פֿון ראָבאָטישע דרייוו קייטן ביז קאַנווייער בעלץ אין צושטעל קייט אָפּעראַציעס ביז די סווינג פון ווינט טורבינע טאָוערס, פּאָזיציע סענסינג איז אַ קריטישע פֿונקציע אין אַ ברייט קייט פון אַפּלאַקיישאַנז. עס קען נעמען פילע פֿאָרמען, אַרייַנגערעכנט לינעאַר, ראָטאַרי, ווינקלדיק, אַבסאָלוט, ינקראַמענטאַל, קאָנטאַקט און ניט-קאָנטאַקט סענסאָרס. ספּעשאַלייזד סענסאָרס זענען דעוועלאָפּעד וואָס קענען באַשטימען פּאָזיציע אין דרייַ דימענסיעס. פּאָזיציע סענסינג טעקנאַלאַדזשיז אַרייַננעמען פּאָטענציאָמעטריק, ינדוקטיווע, עדי קראַנט, קאַפּאַסיטיוו, מאַגנעטאָסטריקטיוו, האַלל ווירקונג, פיברע אָפּטיק, אָפּטיש און אַלטראַסאַניק.
די אָפֿט געשטעלטע פֿראַגעס (FAQ) גיט אַ קורצע הקדמה צו די פֿאַרשידענע פֿאָרמען פֿון פּאָזיציע-דעטעקציע, און דערנאָך באַטראַכט זי אַ ריי טעכנאָלאָגיעס פֿון וועלכע דיזיינערס קענען אויסקלײַבן ווען זיי אימפּלעמענטירן אַ פּאָזיציע-דעטעקציע לייזונג.
פּאָטענציאָמעטרישע פּאָזיציע סענסאָרן זענען קעגנשטעל-באַזירטע דעוויסעס וואָס קאָמבינירן אַ פאַרפעסטיקט קעגנשטעל-שפּור מיט אַ ווייפּער אַטאַטשט צו דעם אָביעקט וועמענס פּאָזיציע דאַרף זיין סענסט. די באַוועגונג פון דעם אָביעקט באַוועגט די ווייפּערס צוזאמען די שפּור. די פּאָזיציע פון ​​דעם אָביעקט ווערט געמאָסטן דורך ניצן אַ וואָולטידזש דיווידער נעץ געשאפן דורך רעלסן און ווייפּערס צו מעסטן לינעאַר אָדער ראָטאַציאָנעל באַוועגונג מיט אַ פאַרפעסטיקט DC וואָולטידזש (פיגור 1). פּאָטענציאָמעטרישע סענסאָרן זענען ביליק, אָבער בכלל האָבן נידעריק אַקיעראַסי און ריפּיטאַביליטי.
אינדוקטיווע פאזיציע סענסארן נוצן ענדערונגען אין די אייגנשאפטן פון דעם מאגנעטישן פעלד וואס ווערט אינדוצירט אין דעם סענסאר שפּול. דעפּענדינג אויף זייער ארכיטעקטור, קענען זיי מעסטן לינעארע אדער ראָטאַציאָנעלע פאזיציע. לינעארע וועריאַבלע דיפערענציעלע טראַנספאָרמער (LVDT) פאזיציע סענסארן נוצן דריי שפּולן אלנגעוויקלט אַרום אַ ליידיקע רער; אַ ערשטיקע שפּול און צוויי צווייטיקע שפּולן. די שפּולן זענען פארבונדן אין סעריע, און די פאַזע באַציִונג פון דער צווייטיקער שפּול איז 180° אויסער פאַזע אין באַצוג צו דער ערשטיקער שפּול. א פעראָמאַגנעטישע קערן גערופן די אַרמאַטור איז געשטעלט אין דער רער און פארבונדן צו דעם אָביעקט אין דער אָרט וואָס ווערט געמאָסטן. אן אויפרעגונג וואָולטידזש ווערט געווענדט צו דער ערשטיקער שפּול און אן עלעקטראָמאַגנעטישע קראַפט (EMF) ווערט אינדוצירט אין דער צווייטיקער שפּול. דורך מעסטן דעם וואָולטידזש חילוק צווישן די צווייטיקע שפּולן, קען מען באַשטימען די רעלאַטיווע פאזיציע פון ​​דער אַרמאַטור און צו וואָס עס איז אַטאַטשט. א ראָטייטינג וואָולטידזש דיפערענציעלע טראַנספאָרמער (RVDT) ניצט די זעלבע טעכניק צו טראַקן די ראָטייטינג פאזיציע. LVDT און RVDT סענסארן פאָרשלאָגן גוטע אַקיעראַסי, לינעאַריטעט, רעזאָלוציע און הויך סענסיטיוויטי. זיי זענען רייַבונגסלאָז און קענען ווערן געחתמעט פֿאַר נוצן אין שווערע סביבות.
