आपूर्ति श्रृंखला सञ्चालनमा रोबोटिक ड्राइभ चेनदेखि कन्वेयर बेल्टसम्म, हावा टर्बाइन टावरहरूको स्विङसम्म, स्थिति सेन्सिङ विभिन्न अनुप्रयोगहरूमा एक महत्वपूर्ण कार्य हो। यसले रेखीय, रोटरी, कोणीय, निरपेक्ष, वृद्धिशील, सम्पर्क र गैर-सम्पर्क सेन्सरहरू सहित धेरै रूपहरू लिन सक्छ। तीन आयामहरूमा स्थिति निर्धारण गर्न सक्ने विशेष सेन्सरहरू विकास गरिएको छ। स्थिति सेन्सिङ प्रविधिहरूमा पोटेन्टियोमेट्रिक, प्रेरक, एडी करेन्ट, क्यापेसिटिव, म्याग्नेटोस्ट्रिक्टिभ, हल प्रभाव, फाइबर अप्टिक, अप्टिकल र अल्ट्रासोनिक समावेश छन्।
यो FAQ ले स्थिति सेन्सिङका विभिन्न रूपहरूको संक्षिप्त परिचय प्रदान गर्दछ, त्यसपछि स्थिति सेन्सिङ समाधान लागू गर्दा डिजाइनरहरूले छनौट गर्न सक्ने प्रविधिहरूको दायराको समीक्षा गर्दछ।
पोटेन्टियोमेट्रिक स्थिति सेन्सरहरू प्रतिरोध-आधारित उपकरणहरू हुन् जसले स्थिर प्रतिरोधात्मक ट्र्याकलाई वस्तुमा जोडिएको वाइपरसँग जोड्दछ जसको स्थिति महसुस गर्न आवश्यक छ। वस्तुको चालले वाइपरलाई ट्र्याकको साथ सार्छ। स्थिर DC भोल्टेजको साथ रेखीय वा घुमाउने गति मापन गर्न रेल र वाइपरहरूद्वारा बनाइएको भोल्टेज डिभाइडर नेटवर्क प्रयोग गरेर वस्तुको स्थिति मापन गरिन्छ (चित्र १)। पोटेन्टियोमेट्रिक सेन्सरहरू कम लागतका हुन्छन्, तर सामान्यतया कम शुद्धता र दोहोरिने क्षमता हुन्छ।
आगमनात्मक स्थिति सेन्सरहरूले सेन्सर कोइलमा प्रेरित चुम्बकीय क्षेत्रको गुणहरूमा परिवर्तनहरू प्रयोग गर्छन्। तिनीहरूको वास्तुकलामा निर्भर गर्दै, तिनीहरूले रेखीय वा घुमाउने स्थितिहरू मापन गर्न सक्छन्। रेखीय भेरिएबल डिफरेंशियल ट्रान्सफर्मर (LVDT) स्थिति सेन्सरहरूले खोक्रो ट्यूब वरिपरि बेरिएका तीन कुण्डलहरू प्रयोग गर्छन्; एउटा प्राथमिक कुण्डल र दुई माध्यमिक कुण्डलहरू। कुण्डलहरू श्रृंखलामा जोडिएका छन्, र प्राथमिक कुण्डलको सन्दर्भमा माध्यमिक कुण्डलको चरण सम्बन्ध चरण बाहिर १८०° छ। आर्मेचर भनिने फेरोम्याग्नेटिक कोर ट्यूब भित्र राखिएको छ र मापन गरिएको स्थानमा वस्तुसँग जोडिएको छ। प्राथमिक कुण्डलमा उत्तेजना भोल्टेज लागू गरिन्छ र माध्यमिक कुण्डलमा विद्युत चुम्बकीय बल (EMF) प्रेरित गरिन्छ। माध्यमिक कुण्डलहरू बीचको भोल्टेज भिन्नता मापन गरेर, आर्मेचरको सापेक्षिक स्थिति र यो केमा जोडिएको छ भनेर निर्धारण गर्न सकिन्छ। घुम्ने भोल्टेज डिफरेंशियल ट्रान्सफर्मर (RVDT) ले घुम्ने स्थिति ट्र्याक गर्न उही प्रविधि प्रयोग गर्दछ। LVDT र RVDT सेन्सरहरूले राम्रो शुद्धता, रेखीयता, रिजोल्युसन र उच्च संवेदनशीलता प्रदान गर्दछ। तिनीहरू घर्षणरहित छन् र कठोर वातावरणमा प्रयोगको लागि सिल गर्न सकिन्छ।
एडी करेन्ट पोजिसन सेन्सरहरूले प्रवाहकीय वस्तुहरूसँग काम गर्छन्।एडी करेन्टहरू परिवर्तनशील चुम्बकीय क्षेत्रको उपस्थितिमा प्रवाहकीय सामग्रीहरूमा हुने प्रेरित करेन्टहरू हुन्।यी करेन्टहरू बन्द लूपमा बग्छन् र माध्यमिक चुम्बकीय क्षेत्र उत्पन्न गर्छन्।एडी करेन्ट सेन्सरहरूमा कुण्डली र रेखीयकरण सर्किटहरू हुन्छन्।वैकल्पिक करेन्टले प्राथमिक चुम्बकीय क्षेत्र सिर्जना गर्न कुण्डलीलाई उर्जा दिन्छ।जब कुनै वस्तु कुण्डलीको नजिक पुग्छ वा टाढा सर्छ, एडी करेन्टहरूद्वारा उत्पादित माध्यमिक क्षेत्रको अन्तरक्रिया प्रयोग गरेर यसको स्थिति महसुस गर्न सकिन्छ, जसले कुण्डलीको प्रतिबाधालाई असर गर्छ।वस्तु कुण्डलीको नजिक पुग्दा, एडी करेन्ट घाटा बढ्छ र दोलन भोल्टेज सानो हुन्छ (चित्र २)।दोलन भोल्टेजलाई रेखीय सर्किटद्वारा सुधार गरिन्छ र प्रशोधन गरिन्छ जसले वस्तुको दूरीको समानुपातिक रेखीय DC आउटपुट उत्पादन गर्दछ।
एडी करेन्ट उपकरणहरू बलियो, गैर-सम्पर्क उपकरणहरू हुन् जुन सामान्यतया निकटता सेन्सरको रूपमा प्रयोग गरिन्छ। तिनीहरू सर्वदिशात्मक छन् र वस्तुको सापेक्षिक दूरी निर्धारण गर्न सक्छन्, तर वस्तुको दिशा वा निरपेक्ष दूरी होइन।
नामले सुझाव दिए जस्तै, क्यापेसिटिव पोजिसन सेन्सरहरूले सेन्स भइरहेको वस्तुको स्थिति निर्धारण गर्न क्यापेसिटन्समा परिवर्तनहरू मापन गर्छन्। यी गैर-सम्पर्क सेन्सरहरू रेखीय वा घुमाउने स्थिति मापन गर्न प्रयोग गर्न सकिन्छ। तिनीहरूमा डाइलेक्ट्रिक सामग्रीद्वारा छुट्याइएका दुई प्लेटहरू हुन्छन् र वस्तुको स्थिति पत्ता लगाउन दुई विधिहरू मध्ये एउटा प्रयोग गर्छन्:
डाइइलेक्ट्रिक स्थिरांकमा परिवर्तन ल्याउनको लागि, पत्ता लगाउनु पर्ने वस्तुलाई डाइइलेक्ट्रिक सामग्रीसँग जोडिएको हुन्छ। डाइइलेक्ट्रिक सामग्री सर्दै जाँदा, डाइइलेक्ट्रिक सामग्रीको क्षेत्रफल र हावाको डाइइलेक्ट्रिक स्थिरांकको संयोजनको कारणले क्यापेसिटरको प्रभावकारी डाइइलेक्ट्रिक स्थिरांक परिवर्तन हुन्छ। वैकल्पिक रूपमा, वस्तुलाई क्यापेसिटर प्लेटहरू मध्ये एकमा जडान गर्न सकिन्छ। वस्तु सर्दै जाँदा, प्लेटहरू नजिक वा टाढा सर्छन्, र क्यापेसिटेन्समा परिवर्तन सापेक्षिक स्थिति निर्धारण गर्न प्रयोग गरिन्छ।
