Frá vélrænum drifkeðjum til færibönda í framboðskeðjurekstri til sveiflna vindmyllna, er staðsetningarskynjun mikilvæg virkni í fjölbreyttum notkunarsviðum. Hún getur verið á marga vegu, þar á meðal línuleg, snúnings-, horn-, algild, stigvaxandi, snerti- og snertilaus skynjari. Sérhæfðir skynjarar hafa verið þróaðir sem geta ákvarðað staðsetningu í þremur víddum. Staðsetningarskynjunartækni felur í sér spennumælingar, rafstraumsskynjara, rafleiðniskynjara, segulmælingar, Hall-áhrif, ljósleiðara, ljósleiðara og ómskoðun.
Þessar algengu spurningar veita stutta kynningu á ýmsum gerðum staðsetningarskynjunar og fara síðan yfir fjölbreytt úrval tækni sem hönnuðir geta valið úr þegar þeir útfæra staðsetningarskynjunarlausn.
Spennumælir eru tæki sem byggja á viðnámi og sameina fasta viðnámsbraut með rúðuþurrku sem er fest við hlutinn sem þarf að nema staðsetningu hans. Hreyfing hlutarins færir rúðuþurrkurnar eftir brautinni. Staðsetning hlutarins er mæld með því að nota spennuskiptanet sem myndast af teinum og rúðuþurrkum til að mæla línulega eða snúningshreyfingu með fastri jafnspennu (Mynd 1). Spennumælir eru ódýrir en hafa almennt litla nákvæmni og endurtekningarhæfni.
Spóluskynjarar með rafleiðni nýta sér breytingar á eiginleikum segulsviðsins sem framkallað er í skynjaraspóluna. Þeir geta mælt línulega eða snúningsstöðu, allt eftir uppbyggingu þeirra. Línulegir breytilegir mismunadreifir (LVDT) stöðuskynjarar nota þrjár spólur sem eru vafðar utan um holt rör; aðalspólu og tvær aukaspólur. Spólurnar eru tengdar í röð og fasahlutfall aukaspólunarinnar er 180° úr fasa miðað við aðalspóluna. Járnsegulmagnaður kjarni, kallaður armature, er settur inni í rörinu og tengdur við hlutinn á þeim stað sem verið er að mæla. Örvunarspenna er sett á aðalspóluna og rafsegulkraftur (EMF) er framkallaður í aukaspóluna. Með því að mæla spennumismuninn á milli aukaspólanna er hægt að ákvarða hlutfallslega stöðu armatúrunnar og það sem hún er fest við. Snúningsspennumismunadreifir (RVDT) notar sömu tækni til að rekja snúningsstöðu. LVDT og RVDT skynjarar bjóða upp á góða nákvæmni, línuleika, upplausn og mikla næmni. Þeir eru núningslausir og hægt er að innsigla þá til notkunar í erfiðu umhverfi.
Staðsetningarskynjarar fyrir iðjustraum virka með leiðandi hlutum. Iðjustraumar eru örvaðir straumar sem eiga sér stað í leiðandi efnum í návist breytilegs segulsviðs. Þessir straumar flæða í lokaðri lykkju og mynda aukasegulsvið. Iðjustraumskynjarar samanstanda af spólum og línurunarrásum. Riðstraumurinn virkjar spóluna til að mynda aðalsegulsviðið. Þegar hlutur nálgast eða færist frá spólunni er hægt að nema staðsetningu hans með því að nota samspil aukasviðsins sem myndast af iðjustraumunum, sem hefur áhrif á viðnám spólunnar. Þegar hluturinn nálgast spóluna eykst tap iðjustraumsins og sveifluspennan minnkar (Mynd 2). Sveifluspennan er leiðrétt og unnin af línurunarrás til að framleiða línulegan jafnstraumsútgang í réttu hlutfalli við fjarlægð hlutarins.
Hvirfilstraumsmælir eru sterkir, snertilausir tæki sem oftast eru notaðir sem nálægðarskynjarar. Þeir eru alhliða og geta ákvarðað hlutfallslega fjarlægð til hlutarins, en ekki stefnu eða algilda fjarlægð til hlutarins.
