पुरवठा साखळीतील रोबोटिक ड्राइव्ह चेन्सपासून ते कन्व्हेयर बेल्ट्सपर्यंत आणि पवनचक्कीच्या टॉवर्सच्या डोलण्यापर्यंत, विविध प्रकारच्या अनुप्रयोगांमध्ये स्थिती संवेदन हे एक महत्त्वपूर्ण कार्य आहे. याची अनेक रूपे असू शकतात, ज्यात रेखीय, रोटरी, कोनीय, निरपेक्ष, वृद्धी, संपर्क आणि असंपर्क सेन्सर्सचा समावेश आहे. असे विशेष सेन्सर्स विकसित केले गेले आहेत जे त्रिमितीय स्थिती निश्चित करू शकतात. स्थिती संवेदन तंत्रज्ञानामध्ये पोटेंशियोमेट्रिक, इंडक्टिव्ह, एडी करंट, कपॅसिटिव्ह, मॅग्नेटोस्ट्रिक्टिव्ह, हॉल इफेक्ट, फायबर ऑप्टिक, ऑप्टिकल आणि अल्ट्रासोनिक यांचा समावेश होतो.
या FAQ मध्ये पोझिशन सेन्सिंगच्या विविध प्रकारांचा संक्षिप्त परिचय दिला आहे, आणि त्यानंतर पोझिशन सेन्सिंग सोल्यूशन लागू करताना डिझाइनर निवडू शकतील अशा विविध तंत्रज्ञानांचा आढावा घेतला आहे.
पोटेन्शियोमेट्रिक पोझिशन सेन्सर्स ही प्रतिरोध-आधारित उपकरणे आहेत, ज्यात एका स्थिर प्रतिरोधक ट्रॅकसोबत, ज्या वस्तूची स्थिती मोजायची आहे तिला जोडलेला एक वायपर असतो. वस्तूच्या हालचालीमुळे वायपर ट्रॅकवर सरकतो. एका स्थिर डीसी व्होल्टेजसह रेषीय किंवा फिरती गती मोजण्यासाठी, रेल्स आणि वायपर्सद्वारे तयार केलेल्या व्होल्टेज डिव्हायडर नेटवर्कचा वापर करून वस्तूची स्थिती मोजली जाते (आकृती १). पोटेन्शियोमेट्रिक सेन्सर्स कमी किमतीचे असतात, परंतु सामान्यतः त्यांची अचूकता आणि पुनरावृत्तीक्षमता कमी असते.
प्रेरक स्थिती संवेदक (इंडक्टिव्ह पोझिशन सेन्सर्स) संवेदक कॉइलमध्ये प्रेरित झालेल्या चुंबकीय क्षेत्राच्या गुणधर्मांमधील बदलांचा उपयोग करतात. त्यांच्या रचनेनुसार, ते रेषीय किंवा फिरत्या स्थितीचे मापन करू शकतात. रेषीय चल विभेदक ट्रान्सफॉर्मर (LVDT) स्थिती संवेदक एका पोकळ नळीभोवती गुंडाळलेल्या तीन कॉइल्सचा वापर करतात; एक प्राथमिक कॉइल आणि दोन दुय्यम कॉइल्स. या कॉइल्स मालिकेत (series) जोडलेल्या असतात आणि दुय्यम कॉइलचे कला-संबंध (phase relationship) प्राथमिक कॉइलच्या तुलनेत १८०° कला-बाह्य (out of phase) असते. आर्मेचर नावाचा एक फेरोमॅग्नेटिक गाभा नळीच्या आत ठेवला जातो आणि ज्या ठिकाणी मापन करायचे आहे, त्या ठिकाणी वस्तूला जोडला जातो. प्राथमिक कॉइलला एक उत्तेजन व्होल्टेज (excitation voltage) लावले जाते आणि दुय्यम कॉइलमध्ये एक विद्युत चुंबकीय बल (EMF) प्रेरित होते. दुय्यम कॉइल्समधील व्होल्टेजमधील फरक मोजून, आर्मेचरची आणि ते ज्याला जोडलेले आहे त्याची सापेक्ष स्थिती निश्चित केली जाऊ शकते. फिरता व्होल्टेज विभेदक ट्रान्सफॉर्मर (RVDT) फिरत्या स्थितीचा मागोवा घेण्यासाठी याच तंत्राचा वापर करतो. LVDT आणि RVDT संवेदक चांगली अचूकता, रेषीयता, विभेदनक्षमता आणि उच्च संवेदनशीलता देतात. ते घर्षणरहित असतात आणि खडतर वातावरणात वापरण्यासाठी सीलबंद केले जाऊ शकतात.
