Gikan sa robotic drive chains ngadto sa conveyor belt sa mga operasyon sa supply chain ngadto sa pag-uyog sa mga wind turbine towers, ang position sensing usa ka kritikal nga function sa lain-laing mga aplikasyon. Mahimo kini sa daghang mga porma, lakip ang linear, rotary, angular, absolute, incremental, contact ug non-contact sensors. Naugmad ang mga espesyal nga sensor nga makatino sa posisyon sa tulo ka dimensyon. Ang mga teknolohiya sa position sensing naglakip sa potentiometric, inductive, eddy current, capacitive, magnetostrictive, Hall effect, fiber optic, optical ug ultrasonic.
Kini nga FAQ naghatag ug mubo nga pasiuna sa nagkalain-laing porma sa position sensing, dayon nagrepaso sa lain-laing mga teknolohiya nga mapilian sa mga tigdesinyo sa pagpatuman sa usa ka solusyon sa position sensing.
Ang mga potentiometric position sensor mga device nga nakabase sa resistance nga naghiusa sa usa ka fixed resistive track uban sa usa ka wiper nga gilakip sa butang kansang posisyon kinahanglan nga mamatikdan. Ang paglihok sa butang naglihok sa mga wiper subay sa track. Ang posisyon sa butang gisukod pinaagi sa paggamit sa usa ka voltage divider network nga giporma sa mga riles ug mga wiper aron masukod ang linear o rotational motion nga adunay fixed DC voltage (Figure 1). Ang mga potentiometric sensor barato, apan kasagaran adunay ubos nga katukma ug pagkabalik-balik.
Ang mga inductive position sensor mogamit og mga pagbag-o sa mga kabtangan sa magnetic field nga gipahinabo sa sensor coil. Depende sa ilang arkitektura, masukod nila ang linear o rotational nga posisyon. Ang mga Linear Variable Differential Transformer (LVDT) position sensor mogamit og tulo ka coil nga giputos sa usa ka hollow tube; usa ka primary coil ug duha ka secondary coil. Ang mga coil konektado sa serye, ug ang phase relationship sa secondary coil kay 180° nga wala sa phase kalabot sa primary coil. Usa ka ferromagnetic core nga gitawag og armature ang gibutang sa sulod sa tube ug konektado sa butang sa lokasyon nga gisukod. Usa ka excitation voltage ang gigamit sa primary coil ug usa ka electromagnetic force (EMF) ang gipahinabo sa secondary coil. Pinaagi sa pagsukod sa kalainan sa boltahe tali sa secondary coil, ang relatibong posisyon sa armature ug kung unsa kini gilakip mahimong matino. Ang rotating voltage differential transformer (RVDT) mogamit sa parehas nga teknik aron masubay ang rotating position. Ang mga LVDT ug RVDT sensor nagtanyag og maayong katukma, linearity, resolution ug taas nga sensitivity. Kini walay friction ug mahimong selyado alang sa paggamit sa lisod nga mga palibot.
Ang mga eddy current position sensor mogana sa mga conductive object. Ang mga eddy current kay mga induced current nga mahitabo sa mga conductive materials sa presensya sa nagbag-o nga magnetic field. Kini nga mga current moagos sa usa ka closed loop ug makamugna og secondary magnetic field. Ang mga eddy current sensor gilangkoban sa mga coil ug linearization circuits. Ang alternating current mo-energize sa coil aron makamugna og primary magnetic field. Kung ang usa ka butang moduol o mopalayo sa coil, ang posisyon niini mahimong mamatikdan gamit ang interaksyon sa secondary field nga gihimo sa eddy currents, nga makaapekto sa impedance sa coil. Samtang ang butang moduol sa coil, ang eddy current losses modaghan ug ang oscillating voltage mogamay (Figure 2). Ang oscillating voltage gi-rectified ug giproseso sa usa ka linearizer circuit aron makahimo og linear DC output nga proporsyonal sa distansya sa butang.
Ang mga eddy current device kay lig-on, dili-kontak nga mga device nga kasagarang gigamit isip proximity sensor. Kini omnidirectional ug makatino sa relatibong distansya sa butang, apan dili ang direksyon o hingpit nga distansya sa butang.
