Ռոբոտացված փոխանցման շղթաներից մինչև մատակարարման շղթայի գործողություններում փոխադրիչ ժապավեններ և հողմային տուրբինների աշտարակների տատանում, դիրքի զգայունացումը կարևոր գործառույթ է լայն շրջանակի կիրառություններում: Այն կարող է ունենալ բազմաթիվ ձևեր, այդ թվում՝ գծային, պտտվող, անկյունային, բացարձակ, աճողական, կոնտակտային և ոչ կոնտակտային սենսորներ: Մշակվել են մասնագիտացված սենսորներ, որոնք կարող են որոշել դիրքը երեք չափումներում: Դիրքի զգայունացման տեխնոլոգիաները ներառում են պոտենցիոմետրիկ, ինդուկտիվ, մրրկային հոսանքի, կոնդենսատորային, մագնիսական-ստրիկցիոն, Հոլի էֆեկտի, օպտիկամանրաթելային, օպտիկական և ուլտրաձայնային:
Այս Հաճախակի տրվող հարցերը համառոտ ներկայացնում են դիրքի չափման տարբեր ձևերը, այնուհետև վերանայում են մի շարք տեխնոլոգիաներ, որոնցից նախագծողները կարող են ընտրել դիրքի չափման լուծում ներդնելիս։
Պոտենցիոմետրիկ դիրքի սենսորները դիմադրության վրա հիմնված սարքեր են, որոնք համատեղում են ֆիքսված դիմադրության հետագիծը մաքրիչի հետ, որը ամրացված է այն օբյեկտին, որի դիրքը պետք է զգայվի։ Օբյեկտի շարժումը շարժում է մաքրիչները հետագծի երկայնքով։ Օբյեկտի դիրքը չափվում է ռելսերից և մաքրիչներից կազմված լարման բաժանարար ցանցի միջոցով՝ գծային կամ պտտական ​​շարժումը ֆիքսված հաստատուն լարմամբ չափելու համար (Նկար 1)։ Պոտենցիոմետրիկ սենսորները ցածր գին ունեն, բայց ընդհանուր առմամբ ունեն ցածր ճշգրտություն և կրկնելիություն։
Ինդուկտիվ դիրքի սենսորները օգտագործում են սենսորային կծիկում ինդուկցված մագնիսական դաշտի հատկությունների փոփոխությունները: Կախված իրենց ճարտարապետությունից, դրանք կարող են չափել գծային կամ պտտվող դիրքը: Գծային փոփոխական դիֆերենցիալ տրանսֆորմատորի (LVDT) դիրքի սենսորները օգտագործում են երեք կծիկ, որոնք փաթաթված են խոռոչ խողովակի շուրջ՝ մեկ առաջնային կծիկ և երկու երկրորդային կծիկներ: Կծիկները միացված են շարքով, և երկրորդային կծիկի փուլային հարաբերությունը 180°-ով տարբերվում է առաջնային կծիկից: Ֆերոմագնիսական միջուկ, որը կոչվում է արմատուրա, տեղադրվում է խողովակի ներսում և միացված է չափվող օբյեկտին: Առաջնային կծիկին կիրառվում է գրգռման լարում, և երկրորդային կծիկում ինդուկցվում է էլեկտրամագնիսական ուժ (ԷՈՒՈւ): Երկրորդային կծիկների միջև լարման տարբերությունը չափելով՝ կարելի է որոշել արմատուրայի հարաբերական դիրքը և այն, ինչին այն միացված է: Պտտվող լարման դիֆերենցիալ տրանսֆորմատորը (RVDT) օգտագործում է նույն տեխնիկան՝ պտտվող դիրքը հետևելու համար: LVDT և RVDT սենսորները առաջարկում են լավ ճշգրտություն, գծայնություն, լուծաչափ և բարձր զգայունություն: Դրանք չեն շփվում և կարող են կնքվել կոշտ միջավայրերում օգտագործելու համար:
Շուրջհոսանքի դիրքի սենսորները աշխատում են հաղորդիչ օբյեկտների հետ: Շուրջհոսանքները ինդուկցված հոսանքներ են, որոնք առաջանում են հաղորդիչ նյութերում փոփոխվող մագնիսական դաշտի առկայության դեպքում: Այս հոսանքները հոսում են փակ օղակով և առաջացնում են երկրորդային մագնիսական դաշտ: Շուրջհոսանքի սենսորները բաղկացած են կծիկներից և գծայնացման շղթաներից: Փոփոխական հոսանքը լիցքավորում է կծիկը՝ ստեղծելով առաջնային մագնիսական դաշտ: Երբ օբյեկտը մոտենում կամ հեռանում է կծիկից, դրա դիրքը կարելի է որոշել շուրջհոսանքների կողմից ստեղծված երկրորդային դաշտի փոխազդեցության միջոցով, որը ազդում է կծիկի դիմադրության վրա: Երբ օբյեկտը մոտենում է կծիկին, շուրջհոսանքի կորուստները մեծանում են, և տատանողական լարումը փոքրանում է (Նկար 2): Տատանողական լարումը ուղղվում և մշակվում է գծայնացնող շղթայի միջոցով՝ օբյեկտի հեռավորությանը համեմատական ​​գծային հաստատուն հոսանք ստանալու համար:
