Saka rantai penggerak robot nganti sabuk konveyor ing operasi rantai pasokan nganti goyangan menara turbin angin, sensor posisi minangka fungsi penting ing macem-macem aplikasi. Sensor iki bisa njupuk macem-macem wujud, kalebu sensor linier, rotary, sudut, absolut, inkremental, kontak lan non-kontak. Sensor khusus wis dikembangake sing bisa nemtokake posisi ing telung dimensi. Teknologi sensor posisi kalebu potensiometrik, induktif, arus eddy, kapasitif, magnetostriktif, efek Hall, serat optik, optik lan ultrasonik.
FAQ iki menehi pambuka singkat babagan macem-macem wujud sensor posisi, banjur nliti macem-macem teknologi sing bisa dipilih dening para desainer nalika ngetrapake solusi sensor posisi.
Sensor posisi potensiometrik yaiku piranti berbasis resistensi sing nggabungake trek resistif tetep karo wiper sing dipasang ing obyek sing posisine kudu dideteksi. Gerakan obyek kasebut mindhah wiper ing sadawane trek. Posisi obyek diukur kanthi nggunakake jaringan pembagi tegangan sing dibentuk dening rel lan wiper kanggo ngukur gerakan linier utawa rotasi kanthi tegangan DC tetep (Gambar 1). Sensor potensiometrik regane murah, nanging umume duwe akurasi lan kemampuan pengulangan sing kurang.
Sensor posisi induktif nggunakake owah-owahan ing sifat medan magnet sing diinduksi ing koil sensor. Gumantung saka arsitekture, sensor kasebut bisa ngukur posisi linier utawa rotasi. Sensor posisi Transformator Diferensial Variabel Linier (LVDT) nggunakake telung koil sing dililit ing tabung berongga; koil primer lan rong koil sekunder. Koil kasebut disambungake kanthi seri, lan hubungan fase koil sekunder 180° saka fase gegayutan karo koil primer. Inti feromagnetik sing diarani armature diselehake ing njero tabung lan disambungake menyang obyek ing lokasi sing diukur. Tegangan eksitasi ditrapake ing koil primer lan gaya elektromagnetik (EMF) diinduksi ing koil sekunder. Kanthi ngukur bedane tegangan antarane koil sekunder, posisi relatif armature lan apa sing dipasang bisa ditemtokake. Transformator diferensial tegangan puteran (RVDT) nggunakake teknik sing padha kanggo nglacak posisi puteran. Sensor LVDT lan RVDT nawakake akurasi, linearitas, resolusi, lan sensitivitas sing dhuwur. Sensor kasebut tanpa gesekan lan bisa disegel kanggo digunakake ing lingkungan sing atos.
Sensor posisi arus eddy bisa digunakake karo obyek konduktif. Arus eddy yaiku arus sing diinduksi sing kedadeyan ing bahan konduktif nalika ana medan magnet sing owah. Arus iki mili ing puteran tertutup lan ngasilake medan magnet sekunder. Sensor arus eddy kasusun saka kumparan lan sirkuit linearisasi. Arus bolak-balik menehi energi marang kumparan kanggo nggawe medan magnet primer. Nalika obyek nyedhaki utawa obah adoh saka kumparan, posisine bisa dirasakake nggunakake interaksi medan sekunder sing diasilake dening arus eddy, sing mengaruhi impedansi kumparan. Nalika obyek saya cedhak karo kumparan, kerugian arus eddy mundhak lan voltase osilasi dadi luwih cilik (Gambar 2). Voltase osilasi dikoreksi lan diproses dening sirkuit linearizer kanggo ngasilake output DC linier sing proporsional karo jarak obyek.
Piranti arus eddy iku piranti sing kuwat lan non-kontak sing biasane digunakake minangka sensor jarak. Piranti kasebut omnidirectional lan bisa nemtokake jarak relatif menyang obyek, nanging ora bisa nemtokake arah utawa jarak absolut menyang obyek.
