Од роботских погонских ланаца до транспортних трака у операцијама ланца снабдевања до љуљања стубова ветротурбина, детекција положаја је критична функција у широком спектру примена. Може да има много облика, укључујући линеарне, ротационе, угаоне, апсолутне, инкременталне, контактне и бесконтактне сензоре. Развијени су специјализовани сензори који могу да одреде тридимензионалне технологије лонца за одређивање положаја у три димензије. струјни, капацитивни, магнетостриктивни, Холов ефекат, оптичка влакна, оптички и ултразвучни.
Ова најчешћа питања пружају кратак увод у различите облике сензора положаја, а затим даје преглед низа технологија које дизајнери могу да бирају приликом имплементације решења за детекцију положаја.
Потенциометријски сензори положаја су уређаји засновани на отпору који комбинују фиксну отпорну стазу са брисачем причвршћеним за објекат чији положај треба да се осети. Кретање објекта помера брисач дуж стазе. Положај објекта се мери коришћењем мреже разделника напона коју формирају шине и брисачи за мерење линеарног или ротационог кретања са ниском ценом ДЦ сензора (Слика цц су ниске цене једносмерног напона). ци и поновљивост.
Индуктивни сензори положаја користе промене у својствима магнетног поља индукованог у намотају сензора. У зависности од њихове архитектуре, могу да мере линеарне или ротационе позиције. Сензори положаја линеарног променљивог диференцијалног трансформатора (ЛВДТ) користе три завојнице омотане око шупље цеви;примарни калем и два секундарна намотаја. Намотаји су повезани серијски, а фазни однос секундарног намотаја је 180° ван фазе у односу на примарни калем. Феромагнетно језгро звано арматура је постављено унутар цеви и повезано са објектом на локацији која се мери. Напон побуде се примењује на примарни калем, а напон побуде се примењује на примарни калем, а електромагнетно језгро које се јавља у другом електромагнету. може се одредити разлика напона између секундарних намотаја, релативни положај арматуре и на шта је причвршћена. Ротациони диференцијални трансформатор напона (РВДТ) користи исту технику за праћење ротационог положаја. ЛВДТ и РВДТ сензори нуде добру прецизност, линеарност, резолуцију и високу осетљивост. Они су без трења и могу се заптивати за употребу у тешким окружењима.
Сензори положаја вртложних струја раде са проводљивим објектима. Вртложне струје су индуковане струје које се јављају у проводним материјалима у присуству променљивог магнетног поља. Ове струје теку у затвореној петљи и генеришу секундарно магнетно поље. Сензори вртложне струје се састоје од калемова и линеаризационих кола. Наизменична струја покреће калем да би створила примарно магнетно поље, а интеракција објекта може да се удаљи од магнетног поља. секундарно поље произведено вртложним струјама, које утиче на импедансу завојнице. Како се објекат приближава калему, губици вртложних струја се повећавају и осцилујући напон постаје мањи (слика 2). Осцилујући напон се исправља и обрађује помоћу линеаризаторског кола како би се добио линеарни излаз једносмерне струје пропорционалан удаљености објекта.
Уређаји са вртложним струјама су робусни, бесконтактни уређаји који се обично користе као сензори близине. Они су омнидирекциони и могу одредити релативну удаљеност до објекта, али не и правац или апсолутну удаљеност до објекта.
Као што име сугерише, капацитивни сензори положаја мере промене у капацитивности да би одредили положај објекта који се детектује. Ови бесконтактни сензори се могу користити за мерење линеарног или ротационог положаја. Састоје се од две плоче одвојене диелектричним материјалом и користе једну од две методе за откривање положаја објекта:
Да би се изазвала промена диелектричне константе, објекат чији положај треба да се детектује је причвршћен за диелектрични материјал. Како се диелектрични материјал креће, ефективна диелектрична константа кондензатора се мења због комбинације површине диелектричног материјала и диелектричне константе ваздуха. Алтернативно, објекат може бити повезан са другим објектом, ближа плоча или плоча која се помера на једну од плоча. промена капацитивности се користи за одређивање релативног положаја.
Капацитивни сензори могу да мере померање, растојање, положај и дебљину објеката.Због њихове високе стабилности сигнала и резолуције, капацитивни сензори померања се користе у лабораторијским и индустријским окружењима.На пример, капацитивни сензори се користе за мерење дебљине филма и примене лепка у аутоматизованим процесима.У индустријским машинама се користе за праћење померања и положаја алата.
Магнетострикција је својство феромагнетних материјала које узрокује да материјал промени своју величину или облик када се примени магнетно поље. У магнетостриктивном сензору положаја, покретни позицијски магнет је причвршћен за објекат који се мери. Састоји се од таласовода који се састоји од жица које преносе струјне импулсе, повезаних са сензором који се налази на крају таласовода који се налази на крају таласовода. Сл. жица која је у интеракцији са аксијалним магнетним пољем сталног магнета (магнет у клипу цилиндра, слика 3а). Интеракција поља је узрокована увртањем (видеманов ефекат), које напреже жицу, стварајући акустични импулс који се простире дуж таласовода и детектује га сензор на крају таласовода на крају таласовода и импулсне струје (слика 3Б). детекција акустичног импулса, релативни положај позицијског магнета и стога се објекат може мерити (Сл.3ц).