עדי קראַנט פּאָזיציע סענסאָרן אַרבעטן מיט קאַנדאַקטיוו אָביעקטן. עדי קראַנטן זענען ינדוסט קראַנטן וואָס פּאַסירן אין קאַנדאַקטיוו מאַטעריאַלס אין דער בייַזייַן פון אַ טשאַנגינג מאַגנעטיש פעלד. די קראַנטן פליסן אין אַ פארמאכט שלייף און דזשענערייט אַ צווייטיק מאַגנעטיש פעלד. עדי קראַנט סענסאָרן באַשטייען פון שפּולן און לינעאַריזאַטיאָן קרייזן. דער אָלטערנייטינג קראַנט ענערדזשייזד די שפּול צו שאַפֿן די ערשטיק מאַגנעטיש פעלד. ווען אַן אָביעקט אַפּראָוטשיז אָדער רייזאַז אַוועק פון די שפּול, זיין שטעלע קענען זיין סענסד ניצן די ינטעראַקשאַן פון די צווייטיק פעלד געשאפן דורך עדי קראַנטן, וואָס אַפעקץ די שפּול ס ימפּידאַנס. ווי דער אָביעקט קומט נעענטער צו די שפּול, די עדי קראַנט פארלוסטן פאַרגרעסערן און די אָסצילייטינג וואָולטידזש ווערט קלענערער (פיגור 2). די אָסצילייטינג וואָולטידזש איז רעגטיפיעד און פּראַסעסט דורך אַ לינעאַריזער קרייַז צו פּראָדוצירן אַ לינעאַר דק אַוטפּוט פּראָפּאָרציאָנעל צו די ווייַטקייט פון די אָביעקט.
עדי קראַנט דעוויסעס זענען שטאַרקע, ניט-קאָנטאַקט דעוויסעס וואָס ווערן טיפּיש געניצט ווי נאָענטקייט סענסאָרן. זיי זענען אָמנידירעקשאַנאַל און קענען באַשטימען די רעלאַטיווע דיסטאַנסע צום אָביעקט, אָבער נישט די ריכטונג אָדער אַבסאָלוטע דיסטאַנסע צום אָביעקט.
ווי דער נאמען זאגט, מעסטן קאַפּאַסיטיוו פּאָזיציע סענסאָרן ענדערונגען אין קאַפּאַסיטאַנס צו באַשטימען די פּאָזיציע פון ​​דעם אָביעקט וואָס ווערט געשפּירט. די ניט-קאָנטאַקט סענסאָרן קענען ווערן גענוצט צו מעסטן לינעאַר אָדער ראָטאַציאָנעל פּאָזיציע. זיי באַשטייען פון צוויי פּלאַטעס אפגעשיידט דורך אַ דיעלעקטריש מאַטעריאַל און נוצן איינע פון ​​צוויי מעטאָדן צו דעטעקטירן די פּאָזיציע פון ​​אַן אָביעקט:
כּדי צו פאַראורזאַכן אַ ענדערונג אין דער דיעלעקטרישער קאָנסטאַנט, ווערט דער אָביעקט וועמענס פּאָזיציע דאַרף דעטעקטירט ווערן אַטאַטשט צום דיעלעקטרישן מאַטעריאַל. ווען דער דיעלעקטרישער מאַטעריאַל באַוועגט זיך, ענדערט זיך די עפעקטיווע דיעלעקטרישע קאָנסטאַנטע פון ​​דעם קאַפּאַסיטאָר צוליב דער קאָמבינאַציע פון ​​דער שטח פון דעם דיעלעקטרישן מאַטעריאַל און דער דיעלעקטרישער קאָנסטאַנטע פון ​​לופט. אַלטערנאַטיוו, קען דער אָביעקט זיין פארבונדן צו איינער פון די קאַפּאַסיטאָר פּלאַטעס. ווען דער אָביעקט באַוועגט זיך, באַוועגן זיך די פּלאַטעס נענטער אָדער ווייטער, און די ענדערונג אין קאַפּאַסיטאַנס ווערט גענוצט צו באַשטימען די רעלאַטיווע פּאָזיציע.
