Robotlashtirilgan qo'zg'aysan zanjirlaridan tortib, ta'minot zanjiri operatsiyalaridagi konveyer lentalari va shamol turbinasi minoralarining tebranishigacha, pozitsiyani aniqlash keng ko'lamli qo'llanilishlarda muhim funksiya hisoblanadi. U chiziqli, aylanuvchi, burchakli, mutlaq, incremental, kontaktli va kontaktsiz sensorlar kabi ko'plab shakllarga ega bo'lishi mumkin. Uch o'lchovli pozitsiyani aniqlay oladigan ixtisoslashgan sensorlar ishlab chiqilgan. Pozitsiyani aniqlash texnologiyalari potensiometrik, induktiv, quyma oqim, sig'imli, magnitostriktiv, Xoll effekti, optik tolali, optik va ultratovushni o'z ichiga oladi.
Ushbu FAQ pozitsiyani aniqlashning turli shakllari haqida qisqacha ma'lumot beradi, so'ngra dizaynerlar pozitsiyani aniqlash yechimini amalga oshirishda tanlashi mumkin bo'lgan bir qator texnologiyalarni ko'rib chiqadi.
Potensiometrik pozitsiya sensorlari - bu qarshilikka asoslangan qurilmalar bo'lib, ular sobit rezistiv yo'lni pozitsiyasini aniqlash kerak bo'lgan obyektga biriktirilgan artgich bilan birlashtiradi. Ob'ektning harakati artgichlarni yo'l bo'ylab harakatlantiradi. Ob'ektning pozitsiyasi sobit doimiy kuchlanish bilan chiziqli yoki aylanish harakatini o'lchash uchun relslar va artgichlar tomonidan hosil qilingan kuchlanish bo'luvchi tarmog'i yordamida o'lchanadi (1-rasm). Potensiometrik sensorlar arzon, ammo odatda past aniqlik va takrorlanishga ega.
Induktiv pozitsiya sensorlari sensor bobinida induktsiyalangan magnit maydon xususiyatlaridagi o'zgarishlardan foydalanadi. Ularning arxitekturasiga qarab, ular chiziqli yoki aylanish holatini o'lchashlari mumkin. Chiziqli o'zgaruvchan differentsial transformator (LVDT) pozitsiya sensorlari ichi bo'sh naychaga o'ralgan uchta bobindan foydalanadi; birlamchi bobin va ikkita ikkilamchi bobin. Bobinlar ketma-ket ulangan va ikkilamchi bobinning fazaviy aloqasi birlamchi bobinga nisbatan 180° fazadan tashqarida. Armatura deb nomlangan ferromagnit yadro naycha ichiga joylashtiriladi va o'lchanayotgan joydagi obyektga ulanadi. Birlamchi bobinga qo'zg'alish kuchlanishi qo'llaniladi va ikkilamchi bobinda elektromagnit kuch (EMF) induktsiyalanadi. Ikkilamchi bobinlar orasidagi kuchlanish farqini o'lchash orqali armaturaning nisbiy holati va u nimaga biriktirilganligini aniqlash mumkin. Aylanuvchi kuchlanish differentsial transformatori (RVDT) aylanish holatini kuzatish uchun xuddi shu texnikadan foydalanadi. LVDT va RVDT sensorlari yaxshi aniqlik, chiziqlilik, piksellar sonini va yuqori sezgirlikni ta'minlaydi. Ular ishqalanishsiz va qattiq muhitlarda foydalanish uchun muhrlanishi mumkin.