एडी करंट पोझिशन सेन्सर्स वाहक वस्तूंवर काम करतात. एडी करंट्स हे बदलत्या चुंबकीय क्षेत्राच्या उपस्थितीत वाहक पदार्थांमध्ये निर्माण होणारे प्रेरित प्रवाह आहेत. हे प्रवाह एका बंद लूपमध्ये वाहतात आणि एक दुय्यम चुंबकीय क्षेत्र निर्माण करतात. एडी करंट सेन्सर्समध्ये कॉइल्स आणि लिनियरायझेशन सर्किट्स असतात. प्रत्यावर्ती प्रवाह (alternating current) कॉइलला ऊर्जा देऊन प्राथमिक चुंबकीय क्षेत्र तयार करतो. जेव्हा एखादी वस्तू कॉइलच्या जवळ येते किंवा दूर जाते, तेव्हा एडी करंट्समुळे निर्माण झालेल्या दुय्यम क्षेत्राच्या आंतरक्रियेचा वापर करून तिची स्थिती ओळखली जाते, जे कॉइलच्या इम्पेडन्सवर परिणाम करते. जशी वस्तू कॉइलच्या जवळ येते, तसे एडी करंटमुळे होणारे नुकसान वाढते आणि दोलायमान व्होल्टेज कमी होते (आकृती २). दोलायमान व्होल्टेजचे रेक्टिफिकेशन केले जाते आणि लिनियरायझर सर्किटद्वारे त्यावर प्रक्रिया केली जाते, ज्यामुळे वस्तूच्या अंतराच्या प्रमाणात एक रेखीय डीसी आउटपुट तयार होते.
एडी करंट उपकरणे ही मजबूत, बिनसंपर्क उपकरणे असून ती सामान्यतः प्रॉक्सिमिटी सेन्सर म्हणून वापरली जातात. ती सर्वदिशात्मक असतात आणि वस्तूचे सापेक्ष अंतर निश्चित करू शकतात, परंतु वस्तूची दिशा किंवा निरपेक्ष अंतर निश्चित करू शकत नाहीत.
नावाप्रमाणेच, कपॅसिटिव्ह पोझिशन सेन्सर्स ज्या वस्तूचे स्थान निश्चित करायचे आहे, त्या वस्तूच्या कपॅसिटन्समधील बदल मोजतात. हे नॉन-कॉन्टॅक्ट सेन्सर्स रेषीय किंवा फिरत्या स्थितीचे मोजमाप करण्यासाठी वापरले जाऊ शकतात. यामध्ये डायलेक्ट्रिक पदार्थाने वेगळ्या केलेल्या दोन प्लेट्स असतात आणि वस्तूचे स्थान शोधण्यासाठी ते दोनपैकी एका पद्धतीचा वापर करतात:
पराविद्युत स्थिरांकात बदल घडवून आणण्यासाठी, ज्या वस्तूची स्थिती शोधायची आहे ती पराविद्युत पदार्थाला जोडली जाते. जसा पराविद्युत पदार्थ हलतो, तसा त्या पदार्थाचे क्षेत्रफळ आणि हवेचा पराविद्युत स्थिरांक यांच्या एकत्रित परिणामामुळे कपॅसिटरचा प्रभावी पराविद्युत स्थिरांक बदलतो. याव्यतिरिक्त, वस्तू कपॅसिटरच्या एका प्लेटला जोडली जाऊ शकते. जशी वस्तू हलते, तशा प्लेट्स जवळ किंवा दूर सरकतात आणि कपॅसिटन्समधील बदलाचा उपयोग सापेक्ष स्थिती निश्चित करण्यासाठी केला जातो.
कपॅसिटिव्ह सेन्सर्स वस्तूंचे विस्थापन, अंतर, स्थिती आणि जाडी मोजू शकतात. त्यांच्या उच्च सिग्नल स्थिरतेमुळे आणि रिझोल्यूशनमुळे, कपॅसिटिव्ह विस्थापन सेन्सर्सचा वापर प्रयोगशाळा आणि औद्योगिक वातावरणात केला जातो. उदाहरणार्थ, स्वयंचलित प्रक्रियांमध्ये फिल्मची जाडी आणि चिकट पदार्थांच्या अनुप्रयोगांचे मोजमाप करण्यासाठी कपॅसिटिव्ह सेन्सर्सचा वापर केला जातो. औद्योगिक यंत्रांमध्ये, त्यांचा वापर विस्थापन आणि साधनाच्या स्थितीवर लक्ष ठेवण्यासाठी केला जातो.
