O gadwyni gyrru robotig i feltiau cludo mewn gweithrediadau cadwyn gyflenwi i siglo tyrau tyrbinau gwynt, mae synhwyro safle yn swyddogaeth hanfodol mewn ystod eang o gymwysiadau. Gall gymryd sawl ffurf, gan gynnwys synwyryddion llinol, cylchdro, onglog, absoliwt, cynyddrannol, cyswllt a di-gyswllt. Mae synwyryddion arbenigol wedi'u datblygu a all bennu safle mewn tri dimensiwn. Mae technolegau synhwyro safle yn cynnwys potentiometrig, anwythol, cerrynt troellog, capasitif, magnetostrictive, effaith Hall, ffibr optig, optegol ac uwchsonig.
Mae'r Cwestiynau Cyffredin hyn yn rhoi cyflwyniad byr i'r gwahanol ffurfiau o synhwyro safle, yna'n adolygu ystod o dechnolegau y gall dylunwyr ddewis ohonynt wrth weithredu datrysiad synhwyro safle.
Dyfeisiau sy'n seiliedig ar wrthiant yw synwyryddion safle potentiometrig sy'n cyfuno trac gwrthiannol sefydlog â sychwr sydd ynghlwm wrth y gwrthrych y mae angen synhwyro ei safle. Mae symudiad y gwrthrych yn symud y sychwyr ar hyd y trac. Mesurir safle'r gwrthrych trwy ddefnyddio rhwydwaith rhannwr foltedd a ffurfir gan reiliau a sychwyr i fesur symudiad llinol neu gylchdro gyda foltedd DC sefydlog (Ffigur 1). Mae synwyryddion potentiometrig yn gost isel, ond yn gyffredinol mae ganddynt gywirdeb ac ailadroddadwyedd isel.
Mae synwyryddion safle anwythol yn defnyddio newidiadau ym mhriodweddau'r maes magnetig a achosir yn y coil synhwyrydd. Yn dibynnu ar eu pensaernïaeth, gallant fesur safle llinol neu gylchdro. Mae synwyryddion safle Trawsnewidydd Gwahaniaethol Newidiol Llinol (LVDT) yn defnyddio tair coil wedi'u lapio o amgylch tiwb gwag; coil cynradd a dau goil eilaidd. Mae'r coiliau wedi'u cysylltu mewn cyfres, ac mae perthynas cyfnod y coil eilaidd 180° allan o gyfnod mewn perthynas â'r coil cynradd. Mae craidd fferomagnetig o'r enw'r armature wedi'i osod y tu mewn i'r tiwb ac wedi'i gysylltu â'r gwrthrych yn y lleoliad sy'n cael ei fesur. Mae foltedd cyffroi yn cael ei gymhwyso i'r coil cynradd ac mae grym electromagnetig (EMF) yn cael ei ysgogi yn y coil eilaidd. Trwy fesur y gwahaniaeth foltedd rhwng y coiliau eilaidd, gellir pennu safle cymharol yr armature a'r hyn y mae ynghlwm wrtho. Mae trawsnewidydd gwahaniaethol foltedd cylchdroi (RVDT) yn defnyddio'r un dechneg i olrhain safle cylchdroi. Mae synwyryddion LVDT a RVDT yn cynnig cywirdeb da, llinoledd, datrysiad a sensitifrwydd uchel. Maent yn ddi-ffrithiant a gellir eu selio i'w defnyddio mewn amgylcheddau llym.