Eins og nafnið gefur til kynna mæla rafrýmdarstöðuskynjarar breytingar á rafrýmd til að ákvarða staðsetningu hlutarins sem verið er að nema. Þessa snertilausu skynjara er hægt að nota til að mæla línulega eða snúningsstöðu. Þeir samanstanda af tveimur plötum sem eru aðskildar með rafskautsefni og nota eina af tveimur aðferðum til að greina staðsetningu hlutar:
Til að valda breytingu á rafsvörunarstuðlinum er hluturinn sem á að greina staðsetningu festur við rafsvörunarefnið. Þegar rafsvörunarefnið hreyfist breytist virkur rafsvörunarstuðull þéttisins vegna samsetningar flatarmáls rafsvörunarefnisins og rafsvörunarstuðulls loftsins. Einnig er hægt að tengja hlutinn við eina af þéttiplötunum. Þegar hluturinn hreyfist færast plöturnar nær eða fjær og breytingin á rafsvörun er notuð til að ákvarða hlutfallslega staðsetningu.
Rafrýmdar skynjarar geta mælt tilfærslu, fjarlægð, staðsetningu og þykkt hluta. Vegna mikils merkjastöðugleika og upplausnar eru rafrýmdar tilfærsluskynjarar notaðir í rannsóknarstofum og iðnaðarumhverfi. Til dæmis eru rafrýmdar skynjarar notaðir til að mæla filmuþykkt og límnotkun í sjálfvirkum ferlum. Í iðnaðarvélum eru þeir notaðir til að fylgjast með tilfærslu og staðsetningu verkfæra.
Segulsamdráttur er eiginleiki járnsegulmagnaðra efna sem veldur því að efnið breytir stærð eða lögun þegar segulsvið er beitt á það. Í segulsamdráttarstöðunema er hreyfanlegur staðsetningarsegul festur við hlutinn sem verið er að mæla. Hann samanstendur af bylgjuleiðara sem samanstendur af vírum sem bera straumpúlsa, tengdum skynjara sem er staðsettur í enda bylgjuleiðarans (mynd 3). Þegar straumpúls er sendur niður bylgjuleiðarann ​​myndast segulsvið í vírnum sem hefur samskipti við ássegulsvið varanlegs seguls (segulinn í strokknum, mynd 3a). Samspil sviðsins orsakast af snúningi (Wiedemann-áhrif), sem teygir vírinn og framleiðir hljóðpúls sem berst eftir bylgjuleiðaranum og er greindur af skynjara í enda bylgjuleiðarans (mynd 3b). Með því að mæla tímann sem líður frá upphafi straumpúlsins og greiningar hljóðpúlsins er hægt að mæla hlutfallslega stöðu staðsetningarsegulsins og þar með hlutarins (mynd 3c).
Segulstýrandi staðsetningarskynjarar eru snertilausir skynjarar sem notaðir eru til að greina línulega staðsetningu. Bylgjuleiðarar eru oft hýstir í rörum úr ryðfríu stáli eða áli, sem gerir kleift að nota þessa skynjara í óhreinu eða blautu umhverfi.
Þegar þunnur, flatur leiðari er settur í segulsvið, hefur straumur sem flæðir tilhneigingu til að safnast upp á annarri hlið leiðarans og mynda spennumun sem kallast Hall-spenna. Ef straumurinn í leiðaranum er stöðugur, mun stærð Hall-spennunnar endurspegla styrk segulsviðsins. Í Hall-áhrifastöðuskynjara er hluturinn tengdur við segul sem er í skynjaraásnum. Þegar hluturinn hreyfist breytist staða segulsins miðað við Hall-þáttinn, sem leiðir til breytilegrar Hall-spennu. Með því að mæla Hall-spennuna er hægt að ákvarða staðsetningu hlutar. Það eru sérhæfðir Hall-áhrifastöðuskynjarar sem geta ákvarðað staðsetningu í þremur víddum (Mynd 4). Hall-áhrifastöðuskynjarar eru snertilaus tæki sem veita mikla áreiðanleika og hraða skynjun og virka yfir breitt hitastigsbil. Þeir eru notaðir í ýmsum neytenda-, iðnaðar-, bíla- og læknisfræðilegum tilgangi.
Það eru tvær grunngerðir af ljósleiðaraskynjurum. Í innri ljósleiðaraskynjurum er ljósleiðarinn notaður sem skynjari. Í ytri ljósleiðaraskynjurum eru ljósleiðarar sameinaðir annarri skynjaratækni til að senda merkið til fjarlægra rafeindabúnaðar til vinnslu. Þegar kemur að mælingum á innri ljósleiðarastöðu er hægt að nota tæki eins og ljósleiðaratímasviðsspeglunarmæli til að ákvarða tímaseinkunina. Hægt er að reikna út bylgjulengdarbreytinguna með tæki sem notar ljósleiðaratíðnisviðsspeglunarmæli. Ljósleiðaraskynjarar eru ónæmir fyrir rafsegultruflunum, geta verið hannaðir til að starfa við hátt hitastig og eru ekki leiðandi, þannig að hægt er að nota þá nálægt háþrýstingi eða eldfimum efnum.
