Nga zinxhirët e lëvizjes robotike te shiritat transportues në operacionet e zinxhirit të furnizimit e deri te lëkundjet e kullave të turbinave me erë, sensori i pozicionit është një funksion kritik në një gamë të gjerë aplikimesh. Mund të marrë shumë forma, duke përfshirë lineare, rrotulluese, këndore, absolute, rritëse, kontaktuese dhe pa kontakt. Sensorë të specializuar mund të përcaktojnë sensorë të dimensioneve, sensorë të specializuar në tre dimensione. rrymë vorbull, kapacitiv, magnetostrictive, efekt Hall, fibër optike, optike dhe tejzanor.
Ky FAQ ofron një hyrje të shkurtër në format e ndryshme të ndijimit të pozicionit, më pas shqyrton një sërë teknologjish nga të cilat projektuesit mund të zgjedhin kur zbatojnë një zgjidhje për sensorin e pozicionit.
Sensorët e pozicionit potenciometrik janë pajisje të bazuara në rezistencë që kombinojnë një trase rezistente fikse me një fshirëse të bashkangjitur me objektin, pozicioni i të cilit duhet të ndihet. Lëvizja e objektit e lëviz fshirësin përgjatë trasesë. Pozicioni i objektit matet duke përdorur një rrjet ndarës tensioni të formuar nga shina dhe fshirëse për të matur lëvizjet lineare ose rrotulluese, portensioni i përgjithshëm me një sensor fiks. kanë saktësi dhe përsëritje të ulët.
Sensorët e pozicionit induktiv përdorin ndryshime në vetitë e fushës magnetike të shkaktuar në bobinën e sensorit. Në varësi të arkitekturës së tyre, ata mund të matin pozicionet lineare ose rrotulluese. Sensorët e pozicionit të transformatorit diferencial të ndryshueshëm linear (LVDT) përdorin tre mbështjellje të mbështjella rreth një tubi të zbrazët;një spirale primare dhe dy mbështjellje dytësore. Bobinat janë të lidhura në seri, dhe marrëdhënia fazore e mbështjelljes dytësore është 180° jashtë fazës në lidhje me bobinën parësore. Një bërthamë feromagnetike e quajtur armaturë vendoset brenda tubit dhe lidhet me objektin në vendin që matet. Një tension ngacmimi aplikohet në spiralen primare në fuqinë magnetike (EMB). mund të përcaktohet diferenca e tensionit ndërmjet bobinave dytësore, pozicioni relativ i armaturës dhe asaj me të cilën është ngjitur. Një transformator diferencial i tensionit rrotullues (RVDT) përdor të njëjtën teknikë për të gjurmuar pozicionin rrotullues. Sensorët LVDT dhe RVDT ofrojnë saktësi të mirë, linearitet, rezolucion dhe ndjeshmëri të lartë. Ato mund të përdoren në mjedise pa fërkime dhe pa fërkime.
Sensorët e pozicionit të rrymës vorbull punojnë me objekte përcjellëse. Rrymat e rrymës vorbull janë rryma të induktuara që ndodhin në materialet përçuese në prani të një fushe magnetike në ndryshim. Këto rryma rrjedhin në një unazë të mbyllur dhe gjenerojnë një fushë magnetike dytësore. Sensorët e rrymës vorbull përbëhen nga mbështjellje dhe qarqe linearizimi. Rryma alternative aktivizon spiralën për të krijuar një pozicion primare nga fusha magnetike e saj. veprimi i fushës dytësore të prodhuar nga rrymat vorbull, e cila ndikon në rezistencën e rezistencës së spirales. Ndërsa objekti i afrohet spirales, humbjet e rrymës vorbull rriten dhe tensioni lëkundës bëhet më i vogël (Figura 2). Tensioni oscilues korrigjohet dhe përpunohet nga një qark linearizues për të prodhuar një qark linear C nga distanca lineare D.
Pajisjet me rrymë vorbull janë pajisje të forta dhe pa kontakt që përdoren zakonisht si sensorë afërsisë. Ato janë të gjithëdrejtimit dhe mund të përcaktojnë distancën relative me objektin, por jo drejtimin ose distancën absolute me objektin.