O'tkazuvchan jismlar bilan ishlaydigan kiruvchi toklarning joylashuvi sensorlari. Kiruvchi toklarning o'zgaruvchan magnit maydon mavjud bo'lganda o'tkazuvchan materiallarda paydo bo'ladigan induktsiyalangan toklari. Bu toklarning o'zi yopiq pastadirda oqadi va ikkilamchi magnit maydon hosil qiladi. Kiruvchi tok sensorlari g'altaklar va chiziqli zanjirlardan iborat. O'zgaruvchan tok g'altakni birlamchi magnit maydonni yaratish uchun energiya bilan ta'minlaydi. Ob'ekt g'altakka yaqinlashganda yoki undan uzoqlashganda, uning holatini kiruvchi toklarning hosil qilgan ikkilamchi maydonning o'zaro ta'siri yordamida aniqlash mumkin, bu esa g'altakning impedansiga ta'sir qiladi. Ob'ekt g'altakka yaqinlashganda, kiruvchi tokning yo'qotishlari ortadi va tebranuvchi kuchlanish kichrayadi (2-rasm). Tebranuvchi kuchlanish obyektning masofasiga mutanosib chiziqli doimiy tok chiqishini hosil qilish uchun chiziqlilashtiruvchi zanjir tomonidan to'g'rilanadi va qayta ishlanadi.
Eddy tok qurilmalari odatda yaqinlik sensorlari sifatida ishlatiladigan mustahkam, kontaktsiz qurilmalardir. Ular ko'p yo'nalishli bo'lib, obyektga nisbiy masofani aniqlay oladi, lekin obyektga yo'nalishni yoki mutlaq masofani emas.
Nomidan ko'rinib turibdiki, sig'imli pozitsiya sensorlari sezilayotgan obyektning holatini aniqlash uchun sig'imdagi o'zgarishlarni o'lchaydi. Ushbu kontaktsiz sensorlardan chiziqli yoki aylanish holatini o'lchash uchun foydalanish mumkin. Ular dielektrik material bilan ajratilgan ikkita plastinkadan iborat va obyektning holatini aniqlash uchun ikkita usuldan birini qo'llaydi:
Dielektrik o'zgaruvchanlikning o'zgarishiga olib kelish uchun, pozitsiyasi aniqlanishi kerak bo'lgan obyekt dielektrik materialga biriktiriladi. Dielektrik material harakatlanayotganda, kondensatorning samarali dielektrik o'zgaruvchanligi dielektrik material maydoni va havoning dielektrik o'zgaruvchanligining kombinatsiyasi tufayli o'zgaradi. Shu bilan bir qatorda, obyektni kondensator plitalaridan biriga ulash mumkin. Ob'ekt harakatlanayotganda plitalar yaqinlashadi yoki uzoqlashadi va sig'imning o'zgarishi nisbiy pozitsiyani aniqlash uchun ishlatiladi.
Sig'imli sensorlar obyektlarning siljishi, masofasi, joylashuvi va qalinligini o'lchashi mumkin. Yuqori signal barqarorligi va aniqligi tufayli sig'imli siljish sensorlari laboratoriya va sanoat muhitida qo'llaniladi. Masalan, sig'imli sensorlar avtomatlashtirilgan jarayonlarda plyonka qalinligi va yopishtiruvchi qo'llanilishini o'lchash uchun ishlatiladi. Sanoat mashinalarida ular siljish va asboblar holatini kuzatish uchun ishlatiladi.
Magnetostriktsiya - bu ferromagnit materiallarning xususiyati bo'lib, magnit maydon qo'llanilganda materialning o'lchamini yoki shaklini o'zgartirishiga olib keladi. Magnetostriktiv pozitsiya sensorida o'lchanayotgan obyektga harakatlanuvchi pozitsiya magniti biriktiriladi. U to'lqin impulslarini olib yuradigan simlardan tashkil topgan to'lqin yo'riqchisidan iborat bo'lib, to'lqin yo'riqchisining oxirida joylashgan sensorga ulangan (3-rasm). To'lqin yo'riqchisiga to'lqin impulsi yuborilganda, simda doimiy magnitning (silindr pistonidagi magnit, 3a-rasm) o'q magnit maydoni bilan o'zaro ta'sir qiluvchi magnit maydon hosil bo'ladi. Maydon o'zaro ta'siri burish (Videman effekti) natijasida yuzaga keladi, bu simni zo'riqtiradi, to'lqin yo'riqchisi bo'ylab tarqaladigan va to'lqin yo'riqchisining oxiridagi sensor tomonidan aniqlanadigan akustik impuls hosil qiladi (3b-rasm). Tok impulsining boshlanishi va akustik impulsning aniqlanishi o'rtasidagi o'tgan vaqtni o'lchash orqali pozitsiya magnitining va shuning uchun obyektning nisbiy holatini o'lchash mumkin (3c-rasm).
