Ад рабатызаваных прывадных ланцугоў да канвеерных стужак у ланцугу паставак і да хістання вежаў ветраных турбін, вызначэнне становішча з'яўляецца найважнейшай функцыяй у шырокім дыяпазоне прымянення. Яно можа прымаць розныя формы, у тым ліку лінейныя, паваротныя, вуглавыя, абсалютныя, інкрэментальныя, кантактныя і бескантактавыя датчыкі. Былі распрацаваны спецыялізаваныя датчыкі, якія могуць вызначаць становішча ў трох вымярэннях. Тэхналогіі вызначэння становішча ўключаюць патэнцыяметрычныя, індуктыўныя, эд. ды току, ёмістныя, магнітастрыкцыйныя, з эфектам Хола, валаконна-аптычныя, аптычныя і ультрагукавыя.
Гэты FAQ змяшчае кароткія ўводзіны ў розныя формы вызначэння становішча, а затым агляд шэрагу тэхналогій, якія дызайнеры могуць выбіраць пры ўкараненні рашэння вызначэння становішча.
Патэнцыяметрычныя датчыкі становішча - гэта прылады на аснове супраціву, якія аб'ядноўваюць фіксаваную рэзістыўную дарожку са шклоачышчальнікам, прымацаваным да аб'екта, пазіцыю якога неабходна вызначыць. Рух аб'екта рухае шклоачышчальнікі ўздоўж дарожкі. Становішча аб'екта вымяраецца з дапамогай сеткі дзельніка напружання, утворанай рэйкамі і шклоачышчальнікамі, для вымярэння лінейнага або вярчальнага руху з фіксаваным напружаннем пастаяннага току (малюнак 1). Патэнцыяметрычныя датчыкі недарагія, але звычайна маюць нізкую ацэнку. хуткасць і паўтаральнасць.
Індуктыўныя датчыкі становішча выкарыстоўваюць змены ва ўласцівасцях магнітнага поля, індукаванага ў шпульцы датчыка. У залежнасці ад сваёй архітэктуры яны могуць вымяраць лінейнае або вярчальнае становішча. У датчыках становішча з лінейным пераменным дыферэнцыяльным трансфарматарам (LVDT) выкарыстоўваюцца тры шпулькі, абгорнутыя вакол полай трубкі;першасная шпулька і дзве другасныя шпулькі. Шпулькі злучаны паслядоўна, а суадносіны фаз другаснай шпулькі зрушаны па фазе на 180° адносна першаснай шпулькі. Ферамагнітны стрыжань, які называецца якарам, змяшчаецца ўнутры трубкі і злучаецца з аб'ектам у месцы вымярэння. На першасную шпульку падаецца напружанне ўзбуджэння, а ў другаснай шпульцы індукуецца электрамагнітная сіла (ЭРС). Вымярэнне рознасці напружання паміж другасныя шпулькі, можна вызначыць адноснае становішча якара і тое, да чаго ён прымацаваны. Дыферэнцыяльны трансфарматар напружання, які верціцца (RVDT), выкарыстоўвае тую ж тэхніку для адсочвання становішча кручэння. Датчыкі LVDT і RVDT забяспечваюць добрую дакладнасць, лінейнасць, раздзяляльнасць і высокую адчувальнасць. Яны не маюць трэння і могуць быць герметызаваны для выкарыстання ў суровых умовах.
Датчыкі становішча віхравых токаў працуюць з токаправоднымі аб'ектамі. Віхравыя токі - гэта індуцыраваныя токі, якія ўзнікаюць у токаправодных матэрыялах у прысутнасці зменлівага магнітнага поля. Гэтыя токі цякуць у замкнёным контуры і ствараюць другаснае магнітнае поле. Датчыкі віхравых токаў складаюцца з шпулек і ланцугоў лінеарызацыі. Пераменны ток зараджае катушку, ствараючы першаснае магнітнае поле. Калі аб'ект набліжаецца да шпулькі або аддаляецца ад яе, яго становішча можна вызначыць з дапамогай узаемадзеяння другаснае поле, якое ствараецца віхравымі токамі, што ўплывае на імпеданс шпулькі. Калі аб'ект набліжаецца да шпулькі, страты на віхравы ток павялічваюцца, а вагальнае напружанне становіцца меншым (малюнак 2).
Віхратокавыя прылады - гэта трывалыя бескантактавыя прылады, якія звычайна выкарыстоўваюцца ў якасці датчыкаў набліжэння. Яны ўсенакіраваныя і могуць вызначаць адносную адлегласць да аб'екта, але не кірунак або абсалютную адлегласць да аб'екта.