Շրջադարձային հոսանքի սարքերը ամուր, անհպում սարքեր են, որոնք սովորաբար օգտագործվում են որպես մոտիկության սենսորներ: Դրանք բոլոր ուղղություններով են և կարող են որոշել առարկայից հարաբերական հեռավորությունը, բայց ոչ առարկայից ուղղությունը կամ բացարձակ հեռավորությունը:
Ինչպես անունն է հուշում, կոնդենսատորային դիրքի սենսորները չափում են կոնդենսատորի փոփոխությունները` որոշելու համար զգայուն օբյեկտի դիրքը: Այս անհպում սենսորները կարող են օգտագործվել գծային կամ պտտական ​​դիրքը չափելու համար: Դրանք բաղկացած են երկու թիթեղներից, որոնք բաժանված են դիէլեկտրիկ նյութով և օգտագործում են երկու մեթոդներից մեկը` օբյեկտի դիրքը հայտնաբերելու համար.
Դիէլեկտրիկ հաստատունի փոփոխություն առաջացնելու համար այն օբյեկտը, որի դիրքը պետք է որոշվի, ամրացվում է դիէլեկտրիկ նյութին։ Երբ դիէլեկտրիկ նյութը շարժվում է, կոնդենսատորի արդյունավետ դիէլեկտրիկ հաստատունը փոխվում է դիէլեկտրիկ նյութի մակերեսի և օդի դիէլեկտրիկ հաստատունի համադրության պատճառով։ Այլընտրանքորեն, օբյեկտը կարող է միացվել կոնդենսատորի թիթեղներից մեկին։ Երբ օբյեկտը շարժվում է, թիթեղները մոտենում կամ հեռանում են, և տարողության փոփոխությունը օգտագործվում է հարաբերական դիրքը որոշելու համար։
Կայունության սենսորները կարող են չափել առարկաների տեղաշարժը, հեռավորությունը, դիրքը և հաստությունը: Իրենց բարձր ազդանշանի կայունության և լուծաչափի շնորհիվ, կայունության սենսորները օգտագործվում են լաբորատոր և արդյունաբերական միջավայրերում: Օրինակ, կայունության սենսորները օգտագործվում են ավտոմատացված գործընթացներում թաղանթի հաստությունը և սոսնձի կիրառությունները չափելու համար: Արդյունաբերական մեքենաներում դրանք օգտագործվում են տեղաշարժը և գործիքի դիրքը վերահսկելու համար:
Մագնիսական նեղացումը ֆերոմագնիսական նյութերի հատկություն է, որը ստիպում է նյութին փոխել իր չափը կամ ձևը, երբ կիրառվում է մագնիսական դաշտ: Մագնիսական նեղացման դիրքի սենսորում չափվող օբյեկտին ամրացված է շարժական դիրքի մագնիս: Այն բաղկացած է ալիքատարից, որը բաղկացած է հոսանքի իմպուլսներ կրող լարերից, որոնք միացված են ալիքատարի ծայրում գտնվող սենսորի հետ (Նկար 3): Երբ հոսանքի իմպուլս է ուղարկվում ալիքատարով, լարում ստեղծվում է մագնիսական դաշտ, որը փոխազդում է մշտական ​​մագնիսի (գլանային մխոցի մագնիսը, Նկար 3ա) առանցքային մագնիսական դաշտի հետ: Դաշտի փոխազդեցությունը առաջանում է ոլորումից (Վիդեմանի էֆեկտ), որը լարում է լարը՝ առաջացնելով ակուստիկ իմպուլս, որը տարածվում է ալիքատարի երկայնքով և հայտնաբերվում է ալիքատարի ծայրում գտնվող սենսորի կողմից (Նկար 3բ): Հոսանքի իմպուլսի առաջացման և ակուստիկ իմպուլսի հայտնաբերման միջև ընկած ժամանակը չափելով՝ կարելի է չափել դիրքի մագնիսի և, հետևաբար, օբյեկտի հարաբերական դիրքը (Նկար 3գ):
Մագնիսական ստրիկցիոն դիրքի սենսորները անհպում սենսորներ են, որոնք օգտագործվում են գծային դիրքը հայտնաբերելու համար: Ալիքային ուղղորդիչները հաճախ տեղադրվում են չժանգոտվող պողպատե կամ ալյումինե խողովակների մեջ, ինչը հնարավորություն է տալիս այս սենսորներին օգտագործել կեղտոտ կամ խոնավ միջավայրերում:
