Daripada rantaian pemacu robotik kepada tali pinggang penghantar dalam operasi rantaian bekalan kepada ayunan menara turbin angin, penderiaan kedudukan adalah fungsi kritikal dalam pelbagai aplikasi. Ia boleh mengambil pelbagai bentuk, termasuk linear, berputar, sudut, mutlak, inkremental, sentuhan dan penderia bukan sentuhan. Penderia khusus telah dibangunkan yang boleh menentukan kedudukan, penderiaan tiga dimensi yang boleh menentukan kedudukan dalam tiga dimensi penderiaan arus. , kapasitif, magnetostrictive, kesan Hall, gentian optik, optik dan ultrasonik.
Soalan Lazim ini menyediakan pengenalan ringkas kepada pelbagai bentuk penderiaan kedudukan, kemudian menyemak pelbagai teknologi yang boleh dipilih oleh pereka apabila melaksanakan penyelesaian penderiaan kedudukan.
Penderia kedudukan potensiometri ialah peranti berasaskan rintangan yang menggabungkan trek rintangan tetap dengan pengelap yang dilekatkan pada objek yang kedudukannya perlu dirasai. Pergerakan objek menggerakkan pengelap di sepanjang trek. Kedudukan objek diukur dengan menggunakan rangkaian pembahagi voltan yang dibentuk oleh rel dan pengelap untuk mengukur gerakan linear atau putaran dengan voltan DC tetap, kebolehulangan kos rendah dan kebolehulangan secara amnya (Rajah 1).
Penderia kedudukan induktif menggunakan perubahan dalam sifat medan magnet yang teraruh dalam gegelung penderia. Bergantung pada seni binanya, ia boleh mengukur kedudukan linear atau putaran. Penderia kedudukan Pengubah Pembezaan Pembolehubah Linear (LVDT) menggunakan tiga gegelung yang dililit pada tiub berongga;gegelung primer dan dua gegelung sekunder.Gegelung disambungkan secara bersiri, dan hubungan fasa gegelung sekunder adalah 180° daripada fasa berkenaan dengan gegelung primer. Teras feromagnetik yang dipanggil angker diletakkan di dalam tiub dan disambungkan kepada objek di lokasi yang diukur. Voltan pengujaan dikenakan pada gegelung primer dan daya elektromagnet yang terpengaruh (BMF) adalah gegelung relatif kedudukan sekunder. daripada angker dan apa yang dilekatkan padanya boleh ditentukan.Pengubah pembezaan voltan berputar (RVDT) menggunakan teknik yang sama untuk menjejaki kedudukan berputar.Penderia LVDT dan RVDT menawarkan ketepatan, kelinearan, resolusi dan kepekaan yang baik.Ia tidak bergeseran dan boleh dimeterai untuk digunakan dalam persekitaran yang keras.
Penderia kedudukan arus pusar berfungsi dengan objek pengalir.Arus pusar ialah arus teraruh yang berlaku dalam bahan konduktif dengan kehadiran medan magnet yang berubah-ubah.Arus ini mengalir dalam gelung tertutup dan menjana medan magnet sekunder.Penderia arus pusar terdiri daripada gegelung dan litar linearisasi.Arus ulang alik memberi tenaga kepada gegelung untuk mencipta medan magnet primer.Apabila objek menjauhi medan magnet primer yang terhasil dengan menggunakan medan koil sekunder, objek tersebut boleh menghampiri atau mengedarkan arus interaksi. , yang menjejaskan impedans gegelung. Apabila objek semakin hampir dengan gegelung, kehilangan arus pusar meningkat dan voltan berayun menjadi lebih kecil (Rajah 2). Voltan berayun diperbetulkan dan diproses oleh litar linearizer untuk menghasilkan keluaran DC linear berkadar dengan jarak objek.
Peranti arus pusar adalah lasak, peranti bukan sentuhan biasanya digunakan sebagai penderia kehampiran. Ia adalah omnidirectional dan boleh menentukan jarak relatif kepada objek, tetapi bukan arah atau jarak mutlak ke objek.