मॅग्नेटोस्ट्रिक्शन हा फेरोमॅग्नेटिक पदार्थांचा एक गुणधर्म आहे, ज्यामुळे चुंबकीय क्षेत्र लागू केल्यावर पदार्थाचा आकार किंवा स्वरूप बदलते. मॅग्नेटोस्ट्रिक्टिव्ह पोझिशन सेन्सरमध्ये, मोजल्या जाणाऱ्या वस्तूला एक हलवता येणारा पोझिशन मॅग्नेट जोडलेला असतो. यात एक वेव्हगाइड असतो, ज्यामध्ये करंट पल्स वाहून नेणाऱ्या तारा असतात आणि तो वेव्हगाइडच्या टोकाला असलेल्या सेन्सरला जोडलेला असतो (आकृती ३). जेव्हा वेव्हगाइडमधून करंट पल्स पाठवला जातो, तेव्हा तारेमध्ये एक चुंबकीय क्षेत्र तयार होते, जे कायमस्वरूपी चुंबकाच्या (सिलेंडर पिस्टनमधील चुंबक, आकृती ३अ) अक्षीय चुंबकीय क्षेत्राशी आंतरक्रिया करते. ही क्षेत्रीय आंतरक्रिया पिळवटण्यामुळे (विडमन परिणाम) होते, ज्यामुळे तारेवर ताण येतो आणि एक ध्वनिक पल्स तयार होतो. हा पल्स वेव्हगाइडमधून पुढे जातो आणि वेव्हगाइडच्या टोकाला असलेल्या सेन्सरद्वारे शोधला जातो (आकृती ३ब). करंट पल्स सुरू झाल्यापासून ते ध्वनिक पल्स सापडेपर्यंत लागलेला वेळ मोजून, पोझिशन मॅग्नेटची आणि पर्यायाने वस्तूची सापेक्ष स्थिती मोजता येते (आकृती ३क).
मॅग्नेटोस्ट्रिक्टिव्ह पोझिशन सेन्सर्स हे रेषीय स्थिती ओळखण्यासाठी वापरले जाणारे नॉन-कॉन्टॅक्ट सेन्सर्स आहेत. वेव्हगाईड्स बहुतेकदा स्टेनलेस स्टील किंवा ॲल्युमिनियमच्या नळ्यांमध्ये बसवलेले असतात, ज्यामुळे हे सेन्सर्स घाणेरड्या किंवा ओल्या वातावरणात वापरता येतात.
जेव्हा एक पातळ, सपाट वाहक चुंबकीय क्षेत्रात ठेवला जातो, तेव्हा त्यातून वाहणारा कोणताही विद्युत प्रवाह वाहकाच्या एका बाजूला जमा होतो, ज्यामुळे हॉल व्होल्टेज नावाचा विभवांतर निर्माण होतो. जर वाहकामधील विद्युत प्रवाह स्थिर असेल, तर हॉल व्होल्टेजचे परिमाण चुंबकीय क्षेत्राची शक्ती दर्शवेल. हॉल-इफेक्ट पोझिशन सेन्सरमध्ये, वस्तू सेन्सर शाफ्टमध्ये ठेवलेल्या चुंबकाला जोडलेली असते. जशी वस्तू हलते, तसे हॉल घटकाच्या सापेक्ष चुंबकाची स्थिती बदलते, ज्यामुळे बदलणारा हॉल व्होल्टेज निर्माण होतो. हॉल व्होल्टेज मोजून, वस्तूची स्थिती निश्चित केली जाऊ शकते. असे विशेष हॉल-इफेक्ट पोझिशन सेन्सर आहेत जे त्रिमितीय स्थिती निश्चित करू शकतात (आकृती ४). हॉल-इफेक्ट पोझिशन सेन्सर ही बिनसंपर्क उपकरणे आहेत जी उच्च विश्वसनीयता आणि जलद संवेदन प्रदान करतात आणि विस्तृत तापमान श्रेणीमध्ये कार्य करतात. त्यांचा उपयोग ग्राहक, औद्योगिक, वाहन आणि वैद्यकीय क्षेत्रातील विविध अनुप्रयोगांमध्ये केला जातो.
