משרשראות הנעה רובוטיות לרצועות מסוע בפעולות שרשרת האספקה ​​ועד לתנודה של מגדלי טורבינות רוח, חישת מיקום היא פונקציה קריטית במגוון רחב של יישומים. היא יכולה ללבוש צורות רבות, כולל ליניארי, סיבובי, זוויתי, מוחלט, אינקרמנטלי, מגע וללא מגע חיישנים. פותחו חיישנים מיוחדים בטכנולוגיות פוטנציאליות בתלת מימד שיכולים לקבוע טכנולוגיות פוטנציאליות של חושי עוצמה. זרם dy, קיבולי, magnetostrictive, אפקט הול, סיבים אופטיים, אופטי ואולטראסוני.
שאלות נפוצות זה מספקות מבוא קצר לצורות השונות של חישת מיקום, ולאחר מכן סוקרת מגוון טכנולוגיות שמעצבים יכולים לבחור מהן בעת ​​יישום פתרון חישת מיקום.
חיישני מיקום פוטנציומטריים הם מכשירים מבוססי התנגדות המשלבים מסילה התנגדות קבועה עם מגב המחובר לאובייקט שיש לחוש את מיקומו. תנועת האובייקט מזיזה את המגבים לאורך המסילה. מיקום האובייקט נמדד על ידי שימוש ברשת מחלק מתח שנוצרת על ידי מסילות ומגבים למדידת תנועה ליניארית או סיבובית עם מתח DC1 קבוע, אך בדרך כלל יש עלות דיוק נמוכה של חיישן וחיישן דיוק נמוך. .
חיישני מיקום אינדוקטיביים מנצלים שינויים בתכונות השדה המגנטי המושרה בסליל החיישן. בהתאם לארכיטקטורה שלהם, הם יכולים למדוד מיקום ליניארי או סיבובי. חיישני מיקום דיפרנציאל משתנה לינארי (LVDT) משתמשים בשלושה סלילים עטופים סביב צינור חלול;סליל ראשוני ושני סלילים משניים. הסלילים מחוברים בסדרה, ויחס הפאזה של הסליל המשני הוא 180° מחוץ לפאזה ביחס לסליל הראשוני. ליבה פרומגנטית הנקראת ארמטור ממוקמת בתוך הצינור ומחוברת לאובייקט במיקום הנמדד. מתח עירור מופעל על הסליל הראשוני והפרש אלקטרומגנטי במתח השני (EMF) מופעל בכוח השני (EMF). ניתן לקבוע את המיקום היחסי של האבזור ולמה הוא מחובר. שנאי מתח סיבובי (RVDT) משתמש באותה טכניקה למעקב אחר מיקום סיבוב. חיישני LVDT ו- RVDT מציעים דיוק טוב, ליניאריות, רזולוציה ורגישות גבוהה. הם נטולי חיכוך וניתן לאטום לשימוש בסביבות קשות.
חיישני מיקום זרם מערבולת עובדים עם עצמים מוליכים. זרמי מערבולת הם זרמים מושרים המתרחשים בחומרים מוליכים בנוכחות שדה מגנטי משתנה. זרמים אלו זורמים בלולאה סגורה ומייצרים שדה מגנטי משני. חיישני זרם מערבולת מורכבים מסלילים ומעגלי לינאריזציה. זרם החילופין ממריץ את הסליל כדי ליצור את השדה המגנטי הראשי של השדה המגנטי שלו או להרחיק את השדה המגנטי שלו. השדה המשני המיוצר על ידי זרמי מערבולת, אשר משפיע על העכבה של הסליל. ככל שהאובייקט מתקרב לסליל, הפסדי זרם המערבולת גדלים והמתח המתנודד הופך קטן יותר (איור 2). המתח המתנודד מתוקן ומעובד על ידי מעגל ליניאריזר כדי לייצר פלט DC ליניארי פרופורציונלי למרחק האובייקט.
התקני זרם מערבולת הם התקנים קשים ללא מגע המשמשים בדרך כלל כחיישני קירבה. הם כל-כיווניים ויכולים לקבוע את המרחק היחסי לעצם, אך לא את הכיוון או המרחק המוחלט לאובייקט.
