Tehnostav.ru

Стройка и Ремонт
25 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Датчики линейного перемещения принцип работы

Датчики присутствия и приближения

Разновидности датчиков (присутствия, приближения, обнаружения) линейного перемещения и сферы их применения

Датчики линейного перемещения представляют собой сложные устройства, предназначенные для измерения тех или иных параметров. В зависимости от конструктивных особенностей и принципа действия они разделяются на несколько видов. Ниже данная тема будет освещена более подробно.
Какими бывают?

Принцип работы – параметр, послуживший основой для классификации представленных приборов.

  • Оптическими;
  • Емкостными;
  • Индукционными;
  • Магнитострикционными;
  • Резистивными;
  • Ультразвуковыми;
  • Потенциометрическими;
  • Магниторезистивными.

Кроме того, встречаются датчики, функционирующие благодаря эффекту Холла, но они не применяются в бытовых целях. Это объясняется тем, что они менее эффективны в сравнении с емкостными, индукционными, магнитострикционными и оптическими моделями.

Где используются?
Описываемые датчики устроены таким образом, что измеряют линейное перемещение и преобразуют его в новый тип сигнала, который является аналоговым или цифровым. Далее в зависимости от устройства прибора происходит либо его срабатывание, либо прием сигнала электронным блоком. Кроме того именно от конструкции зависит то, насколько точными будут полученные данные.

Общая величина перемещения измеряется далеко не всегда. В частности, это касается систем охраны. Устройство последних таково, что им для полноценной работы требуется лишь значение перемещения в области контроля. В связи с этим упомянутая разновидность систем оснащается датчиками движения. С учетом того, что предельная точность измерений в представленной ситуации не нужна, чаще всего предпочтение отдается недорогим моделям.

Все производственные процессы подлежат регулировке. Обычно за это отвечает система управления, работающая в автоматическом режиме. Чтобы она нормально функционировала, ей необходимо значение величины перемещения. Датчики в описываемой ситуации выбираются в зависимости от того, какое именно оборудование используется на производстве. К примеру, станкам с ЧПУ нужны либо максимально точные данные и непрерывные измерения необходимой величины, либо информация, обновляющаяся с определенным временным интервалом. Отсюда следует, что оптимальным выбором станут датчики магнитострикционного типа.

Что надо знать об оптических датчиках?
Если вам нужен прибор для измерения расстояния, который дополнительно контролировал бы движение, тогда стоит отдать предпочтение оптическому триангулятору. Название не должно вас смущать, ведь речь идет об аналоге лазерного дальномера. Если же вы ищите устройство для того, чтобы проводить малые измерения линейного перемещения, тогда обратите внимание на модели, имеющие поляризационную решетку. Также следует упомянуть о том, что представленная разновидность датчиков востребована в связи с тем, что необходима при создании охранных систем.

Оптические датчики Baumer обладают рядом достоинств. Они:

  • Позволяют осуществлять бесконтактный контроль;
  • Мгновенно срабатывают, т.е. задержка отсутствует;
  • Предельно точны.

Что касается недостатков описываемых приборов, то их общее число равно двум. Во-первых, оптоэлектронные датчики дорого стоят. Во-вторых, они плохо переносят температурные колебания, влагу, сырость и т.д.

Все о емкостных датчиках

Если внимательно рассмотреть устройство даже самой простой модели емкостного датчика, то можно заметить, что по своим конструктивным особенностям она имеет определенное сходство с конденсатором. Несмотря на это, прибор позволяет узнать исчерпывающую информацию о движении объекта, а именно:

  • Длину зазора между пластинчатыми частями;
  • Текущее положение пластинчатых частей;
  • Диэлектрическую проницаемость слоя, использующегося в качестве изоляции.

Полученные данные позволяют сгенерировать сигнал, анализируемый электронным блоком, и приводят к выработке импульсов, необходимых для оптимальной работы устройства.

Широкая функциональность стала залогом популярности емкостных датчиков. В различных сферах они используются как:

  • Источники сигнала. Например, ими оснащаются контроллеры резервуаров для мытья или стирки;
  • Как «датчики присутствия» в системах охраны;
  • Приборы, контролирующие начало в станках с автоуправлением и робототехнических системах;
  • Конечные бесконтактные выключатели;
  • Устройства позиционирования предметов.

Отдельно следует заметить, что описываемые датчики, как правило, реализуются по низким ценам и считаются одними из самых надежных. Именно по этой причине их используют в системах «умных» домов.