Як вынікае з назвы, ёмістныя датчыкі становішча вымяраюць змены ёмістасці для вызначэння становішча выяўленага аб'екта. Гэтыя бескантактавыя датчыкі можна выкарыстоўваць для вымярэння лінейнага або круцільнага становішча. Яны складаюцца з дзвюх пласцін, падзеленых дыэлектрычным матэрыялам, і выкарыстоўваюць адзін з двух метадаў вызначэння становішча аб'екта:
Каб выклікаць змяненне дыэлектрычнай пранікальнасці, аб'ект, становішча якога трэба вызначыць, прымацоўваюць да дыэлектрычнага матэрыялу. Калі дыэлектрык рухаецца, эфектыўная дыэлектрычная пранікальнасць кандэнсатара змяняецца з-за сумяшчэння плошчы дыэлектрычнага матэрыялу і дыэлектрычнай пранікальнасці паветра. У якасці альтэрнатывы аб'ект можна падключыць да адной з пласцін кандэнсатара. Па меры руху аб'екта пласціны набліжаюцца або аддаляюцца, і змяненне ёмістасці выкарыстоўваецца для вызначэння адноснага становішча.
Ёмістыя датчыкі могуць вымяраць перамяшчэнне, адлегласць, становішча і таўшчыню аб'ектаў. Дзякуючы высокай стабільнасці сігналу і раздзяляльнасці ёмістныя датчыкі перамяшчэння выкарыстоўваюцца ў лабараторных і прамысловых умовах. Напрыклад, ёмістныя датчыкі выкарыстоўваюцца для вымярэння таўшчыні плёнкі і нанясення клею ў аўтаматызаваных працэсах. У прамысловых машынах яны выкарыстоўваюцца для кантролю зрушэння і становішча інструмента.
Магнітастрыкцыя — гэта ўласцівасць ферамагнітных матэрыялаў, якая прымушае матэрыял змяняць свой памер або форму пры прымяненні магнітнага поля. У магнітастрыкцыйным датчыку становішча рухомы магніт палажэння прымацаваны да вымяранага аб'екта. Ён складаецца з хвалявода, які складаецца з правадоў, якія перадаюць імпульсы току, злучаных з датчыкам, размешчаным на канцы хвалявода (малюнак 3). Калі імпульс току пасылаецца па хваляводу, у дроце ствараецца магнітнае поле. які ўзаемадзейнічае з восевым магнітным полем пастаяннага магніта (магніт у поршні цыліндру, малюнак 3а). Узаемадзеянне поля выклікана скручваннем (эфект Відэмана), якое напружвае дрот, ствараючы акустычны імпульс, які распаўсюджваецца ўздоўж хвалявода і выяўляецца датчыкам на канцы хвалявода (мал. 3б). Вымярэннем часу, які прайшоў паміж ініцыяцыяй імпульсу току і выяўленне акустычнага імпульсу, адноснае становішча пазіцыйнага магніта і, такім чынам, аб'екта можна вымераць (мал.3c).
Магнітастрыктыўныя датчыкі становішча - гэта бескантактавыя датчыкі, якія выкарыстоўваюцца для вызначэння лінейнага становішча. Хвалеваводы часта змяшчаюцца ў трубкі з нержавеючай сталі або алюмінія, што дазваляе выкарыстоўваць гэтыя датчыкі ў брудным або вільготным асяроддзі.
Калі тонкі плоскі праваднік змяшчаецца ў магнітнае поле, любы ток, які цячэ, мае тэндэнцыю назапашвацца на адным баку правадыра, ствараючы рознасць патэнцыялаў, званую напругай Хола. Калі ток у правадніку пастаянны, велічыня напружання Хола будзе адлюстроўваць сілу магнітнага поля. У датчыку становішча з эфектам Хола аб'ект злучаны з магнітам, размешчаным у вале датчыка. Калі аб'ект рухаецца, становішча магніта змяняецца адносна элемента Хола, што прыводзіць да змены напружання Хола.B y вымярэння напружання Хола можна вызначыць становішча аб'екта. Існуюць спецыялізаваныя датчыкі становішча з эфектам Хола, якія могуць вызначаць становішча ў трох вымярэннях (малюнак 4). Датчыкі становішча з эфектам Хола - гэта бескантактавыя прылады, якія забяспечваюць высокую надзейнасць і хуткае вызначэнне і працуюць у шырокім дыяпазоне тэмператур. Яны выкарыстоўваюцца ў розных спажывецкіх, прамысловых, аўтамабільных і медыцынскіх прылажэннях.
Ёсць два асноўных тыпу валаконна-аптычных датчыкаў. Ва ўнутраных валаконна-аптычных датчыках валакно выкарыстоўваецца ў якасці адчувальнага элемента. У вонкавых валаконна-аптычных датчыках валаконна-аптычныя датчыкі спалучаюцца з іншай тэхналогіяй датчыка для перадачы сігналу на дыстанцыйную электроніку для апрацоўкі. У выпадку вымярэння ўласнага становішча валакна для вызначэння часавай затрымкі можна выкарыстоўваць такую ​​прыладу, як аптычны рэфлектометр у часовай вобласці. Зрух даўжыні хвалі можна вылічыць з дапамогай прыбора, які рэалізуе ап. рэфлектометр у частатнай вобласці. Валаконна-аптычныя датчыкі неўспрымальныя да электрамагнітных перашкод, могуць быць распрацаваны для працы пры высокіх тэмпературах і з'яўляюцца неправоднымі, таму іх можна выкарыстоўваць паблізу высокага ціску або лёгкаўзгаральных матэрыялаў.
