De robotaj transmisioĉenoj ĝis transportbendoj en provizoĉenaj operacioj ĝis la svingado de ventoturbinturoj, poziciosensado estas kritika funkcio en vasta gamo de aplikoj. Ĝi povas preni multajn formojn, inkluzive de liniaj, rotaciantaj, angulaj, absolutaj, pliigaj, kontaktaj kaj nekontaktaj sensiloj. Specialigitaj sensiloj estis evoluigitaj, kiuj povas determini pozicion en tri dimensioj. Poziciosensaj teknologioj inkluzivas potentiometrajn, induktajn, kirlokurentajn, kapacitajn, magnetostriktivajn, Halajn efikojn, fibrooptikajn, optikajn kaj ultrasonajn.
Ĉi tiu Oftaj Demandoj provizas koncizan enkondukon al la diversaj formoj de pozicia sensado, poste revizias gamon da teknologioj, el kiuj dizajnistoj povas elekti dum efektivigo de pozicia sensa solvo.
Potentiometriaj poziciaj sensiloj estas rezistanc-bazitaj aparatoj, kiuj kombinas fiksan rezistan trakon kun viŝilo fiksita al la objekto, kies pozicion oni devas senti. La movado de la objekto movas la viŝilojn laŭlonge de la trako. La pozicio de la objekto estas mezurata per tensiodividila reto formita de reloj kaj viŝiloj por mezuri linian aŭ rotacian moviĝon kun fiksa kontinua tensio (Figuro 1). Potentiometriaj sensiloj estas malmultekostaj, sed ĝenerale havas malaltan precizecon kaj ripeteblon.
Induktaj poziciaj sensiloj utiligas ŝanĝojn en la ecoj de la magneta kampo induktita en la sensora bobeno. Depende de ilia arkitekturo, ili povas mezuri linearan aŭ rotacian pozicion. Linearaj Variablaj Diferencialaj Transformiloj (LVDT) poziciaj sensiloj uzas tri volvaĵojn ĉirkaŭ kava tubo; primara bobeno kaj du sekundaraj bobenoj. La bobenoj estas konektitaj serie, kaj la fazrilato de la sekundara bobeno estas 180° malfaza rilate al la primara bobeno. Feromagneta kerno nomata armaturo estas metita ene de la tubo kaj konektita al la objekto ĉe la mezurata loko. Ekscita tensio estas aplikita al la primara bobeno kaj elektromagneta forto (EMF) estas induktita en la sekundara bobeno. Mezurante la tensiodiferencon inter la sekundaraj bobenoj, la relativa pozicio de la armaturo kaj al kio ĝi estas ligita povas esti determinita. Rotacia tensiodiferenciala transformilo (RVDT) uzas la saman teknikon por spuri rotacian pozicion. LVDT kaj RVDT sensiloj ofertas bonan precizecon, linearecon, distingivon kaj altan sentemon. Ili estas senproblemaj kaj povas esti sigelitaj por uzo en severaj medioj.
Kirlokurentaj poziciaj sensiloj funkcias kun konduktivaj objektoj. Kirlokurentoj estas indukitaj kurentoj, kiuj okazas en konduktivaj materialoj en la ĉeesto de ŝanĝiĝanta magneta kampo. Ĉi tiuj kurentoj fluas en fermita buklo kaj generas sekundaran magnetan kampon. Kirlokurentaj sensiloj konsistas el bobenoj kaj liniigaj cirkvitoj. La alterna kurento energiigas la bobenon por krei la primaran magnetan kampon. Kiam objekto alproksimiĝas aŭ moviĝas for de la bobeno, ĝia pozicio povas esti sentita uzante la interagadon de la sekundara kampo produktita de kirlokurentoj, kiu influas la impedancon de la bobeno. Kiam la objekto alproksimiĝas al la bobeno, la kirlokurentaj perdoj pliiĝas kaj la oscila tensio fariĝas pli malgranda (Figuro 2). La oscila tensio estas rektigita kaj prilaborita per liniiga cirkvito por produkti linearan kontinukurentan eliron proporcian al la distanco de la objekto.
Kirlokurentaj aparatoj estas fortikaj, nekontaktaj aparatoj tipe uzataj kiel proksimecsensiloj. Ili estas ĉiudirektaj kaj povas determini la relativan distancon al la objekto, sed ne la direkton aŭ absolutan distancon al la objekto.