Siç sugjeron emri, sensorët e pozicionit kapacitiv masin ndryshimet në kapacitet për të përcaktuar pozicionin e objektit që ndjehet. Këta sensorë pa kontakt mund të përdoren për të matur pozicionin linear ose rrotullues. Ata përbëhen nga dy pllaka të ndara nga një material dielektrik dhe përdorin një nga dy metodat për të zbuluar pozicionin e një objekti:
Për të shkaktuar një ndryshim në konstantën dielektrike, objekti pozicioni i të cilit do të zbulohet i bashkëngjitet materialit dielektrik. Ndërsa materiali dielektrik lëviz, konstanta dielektrike efektive e kondensatorit ndryshon për shkak të kombinimit të sipërfaqes së materialit dielektrik dhe konstantës dielektrike të ajrit. Përndryshe, objekti e vendos më tej pllakën e kapësit me njërin prej tyre. , dhe ndryshimi në kapacitet përdoret për të përcaktuar pozicionin relativ.
Sensorët kapacitiv mund të matin zhvendosjen, distancën, pozicionin dhe trashësinë e objekteve. Për shkak të qëndrueshmërisë dhe rezolucionit të lartë të sinjalit, sensorët e zhvendosjes kapacitore përdoren në mjedise laboratorike dhe industriale. Për shembull, sensorët kapacitiv përdoren për të matur trashësinë e filmit dhe aplikimet ngjitëse në proceset e automatizuara. Në makinat industriale, ato përdoren për të monitoruar zhvendosjen dhe pozicionin e veglave.
Magnetostriksioni është një veti e materialeve feromagnetike që bën që materiali të ndryshojë madhësinë ose formën e tij kur aplikohet një fushë magnetike. Në një sensor pozicioni magnetostrictive, një magnet i pozicionit të lëvizshëm është i bashkangjitur me objektin që matet. Ai përbëhet nga një përcjellës valësh i përbërë nga tela që mbartin pulset e rrymës, të lidhur me një sensor të vendosur në fund të valës së rrymës 3. në telin që ndërvepron me fushën magnetike boshtore të magnetit të përhershëm (magneti në pistonin e cilindrit, Figura 3a). Ndërveprimi i fushës shkaktohet nga përdredhja (efekti Wiedemann), i cili e tendos telin, duke prodhuar një puls akustik që përhapet përgjatë përcjellësit të valës dhe zbulohet nga një valëzuese në fund të valës.B. koha midis fillimit të pulsit aktual dhe zbulimit të pulsit akustik, pozicioni relativ i magnetit të pozicionit dhe për këtë arsye objekti mund të matet (Fig.3c).
Sensorët e pozicionit magnetostriktive janë sensorë pa kontakt që përdoren për të zbuluar pozicionin linear. Drejtuesit e valëve shpesh vendosen në tuba çeliku inox ose alumini, duke mundësuar që këta sensorë të përdoren në mjedise të pista ose të lagështa.
Kur një përcjellës i hollë dhe i sheshtë vendoset në një fushë magnetike, çdo rrymë që rrjedh tenton të krijohet në njërën anë të përcjellësit, duke krijuar një diferencë potenciale të quajtur tensioni Hall. Nëse rryma në përcjellës është konstante, madhësia e tensionit Hall do të pasqyrojë forcën e fushës magnetike. Në një fushë magnetike të lidhur me efektin Hall, sensori i pozicionit të magnetit është i lidhur me sensorin e pozicionit të magnetit, objekti. ndryshimet në lidhje me elementin Hall, duke rezultuar në një ndryshim të tensionit Hall. Duke matur tensionin Hall, mund të përcaktohet pozicioni i një objekti. Ka sensorë të specializuar të pozicionit me efekt Hall që mund të përcaktojnë pozicionin në tre dimensione (Figura 4). Sensorët e pozicionit të efektit Hall janë pajisje pa kontakt që ofrojnë besueshmëri të lartë dhe funksionojnë me sensorë të lartë të temperaturës dhe përdorim të shpejtë në një gamë të gjerë të temperaturës dhe përdorimit të shpejtë të konsumit, në një gamë të gjerë të temperaturës dhe përdorimit të shpejtë të konsumatorit. .
Ekzistojnë dy lloje bazë të sensorëve të fibrave optike. Në sensorët e brendshëm të fibrave optike, fibra përdoret si element ndijues. Në sensorët e jashtëm të fibrave optike, fibra optike kombinohet me një teknologji tjetër sensori për të transmetuar sinjalin në elektronikë të largët për përpunim. Në rastin e matjeve të pozicionit të fibrës optike të brendshme, një pajisje si një domen optik mund të përdoret për të pasqyruar matjet e pozicionit të fibrës optike. duke përdorur një instrument që zbaton një reflektometër të domenit të frekuencës optike. Sensorët e fibrave optike janë imun ndaj ndërhyrjeve elektromagnetike, mund të projektohen për të funksionuar në temperatura të larta dhe janë jopërçues, kështu që mund të përdoren pranë presionit të lartë ose materialeve të ndezshme.
