Robot bidezko transmisio-kateetatik hasi eta hornidura-kateko eragiketetako garraiatzaile-zintaraino eta haize-erroten dorreen mugimenduraino, posizioa detektatzeko funtzio kritikoa da aplikazio sorta zabal batean. Hainbat forma har ditzake, besteak beste, sentsore linealak, birakariak, angeluarrak, absolutuak, inkrementalak, kontaktuzkoak eta kontakturik gabekoak. Hiru dimentsiotan posizioa zehaztu dezaketen sentsore espezializatuak garatu dira. Posizioa detektatzeko teknologien artean daude potentziometrikoak, induktiboak, korronte zurrunbilotsuak, kapazitiboak, magnetostriktiboak, Hall efektukoak, zuntz optikoak, optikoak eta ultrasoinuak.
Maiz egiten diren galdera-zerrenda honek posizioa neurtzeko hainbat moduri buruzko sarrera labur bat eskaintzen du, eta ondoren, diseinatzaileek posizioa neurtzeko irtenbide bat ezartzerakoan aukera ditzaketen teknologia sorta bat aztertzen du.
Potentziometria-posizio sentsoreak erresistentzian oinarritutako gailuak dira, erresistentzia-pista finko bat eta posizioa detektatu behar den objektuari lotutako garbigailu bat konbinatzen dituztenak. Objektuaren mugimenduak garbigailuak mugitzen ditu pistan zehar. Objektuaren posizioa errailek eta garbigailuek osatutako tentsio-zatitzaile sare bat erabiliz neurtzen da, tentsio zuzen finko batekin mugimendu lineala edo birakaria neurtzeko (1. irudia). Potentziometria-sentsoreak kostu txikikoak dira, baina, oro har, zehaztasun eta errepikagarritasun txikia dute.
Indukziozko posizio-sentsoreek sentsore-bobinan induzitutako eremu magnetikoaren propietateen aldaketak erabiltzen dituzte. Beren arkitekturaren arabera, posizio lineala edo birakaria neur dezakete. Transformadore Diferentzial Aldakor Linealeko (LVDT) posizio-sentsoreek hodi huts baten inguruan bildutako hiru bobina erabiltzen dituzte; bobina primario bat eta bi bobina sekundario. Bobinak seriean konektatuta daude, eta bobina sekundarioaren fase-erlazioa 180° desfasatuta dago bobina primarioarekiko. Armadura izeneko nukleo ferromagnetiko bat hodiaren barruan jartzen da eta neurtzen ari den kokapenean dagoen objektuari konektatzen zaio. Kitzikapen-tentsio bat aplikatzen zaio bobina primarioari eta indar elektromagnetiko (EMF) bat induzitzen da bobina sekundarioan. Bobin sekundarioen arteko tentsio-diferentzia neurtuz, armaduraren posizio erlatiboa eta zeri lotuta dagoen zehaztu daiteke. Biraketa-tentsio diferentzial transformadore batek (RVDT) teknika bera erabiltzen du biraketa-posizioa jarraitzeko. LVDT eta RVDT sentsoreek zehaztasun, linealtasun, bereizmen eta sentikortasun handia eskaintzen dituzte. Marruskadurarik gabekoak dira eta ingurune gogorretan erabiltzeko zigilatu daitezke.
Korronte zurrunbilotsuen posizio-sentsoreek objektu eroaleekin lan egiten dute. Korronte zurrunbiloak material eroaleetan sortzen diren korronte induzituak dira, eremu magnetiko aldakor baten aurrean. Korronte hauek begizta itxi batean isurtzen dira eta bigarren mailako eremu magnetiko bat sortzen dute. Korronte zurrunbilotsuen sentsoreak bobinak eta linealizazio-zirkuituak dituzte. Korronte alternoak bobinari energia ematen dio lehen mailako eremu magnetikoa sortzeko. Objektu bat bobinara hurbiltzen edo urruntzen denean, bere posizioa korronte zurrunbilotsuek sortutako bigarren mailako eremuaren elkarrekintza erabiliz hauteman daiteke, eta horrek bobinaren inpedantzian eragiten du. Objektua bobinara hurbildu ahala, korronte zurrunbilotsuen galerak handitzen dira eta oszilatze-tentsioa txikiagoa bihurtzen da (2. irudia). Oszilatze-tentsioa linealizatzaile-zirkuitu batek zuzentzen eta prozesatzen du objektuaren distantziarekiko proportzionala den irteera lineal zuzena sortzeko.
Korronte zurrunbilotsuak kontakturik gabeko gailu sendoak dira, normalean hurbiltasun-sentsore gisa erabiltzen direnak. Omnidirekzionalak dira eta objektuarekiko distantzia erlatiboa zehaztu dezakete, baina ez objektuarekiko norabidea edo distantzia absolutua.