Kiel la nomo sugestas, kapacitaj poziciaj sensiloj mezuras ŝanĝojn en kapacitanco por determini la pozicion de la objekto sentata. Ĉi tiuj nekontaktaj sensiloj povas esti uzataj por mezuri linian aŭ rotacian pozicion. Ili konsistas el du platoj apartigitaj per dielektrika materialo kaj uzas unu el du metodoj por detekti la pozicion de objekto:
Por kaŭzi ŝanĝon en la dielektrika konstanto, la objekto, kies pozicio estas detekta, estas ligita al la dielektrika materialo. Dum la dielektrika materialo moviĝas, la efika dielektrika konstanto de la kondensilo ŝanĝiĝas pro la kombinaĵo de la areo de la dielektrika materialo kaj la dielektrika konstanto de aero. Alternative, la objekto povas esti konektita al unu el la kondensilplatoj. Dum la objekto moviĝas, la platoj moviĝas pli proksimen aŭ pli malproksimen, kaj la ŝanĝo en kapacitanco estas uzata por determini la relativan pozicion.
Kapacita sensiloj povas mezuri delokiĝon, distancon, pozicion kaj dikon de objektoj. Pro ilia alta signala stabileco kaj distingivo, kapacita delokiĝsensiloj estas uzataj en laboratorioj kaj industriaj medioj. Ekzemple, kapacita sensiloj estas uzataj por mezuri filmdikecon kaj gluajn aplikojn en aŭtomataj procezoj. En industriaj maŝinoj, ili estas uzataj por monitori delokiĝon kaj ilpozicion.
Magnetostriktio estas eco de feromagnetaj materialoj, kiu kaŭzas, ke la materialo ŝanĝas sian grandecon aŭ formon kiam magneta kampo estas aplikata. En magnetostriktiva pozicia sensilo, movebla pozicia magneto estas ligita al la mezurata objekto. Ĝi konsistas el ondgvidilo konsistanta el dratoj, kiuj portas kurentpulsojn, konektitaj al sensilo situanta ĉe la fino de la ondgvidilo (Figuro 3). Kiam kurentpulso estas sendita laŭ la ondgvidilo, magneta kampo kreiĝas en la drato, kiu interagas kun la aksa magneta kampo de la permanenta magneto (la magneto en la cilindra piŝto, Figuro 3a). La kampa interagado estas kaŭzita de tordado (la Wiedemann-efiko), kiu streĉas la draton, produktante akustikan pulson, kiu disvastiĝas laŭ la ondgvidilo kaj estas detektita de sensilo ĉe la fino de la ondgvidilo (Figuro 3b). Mezurante la pasintan tempon inter la komenco de la kurentpulso kaj la detekto de la akustika pulso, la relativa pozicio de la pozicia magneto kaj tial la objekto povas esti mezurata (Figuro 3c).
Magnetostriktivaj poziciaj sensiloj estas nekontaktaj sensiloj uzataj por detekti linian pozicion. Ondgvidiloj ofte estas enhavitaj en rustorezista ŝtalo aŭ aluminiotuboj, ebligante ĉi tiujn sensilojn esti uzataj en malpuraj aŭ malsekaj medioj.
Kiam maldika, plata konduktilo estas metita en magnetan kampon, ĉiu fluanta kurento emas amasiĝi sur unu flanko de la konduktilo, kreante potencialan diferencon nomatan la Hall-tensio. Se la kurento en la konduktilo estas konstanta, la grando de la Hall-tensio reflektos la forton de la magneta kampo. En Hall-efika pozicia sensilo, la objekto estas konektita al magneto enhavita en la sensila ŝafto. Dum la objekto moviĝas, la pozicio de la magneto ŝanĝiĝas relative al la Hall-elemento, rezultante en ŝanĝiĝanta Hall-tensio. Mezurante la Hall-tension, la pozicio de objekto povas esti determinita. Ekzistas specialigitaj Hall-efikaj poziciaj sensiloj, kiuj povas determini pozicion en tri dimensioj (Figuro 4). Hall-efikaj poziciaj sensiloj estas ne-kontaktaj aparatoj, kiuj provizas altan fidindecon kaj rapidan sentadon, kaj funkcias super larĝa temperaturintervalo. Ili estas uzataj en gamo da konsumantaj, industriaj, aŭtomobilaj kaj medicinaj aplikoj.
Ekzistas du bazaj tipoj de fibro-optikaj sensiloj. En internaj fibro-optikaj sensiloj, la fibro estas uzata kiel la sensilo. En eksteraj fibro-optikaj sensiloj, fibro-optiko estas kombinita kun alia sensila teknologio por relaji la signalon al malproksima elektroniko por prilaborado. En la kazo de internaj fibro-poziciaj mezuradoj, aparato kiel ekzemple optika tempo-domajna reflektometro povas esti uzata por determini la tempoprokraston. La ondolongo-ŝovo povas esti kalkulita uzante instrumenton, kiu efektivigas optikan frekvencan domajnan reflektometron. Fibro-optikaj sensiloj estas imunaj kontraŭ elektromagneta interfero, povas esti desegnitaj por funkcii je altaj temperaturoj, kaj estas nekonduktivaj, do ili povas esti uzataj proksime al alta premo aŭ brulemaj materialoj.