Երբ բարակ, հարթ հաղորդիչը տեղադրվում է մագնիսական դաշտում, հոսող ցանկացած հոսանք հակված է կուտակվել հաղորդչի մի կողմում՝ ստեղծելով պոտենցիալների տարբերություն, որը կոչվում է Հոլի լարում: Եթե հաղորդչի հոսանքը հաստատուն է, Հոլի լարման մեծությունը կարտացոլի մագնիսական դաշտի ուժգնությունը: Հոլի էֆեկտի դիրքի սենսորում առարկան միացված է սենսորային լիսեռում տեղադրված մագնիսին: Երբ առարկան շարժվում է, մագնիսի դիրքը փոխվում է Հոլի տարրի նկատմամբ, ինչը հանգեցնում է Հոլի լարման փոփոխության: Հոլի լարումը չափելով՝ կարելի է որոշել առարկայի դիրքը: Կան մասնագիտացված Հոլի էֆեկտի դիրքի սենսորներ, որոնք կարող են որոշել դիրքը երեք չափումներում (Նկար 4): Հոլի էֆեկտի դիրքի սենսորները անհպում սարքեր են, որոնք ապահովում են բարձր հուսալիություն և արագ զգայունություն և գործում են լայն ջերմաստիճանային տիրույթում: Դրանք օգտագործվում են սպառողական, արդյունաբերական, ավտոմոբիլային և բժշկական կիրառությունների լայն շրջանակում:
Գոյություն ունեն օպտիկամանրաթելային սենսորների երկու հիմնական տեսակ։ Ներքին օպտիկամանրաթելային սենսորներում մանրաթելն օգտագործվում է որպես զգայուն տարր։ Արտաքին օպտիկամանրաթելային սենսորներում օպտիկամանրաթելերը համակցվում են մեկ այլ սենսորային տեխնոլոգիայի հետ՝ ազդանշանը մշակման համար հեռակառավարվող էլեկտրոնիկային համակարգին փոխանցելու համար։ Ներքին օպտիկամանրաթելային դիրքի չափումների դեպքում ժամանակի ուշացումը որոշելու համար կարող է օգտագործվել այնպիսի սարք, ինչպիսին է օպտիկական ժամանակային տիրույթի ռեֆլեկտորաչափը։ Ալիքի երկարության տեղաշարժը կարող է հաշվարկվել այնպիսի սարքի միջոցով, որն օգտագործում է օպտիկական հաճախականության տիրույթի ռեֆլեկտորաչափ։ Օպտիկամանրաթելային սենսորները դիմադրողական են էլեկտրամագնիսական միջամտությանը, կարող են նախագծվել բարձր ջերմաստիճաններում աշխատելու համար և ոչ հաղորդիչ են, ուստի կարող են օգտագործվել բարձր ճնշման կամ դյուրավառ նյութերի մոտ։
Մեկ այլ մանրաթելային օպտիկամանրաթելային զգայունակություն, որը հիմնված է մանրաթելային Բրեգգի ցանցի (FBG) տեխնոլոգիայի վրա, նույնպես կարող է օգտագործվել դիրքի չափման համար: FBG-ն գործում է որպես կտրվածքային ֆիլտր, արտացոլելով լույսի մի փոքր մասը, որը կենտրոնացած է Բրեգգի ալիքի երկարության (λB) վրա, երբ լուսավորվում է լայն սպեկտրի լույսով: Այն պատրաստված է մանրաթելի միջուկում փորագրված միկրոկառուցվածքներով: FBG-ները կարող են օգտագործվել տարբեր պարամետրեր չափելու համար, ինչպիսիք են ջերմաստիճանը, լարվածությունը, ճնշումը, թեքությունը, տեղաշարժը, արագացումը և բեռը:
Կան օպտիկական դիրքի սենսորների երկու տեսակ, որոնք հայտնի են նաև որպես օպտիկական կոդավորիչներ։ Մի դեպքում լույսն ուղարկվում է սենսորի մյուս ծայրում գտնվող ընդունիչին։ Երկրորդ տեսակի դեպքում արձակված լույսի ազդանշանը անդրադարձվում է դիտարկվող օբյեկտի կողմից և վերադարձվում լույսի աղբյուրին։ Սենսորի դիզայնից կախված՝ լույսի հատկությունների փոփոխությունները, ինչպիսիք են ալիքի երկարությունը, ինտենսիվությունը, փուլը կամ բևեռացումը, օգտագործվում են օբյեկտի դիրքը որոշելու համար։ Կոդավորիչի վրա հիմնված օպտիկական դիրքի սենսորները հասանելի են գծային և պտտական ​​շարժման համար։ Այս սենսորները բաժանվում են երեք հիմնական կատեգորիայի՝ թափանցող օպտիկական կոդավորիչներ, անդրադարձնող օպտիկական կոդավորիչներ և ինտերֆերոմետրիկ օպտիկական կոդավորիչներ։