Izenak dioen bezala, posizio-sentsore kapazitiboek kapazitantziaren aldaketak neurtzen dituzte hautematen ari den objektuaren posizioa zehazteko. Kontakturik gabeko sentsore hauek posizio lineala edo birakaria neurtzeko erabil daitezke. Material dielektriko batez bereizitako bi plakaz osatuta daude eta bi metodo hauetako bat erabiltzen dute objektu baten posizioa detektatzeko:
Konstante dielektrikoan aldaketa bat eragiteko, detektatu nahi den objektua material dielektrikoari lotzen zaio. Material dielektrikoa mugitzen den heinean, kondentsadorearen konstante dielektriko eraginkorra aldatzen da material dielektrikoaren azaleraren eta airearen konstante dielektrikoaren konbinazioaren ondorioz. Bestela, objektua kondentsadorearen plaketako bati konekta daiteke. Objektua mugitzen den heinean, plakak hurbildu edo urrundu egiten dira, eta kapazitantziaren aldaketa erabiltzen da posizio erlatiboa zehazteko.
Sentsore kapazitiboek objektuen desplazamendua, distantzia, posizioa eta lodiera neur ditzakete. Seinale-egonkortasun eta bereizmen handia dutenez, desplazamendu-sentsore kapazitiboak laborategiko eta industria-inguruneetan erabiltzen dira. Adibidez, sentsore kapazitiboak filmaren lodiera eta itsasgarrien aplikazioak neurtzeko erabiltzen dira prozesu automatizatuetan. Industria-makinetan, desplazamendua eta erremintaren posizioa kontrolatzeko erabiltzen dira.
Magnetostrikzioa material ferromagnetikoen propietate bat da, eta materialak bere tamaina edo forma aldatzea eragiten du eremu magnetiko bat aplikatzen zaionean. Posizio-sentsore magnetostriktibo batean, posizio-iman mugikor bat lotzen zaio neurtzen ari den objektuari. Korronte-pultsuak eramaten dituzten hariz osatutako uhin-gida bat du, uhin-gidaren amaieran kokatutako sentsore batera konektatuta (3. irudia). Korronte-pultsu bat uhin-gidatik behera bidaltzen denean, eremu magnetiko bat sortzen da harian, iman iraunkorraren (zilindro-pistoiko imana, 3a irudia) eremu magnetiko axialarekin elkarreragiten duena. Eremu-elkarrekintza bihurduraren bidez gertatzen da (Wiedemann efektua), eta horrek haria tenkatzen du, uhin-gidan zehar hedatzen den eta uhin-gidaren amaieran dagoen sentsore batek detektatzen duen pultsu akustiko bat sortuz (3b irudia). Korronte-pultsuaren hasieraren eta pultsu akustikoaren detekzioaren arteko denbora neurtuz, posizio-imanaren eta, beraz, objektuaren posizio erlatiboa neur daiteke (3c irudia).
Magnetostriktibo posizio-sentsoreak posizio lineala detektatzeko erabiltzen diren kontakturik gabeko sentsoreak dira. Uhin-gidak askotan altzairu herdoilgaitzezko edo aluminiozko hodietan egoten dira, sentsore hauek ingurune zikin edo hezeetan erabiltzeko aukera emanez.
Eroale mehe eta lau bat eremu magnetiko batean jartzen denean, igarotzen den korronteak eroalearen alde batean pilatzeko joera du, Hall tentsio izeneko potentzial-diferentzia sortuz. Eroaleko korrontea konstantea bada, Hall tentsioaren magnitudeak eremu magnetikoaren indarra islatuko du. Hall efektuko posizio-sentsore batean, objektua sentsorearen ardatzean dagoen iman bati konektatuta dago. Objektua mugitzen den heinean, imanaren posizioa Hall elementuarekiko aldatzen da, eta ondorioz Hall tentsioa aldatzen da. Hall tentsioa neurtuz, objektu baten posizioa zehaztu daiteke. Hiru dimentsiotan posizioa zehaztu dezaketen Hall efektuko posizio-sentsore espezializatuak daude (4. irudia). Hall efektuko posizio-sentsoreak kontakturik gabeko gailuak dira, fidagarritasun handia eta detekzio azkarra eskaintzen dituztenak, eta tenperatura-tarte zabal batean funtzionatzen dutenak. Kontsumo-, industria-, automobilgintza- eta medikuntza-aplikazio ugaritan erabiltzen dira.
Bi zuntz optiko sentsore mota nagusi daude. Zuntz optiko sentsore intrintsekoetan, zuntza erabiltzen da sentsore elementu gisa. Kanpoko zuntz optiko sentsoreetan, zuntz optikoa beste sentsore teknologia batekin konbinatzen da seinalea urruneko elektronikara bidaltzeko prozesatzeko. Zuntz intrintseko posizio neurketen kasuan, denbora-domeinuko erreflektometro optiko bat bezalako gailu bat erabil daiteke denbora-atzerapena zehazteko. Uhin-luzeraren aldaketa maiztasun optikoko domeinuko erreflektometro bat ezartzen duen tresna bat erabiliz kalkula daiteke. Zuntz optiko sentsoreak interferentzia elektromagnetikoekiko immuneak dira, tenperatura altuetan funtzionatzeko diseinatu daitezke eta ez-eroaleak dira, beraz, presio handiko edo material sukoien ondoan erabil daitezke.