Alia fibro-optika sensado bazita sur fibra Bragg-krada (FBG) teknologio ankaŭ povas esti uzata por poziciomezurado. La FBG funkcias kiel noĉfiltrilo, reflektante malgrandan frakcion de la lumo centrita sur la Bragg-ondolongo (λB) kiam prilumite per larĝspektra lumo. Ĝi estas fabrikita kun mikrostrukturoj gratitaj en la fibran kernon. FBG-oj povas esti uzataj por mezuri diversajn parametrojn kiel temperaturo, streĉo, premo, kliniĝo, delokiĝo, akcelo kaj ŝarĝo.
Ekzistas du tipoj de optikaj poziciaj sensiloj, ankaŭ konataj kiel optikaj kodiloj. En unu kazo, lumo estas sendita al ricevilo ĉe la alia fino de la sensilo. En la dua tipo, la elsendita lumsignalo estas reflektita de la monitorata objekto kaj resendita al la lumfonto. Depende de la sensilo-dezajno, ŝanĝoj en lumproprecoj, kiel ondolongo, intenseco, fazo aŭ polusiĝo, estas uzataj por determini la pozicion de objekto. Kodilo-bazitaj optikaj poziciaj sensiloj estas haveblaj por lineara kaj rotacia movado. Ĉi tiuj sensiloj falas en tri ĉefajn kategoriojn; transmisivaj optikaj kodiloj, reflektaj optikaj kodiloj kaj interferometriaj optikaj kodiloj.
Ultrasonaj poziciaj sensiloj uzas piezoelektrajn kristalajn transduktilojn por elsendi altfrekvencajn ultrasonajn ondojn. La sensilo mezuras la reflektitan sonon. Ultrasonaj sensiloj povas esti uzataj kiel simplaj proksimecsensiloj, aŭ pli kompleksaj dezajnoj povas provizi distancajn informojn. Ultrasonaj poziciaj sensiloj funkcias kun celaj objektoj el diversaj materialoj kaj surfacaj trajtoj, kaj povas detekti malgrandajn objektojn je pli grandaj distancoj ol multaj aliaj specoj de poziciaj sensiloj. Ili estas rezistemaj al vibrado, ĉirkaŭa bruo, infraruĝa radiado kaj elektromagneta interfero. Ekzemploj de aplikoj uzantaj ultrasonajn poziciajn sensilojn inkluzivas detekton de likva nivelo, altrapidan nombradon de objektoj, robotajn navigaciajn sistemojn kaj aŭtomobilan sensadon. Tipa aŭtomobila ultrasona sensilo konsistas el plasta enfermaĵo, piezoelektra transduktilo kun aldona membrano, kaj presita cirkvitplato kun elektronikaj cirkvitoj kaj mikroregiloj por sendi, ricevi kaj prilabori signalojn (Figuro 5).
Poziciaj sensiloj povas mezuri absolutan aŭ relativan linian, rotacian kaj angulan moviĝon de objektoj. Poziciaj sensiloj povas mezuri la movadon de aparatoj kiel aktuatoroj aŭ motoroj. Ili ankaŭ estas uzataj en moveblaj platformoj kiel robotoj kaj aŭtoj. Diversaj teknologioj estas uzataj en poziciaj sensiloj kun diversaj kombinaĵoj de media fortikeco, kosto, precizeco, ripeteblo kaj aliaj atributoj.
3D Magnetaj Poziciaj Sensiloj, Allegro Microsystems Analizo kaj Plibonigo de la Sekureco de Ultrasonaj Sensiloj por Aŭtonomaj Veturiloj, IEEE Internet of Things Journal Kiel elekti pozician sensilon, Cambridge Integrated Circuits Tipoj de poziciaj sensiloj, Ixthus Instrumentation Kio estas indukta pozicia sensilo?, Keyence Kio estas Magnetostriktiva Pozicia Sensado?, AMETEK
Foliumu la plej novajn numerojn de Design World kaj malnovajn numerojn en facile uzebla, altkvalita formato. Redaktu, dividu kaj elŝutu hodiaŭ per la ĉefa revuo pri dezajna inĝenierado.
La plej grava problemsolva EE-forumo en la mondo, kiu kovras mikroregilojn, DSP-ojn, retigadon, analogan kaj ciferecan dezajnon, RF-on, potencan elektronikon, PCB-vojigon, kaj pli.
Kopirajto © 2022 WTWH Media LLC. Ĉiuj rajtoj rezervitaj. La materialo en ĉi tiu retejo ne rajtas esti reproduktita, distribuita, transdonita, konservita en kaŝmemoro aŭ alie uzata sen la antaŭa skriba permeso de WTWH Media. Regularo pri Privateco | Reklamado | Pri Ni