קאַפּאַסיטיוו סענסאָרס קענען מעסטן דיספּלייסמאַנט, דיסטאַנס, פּאָזיציע און גרעב פון אַבדזשעקץ. רעכט צו זייער הויך סיגנאַל פעסטקייַט און רעזאָלוציע, קאַפּאַסיטיוו דיספּלייסמאַנט סענסאָרס זענען געניצט אין לאַבאָראַטאָריע און ינדאַסטריאַל ינווייראַנמאַנץ. למשל, קאַפּאַסיטיוו סענסאָרס זענען געניצט צו מעסטן פילם גרעב און קלעפּיק אַפּלאַקיישאַנז אין אָטאַמייטיד פּראַסעסאַז. אין ינדאַסטריאַל מאשינען, זיי זענען געניצט צו מאָניטאָר דיספּלייסמאַנט און געצייַג פּאָזיציע.
מאַגנעטאָסטריקציע איז אַן אייגנשאַפט פון פעראָמאַגנעטישע מאַטעריאַלן וואָס פאַרשאַפט דעם מאַטעריאַל צו טוישן זיין גרייס אָדער פאָרעם ווען אַ מאַגנעטיש פעלד ווערט געווענדט. אין אַ מאַגנעטאָסטריקטיוון פּאָזיציע סענסאָר, איז אַ באַוועגלעכער פּאָזיציע מאַגנעט אַטאַטשט צו דעם אָביעקט וואָס ווערט געמאָסטן. עס באַשטייט פון אַ כוואַליעפירער וואָס באַשטייט פון דראָטן וואָס טראָגן קראַנט פּולסן, פארבונדן צו אַ סענסאָר וואָס געפינט זיך אין די סוף פון די כוואַליעפירער (פיגור 3). ווען אַ קראַנט פּולס ווערט געשיקט אַראָפּ די כוואַליעפירער, ווערט אַ מאַגנעטיש פעלד באשאפן אין דעם דראָט וואָס ינטעראַקט מיט דעם אַקסיאַל מאַגנעטיש פעלד פון דעם פּערמאַנענטן מאַגנעט (דער מאַגנעט אין דעם צילינדער פּיסטאָן, פיגור 3אַ). די פעלד ינטעראַקציע ווערט פאַראורזאַכט דורך טוויסטינג (דער ווידעמאַן ווירקונג), וואָס שפּאַנונג דעם דראָט, פּראָדוצירנדיק אַן אַקוסטישן פּולס וואָס פּראָפּאַגירט צוזאמען די כוואַליעפירער און ווערט דעטעקטעד דורך אַ סענסאָר אין די סוף פון די כוואַליעפירער (פיגור 3ב). דורך מעסטן די פארבייגעגאנגען צייט צווישן די אָנהייב פון די קראַנט פּולס און די דעטעקציע פון ​​די אַקוסטישן פּולס, קען די רעלאַטיווע פּאָזיציע פון ​​די פּאָזיציע מאַגנעט און דעריבער דעם אָביעקט ווערן געמאָסטן (פיגור 3ג).
מאַגנעטאָסטריקטיוו פּאָזיציע סענסאָרן זענען ניט-קאָנטאַקט סענסאָרן געניצט צו דעטעקטירן לינעאַר פּאָזיציע. כוואַליעגיידס זענען אָפט כאַוזד אין ומבאַפלעקט שטאָל אָדער אַלומינום רערן, וואָס אַלאַוז די סענסאָרן צו זיין געניצט אין שמוציקע אָדער נאַסע ינווייראַנמאַנץ.
ווען מען לייגט אַ דין, פלאַכער קאַנדאַקטער אין אַ מאַגנעטישן פעלד, טענדירט יעדער שטראָם וואָס פליסט צו בויען זיך אויף איין זייט פון דעם קאַנדאַקטער, וואָס שאַפט אַ פּאָטענציעל חילוק גערופן די האַל וואָולטאַזש. אויב דער שטראָם אין דעם קאַנדאַקטער איז קאָנסטאַנט, וועט די מאַגניטוד פון די האַל וואָולטאַזש שפּיגלען די שטאַרקייט פון דעם מאַגנעטישן פעלד. אין אַ האַל-עפעקט פּאָזיציע סענסאָר, איז דער אָביעקט פארבונדן צו אַ מאַגנעט וואָס געפינט זיך אין דעם סענסאָר שאַפט. ווען דער אָביעקט באַוועגט זיך, ענדערט זיך די פּאָזיציע פון ​​דעם מאַגנעט אין באַצוג צו דעם האַל עלעמענט, וואָס רעזולטירט אין אַ ענדערנדיקן האַל וואָולטאַזש. דורך מעסטן די האַל וואָולטאַזש, קען מען באַשטימען די פּאָזיציע פון ​​אַן אָביעקט. עס זענען ספּעציאַליזירטע האַל-עפעקט פּאָזיציע סענסאָרן וואָס קענען באַשטימען פּאָזיציע אין דריי דימענסיעס (פיגור 4). האַל-עפעקט פּאָזיציע סענסאָרן זענען נישט-קאָנטאַקט דעוויסעס וואָס צושטעלן הויך פאַרלעסלעכקייט און שנעל סענסינג, און אַרבעטן איבער אַ ברייט טעמפּעראַטור קייט. זיי ווערן גענוצט אין אַ קייט פון קאָנסומער, אינדוסטריעלע, אויטאָמאָטיוו און מעדיצינישע אַפּלאַקיישאַנז.