Іншы валаконна-аптычны датчык, заснаваны на тэхналогіі валаконнай брэггаўскай рашоткі (FBG), таксама можа быць выкарыстаны для вымярэння становішча. FBG дзейнічае як рэжэктарны фільтр, адлюстроўваючы невялікую долю святла з цэнтрам на даўжыні хвалі Брэгга (λB) пры асвятленні святлом шырокага спектру. Ён выраблены з мікраструктурамі, выгравіраванымі ў стрыжні валакна. FBG можна выкарыстоўваць для вымярэння розных параметраў, такіх як тэмпература, дэфармацыя, ціск, нахіл, зрушэнне, паскарэнне і нагрузка.
Ёсць два тыпу аптычных датчыкаў становішча, таксама вядомых як аптычныя кадавальнікі. У адным выпадку святло пасылаецца ў прыёмнік на другім канцы датчыка. У другім тыпе выпраменьваны светлавы сігнал адлюстроўваецца кантраляваным аб'ектам і вяртаецца да крыніцы святла. У залежнасці ад канструкцыі датчыка змены ўласцівасцей святла, такіх як даўжыня хвалі, інтэнсіўнасць, фаза або палярызацыя, выкарыстоўваюцца для вызначэння палажэння аб'екта. Аптычныя датчыкі палажэння на аснове кадавальніка даступныя для лінейных і вярчальны рух. Гэтыя датчыкі дзеляцца на тры асноўныя катэгорыі;прапускаючыя аптычныя кадавальнікі, адбівальныя аптычныя кадавальнікі і інтэрфераметрычныя аптычныя кадавальнікі.
Ультрагукавыя датчыкі становішча выкарыстоўваюць п'езаэлектрычныя крышталічныя пераўтваральнікі для выпраменьвання высокачашчынных ультрагукавых хваль. Датчык вымярае адлюстраваны гук. Ультрагукавыя датчыкі могуць выкарыстоўвацца як простыя датчыкі набліжэння, або больш складаныя канструкцыі могуць прадастаўляць дальную інфармацыю. Ультрагукавыя датчыкі месцазнаходжання працуюць з мэтавымі аб'ектамі з розных матэрыялаў і асаблівасцей паверхні і могуць выяўляць невялікія аб'екты на большай адлегласці, чым многія іншыя тыпы датчыкаў месцазнаходжання. Яны ўстойлівыя да вібрацыі, амбі шум, інфрачырвонае выпраменьванне і электрамагнітныя перашкоды. Прыклады прымянення з выкарыстаннем ультрагукавых датчыкаў становішча ўключаюць вызначэнне ўзроўню вадкасці, высакахуткасны падлік аб'ектаў, рабатызаваныя сістэмы навігацыі і аўтамабільныя датчыкі. Тыповы аўтамабільны ультрагукавы датчык складаецца з пластыкавага корпуса, п'езаэлектрычнага пераўтваральніка з дадатковай мембранай і друкаванай платы з электроннымі схемамі і мікракантролерамі для перадачы, прыёму і апрацоўкі сігналаў (малюнак 5).
Датчыкі становішча могуць вымяраць абсалютны або адносны лінейны, вярчальны і вуглавы рух аб'ектаў. Датчыкі становішча могуць вымяраць рух такіх прылад, як прывады або рухавікі. Яны таксама выкарыстоўваюцца ў мабільных платформах, такіх як робаты і аўтамабілі. У датчыках становішча выкарыстоўваюцца розныя тэхналогіі з рознымі камбінацыямі экалагічнай трываласці, кошту, дакладнасці, паўтаральнасці і іншых атрыбутаў.
3D Magnetic Position Sensors, Allegro MicrosystemsAnalyzing and Enhancing the Security of Ultrasonic Sensors for Autonomous Vehicles, IEEE Internet of Things Journal Як выбраць датчык становішча, Cambridge Integrated CircuitsТыпы датчыкаў становішча, Ixthus InstrumentationШто такое індуктыўны датчык становішча?, Keyence Што такое Magnetostrictive Position Sensing?, AMETEK
Праглядайце апошнія выпускі часопіса Design World і папярэднія выпускі ў простым у выкарыстанні фармаце высокай якасці. Рэдагуйце, дзяліцеся і спампоўвайце сёння з вядучым часопісам па дызайне.
Галоўны ў свеце форум EE па вырашэнні праблем, які ахоплівае мікракантролеры, DSP, сеткі, аналагавы і лічбавы дызайн, ВЧ, сілавую электроніку, маршрутызацыю друкаваных плат і г.д.
Аўтарскае права © 2022 WTWH Media LLC. Усе правы абаронены. Матэрыял на гэтым сайце нельга прайграваць, распаўсюджваць, перадаваць, кэшаваць або выкарыстоўваць іншым спосабам без папярэдняга пісьмовага дазволу WTWH Media. Палітыка прыватнасці | Рэклама |Пра нас