Читать еще:  Принцип работы датчика пожарной сигнализации

Достоинств у представленной разновидности приборов предостаточно. Среди них необходимо выделить:

  • Низкую себестоимость и массовое производство;
  • Высокий уровень чувствительности, получение которой не влечет за собой повышенное потребление электроэнергии;
  • Многофункциональность, благодаря которой описываемые устройства применяются в различных сферах;
  • Оптимальные габариты и небольшой вес;
  • Продолжительный срок службы.

Между тем, емкостные датчики редко применяются при создании высокоточных систем управления. Это объясняется тем, что:

Их коэффициент преобразования низок;
Основные детали устройства должны быть экранированы;
Из-за сложных погодных условий, например, осадков, они непроизвольно срабатывают;
Для получения точных данных требуются высокие частоты, а в промышленности их значение фиксировано и составляет 50 Гц.

Особенности индукционных датчиков
Главным элементом любого индукционного датчика является катушка. Когда ее индуктивность изменяется, формируется сигнал. Таким образом, прибор, имеющий небольшие размеры, позволяет получать максимально точные данные.

Существует два вида индукционных датчиков. Первые называют простыми, вторые – дифференциальными. И те, и другие хороши тем, что подходят для дистанционных измерений.

Говоря об устройстве описываемых приборов, следует отметить, что кроме катушки они состоят из трансформатора и передвижного сердечника. Когда положение последнего меняется, индуктивность катушки становится другой, о чем свидетельствует появление сигнала.

Если объект исследований является ферримагнитным, то при проведении измерений используется датчик без сердечника. В данном случае один из элементов испытывает на себе электромагнитное излучение, источником которого служит катушка. Впоследствии индуктивность изменяется и генерируется сигнал.

Что касается сферы применения, то описываемые приборы обеспечивают корректную работу станков, управляемых программно, и бесконтактных охранных систем. Также с их помощью можно измерить перемещение. В такой ситуации полученная информация будет отображена на ЖК-дисплее.

Какие компании производят датчики?
Ведущим производителем датчиков линейного перемещения уже долгие годы остается завод «Baumer». Он выпускает и поставляет на рынок множество видов устройств.
На российском рынке спросом пользуются датчики, произведенные концерном Баумер. В частности, наиболее востребованы следующие модели:

  • Энкодер линейного типа. Он представляет собой аналог электронной рулетки и предназначен для измерения и контроля пройденного расстояния;
  • Индукционный датчик для систем автоматического контроля и станков;
  • Оптический датчик.

Импортные приборы стоят недорого, но их стоимость часто меняется. Это объясняется ее зависимостью от валютного курса.

Можно ли создать датчик линейного перемещения самостоятельно?
Датчик имеет довольно сложное устройство, поэтому сделать его своими руками нельзя. Несмотря на это, люди, увлекающиеся радиоэлектроникой, самостоятельно создают датчики движения. Для этого они используют детали из старой техники. Такие приборы чаще всего используются как включатели/выключатели. Они не подходят для оснащения охранных систем. Ниже мы в подробностях опишем процесс создания оптоэлектронного датчика своими руками.

Еще до начала сборки надо подготовить все необходимые детали. В частности, не обойтись без:

  • 5-вольтного аккумулятора от старого мобильника;
  • Фотоэлемента или фоторезистора;
  • Биполярного транзистора, имеющего переход p-n-p;
  • Электромагнитного реле, рассчитанного на напряжение в 5 В.;
  • Лазерной указки, являющейся источником узконаправленных лучей;
  • Построечного потенциометра.

Далее действуйте следующим образом:

  • Спаяйте катод фоторезистора и плюсовой проводник аккумулятора. Так вы получите массовый проводник;
  • Выведите движок построечного потенциометра в среднее положение и присоедините его к аноду фоторезистора;
  • У потенциометра остался один свободный контакт. Припаяйте его к минусовому проводнику БП, а контакт, идущий от его движка, – к транзисторной базе;
  • У транзистора есть эмиттер, который следует подключить к общему плюсу;
  • Выполните присоединение коллектора к реле;
  • Контакт, оставшийся свободным у реле, припаяйте к минусовому проводу БП.

Прибор готов. Теперь возьмите лазерную указку и направьте ее на фоторезистор. Далее измените положение движка потенциометра. Эти действия требуются для того, чтобы реле сработало. У последнего имеются коммутационные контакты. Они предназначены для подключения источника сигнала, например, светодиодного индикатора или обычной лампочки. Теперь все должно полноценно работать. Не забывайте лишь о том, датчик срабатывает только в тех случаях, когда ловит световой луч. Проще говоря, надо помнить о работе основных элементов в режиме ожидания. Если изменить коммутацию контактов, то свет будет включаться после первого пересечения луча и выключаться при повторении данного действия.