Mae synwyryddion safle cerrynt troellog yn gweithio gyda gwrthrychau dargludol. Ceryntau troellog yw ceryntau ysgogedig sy'n digwydd mewn deunyddiau dargludol ym mhresenoldeb maes magnetig sy'n newid. Mae'r ceryntau hyn yn llifo mewn dolen gaeedig ac yn cynhyrchu maes magnetig eilaidd. Mae synwyryddion cerrynt troellog yn cynnwys coiliau a chylchedau llinoliad. Mae'r cerrynt eiledol yn rhoi egni i'r coil i greu'r prif faes magnetig. Pan fydd gwrthrych yn agosáu at y coil neu'n symud i ffwrdd ohono, gellir synhwyro ei safle gan ddefnyddio rhyngweithio'r maes eilaidd a gynhyrchir gan geryntau troellog, sy'n effeithio ar rwystriant y coil. Wrth i'r gwrthrych agosáu at y coil, mae colledion y cerrynt troellog yn cynyddu ac mae'r foltedd osgiliadol yn dod yn llai (Ffigur 2). Mae'r foltedd osgiliadol yn cael ei gywiro a'i brosesu gan gylched llinoliad i gynhyrchu allbwn DC llinol sy'n gymesur â phellter y gwrthrych.
Dyfeisiau cerrynt troellog yw dyfeisiau cadarn, di-gyswllt a ddefnyddir fel arfer fel synwyryddion agosrwydd. Maent yn hollgyfeiriadol a gallant bennu'r pellter cymharol i'r gwrthrych, ond nid y cyfeiriad na'r pellter absoliwt i'r gwrthrych.
Fel mae'r enw'n awgrymu, mae synwyryddion safle capacitive yn mesur newidiadau mewn capasiti i bennu safle'r gwrthrych sy'n cael ei synhwyro. Gellir defnyddio'r synwyryddion digyswllt hyn i fesur safle llinol neu gylchdro. Maent yn cynnwys dau blât wedi'u gwahanu gan ddeunydd dielectrig ac yn defnyddio un o ddau ddull i ganfod safle gwrthrych:
Er mwyn achosi newid yn y cysonyn dielectrig, mae'r gwrthrych y mae ei safle i'w ganfod ynghlwm wrth y deunydd dielectrig. Wrth i'r deunydd dielectrig symud, mae cysonyn dielectrig effeithiol y cynhwysydd yn newid oherwydd cyfuniad arwynebedd y deunydd dielectrig a chysonyn dielectrig aer. Fel arall, gellir cysylltu'r gwrthrych ag un o blatiau'r cynhwysydd. Wrth i'r gwrthrych symud, mae'r platiau'n symud yn agosach neu'n bellach, a defnyddir y newid mewn cynhwysedd i bennu'r safle cymharol.
Gall synwyryddion capacitive fesur dadleoliad, pellter, safle a thrwch gwrthrychau. Oherwydd eu sefydlogrwydd signal a'u datrysiad uchel, defnyddir synwyryddion dadleoliad capacitive mewn amgylcheddau labordy a diwydiannol. Er enghraifft, defnyddir synwyryddion capacitive i fesur trwch ffilm a chymwysiadau gludiog mewn prosesau awtomataidd. Mewn peiriannau diwydiannol, fe'u defnyddir i fonitro dadleoliad a safle offer.
Mae magnetogyfyngiad yn briodwedd o ddeunyddiau fferomagnetig sy'n achosi i'r deunydd newid ei faint neu ei siâp pan gymhwysir maes magnetig. Mewn synhwyrydd safle magnetogyfyngiad, mae magnet safle symudol ynghlwm wrth y gwrthrych sy'n cael ei fesur. Mae'n cynnwys ton-dywysydd sy'n cynnwys gwifrau sy'n cario curiadau cerrynt, wedi'u cysylltu â synhwyrydd wedi'i leoli ar ddiwedd y ton-dywysydd (Ffigur 3). Pan anfonir curiad cerrynt i lawr y ton-dywysydd, crëir maes magnetig yn y wifren sy'n rhyngweithio â maes magnetig echelinol y magnet parhaol (y magnet yn y piston silindr, Ffigur 3a). Achosir y rhyngweithio maes gan droelli (effaith Wiedemann), sy'n straenio'r wifren, gan gynhyrchu curiad acwstig sy'n lluosogi ar hyd y ton-dywysydd ac sy'n cael ei ganfod gan synhwyrydd ar ddiwedd y ton-dywysydd (Ffig. 3b). Trwy fesur yr amser a aeth heibio rhwng cychwyn y curiad cerrynt a chanfod y curiad acwstig, gellir mesur safle cymharol y magnet safle ac felly'r gwrthrych (Ffig. 3c).