Kaya jenenge, sensor posisi kapasitif ngukur owah-owahan kapasitansi kanggo nemtokake posisi obyek sing lagi dideteksi. Sensor non-kontak iki bisa digunakake kanggo ngukur posisi linier utawa rotasi. Sensor iki kasusun saka rong pelat sing dipisahake dening bahan dielektrik lan nggunakake salah siji saka rong cara kanggo ndeteksi posisi obyek:
Kanggo nyebabake owah-owahan ing konstanta dielektrik, obyek sing posisine arep dideteksi dipasang ing bahan dielektrik. Nalika bahan dielektrik obah, konstanta dielektrik efektif kapasitor owah amarga kombinasi area bahan dielektrik lan konstanta dielektrik udara. Utawa, obyek kasebut bisa disambungake menyang salah sawijining pelat kapasitor. Nalika obyek obah, pelat obah luwih cedhak utawa luwih adoh, lan owah-owahan kapasitansi digunakake kanggo nemtokake posisi relatif.
Sensor kapasitif bisa ngukur pamindahan, jarak, posisi, lan kekandelan obyek. Amarga stabilitas lan resolusi sinyal sing dhuwur, sensor pamindahan kapasitif digunakake ing lingkungan laboratorium lan industri. Contone, sensor kapasitif digunakake kanggo ngukur kekandelan film lan aplikasi perekat ing proses otomatis. Ing mesin industri, sensor kasebut digunakake kanggo ngawasi pamindahan lan posisi alat.
Magnetostriksi iku sipat saka bahan feromagnetik sing nyebabake materi kasebut owah ukuran utawa wujude nalika medan magnet ditrapake. Ing sensor posisi magnetostriktif, magnet posisi sing bisa dipindhah dipasang ing obyek sing diukur. Iki kasusun saka pandu gelombang sing kasusun saka kabel sing nggawa pulsa arus, sing disambungake menyang sensor sing dumunung ing pungkasan pandu gelombang (Gambar 3). Nalika pulsa arus dikirim mudhun pandu gelombang, medan magnet digawe ing kabel sing sesambungan karo medan magnet aksial saka magnet permanen (magnet ing piston silinder, Gambar 3a). Interaksi medan disebabake dening puntiran (efek Wiedemann), sing nyaring kabel, ngasilake pulsa akustik sing nyebar ing sadawane pandu gelombang lan dideteksi dening sensor ing pungkasan pandu gelombang (Gambar 3b). Kanthi ngukur wektu sing wis kliwat antarane wiwitan pulsa arus lan deteksi pulsa akustik, posisi relatif magnet posisi lan mulane obyek bisa diukur (Gambar 3c).
Sensor posisi magnetostriktif yaiku sensor non-kontak sing digunakake kanggo ndeteksi posisi linier. Pandu gelombang asring diselehake ing tabung baja tahan karat utawa aluminium, saengga sensor kasebut bisa digunakake ing lingkungan reged utawa teles.
Nalika konduktor tipis lan rata diselehake ing medan magnet, arus sing mili cenderung numpuk ing salah siji sisih konduktor, nggawe beda potensial sing diarani voltase Hall. Yen arus ing konduktor tetep, gedhene voltase Hall bakal nggambarake kekuwatan medan magnet. Ing sensor posisi efek Hall, obyek kasebut disambungake menyang magnet sing dipasang ing poros sensor. Nalika obyek obah, posisi magnet owah relatif marang elemen Hall, sing nyebabake voltase Hall owah. Kanthi ngukur voltase Hall, posisi obyek bisa ditemtokake. Ana sensor posisi efek Hall khusus sing bisa nemtokake posisi ing telung dimensi (Gambar 4). Sensor posisi efek Hall minangka piranti non-kontak sing nyedhiyakake linuwih dhuwur lan penginderaan cepet, lan beroperasi ing kisaran suhu sing amba. Piranti kasebut digunakake ing macem-macem aplikasi konsumen, industri, otomotif lan medis.
Ana rong jinis dhasar sensor serat optik. Ing sensor serat optik intrinsik, serat digunakake minangka elemen penginderaan. Ing sensor serat optik eksternal, serat optik digabungake karo teknologi sensor liyane kanggo ngirim sinyal menyang elektronik jarak jauh kanggo diproses. Ing kasus pangukuran posisi serat intrinsik, piranti kayata reflektometer domain wektu optik bisa digunakake kanggo nemtokake wektu tundha. Pergeseran dawa gelombang bisa diitung nggunakake instrumen sing ngetrapake reflektometer domain frekuensi optik. Sensor serat optik kebal saka gangguan elektromagnetik, bisa dirancang kanggo beroperasi ing suhu dhuwur, lan non-konduktif, saengga bisa digunakake cedhak tekanan dhuwur utawa bahan sing gampang kobong.
