Mula sa mga robotic drive chain hanggang sa conveyor belt sa mga operasyon ng supply chain hanggang sa pag-indayog ng mga wind turbine tower, ang position sensing ay isang kritikal na function sa isang malawak na hanay ng mga application. Ito ay maaaring tumagal ng maraming anyo, kabilang ang linear, rotary, angular, absolute, incremental, contact at non-contact sensors. Ang mga espesyal na sensor ay binuo na maaaring matukoy ang posisyon sa tatlong dimensyon. inductive, eddy current, capacitive, magnetostrictive, Hall effect, fiber optic, optical at ultrasonic.
Nagbibigay ang FAQ na ito ng maikling panimula sa iba't ibang anyo ng position sensing, pagkatapos ay sinusuri ang isang hanay ng mga teknolohiya na maaaring piliin ng mga designer kapag nagpapatupad ng isang position sensing solution.
Ang mga potentiometric position sensor ay mga device na nakabatay sa paglaban na pinagsasama ang isang nakapirming resistive track na may isang wiper na nakakabit sa bagay na ang posisyon ay kailangang maramdaman. Ang paggalaw ng bagay ay gumagalaw sa mga wiper sa kahabaan ng track. Ang posisyon ng bagay ay sinusukat sa pamamagitan ng paggamit ng isang network ng divider ng boltahe na nabuo sa pamamagitan ng mga riles at wiper upang sukatin ang linear o rotational motion na may nakapirming DC voltage (Figure 1) at ang mga sensor ay may mababang accuracy, at mga sensor sa pangkalahatan. pag-uulit.
Ginagamit ng mga inductive position sensor ang mga pagbabago sa mga katangian ng magnetic field na na-induce sa sensor coil. isang primary coil at dalawang pangalawang coils.Ang mga coils ay konektado sa serye, at ang phase relationship ng secondary coil ay 180° out of phase na may paggalang sa primary coil.Ang isang ferromagnetic core na tinatawag na armature ay inilalagay sa loob ng tube at nakakonekta sa object sa lokasyon na sinusukat.Ang isang excitation boltahe ay inilalapat sa pangunahing coil at isang electromagnetic na sekundaryong puwersa (EMF) ay inilalagay sa pagitan ng pangalawang boltahe ng pangalawang puwersa (BMF) coils, ang relatibong posisyon ng armature at kung saan ito nakakabit ay maaaring matukoy. Ang isang umiikot na boltahe differential transformer (RVDT) ay gumagamit ng parehong diskarte upang subaybayan ang umiikot na posisyon. Ang mga sensor ng LVDT at RVDT ay nag-aalok ng mahusay na katumpakan, linearity, resolution at mataas na sensitivity. Ang mga ito ay walang frictionless at maaaring selyado para sa paggamit sa malupit na kapaligiran.
Gumagana ang Eddy current position sensor sa mga conductive na bagay. Ang Eddy currents ay induced currents na nangyayari sa conductive na materyales sa pagkakaroon ng nagbabagong magnetic field. Ang mga alon na ito ay dumadaloy sa saradong loop at bumubuo ng pangalawang magnetic field. Ang Eddy current sensor ay binubuo ng mga coils at linearization circuits. Ang alternating current ay nagpapasigla sa coil upang lumikha ng pangunahing magnetic field. Kapag ang isang bagay ay lumalapit o nakaramdam ng interaksyon ng isang bagay, ang isang bagay ay lumalapit o nakaramdam ng interaksyon, ang isang bagay ay lumalapit o naramdaman ang interaksyon nito. sa pamamagitan ng eddy currents, na nakakaapekto sa impedance ng coil. Habang papalapit ang object sa coil, tumataas ang eddy current losses at nagiging mas maliit ang oscillating voltage (Figure 2). Ang oscillating voltage ay itinutuwid at pinoproseso ng isang linearizer circuit upang makabuo ng linear DC output na proporsyonal sa distansya ng object.
Ang mga eddy current na device ay masungit, mga non-contact device na karaniwang ginagamit bilang proximity sensors. Omnidirectional ang mga ito at maaaring matukoy ang kaugnay na distansya sa object, ngunit hindi ang direksyon o ganap na distansya sa object.