כפי שהשם מרמז, חיישני מיקום קיבוליים מודדים שינויים בקיבול כדי לקבוע את מיקום האובייקט הנחוש. ניתן להשתמש בחיישנים ללא מגע אלה למדידת מיקום ליניארי או סיבובי. הם מורכבים משתי לוחות המופרדים על ידי חומר דיאלקטרי ומשתמשים באחת משתי שיטות לזיהוי מיקומו של עצם:
על מנת לגרום לשינוי בקבוע הדיאלקטרי, העצם שאת מיקומו יש לגלות מחובר לחומר הדיאלקטרי. ככל שהחומר הדיאלקטרי נע, הקבוע הדיאלקטרי האפקטיבי של הקבל משתנה עקב השילוב של שטח החומר הדיאלקטרי והקבוע הדיאלקטרי של האוויר. לחילופין, ניתן לחבר את האובייקט לאחד מהלוחות, כמו הקבלים ומרחיקים את עצם הקבלים ומרחיקים את עצם הקבל. ance משמש לקביעת המיקום היחסי.
חיישנים קיבוליים יכולים למדוד תזוזה, מרחק, מיקום ועובי של עצמים. בשל יציבות האותות והרזולוציה הגבוהים שלהם, חיישני תזוזה קיבוליים משמשים בסביבות מעבדה ותעשייתיות. לדוגמה, חיישנים קיבוליים משמשים למדידת עובי סרט ויישומי דבק בתהליכים אוטומטיים. במכונות תעשייתיות, הם משמשים לניטור תזוזה ומיקום כלי עבודה.
מגנטוסטריקציה היא תכונה של חומרים פרומגנטיים הגורמת לחומר לשנות את גודלו או צורתו בעת הפעלת שדה מגנטי. בחיישן מיקום מגנטוסטריקטי, מגנט מיקום נע מוצמד לאובייקט הנמדד. הוא מורכב ממוליך גל המורכב מחוטים הנושאים פעימות זרם, המחוברים לחיישן הממוקם בקצה של מוליך הגל (איור השדה המגנטי הנשלח הוא מוליך הגל), חוט המקיים אינטראקציה עם השדה המגנטי הצירי של המגנט הקבוע (המגנט בבוכנת הצילינדר, איור 3a). אינטראקציית השדה נגרמת על ידי פיתול (אפקט Wiedemann), אשר מאמץ את החוט, מייצר פולס אקוסטי המתפשט לאורך מוליך הגל ומזוהה על ידי חיישן בסוף מוליך הגל 3b המהווה את זרם הפולס של ה- initied the pulsing time . e וזיהוי הפולס האקוסטי, המיקום היחסי של מגנט המיקום ולכן ניתן למדוד את האובייקט (איור.3ג).
חיישני מיקום מגנטוסטריקטיבים הם חיישנים ללא מגע המשמשים לזיהוי מיקום ליניארי. מובילי גל נמצאים לרוב בצינורות נירוסטה או אלומיניום, מה שמאפשר להשתמש בחיישנים אלה בסביבות מלוכלכות או רטובות.
כאשר מוליך דק ושטוח מונח בשדה מגנטי, כל זרם שזורם נוטה להצטבר בצד אחד של המוליך, ויוצר הפרש פוטנציאל הנקרא מתח הול. אם הזרם במוליך קבוע, גודל מתח ההול ישקף את עוצמת השדה המגנטי. בחיישן מיקום של אפקט הול, האובייקט מחובר למגנט ששוכן בציר הול, כאשר התוצאה של העצם מזיזה בפיר העצם משתנה. שינוי מתח הול. על ידי מדידת מתח הול, ניתן לקבוע את מיקומו של אובייקט. ישנם חיישני מיקום מיוחדים לאפקט הול שיכולים לקבוע מיקום בתלת מימד (איור 4). חיישני מיקום אפקט הול הם מכשירים ללא מגע המספקים אמינות גבוהה וחישה מהירה, ופועלים בטווח טמפרטורות רחב. הם משמשים במגוון יישומים צרכניים, תעשייתיים ורפואיים לרכב.
ישנם שני סוגים בסיסיים של חיישני סיבים אופטיים. בחיישני סיבים אופטיים פנימיים, הסיב משמש כאלמנט החישה. בחיישני סיבים אופטיים חיצוניים, סיבים אופטיים משולבים עם טכנולוגיית חיישן נוספת כדי להעביר את האות לאלקטרוניקה מרוחקת לעיבוד. במקרה של מדידות מיקום סיבים מהותיים, ניתן להשתמש במכשיר כגון תחום זמן אופטי כדי לקבוע את מכשיר החזרה של זמן אופטי באמצעות מכשיר ביטול זמן אופטי שבו ניתן להשתמש ב-waveth הילוך אופטי. quency domain reflectometer. חיישני סיבים אופטיים חסינים בפני הפרעות אלקטרומגנטיות, ניתנים לתכנון לפעול בטמפרטורות גבוהות ואינם מוליכים, כך שניתן להשתמש בהם ליד לחץ גבוה או חומרים דליקים.
