Kuanzia minyororo ya kiendeshi ya roboti hadi mikanda ya kusafirishia katika shughuli za mnyororo wa ugavi hadi mkondo wa minara ya turbine ya upepo, utambuzi wa nafasi ni kazi muhimu katika matumizi mbalimbali. Inaweza kuchukua aina nyingi, ikiwa ni pamoja na vitambuzi vya mstari, vya mzunguko, vya angular, vya absolute, vya nyongeza, vya mguso na visivyo vya mguso. Vitambuzi maalum vimetengenezwa ambavyo vinaweza kubaini nafasi katika vipimo vitatu. Teknolojia za utambuzi wa nafasi ni pamoja na potentiometriki, inductive, eddy current, capacitive, magnetostrictive, Hall effect, fiber optic, optical na ultrasonic.
Maswali Yanayoulizwa Mara kwa Mara haya hutoa utangulizi mfupi wa aina mbalimbali za utambuzi wa nafasi, kisha hupitia teknolojia mbalimbali ambazo wabunifu wanaweza kuchagua wanapotekeleza suluhisho la utambuzi wa nafasi.
Vipima nafasi ya potentiometriki ni vifaa vinavyotegemea upinzani vinavyochanganya njia ya kupinga isiyobadilika na kifuta kilichounganishwa na kitu ambacho nafasi yake inahitaji kuhisiwa. Mwendo wa kitu husogeza kifuta kando ya njia. Nafasi ya kitu hupimwa kwa kutumia mtandao wa mgawanyiko wa volteji unaoundwa na reli na vifuta ili kupima mwendo wa mstari au wa mzunguko na volteji ya DC isiyobadilika (Mchoro 1). Vipima nafasi ya potentiometriki ni vya gharama nafuu, lakini kwa ujumla vina usahihi mdogo na uwezo wa kurudiarudia.
Vihisi nafasi za kuingiza hutumia mabadiliko katika sifa za uwanja wa sumaku unaosababishwa katika koili ya kitambuzi. Kulingana na usanifu wao, wanaweza kupima nafasi za mstari au za mzunguko. Vihisi nafasi za Kibadilishaji Tofauti Kinachobadilika cha Mstari (LVDT) hutumia koili tatu zilizofungwa kuzunguka bomba lenye mashimo; koili ya msingi na koili mbili za sekondari. Koili zimeunganishwa mfululizo, na uhusiano wa awamu wa koili ya sekondari ni 180° nje ya awamu kuhusiana na koili ya msingi. Kiini cha ferrosumaku kinachoitwa armature huwekwa ndani ya bomba na kuunganishwa na kitu katika eneo linalopimwa. Volti ya msisimko hutumika kwenye koili ya msingi na nguvu ya sumakuumeme (EMF) husababishwa katika koili ya sekondari. Kwa kupima tofauti ya volteji kati ya koili za sekondari, nafasi ya jamaa ya armature na kile kilichounganishwa nacho inaweza kuamuliwa. Kibadilishaji tofauti cha volteji kinachozunguka (RVDT) hutumia mbinu hiyo hiyo kufuatilia nafasi ya kuzunguka. Vihisi vya LVDT na RVDT hutoa usahihi mzuri, mstari, azimio na unyeti wa hali ya juu. Hazina msuguano na zinaweza kufungwa kwa matumizi katika mazingira magumu.
Vihisi vya nafasi ya mkondo wa Eddy hufanya kazi na vitu vinavyoendesha. Mikondo ya Eddy ni mikondo inayosababishwa ambayo hutokea katika nyenzo zinazoendesha mbele ya uwanja wa sumaku unaobadilika. Mikondo hii hutiririka katika kitanzi kilichofungwa na kutoa uwanja wa sumaku wa pili. Vihisi vya mkondo wa Eddy vinajumuisha koili na saketi za mstari. Mkondo mbadala hutia nguvu koili ili kuunda uwanja wa sumaku wa msingi. Kitu kinapokaribia au kusogea mbali na koili, nafasi yake inaweza kuhisiwa kwa kutumia mwingiliano wa uwanja wa pili unaozalishwa na mikondo ya eddy, ambayo huathiri impedance ya koili. Kitu kinapokaribia koili, hasara ya mkondo wa eddy huongezeka na volteji inayozunguka inakuwa ndogo (Mchoro 2). Voltage inayozunguka hurekebishwa na kusindika na mzunguko wa mstari ili kutoa pato la mstari la DC linalolingana na umbali wa kitu.