Gaya ng ipinahihiwatig ng pangalan, sinusukat ng mga capacitive position sensor ang mga pagbabago sa capacitance upang matukoy ang posisyon ng bagay na nadarama. Ang mga non-contact sensor na ito ay maaaring gamitin upang sukatin ang linear o rotational na posisyon. Binubuo ang mga ito ng dalawang plate na pinaghihiwalay ng isang dielectric na materyal at gumagamit ng isa sa dalawang paraan upang makita ang posisyon ng isang bagay:
Upang magdulot ng pagbabago sa dielectric constant, ang object na ang posisyon ay dapat makita ay nakakabit sa dielectric material. Habang gumagalaw ang dielectric material, nagbabago ang epektibong dielectric constant ng capacitor dahil sa kumbinasyon ng area ng dielectric material at ang dielectric constant ng hangin. Bilang kahalili, ang object ay maaaring konektado sa isa sa mga capacitor plates at malapit sa capacitor plates. Ang pagbabago sa kapasidad ay ginagamit upang matukoy ang kamag-anak na posisyon.
Maaaring sukatin ng mga capacitive sensor ang displacement, distansya, posisyon at kapal ng mga bagay.Dahil sa kanilang mataas na katatagan ng signal at resolution, ginagamit ang mga capacitive displacement sensor sa mga laboratoryo at industriyal na kapaligiran.Halimbawa, ginagamit ang mga capacitive sensor upang sukatin ang kapal ng pelikula at mga application ng adhesive sa mga automated na proseso. Sa mga industriyal na makina, ginagamit ang mga ito upang subaybayan ang displacement at posisyon ng tool.
Ang magnetostriction ay isang pag-aari ng ferromagnetic na materyales na nagiging sanhi ng pagbabago ng materyal sa laki o hugis nito kapag inilapat ang isang magnetic field. kawad na nakikipag-ugnayan sa axial magnetic field ng permanenteng magnet (ang magnet sa cylinder piston, Figure 3a). ng acoustic pulse, ang relatibong posisyon ng position magnet at samakatuwid ang bagay ay maaaring masukat (Fig. 3c).
Ang magnetostrictive position sensors ay mga non-contact sensor na ginagamit upang makita ang linear na posisyon. Ang mga waveguides ay kadalasang nakalagay sa stainless steel o aluminum tubes, na nagbibigay-daan sa mga sensor na ito na magamit sa marumi o basang kapaligiran.
Kapag ang isang manipis at patag na konduktor ay inilagay sa isang magnetic field, ang anumang kasalukuyang dumadaloy ay may posibilidad na mabuo sa isang gilid ng konduktor, na lumilikha ng isang potensyal na pagkakaiba na tinatawag na Hall boltahe. Kung ang kasalukuyang sa konduktor ay pare-pareho, ang magnitude ng Hall boltahe ay sumasalamin sa lakas ng magnetic field. Sa isang Hall-effect na position sensor, ang bagay ay konektado sa isang magnet na makikita sa sensor Hall, ang resulta ay nagbabago ang posisyon ng isang elemento ng Hall, ang resulta ng pagbabago ng elemento ng Hall Hall. boltahe.Sa pamamagitan ng pagsukat sa boltahe ng Hall, matutukoy ang posisyon ng isang bagay. May mga espesyal na sensor ng posisyon ng Hall-effect na maaaring matukoy ang posisyon sa tatlong dimensyon (Figure 4).
Mayroong dalawang pangunahing uri ng fiber optic sensor. Sa mga intrinsic fiber optic sensor, ginagamit ang fiber bilang sensing element. Sa mga panlabas na fiber optic sensor, ang fiber optic ay pinagsama sa isa pang teknolohiya ng sensor para i-relay ang signal sa remote na electronics para sa pagproseso. Sa kaso ng mga intrinsic fiber position measurements, maaaring gamitin ang isang device gaya ng optical time domain reflectometer upang matukoy ang time delay ng optical na instrumento upang matukoy ang time delay ng optical na instrumento. frequency domain reflectometer.Ang mga fiber optic sensor ay immune sa electromagnetic interference, maaaring idinisenyo upang gumana sa mataas na temperatura, at non-conductive, upang magamit ang mga ito malapit sa mataas na presyon o nasusunog na mga materyales.