Önnur ljósleiðaraskynjun byggð á ljósleiðara Bragg-grind (FBG) tækni er einnig hægt að nota til staðsetningarmælinga. FBG virkar sem hakfilter og endurkastar litlu broti af ljósinu sem er miðjað á Bragg bylgjulengdinni (λB) þegar það er lýst upp með breiðvirku ljósi. Það er smíðað með örbyggingum sem eru etsaðar í kjarna ljósleiðarans. FBG er hægt að nota til að mæla ýmsa þætti eins og hitastig, álag, þrýsting, halla, tilfærslu, hröðun og álag.
Það eru til tvær gerðir af ljósfræðilegum staðsetningarskynjurum, einnig þekktir sem ljósfræðilegir kóðarar. Í öðru tilvikinu er ljós sent til móttakara á hinum enda skynjarans. Í seinni gerðinni endurkastast ljósmerkið frá hlutnum sem fylgst er með og skilað til ljósgjafans. Breytingar á ljóseiginleikum, svo sem bylgjulengd, styrkleiki, fasa eða skautun, eru notaðar til að ákvarða staðsetningu hlutar, allt eftir hönnun skynjarans. Kóðarabyggðir ljósfræðilegir staðsetningarskynjarar eru fáanlegir fyrir línulega og snúningshreyfingu. Þessir skynjarar falla í þrjá meginflokka; gegnsæja ljósfræðilega kóðara, endurskinsljósfræðilega kóðara og truflunarfræðilega ljósfræðilega kóðara.
Ómskoðunarstöðuskynjarar nota rafskautskristalla til að gefa frá sér hátíðni ómskoðunarbylgjur. Skynjarinn mælir endurkastað hljóð. Ómskoðunarskynjarar geta verið notaðir sem einfaldar nálægðarskynjarar eða flóknari hönnun getur veitt upplýsingar um fjarlægð. Ómskoðunarstöðuskynjarar vinna með markhlutum úr ýmsum efnum og yfirborðseiginleikum og geta greint smáa hluti í meiri fjarlægð en margar aðrar gerðir staðsetningarskynjara. Þeir eru ónæmir fyrir titringi, umhverfishávaða, innrauðri geislun og rafsegultruflunum. Dæmi um notkun ómskoðunarstöðuskynjara eru vökvastigsgreining, hraðtalning hluta, vélmennaleiðsögukerfi og skynjun í bílum. Dæmigerður ómskoðunarskynjari í bílum samanstendur af plasthúsi, rafskautsskynjara með viðbótarhimnu og prentuðu rafrásarborði með rafrásum og örstýringum til að senda, taka á móti og vinna úr merkjum (Mynd 5).
Staðsetningarskynjarar geta mælt algera eða afstæða línulega, snúnings- og hornhreyfingu hluta. Staðsetningarskynjarar geta mælt hreyfingu tækja eins og stýribúnaðar eða mótora. Þeir eru einnig notaðir í færanlegum kerfum eins og vélmennum og bílum. Fjölbreytt tækni er notuð í staðsetningarskynjurum með ýmsum samsetningum af umhverfisþol, kostnaði, nákvæmni, endurtekningarhæfni og öðrum eiginleikum.
3D segulstöðuskynjarar, Allegro MicrosystemsGreining og aukning á öryggi ómskoðunarskynjara fyrir sjálfkeyrandi ökutæki, IEEE Internet of Things Journal Hvernig á að velja staðsetningarskynjara, Cambridge Integrated CircuitsTegundir staðsetningarskynjara, Ixthus InstrumentationHvað er aðleiðandi staðsetningarskynjari?, Keyence Hvað er segulsneiðandi staðsetningarskynjun?, AMETEK
Skoðaðu nýjustu tölublöð Design World og eldri tölublöð í auðveldu og hágæða sniði. Breyttu, deildu og sæktu í dag með leiðandi tímaritinu um hönnun og verkfræði.
Fremsta RA-vettvangur heims sem fjallar um örstýringar, DSP, netkerfi, hliðræna og stafræna hönnun, RF, aflrafmagnsrafmagn, leiðsögn prentplata og fleira.
Höfundarréttur © 2022 WTWH Media LLC. Allur réttur áskilinn. Ekki má afrita, dreifa, senda, vista í skyndiminni eða nota efni á þessari síðu á annan hátt án skriflegs leyfis frá WTWH Media. Persónuverndarstefna | Auglýsingar | Um okkur