Sama sa gisugyot sa ngalan, ang mga capacitive position sensor nagsukod sa mga pagbag-o sa capacitance aron mahibal-an ang posisyon sa butang nga gi-sense. Kini nga mga non-contact sensor mahimong magamit sa pagsukod sa linear o rotational nga posisyon. Kini gilangkoban sa duha ka plato nga gibulag sa usa ka dielectric nga materyal ug naggamit usa sa duha ka pamaagi aron mahibal-an ang posisyon sa usa ka butang:
Aron mausab ang dielectric constant, ang butang kansang posisyon nga gusto ma-detect idikit sa dielectric material. Samtang molihok ang dielectric material, ang epektibong dielectric constant sa capacitor mausab tungod sa kombinasyon sa area sa dielectric material ug sa dielectric constant sa hangin. Mahimo usab nga ikonektar ang butang sa usa sa mga capacitor plate. Samtang molihok ang butang, ang mga plate molihok nga mas duol o mas layo, ug ang pagbag-o sa capacitance gigamit aron mahibal-an ang relatibong posisyon.
Ang mga capacitive sensor makasukod sa displacement, distansya, posisyon, ug gibag-on sa mga butang. Tungod sa ilang taas nga signal stability ug resolution, ang mga capacitive displacement sensor gigamit sa laboratoryo ug industriyal nga mga palibot. Pananglitan, ang mga capacitive sensor gigamit sa pagsukod sa gibag-on sa film ug mga aplikasyon sa adhesive sa mga automated nga proseso. Sa mga makinang pang-industriya, gigamit kini sa pagmonitor sa displacement ug posisyon sa himan.
Ang magnetostriction usa ka kinaiya sa mga materyales nga ferromagnetic nga hinungdan sa pagbag-o sa gidak-on o porma sa materyal kung ang usa ka magnetic field gigamit. Sa usa ka magnetostrictive position sensor, usa ka movable position magnet ang gilakip sa butang nga gisukod. Kini gilangkoban sa usa ka waveguide nga gilangkoban sa mga alambre nga nagdala sa mga pulso sa kuryente, nga konektado sa usa ka sensor nga nahimutang sa tumoy sa waveguide (Figure 3). Kung ang usa ka pulso sa kuryente ipadala sa waveguide, usa ka magnetic field ang mamugna sa alambre nga makig-uban sa axial magnetic field sa permanent magnet (ang magnet sa cylinder piston, Figure 3a). Ang interaksyon sa field gipahinabo sa pag-twist (ang Wiedemann effect), nga nag-strain sa alambre, nga nagpatunghag usa ka acoustic pulse nga mokaylap ubay sa waveguide ug ma-detect sa usa ka sensor sa tumoy sa waveguide (Fig. 3b). Pinaagi sa pagsukod sa milabay nga oras tali sa pagsugod sa pulso sa kuryente ug sa pag-detect sa acoustic pulse, masukod ang relatibong posisyon sa magnet sa posisyon ug busa ang butang (Fig. 3c).
Ang mga magnetostrictive position sensor kay mga non-contact sensor nga gigamit sa pag-detect sa linear position. Ang mga waveguide kasagarang gibutang sa stainless steel o aluminum tubes, nga nagtugot niini nga mga sensor nga magamit sa hugaw o basa nga palibot.
Kon ang usa ka nipis ug patag nga konduktor ibutang sa magnetic field, ang bisan unsang kuryente nga nagaagay lagmit nga motapok sa usa ka kilid sa konduktor, nga makamugna og potensyal nga kalainan nga gitawag og Hall voltage. Kon ang kuryente sa konduktor kanunay, ang gidak-on sa Hall voltage magpakita sa kusog sa magnetic field. Sa usa ka Hall-effect position sensor, ang butang konektado sa usa ka magnet nga gibutang sa sensor shaft. Samtang ang butang molihok, ang posisyon sa magnet mausab kalabot sa Hall element, nga moresulta sa pag-usab sa Hall voltage. Pinaagi sa pagsukod sa Hall voltage, ang posisyon sa usa ka butang mahimong matino. Adunay mga espesyal nga Hall-effect position sensor nga makatino sa posisyon sa tulo ka dimensyon (Figure 4). Ang Hall-effect position sensor mga non-contact device nga naghatag og taas nga kasaligan ug paspas nga pag-detect, ug naglihok sa halapad nga range sa temperatura. Gigamit kini sa lain-laing mga aplikasyon sa konsumidor, industriyal, automotive ug medikal.
Adunay duha ka batakang klase sa fiber optic sensors. Sa intrinsic fiber optic sensors, ang fiber gigamit isip sensing element. Sa external fiber optic sensors, ang fiber optics gihiusa sa laing sensor technology aron ipadala ang signal ngadto sa remote electronics para sa pagproseso. Sa kaso sa intrinsic fiber position measurements, ang usa ka device sama sa optical time domain reflectometer mahimong gamiton aron mahibal-an ang time delay. Ang wavelength shift mahimong makalkulo gamit ang usa ka instrumento nga nagpatuman sa optical frequency domain reflectometer. Ang fiber optic sensors dili maapektuhan sa electromagnetic interference, mahimong idisenyo aron mo-operate sa taas nga temperatura, ug dili conductive, mao nga magamit kini duol sa high pressure o mga materyales nga dali masunog.