Magnetostriktiv pozitsiya sensorlari chiziqli pozitsiyani aniqlash uchun ishlatiladigan kontaktsiz sensorlardir. To'lqin yo'riqnomalari ko'pincha zanglamaydigan po'lat yoki alyuminiy naychalarga joylashtiriladi, bu esa bu sensorlardan iflos yoki nam muhitda foydalanish imkonini beradi.
Yupqa, yassi o'tkazgich magnit maydonga joylashtirilganda, oqayotgan har qanday tok o'tkazgichning bir tomonida to'planib, Xoll kuchlanishi deb ataladigan potensiallar farqini hosil qiladi. Agar o'tkazgichdagi tok doimiy bo'lsa, Xoll kuchlanishining kattaligi magnit maydon kuchini aks ettiradi. Xoll effekti pozitsiyasi sensorida obyekt sensor valida joylashgan magnitga ulangan. Ob'ekt harakatlanayotganda magnitning holati Xoll elementiga nisbatan o'zgaradi, natijada Xoll kuchlanishi o'zgaradi. Xoll kuchlanishini o'lchash orqali obyektning holatini aniqlash mumkin. Uch o'lchovda pozitsiyani aniqlay oladigan ixtisoslashgan Xoll effekti pozitsiyasi sensorlari mavjud (4-rasm). Xoll effekti pozitsiyasi sensorlari yuqori ishonchlilik va tezkor sezishni ta'minlaydigan va keng harorat oralig'ida ishlaydigan kontaktsiz qurilmalardir. Ular iste'molchi, sanoat, avtomobil va tibbiy sohalarda qo'llaniladi.
Optik tolali sensorlarning ikkita asosiy turi mavjud. Ichki optik tolali sensorlarda tola sezgir element sifatida ishlatiladi. Tashqi optik tolali sensorlarda tolali optika signalni qayta ishlash uchun masofaviy elektronikaga uzatish uchun boshqa sensor texnologiyasi bilan birlashtiriladi. Ichki tolali pozitsiyani o'lchash holatlarida, vaqt kechikishini aniqlash uchun optik vaqt domeni reflektori kabi qurilmadan foydalanish mumkin. To'lqin uzunligi siljishi optik chastota domeni reflektorini qo'llaydigan asbob yordamida hisoblanishi mumkin. Optik tolali sensorlar elektromagnit shovqinlarga chidamli, yuqori haroratlarda ishlash uchun mo'ljallangan bo'lishi mumkin va o'tkazuvchan emas, shuning uchun ular yuqori bosimli yoki yonuvchan materiallar yaqinida ishlatilishi mumkin.
Bragg panjarasi (FBG) texnologiyasiga asoslangan yana bir optik tolali sensor ham pozitsiyani o'lchash uchun ishlatilishi mumkin. FBG keng spektrli yorug'lik bilan yoritilganda Bragg to'lqin uzunligiga (λB) markazlashgan yorug'likning kichik bir qismini aks ettiruvchi chuqurcha filtri vazifasini bajaradi. U tola yadrosiga o'yilgan mikrotuzilmalar bilan ishlab chiqariladi. FBGlar harorat, kuchlanish, bosim, qiyalik, siljish, tezlanish va yuk kabi turli parametrlarni o'lchash uchun ishlatilishi mumkin.