Читать еще:  ПОЖАРНЫЕ ДАТЧИКИ

В Ланфор-Инжиниринг можно купить любой из представленных датчиков

Датчики линейного перемещения принцип работы

Индуктивный датчик положения
и малых линейных перемещений

Индуктивный датчик положения и малых (около 1 мм) линейных перемещений разрабатывался для применения в магнитных подшипниках и магнитных подвесах [1].

Введение

Одной из проблем, возникающих при разработке магнитных подшипников, является выбор датчика положения подвешенного ротора. Датчик положения должен удовлетворять ряду требований: быть достаточно простым в реализации, иметь высокую линейность характеристики, высокую чувствительность и помехозащищенность, обладать достаточной надежностью. Ротор магнитного подшипника имеет три — шесть поступательных степеней свободы, поэтому конструкция требует установки соответствующего количества датчиков. Каждый из них должен реагировать на изменение соответствующей координаты и быть нечувствительным к изменениям других (развязка по координатам). В качестве датчика положения возможно применение оптоэлектронных, емкостных, индуктивных датчиков. Оптоэлектронный датчик положения обладает высокой чувствительностью и линейностью, достаточно прост в реализации, но требует защиты от паразитной засветки и не дает хорошей развязки по координатам. Емкостной датчик положения отличается сложностью электронного оборудования, большими габаритами чувствительных элементов, низкой чувствительностью и также не дает хорошей развязки по координатам. По совокупности характеристик в качестве датчика положения наиболее подходящим является индуктивный датчик. Он достаточно прост в изготовлении, его чувствительность ненамного меньше, чем у оптоэлектронного, а помехозащищенность наиболее высокая по сравнению с рассмотренными датчиками. Кроме того, этот тип датчика позволяет использовать наиболее малогабаритные чувствительные элементы и достигать таким образом хорошей развязки по координатам.

Принцип работы

Работа индуктивного датчика положения основана на изменении индукции чувствительного элемента при изменении зазора между ним и ферромагнитным движущимся объектом. Вариант конструкции чувствительного элемента представлен на рис. 1. На половине ферритового кольца К7 х 4 х 2 600НН намотана обмотка из 100 витков провода ПЭВ-2 диаметром 0.05 мм. Торцы сердечника отшлифованы с применением алмазной пасты. Качество их поверхности определяет чувствительность и линейность датчика. Возможно также исполнение датчика в открытом со стороны подвижного ферромагнитного объекта броневом ферритовом сердечнике (внешний диаметр до 10 мм, параметры обмотки те же) с центральным стержнем. Перемещающийся объект, положение которого контролируется с помощью датчика, должен быть ферромагнитным (из материала с высокой магнитной проницаемостью). Возможно нанесение такого материала на движущийся объект в зоне чувствительности датчика.

Рис. 1. Конструкция чувствительного элемента индуктивного датчика положения (на полукольце и в броневом сердечнике): 1 — обмотка, 2 — ферритовый сердечник, 3 — ферромагнитное основание (движущийся объект).

Конструкция электронной части

Принципиальная схема индуктивного датчика положения показана на рис. 2. На микросхеме DA1 (КР140УД708) собран генератор синусоидального сигнала частотой около 20 кГц и амплитудой около 2 В. Частота генератора задается элементами R1C1R2C2. В цепь отрицательной обратной связи для поддержания необходимого коэффициента усиления включена лампа накаливания HL1. Напряжение с генератора через резистор R4 подается на обмотку L1 чувствительного элемента датчика. Напряжение на этой обмотке относительно общего провода зависит от индуктивности чувствительного элемента, которая определяется расстоянием от него до движущегося ферромагнитного объекта. На микросхеме DA2 (КР140УД708) собран детектор переменного напряжения, снимаемого с обмотки L1, коэффициент усиления которого выбирается из условия получения чувствительности датчика порядка 1 Вольт/миллиметр. Роль фильтрующего элемента выполняет конденсатор C3. Напряжение шумов на выходе датчика не превышает нескольких милливольт.

Рис. 2. Схема принципиальная электронного преобразователя индуктивного датчика положения и малых линейных перемещений.