Laing fiber-optic sensing nga gibase sa fiber Bragg grating (FBG) nga teknolohiya magamit usab alang sa pagsukod sa posisyon. Ang FBG molihok isip notch filter, nga nagpakita sa gamay nga bahin sa kahayag nga nakasentro sa Bragg wavelength (λB) kung masanagan sa broad-spectrum nga kahayag. Kini gihimo gamit ang mga microstructure nga gikulit sa fiber core. Ang mga FBG magamit sa pagsukod sa lainlaing mga parameter sama sa temperatura, strain, pressure, tilt, displacement, acceleration ug load.
Adunay duha ka klase sa optical position sensors, nailhan usab nga optical encoders. Sa usa ka kaso, ang kahayag ipadala ngadto sa usa ka receiver sa pikas tumoy sa sensor. Sa ikaduhang klase, ang gipagawas nga signal sa kahayag i-reflect sa gimonitor nga butang ug ibalik ngadto sa tinubdan sa kahayag. Depende sa disenyo sa sensor, ang mga pagbag-o sa mga kabtangan sa kahayag, sama sa wavelength, intensity, phase o polarization, gigamit aron mahibal-an ang posisyon sa usa ka butang. Ang mga optical position sensor nga nakabase sa encoder anaa alang sa linear ug rotary motion. Kini nga mga sensor nahulog sa tulo ka pangunang mga kategorya; transmissive optical encoders, reflective optical encoders, ug interferometric optical encoders.
Ang mga ultrasonic position sensor naggamit og piezoelectric crystal transducers aron mopagawas og high-frequency ultrasonic waves. Gisukod sa sensor ang gipabanaag nga tingog. Ang mga ultrasonic sensor mahimong gamiton isip yano nga proximity sensor, o ang mas komplikado nga mga disenyo makahatag og nagkalain-laing impormasyon. Ang mga ultrasonic position sensor mogana sa mga target nga butang gikan sa lain-laing mga materyales ug mga bahin sa nawong, ug makamatikod sa gagmay nga mga butang sa mas layo nga distansya kaysa daghang uban pang mga matang sa position sensor. Kini makasugakod sa vibration, ambient noise, infrared radiation ug electromagnetic interference. Ang mga pananglitan sa mga aplikasyon nga naggamit og ultrasonic position sensor naglakip sa liquid level detection, high-speed counting sa mga butang, robotic navigation system, ug automotive sensing. Ang usa ka tipikal nga automotive ultrasonic sensor gilangkoban sa usa ka plastik nga housing, usa ka piezoelectric transducer nga adunay dugang nga membrane, ug usa ka printed circuit board nga adunay electronic circuits ug microcontrollers para sa pagpadala, pagdawat, ug pagproseso sa mga signal (Figure 5).
Ang mga position sensor makasukod sa absolute o relative linear, rotational, ug angular motion sa mga butang. Ang mga position sensor makasukod sa paglihok sa mga device sama sa actuator o motor. Gigamit usab kini sa mga mobile platform sama sa mga robot ug mga sakyanan. Nagkalain-laing mga teknolohiya ang gigamit sa mga position sensor nga adunay nagkalain-laing kombinasyon sa kalig-on sa palibot, gasto, katukma, pagkabalik-balik, ug uban pang mga hiyas.
3D Magnetic Position Sensors, Allegro MicrosystemsPag-analisar ug Pagpausbaw sa Seguridad sa Ultrasonic Sensors para sa mga Autonomous Vehicle, IEEE Internet of Things Journal Unsaon pagpili og position sensor, Cambridge Integrated CircuitsMga klase sa position sensor, Ixthus InstrumentationUnsa ang inductive position sensor?, Keyence Unsa ang Magnetostrictive Position Sensing?, AMETEK
Tan-awa ang pinakabag-ong mga isyu sa Design World ug ang mga nangaging isyu sa dali gamiton ug taas nga kalidad nga pormat. I-edit, ipaambit, ug i-download karon uban sa nanguna nga magasin sa design engineering.
Ang nanguna nga EE forum sa kalibutan nga nagsulbad sa problema nga naglangkob sa mga microcontroller, DSP, networking, analog ug digital nga disenyo, RF, power electronics, PCB routing, ug uban pa.
Copyright © 2022 WTWH Media LLC. Tanang katungod gigahin. Ang materyal niini nga site dili mahimong kopyahon, ipang-apod-apod, ipadala, i-cache o gamiton sa bisan unsang paagi nga wala’y naunang sinulat nga pagtugot gikan sa WTWH Media. Patakaran sa Pagkapribado | Pag-anunsyo | Mahitungod Kanamo