Seperti namanya, penderia kedudukan kapasitif mengukur perubahan dalam kapasitansi untuk menentukan kedudukan objek yang dideri. Penderia bukan sentuhan ini boleh digunakan untuk mengukur kedudukan linear atau putaran. Ia terdiri daripada dua plat yang dipisahkan oleh bahan dielektrik dan menggunakan salah satu daripada dua kaedah untuk mengesan kedudukan objek:
Untuk menyebabkan perubahan dalam pemalar dielektrik, objek yang kedudukannya ingin dikesan dilekatkan pada bahan dielektrik. Apabila bahan dielektrik bergerak, pemalar dielektrik berkesan kapasitor berubah disebabkan oleh gabungan luas bahan dielektrik dan pemalar dielektrik udara. Secara alternatif, objek itu boleh disambungkan ke salah satu objek plat kapasitor yang jauh dan tidak berkapasiti. digunakan untuk menentukan kedudukan relatif.
Penderia kapasitif boleh mengukur anjakan, jarak, kedudukan dan ketebalan objek. Disebabkan oleh kestabilan dan resolusi isyarat yang tinggi, penderia anjakan kapasitif digunakan dalam persekitaran makmal dan industri. Contohnya, penderia kapasitif digunakan untuk mengukur ketebalan filem dan aplikasi pelekat dalam proses automatik. Dalam mesin industri, ia digunakan untuk memantau anjakan dan kedudukan alat.
Magnetostriction ialah sifat bahan feromagnetik yang menyebabkan bahan berubah saiz atau bentuknya apabila medan magnet digunakan.Dalam penderia kedudukan magnetostrictive, magnet kedudukan alih dilekatkan pada objek yang diukur.Ia terdiri daripada pandu gelombang yang terdiri daripada wayar yang membawa denyutan arus, disambungkan kepada penderia yang terletak di hujung pandu gelombang (Rajah 3 apabila medan gelombang berinteraksi dengan medan magnet yang dihantar ke bawah). medan magnet paksi magnet kekal (magnet dalam omboh silinder, Rajah 3a). Interaksi medan disebabkan oleh berpusing (kesan Wiedemann), yang menegangkan wayar, menghasilkan nadi akustik yang merambat di sepanjang pandu gelombang dan dikesan oleh penderia pada penghujung pandu gelombang (Rajah 3b). Dengan pengesanan masa bagi nadi ini dan kedudukan relatif denyutan selang masa antara ini dan nadi relatif. magnet kedudukan dan oleh itu objek boleh diukur (Gamb.3c).
Penderia kedudukan magnetostriktif ialah penderia bukan sentuhan yang digunakan untuk mengesan kedudukan linear.Pandu gelombang selalunya ditempatkan dalam tiub keluli tahan karat atau aluminium, membolehkan penderia ini digunakan dalam persekitaran yang kotor atau basah.
Apabila konduktor yang nipis dan rata diletakkan dalam medan magnet, sebarang arus yang mengalir cenderung terkumpul pada satu sisi konduktor, mewujudkan beza potensi yang dipanggil voltan Hall. Jika arus dalam konduktor adalah malar, magnitud voltan Hall akan mencerminkan kekuatan medan magnet. Dalam penderia kedudukan Hall-effect, objek disambungkan kepada magnet yang ditempatkan di dalam aci penderia, apabila objek digerakkan oleh voltan Hall, objek relatif akan berubah. memastikan voltan Dewan, kedudukan objek boleh ditentukan.Terdapat penderia kedudukan kesan Dewan khusus yang boleh menentukan kedudukan dalam tiga dimensi (Rajah 4). Penderia kedudukan kesan dewan ialah peranti bukan sentuhan yang memberikan kebolehpercayaan yang tinggi dan pengesanan pantas, dan beroperasi pada julat suhu yang luas. Ia digunakan dalam pelbagai aplikasi pengguna, industri, automotif dan perubatan.
Terdapat dua jenis asas penderia gentian optik.Dalam penderia gentian optik intrinsik, gentian digunakan sebagai elemen penderiaan.Dalam penderia gentian optik luaran, gentian optik digabungkan dengan teknologi penderia lain untuk menyampaikan isyarat kepada elektronik jauh untuk diproses.Dalam kes pengukuran kedudukan gentian intrinsik, peranti seperti pemantul domain masa optikal boleh digunakan untuk menentukan kelewatan domain panjang gelombang yang boleh digunakan untuk menentukan kelewatan domain panjang gelombang. Penderia gentian optik kebal terhadap gangguan elektromagnet, boleh direka bentuk untuk beroperasi pada suhu tinggi, dan tidak konduktif, jadi ia boleh digunakan berhampiran tekanan tinggi atau bahan mudah terbakar.