Penginderaan serat optik liyané sing adhedhasar teknologi serat Bragg grating (FBG) uga bisa digunakaké kanggo pangukuran posisi. FBG tumindak minangka filter takik, sing nggambarake sebagian cilik cahya sing ana ing tengah dawa gelombang Bragg (λB) nalika dipadhangi cahya spektrum sing amba. Iki digawe nganggo mikrostruktur sing diukir ing inti serat. FBG bisa digunakaké kanggo ngukur macem-macem parameter kayata suhu, regangan, tekanan, kemiringan, perpindahan, akselerasi lan beban.
Ana rong jinis sensor posisi optik, uga dikenal minangka encoder optik. Ing kasus siji, cahya dikirim menyang panrima ing sisih liyane sensor. Ing jinis kapindho, sinyal cahya sing dipancarake dipantulake dening obyek sing dipantau lan dibalekake menyang sumber cahya. Gumantung saka desain sensor, owah-owahan sifat cahya, kayata dawa gelombang, intensitas, fase utawa polarisasi, digunakake kanggo nemtokake posisi obyek. Sensor posisi optik berbasis encoder kasedhiya kanggo gerakan linier lan rotary. Sensor kasebut dipérang dadi telung kategori utama; encoder optik transmisif, encoder optik reflektif, lan encoder optik interferometrik.
Sensor posisi ultrasonik nggunakake transduser kristal piezoelektrik kanggo ngetokake gelombang ultrasonik frekuensi dhuwur. Sensor kasebut ngukur swara sing dipantulake. Sensor ultrasonik bisa digunakake minangka sensor jarak sing prasaja, utawa desain sing luwih kompleks bisa nyedhiyakake informasi sing jembar. Sensor posisi ultrasonik bisa digunakake karo obyek target saka macem-macem bahan lan fitur permukaan, lan bisa ndeteksi obyek cilik ing jarak sing luwih adoh tinimbang akeh jinis sensor posisi liyane. Sensor kasebut tahan getaran, gangguan sekitar, radiasi inframerah lan gangguan elektromagnetik. Conto aplikasi sing nggunakake sensor posisi ultrasonik kalebu deteksi tingkat cairan, penghitungan obyek kanthi kecepatan dhuwur, sistem navigasi robot, lan penginderaan otomotif. Sensor ultrasonik otomotif khas kasusun saka omah plastik, transduser piezoelektrik kanthi membran tambahan, lan papan sirkuit cetak kanthi sirkuit elektronik lan mikrokontroler kanggo ngirim, nampa, lan ngolah sinyal (Gambar 5).
Sensor posisi bisa ngukur gerakan linier, rotasi, lan sudut absolut utawa relatif saka obyek. Sensor posisi bisa ngukur gerakan piranti kayata aktuator utawa motor. Sensor iki uga digunakake ing platform seluler kayata robot lan mobil. Macem-macem teknologi digunakake ing sensor posisi kanthi macem-macem kombinasi daya tahan lingkungan, biaya, akurasi, kemampuan pengulangan, lan atribut liyane.
Sensor Posisi Magnetik 3D, Allegro MicrosystemsNganalisis lan Ningkatake Keamanan Sensor Ultrasonik kanggo Kendaraan Otonom, Jurnal IEEE Internet of Things Cara milih sensor posisi, Sirkuit Terpadu CambridgeJinis sensor posisi, Instrumentasi IxthusApa sing diarani sensor posisi induktif?, Keyence Apa sing diarani Penginderaan Posisi Magnetostriktif?, AMETEK
Telusuri edisi paling anyar saka Design World lan edisi lawas kanthi format sing gampang digunakake lan berkualitas tinggi. Sunting, bagikan, lan undhuh dina iki karo majalah teknik desain terkemuka.
Forum EE pemecahan masalah paling apik ing donya sing nyakup mikrokontroler, DSP, jaringan, desain analog lan digital, RF, elektronika daya, perutean PCB, lan liya-liyane.
Hak Cipta © 2022 WTWH Media LLC. Kabeh hak dilindhungi undhang-undhang. Materi ing situs iki ora kena direproduksi, disebarake, dikirim, disimpen ing cache utawa digunakake tanpa idin tertulis sadurunge saka WTWH Media. Kebijakan Privasi | Iklan | Babagan Kita