Vifaa vya mkondo wa Eddy ni vifaa imara, visivyogusa kwa kawaida hutumika kama vitambuzi vya ukaribu. Vina mwelekeo wote na vinaweza kubaini umbali wa jamaa na kitu, lakini si mwelekeo au umbali kamili wa kitu.
Kama jina linavyopendekeza, vitambuzi vya nafasi ya uwezo hupima mabadiliko katika uwezo ili kubaini nafasi ya kitu kinachohisiwa. Vitambuzi hivi visivyogusa vinaweza kutumika kupima nafasi ya mstari au ya mzunguko. Vinajumuisha sahani mbili zilizotengwa na nyenzo ya dielektriki na hutumia moja ya njia mbili kugundua nafasi ya kitu:
Ili kusababisha mabadiliko katika kigezo cha dielektriki, kitu ambacho nafasi yake itagunduliwa huunganishwa na nyenzo ya dielektriki. Nyenzo ya dielektriki inaposogea, kigezo cha dielektriki kinachofaa cha capacitor hubadilika kutokana na mchanganyiko wa eneo la nyenzo ya dielektriki na kigezo cha dielektriki cha hewa. Vinginevyo, kitu kinaweza kuunganishwa na moja ya sahani za capacitor. Kitu kinaposogea, sahani husogea karibu au mbali zaidi, na mabadiliko ya uwezo hutumika kubaini nafasi inayohusiana.
Vihisi uwezo vinaweza kupima uhamishaji, umbali, nafasi na unene wa vitu. Kwa sababu ya utulivu na azimio lao la juu la mawimbi, vihisi uwezo wa uhamishaji hutumika katika mazingira ya maabara na viwanda. Kwa mfano, vihisi uwezo hutumika kupima unene wa filamu na matumizi ya gundi katika michakato otomatiki. Katika mashine za viwandani, hutumika kufuatilia uhamishaji na nafasi ya kifaa.
Udhibiti wa sumaku ni sifa ya nyenzo za ferrosumaku zinazosababisha nyenzo kubadilisha ukubwa au umbo lake wakati uwanja wa sumaku unatumika. Katika kitambuzi cha nafasi ya sumaku, sumaku ya nafasi inayoweza kusongeshwa huunganishwa na kitu kinachopimwa. Inajumuisha mwongozo wa wimbi unaojumuisha waya zinazobeba mapigo ya mkondo, zilizounganishwa na kitambuzi kilichopo mwisho wa mwongozo wa wimbi (Mchoro 3). Wakati mapigo ya mkondo yanapotumwa chini ya mwongozo wa wimbi, uwanja wa sumaku huundwa kwenye waya unaoingiliana na uwanja wa sumaku wa mhimili wa sumaku ya kudumu (sumaku kwenye pistoni ya silinda, Mchoro 3a). Mwingiliano wa uwanja husababishwa na kupotosha (athari ya Wiedemann), ambayo hukaza waya, na kutoa mapigo ya akustisk ambayo huenea kando ya mwongozo wa wimbi na hugunduliwa na kitambuzi mwishoni mwa mwongozo wa wimbi (Mchoro 3b). Kwa kupima muda uliopita kati ya kuanza kwa mapigo ya mkondo na kugundua mapigo ya akustisk, nafasi ya jamaa ya sumaku ya nafasi na kwa hivyo kitu kinaweza kupimwa (Mchoro 3c).