חישה נוספת של סיבים אופטיים המבוססים על טכנולוגיית סיב Bragg grating (FBG) יכולה לשמש גם למדידת מיקום. ה-FBG פועל כמסנן חריץ, המשקף חלק קטן מהאור שבמרכזו אורך הגל של Bragg (λB) כאשר הוא מואר באור רחב-ספקטרום. הוא מיוצר עם מיקרו-מבנים חרוטים לתוך ליבת הסיבים, כגון פרמטרים של טמפרטורה, הטיה, כדי למדוד את הליבה של הסיבים. מנט, תאוצה ועומס.
ישנם שני סוגים של חיישני מיקום אופטיים, הידועים גם בתור מקודדים אופטיים. במקרה אחד, האור נשלח למקלט בקצה השני של החיישן. בסוג השני, אות האור הנפלט מוחזר על ידי האובייקט המנוטר ומוחזר למקור האור. בהתאם לתכנון החיישן, שינויים במאפייני האור, כגון אורך גל, עוצמה, מיקום פאזה או קוטביות, משמשים לקביעת מיקום חיישן אופטי של אובייקט אופטי. ותנועה סיבובית. חיישנים אלו מתחלקים לשלוש קטגוריות עיקריות;מקודדים אופטיים טרנסמיססיביים, מקודדים אופטיים רפלקטיביים ומקודדים אופטיים אינטרפרומטריים.
חיישני מיקום קוליים משתמשים במתמרי קריסטל פיזואלקטריים כדי לפלוט גלים קוליים בתדירות גבוהה. החיישן מודד את הצליל המוחזר. ניתן להשתמש בחיישני אולטרסאונד כחיישני קירבה פשוטים, או עיצובים מורכבים יותר יכולים לספק מידע טווח. חיישני מיקום אולטרא-קוליים עובדים עם אובייקטי מטרה ממגוון חומרים ותכונות משטח קטנות יותר, ויכולים לזהות מרחק רב יותר של חיישנים בעלי מרחק של אובייקטים קטנים יותר. , רעשי סביבה, קרינת אינפרא אדומה והפרעות אלקטרומגנטיות. דוגמאות ליישומים המשתמשים בחיישני מיקום אולטרא-קוליים כוללים זיהוי מפלס נוזל, ספירה מהירה של עצמים, מערכות ניווט רובוטיות וחישה לרכב. חיישן אולטרה-סוני טיפוסי לרכב מורכב מבית פלסטיק, מתמר פיזואלקטרי עם מעגל מודפס ומעגלים מודפסים נוספים ומעגלים מודפסים ומעגלים משוננים, אותות ing (איור 5).
חיישני מיקום יכולים למדוד תנועה ליניארית, סיבובית וזוויתית מוחלטת או יחסית של עצמים. חיישני מיקום יכולים למדוד את התנועה של מכשירים כגון מפעילים או מנועים. הם משמשים גם בפלטפורמות ניידות כגון רובוטים ומכוניות. מגוון טכנולוגיות משמשות בחיישני מיקום עם שילובים שונים של עמידות סביבתית, עלות, דיוק, חזרות ותכונות אחרות.
חיישני מיקום מגנטי תלת מימדי, Allegro Microsystems ניתוח ושיפור האבטחה של חיישנים אולטראסוניים לכלי רכב אוטונומיים, IEEE Internet of Things Journal כיצד לבחור חיישן מיקום, מעגלים משולבים של קיימברידג' סוגי חיישני מיקום, מכשור Ixthus מהו חיישן מיקום אינדוקטיבי?, מפתח מהו עמדה מגנטית, AMET עמדה מחמירה?
עיין בגיליונות האחרונים של עולם העיצוב והגליונות האחוריים בפורמט קל לשימוש ואיכותי. ערוך, שתף והורד היום עם המגזין המוביל להנדסת עיצוב.
פורום ה-EE המוביל בעולם לפתרון בעיות המכסה מיקרו-בקרים, DSP, רשתות, עיצוב אנלוגי ודיגיטלי, RF, אלקטרוניקת כוח, ניתוב PCB ועוד
זכויות יוצרים © 2022 WTWH Media LLC.כל הזכויות שמורות.אין לשכפל, להפיץ, לשדר, לאחסן במטמון את החומר באתר זה או לעשות שימוש אחר ללא אישור מראש ובכתב של WTWH Media מדיניות פרטיות |פרסום |עלינו