Ang isa pang fiber-optic sensing batay sa teknolohiya ng fiber Bragg grating (FBG) ay maaari ding gamitin para sa pagsukat ng posisyon. Ang FBG ay gumaganap bilang isang notch filter, na sumasalamin sa isang maliit na bahagi ng liwanag na nakasentro sa Bragg wavelength (λB) kapag naiilaw ng malawak na spectrum na liwanag. Ito ay gawa-gawa gamit ang mga microstructure na nakaukit sa fiber core. Ang mga parameter ng FBG ay maaaring gamitin sa fiber core. displacement, acceleration at load.
Mayroong dalawang uri ng optical position sensor, na kilala rin bilang optical encoders. Sa isang kaso, ipinapadala ang ilaw sa isang receiver sa kabilang dulo ng sensor. Sa pangalawang uri, ang ibinubuga na signal ng liwanag ay sinasalamin ng sinusubaybayan na bagay at ibinalik sa pinagmumulan ng liwanag. rotary motion. Ang mga sensor na ito ay nabibilang sa tatlong pangunahing kategorya; transmissive optical encoder, reflective optical encoder, at interferometric optical encoder.
Gumagamit ang mga ultrasonic position sensor ng piezoelectric crystal transducers upang maglabas ng mga high-frequency na ultrasonic waves. Ang sensor ay sumusukat sa sinasalamin na tunog. Ang mga ultrasonic na sensor ay maaaring gamitin bilang mga simpleng proximity sensor, o ang mas kumplikadong mga disenyo ay maaaring magbigay ng iba't ibang impormasyon. Ang mga ultrasonik na sensor ng posisyon ay gumagana sa mga target na bagay ng iba't ibang mga materyales at mga tampok sa ibabaw, at maaaring makakita ng mga maliliit na bagay sa iba pang mas malalapit na distansya kaysa sa mas malaking distansya kaysa sa mga sensor. ambient noise, infrared radiation at electromagnetic interference. Kabilang sa mga halimbawa ng application na gumagamit ng ultrasonic position sensors ang liquid level detection, high-speed na pagbibilang ng mga bagay, robotic navigation system, at automotive sensing. Ang isang tipikal na automotive ultrasonic sensor ay binubuo ng plastic housing, piezoelectric transducer na may karagdagang lamad, at isang electronic circuit na naka-print na circuit at recontroller (Larawan 5).
Maaaring sukatin ng mga sensor ng posisyon ang absolute o relatibong linear, rotational at angular na paggalaw ng mga bagay. Maaaring masukat ng mga sensor ng posisyon ang paggalaw ng mga device gaya ng mga actuator o motor. Ginagamit din ang mga ito sa mga mobile platform gaya ng mga robot at kotse. Ginagamit ang iba't ibang teknolohiya sa mga sensor ng posisyon na may iba't ibang kumbinasyon ng tibay ng kapaligiran, gastos, katumpakan, repeatability, at iba pang mga katangian.
3D Magnetic Position Sensors, Allegro MicrosystemsAnalyzing and Enhancing the Security of Ultrasonic Sensors for Autonomous Vehicles, IEEE Internet of Things Journal Paano pumili ng position sensor, Cambridge Integrated CircuitsPosition sensor type, Ixthus InstrumentationAno ang inductive position sensor?, Keyence Ano ang Magnetostrictive Position?
I-browse ang pinakabagong mga isyu ng Design World at mga back issue sa isang madaling gamitin, mataas na kalidad na format. I-edit, ibahagi at i-download ngayon gamit ang nangungunang magazine ng disenyo ng engineering.
Ang nangungunang forum ng EE sa paglutas ng problema sa mundo na sumasaklaw sa mga microcontroller, DSP, networking, analog at digital na disenyo, RF, power electronics, PCB routing, at higit pa
Copyright © 2022 WTWH Media LLC.all rights reserved. Ang materyal sa site na ito ay hindi maaaring kopyahin, ipamahagi, ipadala, i-cache o kung hindi man ay gamitin nang walang paunang nakasulat na pahintulot ng WTWH MediaPrivacy Policy |Advertising | Tungkol sa Amin