Vihisi nafasi ya sumaku ni vihisi visivyogusa vinavyotumika kugundua nafasi ya mstari. Miongozo ya mawimbi mara nyingi huwekwa kwenye mirija ya chuma cha pua au alumini, na hivyo kuwezesha vihisi hivi kutumika katika mazingira machafu au yenye unyevunyevu.
Wakati kondakta mwembamba na tambarare anapowekwa kwenye uwanja wa sumaku, mkondo wowote unaotiririka huelekea kujikusanya upande mmoja wa kondakta, na kusababisha tofauti inayowezekana inayoitwa voltage ya Hall. Ikiwa mkondo katika kondakta ni thabiti, ukubwa wa voltage ya Hall utaakisi nguvu ya uwanja wa sumaku. Katika kitambuzi cha nafasi ya Hall-athari, kitu hicho huunganishwa na sumaku iliyo kwenye shimoni la kitambuzi. Kitu kinaposogea, nafasi ya sumaku hubadilika ikilinganishwa na kipengele cha Hall, na kusababisha voltage ya Hall inayobadilika. Kwa kupima voltage ya Hall, nafasi ya kitu inaweza kuamuliwa. Kuna vitambuzi maalum vya nafasi ya Hall-athari ambavyo vinaweza kubaini nafasi katika vipimo vitatu (Mchoro 4). Vitambuzi vya nafasi ya Hall-athari ni vifaa visivyogusa vinavyotoa uaminifu wa hali ya juu na kuhisi haraka, na hufanya kazi katika kiwango kikubwa cha halijoto. Vinatumika katika matumizi mbalimbali ya watumiaji, viwanda, magari na matibabu.
Kuna aina mbili za msingi za vitambuzi vya fiber optic. Katika vitambuzi vya fiber optic vya ndani, nyuzi hutumika kama kipengele cha kuhisi. Katika vitambuzi vya fiber optic vya nje, fiber optics huunganishwa na teknolojia nyingine ya vitambuzi ili kupeleka ishara kwenye vifaa vya elektroniki vya mbali kwa ajili ya usindikaji. Katika kesi ya vipimo vya nafasi ya fiber optic vya ndani, kifaa kama vile kipima muda cha kikoa cha macho kinaweza kutumika kubaini ucheleweshaji wa muda. Mabadiliko ya urefu wa wimbi yanaweza kuhesabiwa kwa kutumia kifaa kinachotumia kipima muda cha kikoa cha masafa ya macho. Vitambuzi vya fiber optic havina kinga dhidi ya kuingiliwa kwa sumakuumeme, vinaweza kubuniwa kufanya kazi katika halijoto ya juu, na havipitishi umeme, kwa hivyo vinaweza kutumika karibu na shinikizo la juu au vifaa vinavyoweza kuwaka.
Utambuzi mwingine wa nyuzi-macho unaotegemea teknolojia ya wavu wa nyuzi ya Bragg (FBG) pia unaweza kutumika kwa ajili ya kipimo cha nafasi. FBG hufanya kazi kama kichujio cha notch, kinachoakisi sehemu ndogo ya mwanga unaozingatia urefu wa wimbi la Bragg (λB) unapoangaziwa na mwanga wa wigo mpana. Hutengenezwa kwa miundo midogo iliyochongwa kwenye kiini cha nyuzi. FBG zinaweza kutumika kupima vigezo mbalimbali kama vile halijoto, mkazo, shinikizo, kuinama, kuhama, kuongeza kasi na mzigo.
