountable 

open state 

operating zone 

oscillator 

output driver 

output signal 

output stage 

overload sensor 

overspeed sensor 

peak voltage 

vahelduvvooluallikas 

tausta summutamine 

silindriline andur 

suletud olek 

pistikühendus, pistik 

kontaktiplokid 

alalisvooluallikas 

deformatsiooniandur, nihkeandur 

kaitseaste 

detektor, tajur 

tajuri olek 

vahesiire 

siirdeandur 

kaitseisolatsiooniga 

tolmune keskkond 

kontaktide elektriline vastupidavus 

elektromagnetilised häired 

elektrostaatiline lahendus 

algrakendumise viivitus, hilistumine 

pindasetus 

võimenduskõver 

galvaaniline eraldamine 

hõõglamp 

infrapunakiirguse diood 

optilised läätsed 

valgusdiood 

piirlüliti, teekonnalüliti, lõpplüliti 

lineaarne nupptundlaga piirlüliti 

mehaaniline vastupidavus 

modulatsioon 

mitmesuunatundlaga piirlüliti 

normaalselt suletud kontaktid 

normaalselt avatud kontaktid 

NAMUR'i soovitused 

NAMUR'i väljundsignaal 

nimitajukaugus 

süvisasetus 

avatud (lahutatud) olek 

töötsoon 

ostsillaator, võnkering 

väljundi juhtlülitus 


väljundaste 

liigkoormuse andur 

liigkiiruse andur 

maksimumpinge, tipp-pinge 

123

photo transistor 

plastic optical fibre 

polarised reflex diffuse detectors 

polluted environment 

position sensor 

positive opening operation 

pre-cabled 

pre-cabled connection 

pressure sensor 

proximity sensor 

radiating electromagnetic field 

real sensing distance 

reception, receiver 

recovery time 

rectangular form sensor, block type 

reflective tape 

reflector 

reflector 

reflex system 

repeat accuracy, repeatability 

residual current 

response time 

rotary head limit switches 

screw terminals 

sensing distance 

sensing face 

sensor 

short circuit withstand 

simultaneous slow break contacts 

snap action contacts 

solw break contacts 

standard diffuse system 

supply voltage 

switching frequency 

temperature sensor 

terminal connection, terminals 

threshold 

thru-beam system 

transmission, transmitter 

trihedrons 

trouble-shooting 

underspeed sensor 

usable sensing distance 

very polluted environment 

visible red light emitting diod 

voltage drop 

voltage ripple 

wiring in parallel 

wiring in series 

fototransistor 

optiline plastikkiud 

polariseeritud peegeldunud kiire tajurid 

saastatud keskkond 

asendiandur 

kindel lahutustalitlus 

juhtmestatud 

sisseehitatud juhtmetega ühendus 

rõhuandur 

lähedusandur 

kiirgav elektromagnetväli 

reaalne tajukaugus 

vastuvõtt, vastuvõtja 

taastumisaeg 

kandiline andur 

peegellint 

helkur, reflektor 

reflektor, helkur 

peegelduva kiire süsteem 

korratavustäpsus, korratavus 

jääkvool 

reaktsiooniaeg 

pöördtundlaga piirlüliti 

kruviklemmid 

tajukaugus 

tajuri tööpind 

andur 

lühisetaluvus 

samaaegse sujuvlahutusega kontaktid 

kippkontaktid 

sujuvkontaktid, sujuvlahutuskontaktid 

standardne hajutussüsteem 

toitepinge 

lülitussagedus 

temperatuuriandur 

klemmühendus, klemmid 

lävi, rakendumislävi 

läbivkiiresüsteem 

saatmine, saatja 

tetraeeder, kolmtahukas 

häirekindlus 

alakiiruse andur 

tegelik tajukaugus 

väga saastatud keskkond 

nähtava punakiirguse diood 

pingelang 

pinge pulsatsioon 

rööplülitus 

jadalülitus 

124

Kasutatud kirjandus 

1. A. Annus, H. Lind, M. Tarma. Andurid. Tln.: Valgus, 1968. 244 lk. 

2. H. Tiismus, T. Lehtla. Tööstusrobotid: Ajamid ja nende elemendid. 

Tln.: Valgus, 1987. 160 lk. 

3. Detection. 1994 - 1995. Telemecanique. Groupe Schneider. 1994. 500 p 

(Tootekataloog). 

4. Proximity sensors. Inductive and capacitive. 1992. Telemecanique. Groupe Schneider. 

1992. 129 p. (Tootekataloog). 

5. Limit switches. 1992. Telemecanique. Groupe Schneider. 1992. 87 p. (Tootekataloog). 

6. Photo-electric detectors. 1992. Telemecanique. Groupe Schneider. 1991. 140 p. 

(Tootekataloog). 

7. Components for safety applications. 1992. Telemecanique. Groupe Schneider. 

1994. 195 p. (Tootekataloog). 

8. A. J. Tun. Sistemõ kontrolja skorosti elektroprivoda. M.: Energoatomizdat, 1984. 168 s. 

(vene keeles). 

9. T. Lehtla. Elektritšeskije apparatõ zaštšitõ. Tallinn, TTU, 1981. 112 s (vene keeles). 

10. N. E. Konjuhov F. M. Mednikov, M. L. Netšajevskij. Elektromagnitnõje datšiki 

mehanitšeskih velitšin. M.: Mašinostroenije, 1987. 256. 

125

T Lehtla. Andurid - of / [www.ene.ttu.ee] - Tallinna TehnikaÃ¼likool

Create successful ePaper yourself

Delete template?

Save as template?