Optik pozitsion sensorlarning ikki turi mavjud, ular optik kodlovchilar deb ham ataladi. Bir holatda, yorug'lik sensorning boshqa uchidagi qabul qilgichga yuboriladi. Ikkinchi turdagi yorug'lik signali kuzatilayotgan obyekt tomonidan aks ettiriladi va yorug'lik manbasiga qaytariladi. Sensor dizayniga qarab, ob'ektning holatini aniqlash uchun yorug'lik xususiyatlaridagi o'zgarishlar, masalan, to'lqin uzunligi, intensivlik, faza yoki polyarizatsiya qo'llaniladi. Enkoderga asoslangan optik pozitsion sensorlar chiziqli va aylanma harakat uchun mavjud. Bu sensorlar uchta asosiy toifaga bo'linadi; transmissiv optik kodlovchilar, aks ettiruvchi optik kodlovchilar va interferometrik optik kodlovchilar.
Ultratovushli pozitsion sensorlar yuqori chastotali ultratovush to'lqinlarini chiqarish uchun piezoelektrik kristalli o'tkazgichlardan foydalanadi. Sensor aks etgan tovushni o'lchaydi. Ultratovushli sensorlar oddiy yaqinlik sensorlari sifatida ishlatilishi mumkin yoki murakkabroq dizaynlar masofaviy ma'lumotlarni taqdim etishi mumkin. Ultratovushli pozitsion sensorlar turli xil materiallar va sirt xususiyatlarining maqsadli obyektlari bilan ishlaydi va boshqa ko'plab pozitsion sensorlarga qaraganda uzoqroq masofada joylashgan kichik obyektlarni aniqlay oladi. Ular tebranish, atrof-muhit shovqini, infraqizil nurlanish va elektromagnit shovqinlarga chidamli. Ultratovushli pozitsion sensorlardan foydalanish misollariga suyuqlik darajasini aniqlash, obyektlarni yuqori tezlikda sanash, robot navigatsiya tizimlari va avtomobil sensorlari kiradi. Odatdagi avtomobil ultratovush sensori plastik korpusdan, qo'shimcha membranali piezoelektrik o'tkazgichdan va signallarni uzatish, qabul qilish va qayta ishlash uchun elektron sxemalar va mikrokontrollerlarga ega bosilgan elektron platadan iborat (5-rasm).
Pozitsiya sensorlari obyektlarning mutlaq yoki nisbiy chiziqli, aylanish va burchak harakatini o'lchashi mumkin. Pozitsiya sensorlari aktuatorlar yoki motorlar kabi qurilmalarning harakatini o'lchashi mumkin. Ular robotlar va avtomobillar kabi mobil platformalarda ham qo'llaniladi. Pozitsiya sensorlarida atrof-muhitning chidamliligi, narxi, aniqligi, takrorlanishi va boshqa xususiyatlarning turli xil kombinatsiyalariga ega turli xil texnologiyalar qo'llaniladi.
3D magnitli pozitsiya sensorlari, Allegro mikrosistemalari Avtonom transport vositalari uchun ultratovushli sensorlarning xavfsizligini tahlil qilish va oshirish, IEEE Internet of Things jurnali, pozitsiya sensorini qanday tanlash mumkin, Kembrij integral mikrosxemalari, pozitsiya sensori turlari, Ixthus asboblari, induktiv pozitsiya sensori nima?, Keyence, magnitostriktiv pozitsiyani aniqlash nima?, AMETEK
Design World jurnalining so'nggi sonlarini va oldingi sonlarini foydalanish oson, yuqori sifatli formatda ko'rib chiqing. Bugun yetakchi dizayn muhandisligi jurnali bilan tahrirlang, ulashing va yuklab oling.
Mikrokontrollerlar, DSP, tarmoq, analog va raqamli dizayn, RF, quvvat elektronikasi, PCB marshrutizatsiyasi va boshqa ko'p narsalarni qamrab oluvchi dunyodagi eng yaxshi muammolarni hal qiluvchi EE forumi.
Mualliflik huquqi © 2022 WTWH Media MChJ. Barcha huquqlar himoyalangan. Ushbu saytdagi materiallar WTWH Medianing oldindan yozma ruxsatisiz ko'paytirilishi, tarqatilishi, uzatilishi, keshlanishi yoki boshqa yo'l bilan ishlatilishi mumkin emas. Maxfiylik siyosati | Reklama | Biz haqimizda