Kuna aina mbili za vitambuzi vya nafasi ya macho, vinavyojulikana pia kama vitambuzi vya macho. Katika kisa kimoja, mwanga hutumwa kwa kipokezi upande wa pili wa kitambuzi. Katika aina ya pili, ishara ya mwanga inayotolewa huakisiwa na kitu kinachofuatiliwa na kurudishwa kwenye chanzo cha mwanga. Kulingana na muundo wa kitambuzi, mabadiliko katika sifa za mwanga, kama vile urefu wa wimbi, nguvu, awamu au upolarization, hutumika kubaini nafasi ya kitu. Vitambuzi vya nafasi ya macho vinavyotegemea kitambuzi vinapatikana kwa mwendo wa mstari na mzunguko. Vitambuzi hivi huanguka katika kategoria tatu kuu; vitambuzi vya macho vinavyopitisha mwanga, vitambuzi vya macho vinavyoakisi, na vitambuzi vya macho vinavyoingiliana.
Vihisi nafasi za ultrasonic hutumia vihamishio vya fuwele vya piezoelectric kutoa mawimbi ya ultrasonic ya masafa ya juu. Kihisi hupima sauti inayoakisiwa. Vihisi vya ultrasonic vinaweza kutumika kama vihisi rahisi vya ukaribu, au miundo tata zaidi inaweza kutoa taarifa mbalimbali. Vihisi nafasi za ultrasonic hufanya kazi na vitu lengwa vya aina mbalimbali za vifaa na vipengele vya uso, na vinaweza kugundua vitu vidogo kwa umbali mkubwa kuliko aina nyingine nyingi za vihisi nafasi. Vinastahimili mtetemo, kelele ya mazingira, mionzi ya infrared na mwingiliano wa sumakuumeme. Mifano ya matumizi yanayotumia vihisi nafasi za ultrasonic ni pamoja na kugundua kiwango cha kioevu, kuhesabu vitu kwa kasi ya juu, mifumo ya urambazaji ya roboti, na kuhisi magari. Kihisi cha kawaida cha ultrasonic cha magari kina nyumba ya plastiki, kihamishio cha piezoelectric chenye utando wa ziada, na bodi ya saketi iliyochapishwa yenye saketi za kielektroniki na vidhibiti vidogo vya kusambaza, kupokea, na kusindika ishara (Mchoro 5).
Vihisi nafasi vinaweza kupima mwendo kamili au wa mstari, wa mzunguko na wa pembe wa vitu. Vihisi nafasi vinaweza kupima mwendo wa vifaa kama vile viendeshi au mota. Pia hutumika katika majukwaa ya simu kama vile roboti na magari. Teknolojia mbalimbali hutumika katika vihisi nafasi vyenye michanganyiko mbalimbali ya uimara wa mazingira, gharama, usahihi, kurudia, na sifa zingine.
Vihisi vya Nafasi ya Sumaku vya 3D, Mifumo Midogo ya AllegroKuchambua na Kuimarisha Usalama wa Vihisi vya Ultrasonic kwa Magari Yanayojiendesha, Jarida la IEEE Internet of Things Jinsi ya kuchagua kihisi cha nafasi, Mizunguko Jumuishi ya CambridgeAina za kihisi cha nafasi, Ixthus InstrumentationKihisi cha nafasi ya kufata ni nini?, Keyence Utambuzi wa Nafasi ya Magnetostrictive ni nini?, AMETEK
Vinjari matoleo ya hivi karibuni ya Design World na matoleo ya nyuma katika umbizo rahisi kutumia na la ubora wa juu. Hariri, shiriki na upakue leo ukitumia jarida linaloongoza la uhandisi wa usanifu.
Jukwaa kuu la EE la kutatua matatizo duniani linalohusu vidhibiti vidogo, DSP, mitandao, muundo wa analogi na kidijitali, RF, vifaa vya elektroniki vya umeme, uelekezaji wa PCB, na zaidi
Hakimiliki © 2022 WTWH Media LLC. Haki zote zimehifadhiwa. Nyenzo kwenye tovuti hii haziwezi kunakiliwa tena, kusambazwa, kusambazwa, kuhifadhiwa kwenye akiba au kutumiwa vinginevyo bila idhini ya maandishi ya awali ya WTWH Media Sera ya Faragha | Matangazo | Kuhusu Sisi