עס זענען דא צוויי גרונטלעכע טיפן פון פיבער אפטישע סענסארן. אין אינטרינסישע פיבער אפטישע סענסארן, ווערט דער פיבער גענוצט אלס דער סענסינג עלעמענט. אין עקסטערנע פיבער אפטישע סענסארן, ווערן פיבער אפטיקס קאמבינירט מיט אן אנדער סענסאר טעכנאלאגיע צו איבערגעבן דעם סיגנאל צו ווייטע עלעקטראניק פאר פראצעסירונג. אין פאל פון אינטרינסישע פיבער פאזיציע מעסטונגען, קען מען נוצן א מיטל ווי אן אפטישע צייט דאמעין רעפלעקטאמעטער צו באשטימען די צייט פארשפעטיגונג. די וועוולענגט פארשייבונג קען מען אויסרעכענען מיט אן אינסטרומענט וואס אימפלעמענטירט אן אפטישע פרעקווענץ דאמעין רעפלעקטאמעטער. פיבער אפטישע סענסארן זענען אימוּן צו עלעקטראמאגנעטישע אריינמישונג, קענען ווערן דיזיינט צו אפערירן ביי הויכע טעמפעראטורן, און זענען נישט-קאנדוקטיווע, אזוי קענען זיי ווערן גענוצט לעבן הויך דרוק אדער ברענעוודיקע מאטעריאלן.
נאך א פיבער-אפטישע סענסינג באזירט אויף פיבער בראַגג גראַטינג (FBG) טעכנאָלאָגיע קען אויך ווערן גענוצט פֿאַר פּאָזיציע מעסטונג. די FBG אַקט ווי אַ נאָטש פילטער, רעפלעקטינג אַ קליין בראָכצאָל פון די ליכט סענטערד אויף די בראַגג כוואַליע לענג (λB) ווען באַלויכט דורך ברייט-ספּעקטרום ליכט. עס איז פאַבריצירט מיט מיקראָסטרוקטורן איינגעקריצט אין די פיבער קאָר. FBGs קענען ווערן גענוצט צו מעסטן פאַרשידן פּאַראַמעטערס אַזאַ ווי טעמפּעראַטור, שפּאַנונג, דרוק, טילט, דיספּלייסמאַנט, אַקסעלעריישאַן און מאַסע.
עס זענען דא צוויי טיפן אפטישע פאזיציע סענסארן, אויך באקאנט אלס אפטישע ענקאודערס. אין איין פאל ווערט ליכט געשיקט צו א ריסיווער אויפן אנדערן עק פונעם סענסאר. אין דעם צווייטן טיפ ווערט דער אויסגעלאסענער ליכט סיגנאל רעפלעקטירט דורך דעם מאניטארירטן אביעקט און צוריקגעקערט צום ליכט מקור. דעפענדיג אויפן סענסאר דיזיין, ווערן ענדערונגען אין ליכט אייגנשאפטן, ווי למשל כוואליע-לענג, אינטענסיטעט, פאזע אדער פאלאריזאציע, גענוצט צו באשטימען די פאזיציע פון ​​אן אביעקט. ענקאודער-באזירטע אפטישע פאזיציע סענסארן זענען פאראן פאר לינעארע און ראטארישע באוועגונג. די סענסארן פאלן אריין אין דריי הויפט קאטעגאריעס; טראנסמיסיווע אפטישע ענקאודערס, רעפלעקטיווע אפטישע ענקאודערס, און אינטערפעראמעטרישע אפטישע ענקאודערס.