Читать еще:  Монтаж тепловых и дымовых извещателей пожарной сигнализации

Ссылки:

  • Датчик — устройство, являющееся первичным элементом цепи измерения, контроля или регулировки какой-либо физической величины, изменяемый вместе с этой величиной некоторый параметр которого (сигнал) может преобразовываться данной цепью для дальнейшего использования в соответствии с предназначением цепи.
  • Магнитный подвес — устройство для разгрузки опоры, действующее за счет сил магнитного притяжения или отталкивания.
  • Магнитный подшипник — подшипник, принцип работы которого основан на использовании сил магнитного притяжения или отталкивания.

24.09.2003
20.01.2006
08.03.2010

Датчики перемещения WayCon

WayCon является производителем точных измерительных систем и профессиональных датчиков для промышленности и научных исследований. Мы имеем решения для всех приложений в областях определения положения и дистанционных методов измерений, измерений уровня и угловых измерений.

Вам нужно подобрать датчик в индивидуальном порядке? . тогда мы рекомендуем Вам связаться с нами для получения специальных рекомендаций для настройки вашего приложения. В частности, мы может посоветовать, какую технологию использовать для эффективности затрат и требуемой точности.

Именно поэтому Вы не найдете каталог с готовыми на складе продуктами, но по обзору продуктов с подробной таблицей, Вы можете подобрать продукт в индивидуальном порядке. Мы конфигурируем оборудование по вашей спецификации и, при необходимости, даже в тот же день.

Вытяжные тросовые датчики

Вытяжные тросовые датчики предназначены для измерения линейных и нелинейных перемещений. Компактная конструкция допускает гибкую и лёгкую установку. Из-за небольших размеров, точное измерение возможно даже в тяжёлых условиях.

Машиностроительная промышленность, медицина, хранение и перемещение техники, погрузочные платформы, краны, автомобильная промышленность, позиционирование промышленных роботов, оборудование по производству стали, шлюзовые ворота

Легкая установка, высокодинамичные приложения, прочный корпус, полиамидное покрытие тросов из нержавеющей стали, регулируемые выходные сигналы, нелинейное перемещение, пользовательские исполнения, степень защиты вплоть до IP 68

Вихретоковые датчики

Принцип работы вихретокового датчика основан на явлении электромагнитной индукции. Переменное электромагнитное поле, созданное катушкой датчика, создает вихревые токи в металлическом объекте, которые воздействуют на поле возбуждающей катушки и изменяют её индуктивность. Это вызывает изменение параметров колебательного контура (амплитуды, частоты, фазы), в который входит катушка датчика. Регистрация изменения этих параметров позволяет определить свойства предмета и его положение относительно датчика. Выходной сигнал, пропорциональный расстоянию формируется как, например, 0 . 10 В или 4 . 20 мА.

Широко примененяются в системах управления работой различных агрегатов. В частности, вихретоковый метод — один из эффективных и надежных методов при контроле и диагностике состояния вращающихся валов различных установок. С помощью вихретоковых датчиков обеспечивают измерение относительной вибрации, числа оборотов, искривление, а также тепловые расширения вала ротора.
Также применяется для бесконтактного контроля качества, контроля толщин материала и позиционирования роликов .

Линейные потенциометры

Линейные потенциометры хорошо известные преобразователи перемещения. Принцип работы — изменение напряжения с помощью гибридной токопроводящей плёнки. Можно получить различные корпуса и типы крепления, такие как, для гидравлических цилиндров со сферическими, зажимными монтажными губками или подпружиненной нагрузкой. Первый линейный потенциометр со степенью защиты IP 68 и бесконтактной системой измерения (LMI-серия) представляет собой новое поколение ЛП с кольцевым магнитным бесконтактным датчиком внутри корпуса. Поэтому срок службы этих датчиков составляет не менее 100 млн. циклов. В отличие от традиционных систем эта серия исключает дополнительные колебания от контактов из-за применения бесконтактных магнитных колец. Надёжная конструкция и недорогая система измерения, очень быстро изготавливается и адаптируется.

Пневматические и гидравлические цилиндры, инжекторные и формовочные машины, производство пластика и металла, автоматизация, листогибочные машины, упаковочные машины, текстильная промышленность.

Диапазоны 0-10. 2000 мм, неограниченное разрешение, нелинейность ± 0,05 % полной шкалы, сменная оснастка, степень защиты до IP 65, рабочая температура -30. + 150° C, скорость перемещения 10 м/с, срок службы не менее 100 млн. циклов.

Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector