De la lanțuri de transmisie robotizate la benzi transportoare în operațiunile lanțului de aprovizionare până la balansul turnurilor de turbine eoliene, detectarea poziției este o funcție critică într-o gamă largă de aplicații. Poate lua mai multe forme, inclusiv senzori liniari, rotativi, unghiulari, absoluti, incrementali, de contact și fără contact. , Efect Hall, fibră optică, optică și ultrasonică.
Aceste întrebări frecvente oferă o scurtă introducere în diferitele forme de detectare a poziției, apoi trece în revistă o gamă de tehnologii dintre care proiectanții pot alege atunci când implementează o soluție de detectare a poziției.
Senzorii potențiometrici de poziție sunt dispozitive bazate pe rezistență care combină o pistă rezistivă fixă ​​cu un ștergător atașat obiectului a cărui poziție trebuie detectată. Mișcarea obiectului deplasează ștergătorul de-a lungul pistei. Poziția obiectului este măsurată folosind o rețea divizor de tensiune formată din șine și ștergătoare pentru a măsura mișcarea liniară sau de rotație cu un senzor fix, dar cu o precizie generală mică, de tensiune continuă și cu un cost redus. repetabilitate.
Senzorii de poziție inductivi utilizează modificări ale proprietăților câmpului magnetic indus în bobina senzorului. În funcție de arhitectura lor, pot măsura poziții liniare sau de rotație. Senzorii de poziție cu transformator diferențial variabil linear (LVDT) folosesc trei bobine înfășurate în jurul unui tub tubular;o bobină primară și două bobine secundare. Bobinele sunt conectate în serie, iar relația de fază a bobinei secundare este defazată cu 180° față de bobina primară. Un miez feromagnetic numit armătură este plasat în interiorul tubului și conectat la obiectul în locația care se măsoară. O tensiune de excitație este aplicată bobinei primare și o tensiune de excitare este aplicată bobinei primare și o tensiune electromagnetică indusă (EMF) este diferența de măsurare a bobinei secundare. poziția relativă a armăturii și la ce este atașată poate fi determinată. Un transformator diferențial de tensiune rotativ (RVDT) folosește aceeași tehnică pentru a urmări poziția rotativă. Senzorii LVDT și RVDT oferă o precizie bună, liniaritate, rezoluție și sensibilitate ridicată. Sunt fără frecare și pot fi etanșați pentru utilizare în medii dure.
Senzorii de poziție de curenți turbionari funcționează cu obiecte conductoare. Curenții turbionari sunt curenți induși care apar în materialele conductoare în prezența unui câmp magnetic în schimbare. Acești curenți curg într-o buclă închisă și generează un câmp magnetic secundar. Senzorii de curent turbionar constau din bobine și circuite de liniarizare. câmp ry produs de curenții turbionari, care afectează impedanța bobinei. Pe măsură ce obiectul se apropie de bobină, pierderile curenților turbionari cresc și tensiunea de oscilație devine mai mică (Figura 2).
Dispozitivele cu curenți turbionari sunt dispozitive robuste, fără contact, utilizate de obicei ca senzori de proximitate. Sunt omnidirecționale și pot determina distanța relativă până la obiect, dar nu direcția sau distanța absolută până la obiect.
După cum sugerează și numele, senzorii capacitivi de poziție măsoară modificările capacității pentru a determina poziția obiectului care este detectat. Acești senzori fără contact pot fi utilizați pentru a măsura poziția liniară sau rotațională. Sunt formate din două plăci separate de un material dielectric și folosesc una din două metode pentru a detecta poziția unui obiect:
Pentru a provoca o modificare a constantei dielectrice, obiectul a cărui poziţie trebuie detectată este ataşat materialului dielectric. Pe măsură ce materialul dielectric se mişcă, constanta dielectrică efectivă a condensatorului se modifică datorită combinaţiei dintre suprafaţa materialului dielectric şi constanta dielectrică a aerului. În mod alternativ, obiectul poate fi conectat la una dintre plăcile condensatorului. poziție.
Senzorii capacitivi pot măsura deplasarea, distanța, poziția și grosimea obiectelor. Datorită stabilității și rezoluției ridicate a semnalului, senzorii capacitivi de deplasare sunt utilizați în medii de laborator și industriale. De exemplu, senzorii capacitivi sunt utilizați pentru a măsura grosimea filmului și aplicațiile adezive în procese automate. În mașinile industriale, sunt utilizați pentru a monitoriza deplasarea și poziția sculei.
Magnetostricția este o proprietate a materialelor feromagnetice care face ca materialul să-și schimbe dimensiunea sau forma atunci când este aplicat un câmp magnetic. Într-un senzor de poziție magnetostrictiv, un magnet de poziție mobil este atașat obiectului măsurat. Acesta constă dintr-un ghid de undă format din fire care transportă impulsuri de curent, conectate la un senzor situat la capătul ghidului de undă (Figura 3, când un fir de curent este trimis în jos cu ghidul de undă creat). Câmpul magnetic axial al magnetului permanent (magnetul din pistonul cilindric, Figura 3a). Interacțiunea câmpului este cauzată de răsucire (efectul Wiedemann), care tensionează firul, producând un impuls acustic care se propagă de-a lungul ghidului de undă și este detectat de un senzor la capătul ghidului de undă (Fig. 3b). poziția relativă a magnetului de poziție și, prin urmare, obiectul poate fi măsurat (Fig.3c).
Senzorii de poziție magnetostrictivi sunt senzori fără contact utilizați pentru a detecta poziția liniară. Ghidurile de undă sunt adesea găzduite în tuburi din oțel inoxidabil sau aluminiu, permițând acestor senzori să fie utilizați în medii murdare sau umede.
Atunci când un conductor subțire, plat este plasat într-un câmp magnetic, orice curent care curge tinde să se acumuleze pe o parte a conductorului, creând o diferență de potențial numită tensiune Hall. Dacă curentul din conductor este constant, mărimea tensiunii Hall va reflecta puterea câmpului magnetic. Într-un senzor de poziție cu efect Hall, obiectul este conectat la un găzduit de elementul senzorului, care se schimbă poziția magnetului în axul senzorului, schimbând poziția magnetului la elementul senzorului, schimbând poziția magnetului la elementul senzorului. Prin măsurarea tensiunii Hall, se poate determina poziția unui obiect. Există senzori specializați de poziție cu efect Hall care pot determina poziția în trei dimensiuni (Figura 4). Senzorii de poziție cu efect Hall sunt dispozitive fără contact care oferă fiabilitate ridicată și detectare rapidă și funcționează pe o gamă largă de temperatură. Sunt utilizați într-o gamă largă de aplicații auto, industriale și medicale.
Există două tipuri de bază de senzori cu fibră optică. În senzorii intrinseci cu fibră optică, fibra este utilizată ca element de detectare. În senzorii externi cu fibră optică, fibra optică este combinată cu o altă tehnologie de senzor pentru a transmite semnalul către electronice de la distanță pentru procesare. În cazul măsurătorilor de poziție a fibrei intrinseci, un dispozitiv, cum ar fi un domeniu optic de timp, poate fi utilizat pentru a determina undele care pot fi calculate cu un instrument de întârziere. un reflectometru în domeniul frecvenței optice. Senzorii cu fibră optică sunt imuni la interferențe electromagnetice, pot fi proiectați să funcționeze la temperaturi ridicate și sunt neconductivi, astfel încât pot fi utilizați în apropierea materialelor de înaltă presiune sau inflamabile.
O altă detecție cu fibră optică bazată pe tehnologia rețelei de fibre Bragg (FBG) poate fi, de asemenea, utilizată pentru măsurarea poziției. FBG acționează ca un filtru cu crestătură, reflectând o mică parte a luminii centrată pe lungimea de undă Bragg (λB) atunci când este iluminat de lumină cu spectru larg. Este fabricat cu microstructuri gravate în miezul fibrei, cum ar fi diferite parametrii de măsurare a presiunii, FBG, pentru măsurarea presiunii, a parametrilor, precum FBG, ment, accelerație și sarcină.
Există două tipuri de senzori optici de poziție, cunoscuți și sub denumirea de codificatori optici. Într-un caz, lumina este trimisă către un receptor de la celălalt capăt al senzorului. În al doilea tip, semnalul luminos emis este reflectat de obiectul monitorizat și returnat la sursa de lumină. În funcție de designul senzorului, modificările proprietăților luminii, cum ar fi lungimea de undă, intensitatea, fază sau polarizarea sunt disponibile pentru a determina poziția senzorului optică și liniar. Acești senzori se încadrează în trei categorii principale;codificatoare optice transmisive, codificatoare optice reflectorizante și codificatoare optice interferometrice.
Senzorii de poziție cu ultrasunete folosesc traductoare de cristal piezoelectrice pentru a emite unde ultrasonice de înaltă frecvență. Senzorul măsoară sunetul reflectat. Senzorii cu ultrasunete pot fi utilizați ca senzori de proximitate simpli, sau modele mai complexe pot oferi informații variate. Senzorii de poziție cu ultrasunete funcționează cu obiecte țintă dintr-o varietate de materiale și caracteristici de suprafață și pot detecta obiecte mici, la alte tipuri de zgomote ambientale, sunt rezistente la vibrații la zgomot ambiental. radiații și interferențe electromagnetice. Exemplele de aplicații care utilizează senzori de poziție cu ultrasunete includ detectarea nivelului lichidului, numărarea de mare viteză a obiectelor, sistemele de navigație robotizate și detectarea auto. Un senzor ultrasonic tipic pentru automobile constă dintr-o carcasă din plastic, un traductor piezoelectric cu o membrană suplimentară și o placă de circuit imprimat cu circuite electronice și microcontrolere pentru transmiterea și procesarea semnalului (fig. 5).
Senzorii de poziție pot măsura mișcarea liniară, de rotație și unghiulară absolută sau relativă a obiectelor. Senzorii de poziție pot măsura mișcarea dispozitivelor, cum ar fi actuatoare sau motoare. Sunt utilizați și în platforme mobile, cum ar fi roboți și mașini. O varietate de tehnologii sunt utilizate în senzorii de poziție cu diferite combinații de durabilitate a mediului, cost, precizie, repetabilitate și alte atribute.
Senzori magnetici de poziție 3D, Allegro MicrosystemsAnalyzing and Enhancing the Security of Ultrasonic Sensors for Autonomous Vehicles, IEEE Internet of Things Journal Cum se selectează un senzor de poziție, Circuite integrate Cambridge Tipuri de senzori de poziție, Ixthus Instrumentation Ce este un senzor de poziție inductiv?, Keyence Ce este Magnetostrictive Position Sensing, AMETEK?
Răsfoiți cele mai recente numere din Design World și numerele anterioare într-un format ușor de utilizat, de înaltă calitate. Editați, partajați și descărcați astăzi cu cea mai importantă revistă de inginerie de proiectare.
Cel mai important forum EE de rezolvare a problemelor din lume care acoperă microcontrolere, DSP, rețele, design analog și digital, RF, electronică de putere, rutare PCB și multe altele
Copyright © 2022 WTWH Media LLC.toate drepturile rezervate. Materialul de pe acest site nu poate fi reprodus, distribuit, transmis, stocat în cache sau utilizat în alt mod fără permisiunea prealabilă scrisă a WTWH Media Politica de confidențialitate | Publicitate |Despre noi