Synwyryddion safle magnetostrictive yw synwyryddion digyswllt a ddefnyddir i ganfod safle llinol. Yn aml, mae canllawiau tonnau wedi'u lleoli mewn tiwbiau dur di-staen neu alwminiwm, gan alluogi'r synwyryddion hyn i gael eu defnyddio mewn amgylcheddau budr neu wlyb.
Pan osodir dargludydd tenau, gwastad mewn maes magnetig, mae unrhyw gerrynt sy'n llifo yn tueddu i gronni ar un ochr i'r dargludydd, gan greu gwahaniaeth potensial o'r enw foltedd Hall. Os yw'r cerrynt yn y dargludydd yn gyson, bydd maint y foltedd Hall yn adlewyrchu cryfder y maes magnetig. Mewn synhwyrydd safle effaith Hall, mae'r gwrthrych wedi'i gysylltu â magnet sydd wedi'i leoli yn siafft y synhwyrydd. Wrth i'r gwrthrych symud, mae safle'r magnet yn newid o'i gymharu â'r elfen Hall, gan arwain at foltedd Hall sy'n newid. Trwy fesur y foltedd Hall, gellir pennu safle gwrthrych. Mae synwyryddion safle effaith Hall arbenigol a all bennu safle mewn tri dimensiwn (Ffigur 4). Mae synwyryddion safle effaith Hall yn ddyfeisiau di-gyswllt sy'n darparu dibynadwyedd uchel a synhwyro cyflym, ac yn gweithredu dros ystod tymheredd eang. Fe'u defnyddir mewn ystod o gymwysiadau defnyddwyr, diwydiannol, modurol a meddygol.
Mae dau fath sylfaenol o synwyryddion ffibr optig. Mewn synwyryddion ffibr optig cynhenid, defnyddir y ffibr fel yr elfen synhwyro. Mewn synwyryddion ffibr optig allanol, cyfunir ffibr optig â thechnoleg synhwyrydd arall i drosglwyddo'r signal i electroneg o bell i'w brosesu. Yn achos mesuriadau safle ffibr cynhenid, gellir defnyddio dyfais fel adlewyrchydd parth amser optegol i bennu'r oedi amser. Gellir cyfrifo'r sifft tonfedd gan ddefnyddio offeryn sy'n gweithredu adlewyrchydd parth amledd optegol. Mae synwyryddion ffibr optig yn imiwn i ymyrraeth electromagnetig, gellir eu cynllunio i weithredu ar dymheredd uchel, ac nid ydynt yn ddargludol, felly gellir eu defnyddio ger deunyddiau pwysedd uchel neu fflamadwy.
Gellir defnyddio synhwyro ffibr-optig arall yn seiliedig ar dechnoleg grating Bragg ffibr (FBG) ar gyfer mesur safle hefyd. Mae'r FBG yn gweithredu fel hidlydd rhic, gan adlewyrchu cyfran fach o'r golau sydd wedi'i ganoli ar donfedd Bragg (λB) pan gaiff ei oleuo gan olau sbectrwm eang. Fe'i gwneir gyda microstrwythurau wedi'u hysgythru i graidd y ffibr. Gellir defnyddio FBGs i fesur amrywiol baramedrau megis tymheredd, straen, pwysau, gogwydd, dadleoliad, cyflymiad a llwyth.