Satu lagi penderiaan gentian optik berdasarkan teknologi gentian Bragg grating (FBG) juga boleh digunakan untuk pengukuran kedudukan.FBG bertindak sebagai penapis takuk, memantulkan sebahagian kecil cahaya yang berpusat pada panjang gelombang Bragg (λB) apabila diterangi oleh cahaya spektrum luas. Ia direka dengan struktur mikro yang terukir ke dalam teras gentian. FBG, tekanan, parameter yang boleh digunakan untuk mengukur, tekanan, pelbagai parameter seperti di dalam teras gentian. elerasi dan beban.
Terdapat dua jenis penderia kedudukan optik, juga dikenali sebagai pengekod optik. Dalam satu kes, cahaya dihantar ke penerima di hujung penderia yang lain. Dalam jenis kedua, isyarat cahaya yang dipancarkan dipantulkan oleh objek yang dipantau dan dikembalikan kepada sumber cahaya. Bergantung pada reka bentuk penderia, perubahan dalam sifat cahaya, seperti panjang gelombang, keamatan, fasa atau polarisasi objek berasaskan penderiaan, digunakan untuk menentukan kedudukan berasaskan garis optik dan penderia. Penderia ini terbahagi kepada tiga kategori utama;pengekod optik transmissive, pengekod optik reflektif, dan pengekod optik interferometrik.
Penderia kedudukan ultrasonik menggunakan transduser kristal piezoelektrik untuk memancarkan gelombang ultrasonik frekuensi tinggi. Penderia mengukur bunyi yang dipantulkan. Penderia ultrasonik boleh digunakan sebagai penderia kehampiran yang mudah, atau reka bentuk yang lebih kompleks boleh memberikan maklumat julat. Penderia kedudukan ultrasonik berfungsi dengan objek sasaran daripada pelbagai bahan dan ciri permukaan, dan boleh mengesan objek kecil pada jarak yang lebih besar, tidak mempunyai jarak yang lebih besar daripada penderiaan, tidak mempunyai jarak yang lebih besar daripada penderia. sinaran inframerah dan gangguan elektromagnet.Contoh aplikasi menggunakan penderia kedudukan ultrasonik termasuk pengesanan paras cecair, pengiraan objek berkelajuan tinggi, sistem navigasi robotik dan penderiaan automotif. Penderia ultrasonik automotif tipikal terdiri daripada perumah plastik, transduser piezoelektrik dengan membran tambahan dan papan litar bercetak dengan litar elektronik dan pemancar, pengawal mikro5.
Penderia kedudukan boleh mengukur pergerakan objek secara linear, putaran dan sudut relatif atau mutlak. Penderia kedudukan boleh mengukur pergerakan peranti seperti penggerak atau motor. Ia juga digunakan dalam platform mudah alih seperti robot dan kereta. Pelbagai teknologi digunakan dalam penderia kedudukan dengan pelbagai kombinasi ketahanan persekitaran, kos, ketepatan, kebolehulangan dan atribut lain.
Penderia Kedudukan Magnetik 3D, Allegro MicrosystemsMenganalisis dan Meningkatkan Keselamatan Penderia Ultrasonik untuk Kenderaan Autonomi, IEEE Internet of Things Journal Bagaimana untuk memilih penderia kedudukan, Cambridge Integrated CircuitsPosition jenis sensor, Ixthus InstrumentationApakah penderia kedudukan induktif?, Keyence Apakah itu Senat Magnetostrictive AMET?
Semak imbas isu terkini Dunia Reka Bentuk dan isu belakang dalam format yang mudah digunakan dan berkualiti tinggi. Edit, kongsi dan muat turun hari ini dengan majalah kejuruteraan reka bentuk terkemuka.
Forum EE penyelesaian masalah teratas dunia meliputi mikropengawal, DSP, rangkaian, reka bentuk analog dan digital, RF, elektronik kuasa, penghalaan PCB dan banyak lagi
Hak Cipta © 2022 WTWH Media LLC.semua hak terpelihara.Bahan di laman web ini tidak boleh diterbitkan semula, diedarkan, dihantar, dicache atau sebaliknya digunakan tanpa kebenaran bertulis terlebih dahulu daripada Dasar Privasi Media WTWH |Pengiklanan |Tentang kita