क्यापेसिटिव सेन्सरहरूले वस्तुहरूको विस्थापन, दूरी, स्थिति र मोटाई मापन गर्न सक्छन्। तिनीहरूको उच्च सिग्नल स्थिरता र रिजोलुसनको कारण, क्यापेसिटिव विस्थापन सेन्सरहरू प्रयोगशाला र औद्योगिक वातावरणमा प्रयोग गरिन्छ। उदाहरणका लागि, क्यापेसिटिव सेन्सरहरू स्वचालित प्रक्रियाहरूमा फिल्म मोटाई र टाँस्ने अनुप्रयोगहरू मापन गर्न प्रयोग गरिन्छ। औद्योगिक मेसिनहरूमा, तिनीहरू विस्थापन र उपकरण स्थिति निगरानी गर्न प्रयोग गरिन्छ।
चुम्बकीय संकुचन फेरोम्याग्नेटिक पदार्थहरूको एक गुण हो जसले चुम्बकीय क्षेत्र लागू गर्दा सामग्रीको आकार वा आकार परिवर्तन गर्दछ। चुम्बकीय संकुचन स्थिति सेन्सरमा, मापन गरिँदै गरेको वस्तुमा एक चल स्थिति चुम्बक जोडिएको हुन्छ। यसमा तारहरू मिलेर बनेको तरंगमार्ग हुन्छ जसले वर्तमान पल्सहरू बोक्छ, जुन तरंगमार्गको अन्त्यमा अवस्थित सेन्सरमा जडान हुन्छ (चित्र ३)। जब तरंगमार्गमा वर्तमान पल्स पठाइन्छ, तारमा चुम्बकीय क्षेत्र सिर्जना हुन्छ जुन स्थायी चुम्बकको अक्षीय चुम्बकीय क्षेत्र (सिलिन्डर पिस्टनमा चुम्बक, चित्र ३a) सँग अन्तरक्रिया गर्दछ। क्षेत्र अन्तरक्रिया घुमाउरो (विडेम्यान प्रभाव) को कारणले हुन्छ, जसले तारलाई तनाव दिन्छ, एक ध्वनिक पल्स उत्पादन गर्दछ जुन तरंगमार्गको साथ फैलिन्छ र तरंगमार्गको अन्त्यमा सेन्सरद्वारा पत्ता लगाइन्छ (चित्र ३b)। वर्तमान पल्सको सुरुवात र ध्वनिक पल्सको पत्ता लगाउने बीचको बितेको समय मापन गरेर, स्थिति चुम्बकको सापेक्ष स्थिति र त्यसैले वस्तु मापन गर्न सकिन्छ (चित्र ३c)।
म्याग्नेटोस्ट्रिक्टिभ पोजिसन सेन्सरहरू रेखीय स्थिति पत्ता लगाउन प्रयोग गरिने गैर-सम्पर्क सेन्सरहरू हुन्। वेभगाइडहरू प्रायः स्टेनलेस स्टील वा एल्युमिनियम ट्यूबहरूमा राखिन्छन्, जसले गर्दा यी सेन्सरहरू फोहोर वा भिजेको वातावरणमा प्रयोग गर्न सकिन्छ।
जब पातलो, समतल कन्डक्टरलाई चुम्बकीय क्षेत्रमा राखिन्छ, प्रवाह हुने कुनै पनि धारा कन्डक्टरको एक छेउमा जम्मा हुन्छ, जसले गर्दा हल भोल्टेज भनिने सम्भावित भिन्नता सिर्जना हुन्छ। यदि कन्डक्टरमा रहेको करेन्ट स्थिर छ भने, हल भोल्टेजको परिमाणले चुम्बकीय क्षेत्रको बललाई प्रतिबिम्बित गर्नेछ। हल-प्रभाव स्थिति सेन्सरमा, वस्तु सेन्सर शाफ्टमा राखिएको चुम्बकसँग जोडिएको हुन्छ। वस्तु सर्दै जाँदा, चुम्बकको स्थिति हल तत्वको सापेक्षमा परिवर्तन हुन्छ, जसको परिणामस्वरूप हल भोल्टेज परिवर्तन हुन्छ। हल भोल्टेज मापन गरेर, वस्तुको स्थिति निर्धारण गर्न सकिन्छ। त्यहाँ विशेष हल-प्रभाव स्थिति सेन्सरहरू छन् जसले तीन आयामहरूमा स्थिति निर्धारण गर्न सक्छन् (चित्र ४)। हल-प्रभाव स्थिति सेन्सरहरू गैर-सम्पर्क उपकरणहरू हुन् जसले उच्च विश्वसनीयता र छिटो सेन्सिङ प्रदान गर्दछ, र फराकिलो तापमान दायरामा सञ्चालन गर्दछ। तिनीहरू उपभोक्ता, औद्योगिक, अटोमोटिभ र चिकित्सा अनुप्रयोगहरूको दायरामा प्रयोग गरिन्छ।
फाइबर अप्टिक सेन्सरका दुई आधारभूत प्रकारहरू छन्। आन्तरिक फाइबर अप्टिक सेन्सरहरूमा, फाइबरलाई सेन्सिङ तत्वको रूपमा प्रयोग गरिन्छ। बाह्य फाइबर अप्टिक सेन्सरहरूमा, फाइबर अप्टिक्सलाई अर्को सेन्सर प्रविधिसँग जोडेर प्रशोधनको लागि रिमोट इलेक्ट्रोनिक्समा सिग्नल रिले गरिन्छ। आन्तरिक फाइबर स्थिति मापनको अवस्थामा, समय ढिलाइ निर्धारण गर्न अप्टिकल टाइम डोमेन रिफ्लेक्टोमिटर जस्ता उपकरण प्रयोग गर्न सकिन्छ। तरंगदैर्ध्य शिफ्ट अप्टिकल फ्रिक्वेन्सी डोमेन रिफ्लेक्टोमिटर लागू गर्ने उपकरण प्रयोग गरेर गणना गर्न सकिन्छ। फाइबर अप्टिक सेन्सरहरू विद्युत चुम्बकीय हस्तक्षेपबाट प्रतिरक्षा हुन्छन्, उच्च तापक्रममा सञ्चालन गर्न डिजाइन गर्न सकिन्छ, र गैर-चालक हुन्छन्, त्यसैले तिनीहरू उच्च दबाव वा ज्वलनशील पदार्थहरू नजिक प्रयोग गर्न सकिन्छ।
फाइबर ब्राग ग्रेटिंग (FBG) प्रविधिमा आधारित अर्को फाइबर-अप्टिक सेन्सिङ पनि स्थिति मापनको लागि प्रयोग गर्न सकिन्छ। FBG ले नच फिल्टरको रूपमा काम गर्दछ, जसले ब्रोड-स्पेक्ट्रम प्रकाशद्वारा प्रकाशित हुँदा ब्राग तरंगदैर्ध्य (λB) मा केन्द्रित प्रकाशको सानो अंशलाई प्रतिबिम्बित गर्दछ। यो फाइबर कोरमा एचेज गरिएको माइक्रोस्ट्रक्चरहरूसँग बनाइएको छ। FBG हरू तापक्रम, तनाव, दबाब, झुकाव, विस्थापन, त्वरण र भार जस्ता विभिन्न प्यारामिटरहरू मापन गर्न प्रयोग गर्न सकिन्छ।
अप्टिकल पोजिसन सेन्सरहरू दुई प्रकारका हुन्छन्, जसलाई अप्टिकल एन्कोडर पनि भनिन्छ। एउटा अवस्थामा, प्रकाश सेन्सरको अर्को छेउमा रहेको रिसीभरमा पठाइन्छ। दोस्रो प्रकारमा, उत्सर्जित प्रकाश संकेत निगरानी गरिएको वस्तुद्वारा प्रतिबिम्बित हुन्छ र प्रकाश स्रोतमा फर्काइन्छ। सेन्सर डिजाइनमा निर्भर गर्दै, प्रकाश गुणहरूमा परिवर्तनहरू, जस्तै तरंगदैर्ध्य, तीव्रता, चरण वा ध्रुवीकरण, वस्तुको स्थिति निर्धारण गर्न प्रयोग गरिन्छ। एन्कोडर-आधारित अप्टिकल पोजिसन सेन्सरहरू रेखीय र रोटरी गतिको लागि उपलब्ध छन्। यी सेन्सरहरू तीन मुख्य कोटीहरूमा पर्छन्; ट्रान्समिसिभ अप्टिकल एन्कोडरहरू, रिफ्लेक्टिव अप्टिकल एन्कोडरहरू, र इन्टरफेरोमेट्रिक अप्टिकल एन्कोडरहरू।
अल्ट्रासोनिक स्थिति सेन्सरहरूले उच्च-फ्रिक्वेन्सी अल्ट्रासोनिक तरंगहरू उत्सर्जन गर्न पिजोइलेक्ट्रिक क्रिस्टल ट्रान्सड्यूसरहरू प्रयोग गर्छन्। सेन्सरले परावर्तित ध्वनि मापन गर्दछ। अल्ट्रासोनिक सेन्सरहरू साधारण निकटता सेन्सरको रूपमा प्रयोग गर्न सकिन्छ, वा थप जटिल डिजाइनहरूले दायरा जानकारी प्रदान गर्न सक्छन्। अल्ट्रासोनिक स्थिति सेन्सरहरूले विभिन्न सामग्री र सतह सुविधाहरूको लक्षित वस्तुहरूसँग काम गर्छन्, र धेरै अन्य प्रकारका स्थिति सेन्सरहरू भन्दा बढी दूरीमा साना वस्तुहरू पत्ता लगाउन सक्छन्। तिनीहरू कम्पन, परिवेशको आवाज, इन्फ्रारेड विकिरण र विद्युत चुम्बकीय हस्तक्षेप प्रतिरोधी छन्। अल्ट्रासोनिक स्थिति सेन्सरहरू प्रयोग गर्ने अनुप्रयोगहरूको उदाहरणहरूमा तरल स्तर पत्ता लगाउने, वस्तुहरूको उच्च-गति गणना, रोबोटिक नेभिगेसन प्रणालीहरू, र अटोमोटिभ सेन्सिङ समावेश छन्। एक विशिष्ट अटोमोटिभ अल्ट्रासोनिक सेन्सरमा प्लास्टिकको आवास, अतिरिक्त झिल्ली भएको पिजोइलेक्ट्रिक ट्रान्सड्यूसर, र सिग्नलहरू प्रसारण, प्राप्त गर्ने र प्रशोधन गर्ने इलेक्ट्रोनिक सर्किटहरू र माइक्रोकन्ट्रोलरहरू भएको छापिएको सर्किट बोर्ड हुन्छ (चित्र ५)।
स्थिति सेन्सरहरूले वस्तुहरूको निरपेक्ष वा सापेक्षिक रेखीय, घूर्णन र कोणीय गति मापन गर्न सक्छन्। स्थिति सेन्सरहरूले एक्चुएटर वा मोटर जस्ता उपकरणहरूको चाल मापन गर्न सक्छन्। तिनीहरू रोबोट र कारहरू जस्ता मोबाइल प्लेटफर्महरूमा पनि प्रयोग गरिन्छ। वातावरणीय स्थायित्व, लागत, शुद्धता, दोहोरिने क्षमता, र अन्य विशेषताहरूको विभिन्न संयोजनहरूको साथ स्थिति सेन्सरहरूमा विभिन्न प्रविधिहरू प्रयोग गरिन्छ।
थ्रीडी म्याग्नेटिक पोजिसन सेन्सरहरू, एलेग्रो माइक्रोसिस्टमहरू स्वायत्त सवारी साधनहरूको लागि अल्ट्रासोनिक सेन्सरहरूको सुरक्षा विश्लेषण र बृद्धि गर्दै, IEEE इन्टरनेट अफ थिंग्स जर्नल पोजिसन सेन्सर कसरी चयन गर्ने, क्याम्ब्रिज इन्टिग्रेटेड सर्किटहरू पोजिसन सेन्सर प्रकारहरू, Ixthus इन्स्ट्रुमेन्टेसन इन्डक्टिभ पोजिसन सेन्सर के हो?, किन्स म्याग्नेटोस्ट्रिक्टिभ पोजिसन सेन्सिङ के हो?, AMETEK
डिजाइन वर्ल्डका नवीनतम अंकहरू र पछाडिका अंकहरू प्रयोग गर्न सजिलो, उच्च-गुणस्तरको ढाँचामा ब्राउज गर्नुहोस्। अग्रणी डिजाइन इन्जिनियरिङ पत्रिकासँग आजै सम्पादन गर्नुहोस्, साझेदारी गर्नुहोस् र डाउनलोड गर्नुहोस्।
माइक्रोकन्ट्रोलरहरू, DSP, नेटवर्किङ, एनालग र डिजिटल डिजाइन, RF, पावर इलेक्ट्रोनिक्स, PCB राउटिङ, र थप कुराहरू समेट्ने विश्वको शीर्ष समस्या समाधान गर्ने EE फोरम।
प्रतिलिपि अधिकार © २०२२ WTWH मिडिया LLC.सबै अधिकार सुरक्षित। यस साइटमा भएका सामग्रीहरू WTWH मिडियाको पूर्व लिखित अनुमति बिना पुन: उत्पादन, वितरण, प्रसारण, क्यास वा अन्यथा प्रयोग गर्न सकिँदैन। गोपनीयता नीति | विज्ञापन | हाम्रो बारेमा