Mae dau fath o synwyryddion safle optegol, a elwir hefyd yn amgodyddion optegol. Mewn un achos, anfonir golau at dderbynnydd ar ben arall y synhwyrydd. Yn yr ail fath, adlewyrchir y signal golau a allyrrir gan y gwrthrych sy'n cael ei fonitro ac a'i ddychwelyd i'r ffynhonnell golau. Yn dibynnu ar ddyluniad y synhwyrydd, defnyddir newidiadau mewn priodweddau golau, fel tonfedd, dwyster, cyfnod neu bolareiddio, i bennu safle gwrthrych. Mae synwyryddion safle optegol sy'n seiliedig ar amgodyddion ar gael ar gyfer symudiad llinol a chylchdro. Mae'r synwyryddion hyn yn disgyn i dair prif gategori; amgodyddion optegol trawsyrrol, amgodyddion optegol adlewyrchol, ac amgodyddion optegol ymyrraethol.
Mae synwyryddion safle uwchsonig yn defnyddio trawsddygiaduron crisial piezoelectrig i allyrru tonnau uwchsonig amledd uchel. Mae'r synhwyrydd yn mesur y sain adlewyrchol. Gellir defnyddio synwyryddion uwchsonig fel synwyryddion agosrwydd syml, neu gall dyluniadau mwy cymhleth ddarparu gwybodaeth amrediad. Mae synwyryddion safle uwchsonig yn gweithio gyda gwrthrychau targed o amrywiaeth o ddefnyddiau a nodweddion arwyneb, a gallant ganfod gwrthrychau bach ar bellteroedd mwy na llawer o fathau eraill o synwyryddion safle. Maent yn gwrthsefyll dirgryniad, sŵn amgylchynol, ymbelydredd is-goch ac ymyrraeth electromagnetig. Mae enghreifftiau o gymwysiadau sy'n defnyddio synwyryddion safle uwchsonig yn cynnwys canfod lefel hylif, cyfrif gwrthrychau cyflym, systemau llywio robotig, a synhwyro modurol. Mae synhwyrydd uwchsonig modurol nodweddiadol yn cynnwys tai plastig, trawsddygiadur piezoelectrig gyda philen ychwanegol, a bwrdd cylched printiedig gyda chylchedau electronig a microreolyddion ar gyfer trosglwyddo, derbyn a phrosesu signalau (Ffigur 5).
Gall synwyryddion safle fesur symudiad llinol, cylchdroadol ac onglog absoliwt neu gymharol gwrthrychau. Gall synwyryddion safle fesur symudiad dyfeisiau fel gweithredyddion neu foduron. Fe'u defnyddir hefyd mewn llwyfannau symudol fel robotiaid a cheir. Defnyddir amrywiaeth o dechnolegau mewn synwyryddion safle gyda chyfuniadau amrywiol o wydnwch amgylcheddol, cost, cywirdeb, ailadroddadwyedd, a phriodoleddau eraill.
Synwyryddion Safle Magnetig 3D, Allegro MicrosystemsDadansoddi a Gwella Diogelwch Synwyryddion Ultrasonic ar gyfer Cerbydau Ymreolus, Cylchgrawn Rhyngrwyd Pethau IEEE Sut i ddewis synhwyrydd safle, Cylchedau Integredig CaergrawntMathau o synwyryddion safle, Offeryniaeth IxthusBeth yw synhwyrydd safle anwythol?, Keyence Beth yw Synhwyro Safle Magnetostrictive?, AMETEK
Poriwch rifynnau diweddaraf Design World a rhifynnau blaenorol mewn fformat hawdd ei ddefnyddio, o ansawdd uchel. Golygwch, rhannwch a lawrlwythwch heddiw gyda'r cylchgrawn peirianneg dylunio blaenllaw.
Fforwm EE datrys problemau gorau'r byd sy'n cwmpasu microreolyddion, DSP, rhwydweithio, dylunio analog a digidol, RF, electroneg pŵer, llwybro PCB, a mwy
Hawlfraint © 2022 WTWH Media LLC. Cedwir pob hawl. Ni chaniateir atgynhyrchu, dosbarthu, trosglwyddo, storio mewn storfa na defnyddio'r deunydd ar y wefan hon mewn unrhyw ffordd arall heb ganiatâd ysgrifenedig ymlaen llaw gan WTWH Media. Polisi Preifatrwydd | Hysbysebu | Amdanom Ni