फायबर ऑप्टिक सेन्सर्सचे दोन मूलभूत प्रकार आहेत. इंट्रिन्सिक फायबर ऑप्टिक सेन्सर्समध्ये, फायबरचा वापर सेन्सिंग घटक म्हणून केला जातो. एक्सटर्नल फायबर ऑप्टिक सेन्सर्समध्ये, सिग्नल प्रक्रियेसाठी दूरस्थ इलेक्ट्रॉनिक्सकडे पाठवण्यासाठी फायबर ऑप्टिक्सला दुसऱ्या सेन्सर तंत्रज्ञानासोबत जोडले जाते. इंट्रिन्सिक फायबरच्या स्थितीच्या मोजमापाच्या बाबतीत, वेळेतील विलंब निश्चित करण्यासाठी ऑप्टिकल टाइम डोमेन रिफ्लेक्टोमीटरसारखे उपकरण वापरले जाऊ शकते. ऑप्टिकल फ्रिक्वेन्सी डोमेन रिफ्लेक्टोमीटर वापरणाऱ्या उपकरणाद्वारे तरंगलांबीतील बदलाची गणना केली जाऊ शकते. फायबर ऑप्टिक सेन्सर्स विद्युतचुंबकीय हस्तक्षेपाला प्रतिरोधक असतात, उच्च तापमानात कार्य करण्यासाठी त्यांची रचना केली जाऊ शकते आणि ते अवाहक असतात, त्यामुळे त्यांचा वापर उच्च दाब किंवा ज्वलनशील पदार्थांजवळ केला जाऊ शकतो.
फायबर ब्रॅग ग्रेटिंग (FBG) तंत्रज्ञानावर आधारित आणखी एक फायबर-ऑप्टिक सेन्सिंग पद्धत स्थिती मोजण्यासाठी देखील वापरली जाऊ शकते. जेव्हा ब्रॉड-स्पेक्ट्रम प्रकाशाने प्रकाशित केले जाते, तेव्हा FBG नॉच फिल्टरप्रमाणे कार्य करते आणि ब्रॅग तरंगलांबीवर (λB) केंद्रित असलेल्या प्रकाशाचा एक लहान अंश परावर्तित करते. हे फायबर कोरमध्ये सूक्ष्म संरचना कोरून तयार केले जाते. FBG चा उपयोग तापमान, ताण, दाब, कल, विस्थापन, त्वरण आणि भार यांसारखे विविध पॅरामीटर्स मोजण्यासाठी केला जाऊ शकतो.
ऑप्टिकल पोझिशन सेन्सरचे, ज्यांना ऑप्टिकल एन्कोडर असेही म्हणतात, दोन प्रकार आहेत. एका प्रकारात, सेन्सरच्या दुसऱ्या टोकावरील रिसीव्हरकडे प्रकाश पाठवला जातो. दुसऱ्या प्रकारात, उत्सर्जित प्रकाश सिग्नल निरीक्षण केल्या जाणाऱ्या वस्तूद्वारे परावर्तित होऊन प्रकाश स्रोताकडे परत येतो. सेन्सरच्या डिझाइननुसार, तरंगलांबी, तीव्रता, फेज किंवा ध्रुवीकरण यांसारख्या प्रकाशाच्या गुणधर्मांमधील बदलांचा उपयोग वस्तूचे स्थान निश्चित करण्यासाठी केला जातो. एन्कोडर-आधारित ऑप्टिकल पोझिशन सेन्सर रेषीय आणि फिरत्या गतीसाठी उपलब्ध आहेत. हे सेन्सर तीन मुख्य श्रेणींमध्ये विभागले जातात; ट्रान्समिसिव्ह ऑप्टिकल एन्कोडर, रिफ्लेक्टिव्ह ऑप्टिकल एन्कोडर आणि इंटरफेरोमेट्रिक ऑप्टिकल एन्कोडर.