Магнетостриктивни сензори положаја су бесконтактни сензори који се користе за детекцију линеарног положаја. Таласноводи су често смештени у цевима од нерђајућег челика или алуминијума, што омогућава да се ови сензори користе у прљавим или влажним срединама.
Када се танак, раван проводник стави у магнетно поље, било која струја која тече има тенденцију да се накупи на једној страни проводника, стварајући потенцијалну разлику која се зове Холов напон. Ако је струја у проводнику константна, величина Холовог напона ће одражавати јачину магнетног поља. У сензору положаја са Холовим ефектом, објекат је повезан са магнетом смештеним у магнету који се налази у сензорском елементу који се мења у односу на Холов елемент напона, мења се релативни напон објекта у односу на Холов елемент. .Мерењем Холовог напона може се одредити позиција објекта.Постоје специјализовани сензори положаја са Холовим ефектом који могу да одреде положај у три димензије (слика 4).Сензори са Холовим ефектом су бесконтактни уређаји који обезбеђују високу поузданост и брзо сенсинг, и раде у широком температурном опсегу.Користе се у широком распону потрошачких, индустријских, аутомото апликација.
Постоје два основна типа сензора са оптичким влакнима. У унутрашњим оптичким сензорима, влакно се користи као сензорски елемент. Код екстерних оптичких сензора, оптичка влакна се комбинују са другом технологијом сензора за пренос сигнала удаљеној електроници за обраду. У случају мерења унутрашњег оптичког влакна, уређај као што је оптички временски домен може да се користи помоћу инструмента за израчунавање временског дела таласа за одређивање рефлектометра. рефлектометар у оптичком фреквенцијском домену. Сензори са оптичким влакнима су имуни на електромагнетне сметње, могу бити дизајнирани да раде на високим температурама и непроводни су, тако да се могу користити у близини високог притиска или запаљивих материјала.
Други оптички сензор базиран на технологији Браггове решетке (ФБГ) влакана такође се може користити за мерење положаја. ФБГ делује као зарезни филтер, рефлектујући мали део светлости усредсређен на Брегову таласну дужину (λБ) када је осветљен светлошћу широког спектра. Произведен је са микроструктурама урезаним у влакнасто влакно, који се може користити за мерење притиска као што је ФБГ параметар, који се може користити за мерење притиска. мента, убрзања и оптерећења.
Постоје два типа оптичких сензора положаја, познатих и као оптички енкодери. У једном случају, светлост се шаље пријемнику на другом крају сензора. У другом типу, емитовани светлосни сигнал се рефлектује од посматраног објекта и враћа се извору светлости. У зависности од дизајна сензора, промене у својствима светлости, као што су таласна дужина, интензитет, фаза или поларизација сензора се користе за одређивање положаја опционе линије сензора. ар и ротационо кретање. Ови сензори спадају у три главне категорије;трансмисивни оптички енкодери, рефлективни оптички енкодери и интерферометријски оптички енкодери.
Ултразвучни сензори положаја користе пиезоелектричне кристалне претвараче да емитују ултразвучне таласе високе фреквенције. Сензор мери рефлектовани звук. Ултразвучни сензори могу да се користе као једноставни сензори близине, или сложенији дизајни могу да пруже информације о распону. Ултразвучни сензори положаја раде са циљним објектима од различитих материјала и површинских карактеристика, и могу детектовати на већој удаљености од многих других типова сензора. амбијентална бука, инфрацрвено зрачење и електромагнетне сметње. Примери примене ултразвучних сензора положаја укључују детекцију нивоа течности, брзо бројање објеката, роботске навигационе системе и детекцију аутомобила. Типичан аутомобилски ултразвучни сензор се састоји од пластичног кућишта, пиезоелектричног претварача, са додатним електронским колом за штампање и микро мембраном за поновно штампање. винг, и обраду сигнала (слика 5).
Сензори положаја могу мерити апсолутно или релативно линеарно, ротационо и угаоно кретање објеката. Сензори положаја могу мерити кретање уређаја као што су актуатори или мотори. Такође се користе у мобилним платформама као што су роботи и аутомобили. У сензорима положаја се користе различите технологије са различитим комбинацијама трајности у окружењу, цене, тачности, поновљивости и других атрибута.
3Д магнетни сензори положаја, Аллегро МицросистемсАнализа и побољшање безбедности ултразвучних сензора за аутономна возила, ИЕЕЕ Интернет оф Тхингс Јоурнал Како одабрати сензор положаја, Цамбридге Интегратед Цирцуитс Типови сензора положаја, Иктхус ИнструментатионШта је индуктивни сензор положаја?, Кеиенце, Поситион Сенсорсиве Шта је А Магнетосингстрицтиве?
Прегледајте најновија издања Десигн Ворлд и задња издања у формату високог квалитета који је једноставан за коришћење. Уредите, делите и преузмите данас са водећим часописом о дизајну.
Највећи светски ЕЕ форум за решавање проблема који покрива микроконтролере, ДСП, умрежавање, аналогни и дигитални дизајн, РФ, енергетску електронику, ПЦБ рутирање и још много тога
Ауторска права © 2022 ВТВХ Медиа ЛЛЦ. сва права задржана. Материјал на овом сајту се не сме репродуковати, дистрибуирати, преносити, кеширати или на други начин користити без претходне писмене дозволе ВТВХ МедиаПриваци Полици |Оглашавање |О нама