KWALIFIKACJA ELM6 - CZERWIEC 2019

PYTANIE NR 25.
Na podstawie danych katalogowych optycznego czujnika odległości określ wartość histerezy H oraz punktu zerowania A i punktu włączenia B dla obiektu odległego od czujnika o 5000 mm znajdującego się na szarym tle.
Ilustracja przedstawia fragment dokumentacji technicznej zawierający przykład obliczeń oraz tabelę danych.
A.
B.
C.
D.
Wyjaśnienie poprawnej odpowiedzi:
Aby wyznaczyć histerezę, z tabeli katalogowej dla 5000 mm i szarego tła (18%) odczytuje się powtarzalność ±40 mm. H = 40 mm × 1,5 = 60 mm. Punkt zerowania A = 5000 + 60 = 5060 mm, a punkt włączenia B = 5000 − 60 = 4940 mm.
Tak obliczona histereza stabilizuje przełączanie czujnika.

Pełne wyjaśnienie:

W zadaniu trzeba skorzystać z danych katalogowych czujnika: najpierw odczytać powtarzalność dla właściwego zakresu odległości i rodzaju tła, a potem wykonać obliczenia progów przełączania.

Krok 1: dobór wiersza tabeli. Obiekt jest w odległości 5000 mm, więc należy wybrać zakres 4000–6000 mm. Dodatkowo wskazano szare tło (18% reemisji), więc odczyt dotyczy kolumny dla szarego tła. W tym miejscu powtarzalność wynosi ±40 mm.

Krok 2: obliczenie histerezy H. Zgodnie z metodą z dokumentacji histereza jest liczona jako:
H = powtarzalność × 1,5
W praktyce do obliczeń przyjmuje się wartość bez znaku "±", czyli 40 mm, a następnie mnoży przez 1,5. Otrzymujemy H = 60 mm.

Krok 3: wyznaczenie progów A i B. Progi są symetryczne względem odległości nominalnej 5000 mm:

  • Punkt zerowania A (górny próg) = 5000 mm + 60 mm = 5060 mm.
  • Punkt włączenia B (dolny próg) = 5000 mm − 60 mm = 4940 mm.

Dlaczego pozostałe wyniki są błędne? Wartości H rzędu 11,25–33,75 mm wynikają zwykle z jednego z typowych mechanizmów pomyłek: (1) wzięcia powtarzalności z niewłaściwego zakresu (np. 1000–2000 lub 2000–4000 zamiast 4000–6000), (2) pominięcia współczynnika 1,5 i potraktowania samej powtarzalności jako histerezy, albo (3) nieuwzględnienia, że chodzi o szare tło, które ma gorszą powtarzalność niż białe.

W zastosowaniach mechatronicznych taka histereza jest potrzebna, aby wyjście czujnika nie przełączało się chaotycznie, gdy mierzony obiekt znajduje się blisko granicy progu.

Dodatkowe pytania

Dodatkowe pytania (FAQ):
Histereza to różnica między progami przełączania wyjścia podczas zbliżania i oddalania obiektu. W praktyce tworzy "martwą strefę", dzięki której sygnał nie drga, gdy odległość oscyluje w pobliżu progu. W zadaniach oblicza się ją z powtarzalności i podanego współczynnika.
Należy znaleźć w tabeli katalogowej zakres obejmujący 5000 mm (czyli 4000–6000 mm) i odczytać wartość w kolumnie dla szarego tła 18%. To kluczowe, bo tło wpływa na parametry. Dopiero tę wartość wykorzystuje się dalej do obliczeń histerezy.
Współczynnik 1,5 jest elementem metody podanej w dokumentacji producenta: skaluje powtarzalność do wartości histerezy przełączania. Jego celem jest uzyskanie stabilnej pracy wyjścia mimo rozrzutu pomiarów. Pominięcie 1,5 to jedna z najczęstszych przyczyn błędnych wyników.
Najpierw wyznacz H, a następnie policz progi symetrycznie względem odległości nominalnej. Punkt zerowania A = odległość + H (górny próg), a punkt włączenia B = odległość − H (dolny próg). Trzeba uważać, aby nie zamienić dodawania z odejmowaniem.
Zapis "±40 mm" oznacza rozrzut wyników pomiaru w tych samych warunkach wokół wartości nominalnej. Do obliczania histerezy zwykle bierze się wartość bezwzględną (40 mm), a nie "plus i minus" jako dwie różne liczby. Dopiero potem stosuje się wskazany w dokumentacji mnożnik.
Szare tło (18% reemisji) odbija mniej światła niż tło białe (90%), więc sygnał optyczny wracający do czujnika jest słabszy i bardziej podatny na zakłócenia. To przekłada się na gorszą powtarzalność i dokładność. Dlatego w tabelach producent podaje osobne parametry dla różnych tłach.
Najczęstsze pomyłki to: odczyt powtarzalności z niewłaściwego zakresu odległości, wybranie kolumny dla białego zamiast szarego tła, pominięcie współczynnika 1,5 oraz zamiana progów A i B. Warto zawsze zrobić kontrolę: A powinno być większe, a B mniejsze od odległości nominalnej.
Trzeba upewnić się, że 5000 mm mieści się w granicach przedziału podanego w wierszu tabeli. Dla 5000 mm pasuje przedział 4000–6000 mm. Jeśli wybierzesz np. 2000–4000 mm, wynik będzie zaniżony. Prosta kontrola logiczna: zakres musi "obejmować" daną odległość.
Nie. Dokładność opisuje, jak blisko wartości rzeczywistej jest wynik pomiaru, a powtarzalność mówi o rozrzucie wyników w tych samych warunkach. Histereza przełączania w tym typie zadania jest liczona z powtarzalności (i współczynnika 1,5), a nie z dokładności. Mylenie tych pojęć prowadzi do złych progów.
Progi A i B są używane w sterowaniu do pewnej detekcji położenia: np. w pozycjonowaniu osi, kontroli wysokości/odległości, wykrywaniu obecności detalu na stanowisku. Dzięki histerezie sygnał wejściowy PLC nie "miga" przy drganiach obiektu, co stabilizuje pracę logiki i zabezpieczeń.
info

Około 45% zdających odpowiada poprawnie na to pytanie. trudne

Źródła:

  • Ilustracja w treści zadania: "Tabela 10: Tabela powtarzalności i dokładności", wiersz 4000…6000 mm, kolumna "Powtarzalność – szare tło 18% reemisji" (odczyt ±40,0 mm).
  • Ilustracja w treści zadania: sekcja "Przykład funkcji wyjściowej [Hno]" – opis metody: histereza = powtarzalność × 1,5 oraz wyznaczanie punktów A (odległość + H) i B (odległość − H).

Materiały:

  • Dokumentacja techniczna/datasheet czujnika odległości (sekcja o histerezie i tabelach powtarzalności)
  • Podstawy metrologii w automatyce: definicje dokładności, powtarzalności, niepewności
  • Materiały szkolne z czujników optycznych (triangulacja, wpływ tła na sygnał)

Aktualizacja pytania: 03.04.2026



Aktualizacja pytania: 03.04.2026
📡 Brak połączenia internetowego