अल्ट्रासोनिक पोझिशन सेन्सर उच्च-फ्रिक्वेन्सी अल्ट्रासोनिक लहरी उत्सर्जित करण्यासाठी पिझोइलेक्ट्रिक क्रिस्टल ट्रान्सड्यूसरचा वापर करतात. सेन्सर परावर्तित झालेल्या ध्वनीचे मोजमाप करतो. अल्ट्रासोनिक सेन्सरचा वापर साध्या प्रॉक्सिमिटी सेन्सर म्हणून केला जाऊ शकतो, किंवा अधिक गुंतागुंतीच्या डिझाइनद्वारे अंतराची माहिती मिळू शकते. अल्ट्रासोनिक पोझिशन सेन्सर विविध प्रकारच्या सामग्री आणि पृष्ठभागाच्या वैशिष्ट्यांच्या लक्ष्य वस्तूंवर काम करतात आणि इतर अनेक प्रकारच्या पोझिशन सेन्सरपेक्षा जास्त अंतरावर लहान वस्तू शोधू शकतात. ते कंपन, सभोवतालचा आवाज, इन्फ्रारेड रेडिएशन आणि इलेक्ट्रोमॅग्नेटिक हस्तक्षेपाला प्रतिरोधक असतात. अल्ट्रासोनिक पोझिशन सेन्सर वापरणाऱ्या अनुप्रयोगांच्या उदाहरणांमध्ये द्रव पातळी शोधणे, वस्तूंची उच्च-गती गणना, रोबोटिक नेव्हिगेशन प्रणाली आणि ऑटोमोटिव्ह सेन्सिंग यांचा समावेश आहे. एका सामान्य ऑटोमोटिव्ह अल्ट्रासोनिक सेन्सरमध्ये प्लास्टिकचे आवरण, अतिरिक्त पडदा असलेला पिझोइलेक्ट्रिक ट्रान्सड्यूसर आणि सिग्नल प्रसारित करण्यासाठी, प्राप्त करण्यासाठी आणि त्यावर प्रक्रिया करण्यासाठी इलेक्ट्रॉनिक सर्किट्स आणि मायक्रोकंट्रोलर असलेला प्रिंटेड सर्किट बोर्ड असतो (आकृती ५).
पोझिशन सेन्सर वस्तूंची निरपेक्ष किंवा सापेक्ष रेषीय, परिभ्रमणीय आणि कोनीय गती मोजू शकतात. पोझिशन सेन्सर ॲक्ट्युएटर किंवा मोटर यांसारख्या उपकरणांची हालचाल मोजू शकतात. त्यांचा वापर रोबोट आणि कार यांसारख्या मोबाइल प्लॅटफॉर्ममध्येही केला जातो. पोझिशन सेन्सरमध्ये पर्यावरणीय टिकाऊपणा, किंमत, अचूकता, पुनरावृत्तीक्षमता आणि इतर गुणधर्मांच्या विविध संयोजनांसह विविध तंत्रज्ञानाचा वापर केला जातो.
३डी मॅग्नेटिक पोझिशन सेन्सर्स, ॲलेग्रो मायक्रोसिस्टम्स; स्वायत्त वाहनांसाठी अल्ट्रासोनिक सेन्सर्सच्या सुरक्षेचे विश्लेषण आणि वर्धन, आयईईई इंटरनेट ऑफ थिंग्ज जर्नल; पोझिशन सेन्सरची निवड कशी करावी, केंब्रिज इंटिग्रेटेड सर्किट्स; पोझिशन सेन्सरचे प्रकार, इक्स्थस इन्स्ट्रुमेंटेशन; इंडक्टिव्ह पोझिशन सेन्सर म्हणजे काय?, कीएन्स; मॅग्नेटोस्ट्रिक्टिव्ह पोझिशन सेन्सिंग म्हणजे काय?, एएमईटीईके
डिझाइन वर्ल्डचे नवीनतम आणि मागील अंक वापरण्यास सोप्या, उच्च-गुणवत्तेच्या स्वरूपात ब्राउझ करा. अग्रगण्य डिझाइन इंजिनिअरिंग मासिकाद्वारे आजच संपादन करा, शेअर करा आणि डाउनलोड करा.
मायक्रोकंट्रोलर्स, डीएसपी, नेटवर्किंग, अॅनालॉग आणि डिजिटल डिझाइन, आरएफ, पॉवर इलेक्ट्रॉनिक्स, पीसीबी रूटिंग आणि बरेच काही यांसारख्या विषयांचा समावेश असलेले जगातील अग्रगण्य समस्या-निवारण ईई फोरम.
कॉपीराइट © २०२२ डब्ल्यूटीडब्ल्यूएच मीडिया एलएलसी. सर्व हक्क राखीव. डब्ल्यूटीडब्ल्यूएच मीडियाच्या पूर्व लेखी परवानगीशिवाय या साइटवरील सामग्रीचे पुनरुत्पादन, वितरण, प्रसारण, कॅशिंग किंवा इतर कोणत्याही प्रकारे वापर केला जाऊ शकत नाही. गोपनीयता धोरण | जाहिरात | आमच्याबद्दल