Ուլտրաձայնային դիրքի սենսորները օգտագործում են պիեզոէլեկտրական բյուրեղային փոխակերպիչներ՝ բարձր հաճախականության ուլտրաձայնային ալիքներ արձակելու համար: Սենսորը չափում է անդրադարձված ձայնը: Ուլտրաձայնային սենսորները կարող են օգտագործվել որպես պարզ մոտիկության սենսորներ, կամ ավելի բարդ կառուցվածքները կարող են տրամադրել հեռավորության վերաբերյալ տեղեկատվություն: Ուլտրաձայնային դիրքի սենսորները աշխատում են տարբեր նյութերի և մակերեսային առանձնահատկությունների թիրախային օբյեկտների հետ և կարող են հայտնաբերել փոքր օբյեկտներ ավելի մեծ հեռավորությունների վրա, քան դիրքի սենսորների շատ այլ տեսակներ: Դրանք դիմացկուն են թրթռմանը, շրջակա աղմուկին, ինֆրակարմիր ճառագայթմանը և էլեկտրամագնիսական միջամտությանը: Ուլտրաձայնային դիրքի սենսորների օգտագործման օրինակներից են հեղուկի մակարդակի հայտնաբերումը, օբյեկտների բարձր արագությամբ հաշվարկը, ռոբոտացված նավիգացիոն համակարգերը և ավտոմոբիլային զգայունակությունը: Ավտոմոբիլային ուլտրաձայնային տիպիկ սենսորը բաղկացած է պլաստիկե պատյանից, լրացուցիչ թաղանթով պիեզոէլեկտրական փոխակերպիչից և էլեկտրոնային սխեմաներով և միկրոկառավարիչներով տպագիր միացման տախտակից՝ ազդանշաններ փոխանցելու, ստանալու և մշակելու համար (Նկար 5):
Դիրքի սենսորները կարող են չափել առարկաների բացարձակ կամ հարաբերական գծային, պտտական ​​և անկյունային շարժումը: Դիրքի սենսորները կարող են չափել սարքերի, ինչպիսիք են ակտուատորները կամ շարժիչները, շարժումը: Դրանք նաև օգտագործվում են շարժական հարթակներում, ինչպիսիք են ռոբոտները և մեքենաները: Դիրքի սենսորներում օգտագործվում են բազմազան տեխնոլոգիաներ՝ շրջակա միջավայրի դիմացկունության, արժեքի, ճշգրտության, կրկնելիության և այլ հատկանիշների տարբեր համադրություններով:
3D մագնիսական դիրքի սենսորներ, Allegro Microsystems՝ Ինքնավար տրանսպորտային միջոցների համար ուլտրաձայնային սենսորների վերլուծություն և անվտանգության բարձրացում, IEEE Internet of Things ամսագիր՝ Ինչպես ընտրել դիրքի սենսոր, Cambridge Integrated Circuits՝ Դիրքի սենսորների տեսակներ, Ixthus Instrumentation՝ Ի՞նչ է ինդուկտիվ դիրքի սենսորը, Keyence՝ Ի՞նչ է մագնիսական ստրիկցիոն դիրքի սենսորը, AMETEK
Դիտեք «Դիզայն աշխարհ»-ի վերջին և նախորդ համարները հեշտ օգտագործման, բարձրորակ ձևաչափով: Խմբագրեք, կիսվեք և ներբեռնեք այսօր՝ առաջատար դիզայն-ճարտարագիտական ​​ամսագրի միջոցով:
Աշխարհի առաջատար խնդիրներ լուծող Էլեկտրաէներգիայի էներգետիկ ֆորումը, որը ներառում է միկրոկառավարիչներ, թվային սպեկտրի սպեկտրալ սպեկտրալ համակարգ (DSP), ցանցային սպեկտրալ համակարգ, անալոգային և թվային նախագծում, ռադիոհաճախականություններ, հզորության էլեկտրոնիկա, տպատախտակների երթուղայնացում և այլն։
Հեղինակային իրավունք © 2022 WTWH Media LLC։ Բոլոր իրավունքները պաշտպանված են։ Այս կայքում տեղադրված նյութերը չեն կարող վերարտադրվել, տարածվել, փոխանցվել, պահվել քեշում կամ այլ կերպ օգտագործվել առանց WTWH Media-ի նախնական գրավոր թույլտվության։ Գաղտնիության քաղաքականություն | Գովազդ | Մեր մասին