Zuntz optikozko beste sentsore bat ere erabil daiteke posizioa neurtzeko, zuntz Bragg sarearen (FBG) teknologian oinarrituta. FBG-ak koska-iragazki gisa jokatzen du, Bragg uhin-luzeran (λB) zentratutako argiaren zati txiki bat islatuz, espektro zabaleko argiak argiztatzen duenean. Zuntz-nukleoan grabatutako mikroegiturekin fabrikatzen da. FBG-ak hainbat parametro neurtzeko erabil daitezke, hala nola tenperatura, tentsioa, presioa, inklinazioa, desplazamendua, azelerazioa eta karga.
Bi posizio-sentsore optiko mota daude, kodetzaile optiko gisa ere ezagutzen direnak. Kasu batean, argia sentsorearen beste muturrean dagoen hartzaile batera bidaltzen da. Bigarren motan, igorritako argi-seinalea monitorizatutako objektuak islatzen du eta argi-iturrira itzultzen du. Sentsorearen diseinuaren arabera, argi-propietateen aldaketak, hala nola uhin-luzera, intentsitatea, fasea edo polarizazioa, erabiltzen dira objektu baten posizioa zehazteko. Kodetzaileetan oinarritutako posizio-sentsore optikoak mugimendu lineal eta birakarietarako daude eskuragarri. Sentsore hauek hiru kategoria nagusitan banatzen dira: kodetzaile optiko transmisiboak, kodetzaile optiko islatzaileak eta kodetzaile optiko interferometrikoak.
Ultrasoinu bidezko posizio-sentsoreek kristal piezoelektrikoko transduktoreak erabiltzen dituzte maiztasun handiko ultrasoinu-uhinak igortzeko. Sentsoreak islatutako soinua neurtzen du. Ultrasoinu bidezko sentsoreak hurbiltasun-sentsore soil gisa erabil daitezke, edo diseinu konplexuagoek distantzia-informazioa eman dezakete. Ultrasoinu bidezko posizio-sentsoreek hainbat material eta gainazal-ezaugarritako helburu-objektuekin lan egiten dute, eta beste posizio-sentsore mota askok baino distantzia handiagoetan objektu txikiak detektatu ditzakete. Bibrazioarekiko, inguruko zaratarekiko, infragorri erradiazioarekiko eta interferentzia elektromagnetikoarekiko erresistenteak dira. Ultrasoinu bidezko posizio-sentsoreak erabiltzen dituzten aplikazioen adibideen artean daude likido-mailaren detekzioa, objektuen abiadura handiko zenbaketa, nabigazio-sistema robotikoak eta automobilgintzako sentsoreak. Automobilgintzako ultrasoinu bidezko sentsore tipiko batek plastikozko karkasa bat, mintz gehigarri bat duen transduktore piezoelektriko bat eta zirkuitu inprimatu bat ditu, zirkuitu elektronikoak eta mikrokontrolagailuak dituena seinaleak transmititzeko, jasotzeko eta prozesatzeko (5. irudia).
Posizio-sentsoreek objektuen mugimendu lineal, birakari eta angeluarra neur dezakete, absolutua edo erlatiboa. Posizio-sentsoreek gailuen mugimendua neur dezakete, hala nola aktuadoreen edo motorren mugimendua. Plataforma mugikorretan ere erabiltzen dira, hala nola robotetan eta autoetan. Hainbat teknologia erabiltzen dira posizio-sentsoreetan, ingurumen-iraunkortasunaren, kostuaren, zehaztasunaren, errepikagarritasunaren eta beste atributu batzuen konbinazioekin.
3D Magnetiko Posizio Sentsoreak, Allegro Microsystems Ibilgailu Autonomoentzako Ultrasoinu Sentsoreen Segurtasuna Aztertzea eta Hobetzea, IEEE Internet of Things Journal Nola aukeratu posizio sentsore bat, Cambridge Integrated Circuits Posizio sentsore motak, Ixthus Instrumentation Zer da posizio sentsore induktibo bat?, Keyence Zer da Magnetostrikziozko Posizio Detekzioa?, AMETEK
Arakatu Design World aldizkariaren azken aleak eta aurreko aleak erabiltzeko erraza den formatuan, kalitate handikoa. Editatu, partekatu eta deskargatu gaur diseinu-ingeniaritzako aldizkari nagusiarekin.
Munduko EE foro nagusia, arazoak konpontzeko, mikrokontrolagailuak, DSP, sareak, diseinu analogikoa eta digitala, RF, potentzia elektronika, PCB bideratzea eta gehiago lantzen dituena.
Copyright © 2022 WTWH Media LLC. Eskubide guztiak erreserbatuta. Gune honetako materiala ezin da erreproduzitu, banatu, transmititu, cachean gorde edo beste modu batera erabili WTWH Media-ren aldez aurretiko idatzizko baimenik gabe. Pribatutasun politika | Publizitatea | Guri buruz