Një sensor tjetër i fibrave optike i bazuar në teknologjinë e grilave të fibrave Bragg (FBG) mund të përdoret gjithashtu për matjen e pozicionit. FBG vepron si një filtër me nivele, duke reflektuar një pjesë të vogël të dritës të përqendruar në gjatësinë e valës Bragg (λB) kur ndriçohet nga drita me spektër të gjerë. Është fabrikuar me mikrostruktura të tilla të gdhendura në fije të ndryshme. , animi, zhvendosja, nxitimi dhe ngarkesa.
Ekzistojnë dy lloje të sensorëve të pozicionit optik, të njohur edhe si kodues optikë. Në një rast, drita dërgohet te marrësi në anën tjetër të sensorit. Në llojin e dytë, sinjali i dritës së emetuar reflektohet nga objekti i monitoruar dhe kthehet në burimin e dritës. Në varësi të dizajnit të sensorit, ndryshimet në vetitë e dritës, të tilla si gjatësia e valës, intensiteti optik, pozicioni optik i sensorit përdoret në fazën ose në pozicionin e bazës. s janë të disponueshëm për lëvizje lineare dhe rrotulluese. Këta sensorë ndahen në tre kategori kryesore;kodues optik transmetues, kodues optik reflektues dhe kodues optik interferometrik.
Sensorët e pozicionit tejzanor përdorin transduktorë kristal piezoelektrikë për të emetuar valë ultrasonike me frekuencë të lartë. Sensori mat tingullin e reflektuar. Sensorët tejzanor mund të përdoren si sensorë të thjeshtë të afërsisë, ose dizajne më komplekse mund të ofrojnë informacione të larmishme. Sensorët e pozicionit tejzanor punojnë me objekte të synuara të një larmie materialesh dhe karakteristikash sipërfaqësore dhe mund të zbulojnë shumë lloje të tjera objektesh të vogla në distancë. veprimi, zhurma e ambientit, rrezatimi infra të kuq dhe interferenca elektromagnetike. Shembuj aplikimesh që përdorin sensorë pozicioni tejzanor përfshijnë zbulimin e nivelit të lëngjeve, numërimin me shpejtësi të lartë të objekteve, sistemet e navigimit robotik dhe sensorin e automobilave.Një sensor tipik ultrasonik i automobilave përbëhet nga një strehë plastike, një piezoelektrik, një dërrasë marrëse për qarkun elektronik dhe një transduktor elektronik dhe një membranë shtesë të shtypur. përpunimi i sinjaleve (Figura 5).
Sensorët e pozicionit mund të matin lëvizjen lineare, rrotulluese dhe këndore absolute ose relative të objekteve. Sensorët e pozicionit mund të matin lëvizjen e pajisjeve të tilla si aktivizuesit ose motorët. Ato përdoren gjithashtu në platforma të lëvizshme si robotët dhe makinat. Një shumëllojshmëri teknologjish përdoren në sensorë pozicioni me kombinime të ndryshme të qëndrueshmërisë mjedisore, kostos, saktësisë, përsëritshmërisë dhe atributeve të tjera.
Sensorët e pozicionit magnetik 3D, Mikrosistemet Allegro që analizojnë dhe përmirësojnë sigurinë e sensorëve tejzanor për automjetet autonome, IEEE Internet of Things Journal Si të zgjidhni një sensor pozicioni, Qarqet e integruara të Kembrixhit Llojet e sensorëve të pozicionit, Instrumentimi IxthusÇfarë është sensori induktiv i pozicionit ET, neto magnetik EK?
Shfletoni numrat më të fundit të Design World dhe botimet e pasme në një format të lehtë për t'u përdorur dhe me cilësi të lartë. Ndryshoni, ndajeni dhe shkarkoni sot me revistën kryesore të inxhinierisë së dizajnit.
Forumi më i mirë në botë për zgjidhjen e problemeve EE që mbulon mikrokontrolluesit, DSP, rrjetet, dizajnin analog dhe dixhital, RF, elektronikën e energjisë, kursimin e PCB-ve dhe më shumë
E drejta e autorit © 2022 WTWH Media LLC. të gjitha të drejtat e rezervuara. Materiali në këtë sajt nuk mund të riprodhohet, shpërndahet, transmetohet, ruhet në memorie ose përdoret ndryshe pa lejen paraprake me shkrim të Politikës së Privatësisë së Medias WTWH | Reklamim |Rreth Nesh