אולטראַסאָניק פּאָזיציע סענסאָרן נוצן פּיעזאָעלעקטרישע קריסטאַל טראַנסדוסערס צו אַרויסלאָזן הויך-פרעקווענץ אולטראַסאָניק כוואַליעס. דער סענסאָר מעסט דעם רעפלעקטירטן געזונט. אולטראַסאָניק סענסאָרן קענען ווערן גענוצט ווי פּשוטע נאָענטקייט סענסאָרן, אָדער מער קאָמפּלעקסע דיזיינז קענען צושטעלן ריינדזשינג אינפֿאָרמאַציע. אולטראַסאָניק פּאָזיציע סענסאָרן אַרבעטן מיט ציל אַבדזשעקץ פון אַ פאַרשיידנקייט פון מאַטעריאַלס און ייבערפלאַך פֿעיִקייטן, און קענען דעטעקטירן קליינע אַבדזשעקץ אין גרעסערע דיסטאַנסאַז ווי פילע אנדערע טייפּס פון פּאָזיציע סענסאָרן. זיי זענען קעגנשטעליק צו ווייבריישאַן, אַמביאַנט ראַש, ינפראַרעד ראַדיאַציע און עלעקטראָמאַגנעטישע ינטערפיראַנס. ביישפילן פון אַפּלאַקיישאַנז ניצן אולטראַסאָניק פּאָזיציע סענסאָרן אַרייַננעמען פליסיק מדרגה דעטעקשאַן, הויך-גיכקייַט קאַונטינג פון אַבדזשעקץ, ראָבאָטישע נאַוויגאַציע סיסטעמען, און אָטאָמאָטיוו סענסינג. א טיפּיש אָטאָמאָטיוו אולטראַסאָניק סענסאָר באשטייט פון אַ פּלאַסטיק האָוסינג, אַ פּיעזאָעלעקטריק טראַנסדוסער מיט אַן נאָך מעמבראַנע, און אַ געדרוקט קרייַז ברעט מיט עלעקטראָניש סערקאַץ און מיקראָקאָנטראָולערס פֿאַר טראַנסמיטינג, ריסיווינג, און פּראַסעסינג סיגנאַלז (פיגור 5).
פאזיציע סענסארן קענען מעסטן אבסאלוטע אדער רעלאטיווע לינעארע, ראטאציאנאלע און ווינקלדיקע באוועגונג פון אביעקטן. פאזיציע סענסארן קענען מעסטן די באוועגונג פון דעווייסעס ווי אקטואטארן אדער מאטארן. זיי ווערן אויך גענוצט אין מאבילע פלאטפארמעס ווי ראבאטן און קארס. א פארשיידנקייט פון טעכנאלאגיעס ווערן גענוצט אין פאזיציע סענסארן מיט פארשידענע קאמבינאציעס פון אומגעבונגס-געווער, קאסטן, גענויקייט, איבערחזרנדיקייט, און אנדערע אייגנשאפטן.
3D מאַגנעטישע פּאָזיציע סענסאָרן, אַלעגראָ מיקראָסיסטעמס אַנאַליזירן און פֿאַרבעסערן די זיכערהייט פון אַלטראַסאַניק סענסאָרן פֿאַר אויטאָנאָמע וועהיקלעס, IEEE אינטערנעט פון זאכן זשורנאַל ווי צו סעלעקטירן אַ פּאָזיציע סענסאָר, קעמברידזש ינטאַגרייטאַד סערקאַץ פּאָזיציע סענסאָר טייפּס, Ixthus ינסטרומענטאַטיאָן וואָס איז אַן ינדוקטיווע פּאָזיציע סענסאָר?, קיענס וואָס איז מאַגנעטאָסטריקטיוו פּאָזיציע סענסינג?, AMETEK
בלעטערט די לעצטע אויסגאבעס פון דיזיין וועלט און פריערדיגע אויסגאבעס אין אן גרינג-צו-ניצן, הויך-קוואַליטעט פֿאָרמאַט. רעדאַקטירט, טיילט און דאַונלאָודט היינט מיטן פירנדיקן דיזיין אינזשעניריע זשורנאַל.
דער וועלט'ס גרעסטער פראבלעם-לייזנדיקער EE פאָרום וואָס באַדעקט מיקראָקאָנטראָולערס, DSP, נעטוואָרקינג, אַנאַלאָג און דיגיטאַל פּלאַן, RF, מאַכט עלעקטראָניק, PCB ראַוטינג, און מער.
קאַפּירייט © 2022 WTWH Media LLC. אַלע רעכטן רעזערווירט. דער מאַטעריאַל אויף דעם פּלאַץ מעג נישט ווערן רעפּראָדוצירט, פאַרשפּרייט, טראַנסמיטטעד, קעשט אָדער אַנדערש געניצט אָן די פריערדיקע שריפטלעכע דערלויבעניש פון WTWH Media. פּריוואַטקייט פּאָליטיק | גאַנצע | וועגן אונדז