Οι αναλογικοί και ψηφιακοί αισθητήρες προσφέρουν-μακροπρόθεσμη σταθερότητα, ακρίβεια και αξιοπιστία.
Τα συστήματα ελέγχου κίνησης και βιομηχανικού αυτοματισμού παρουσιάζουν πολλές προκλήσεις για τους μηχανικούς σχεδιασμού. Για παράδειγμα, πρέπει να αντιμετωπίσουν την υπερβολική βρωμιά και τη σκόνη που βρίσκονται στις εργοστασιακές ρυθμίσεις. Επιπλέον, οι μεταφορικοί ιμάντες και τα συστήματα επιλογής-και-ενδέχεται να παρουσιάσουν κορυφές υψηλών κραδασμών ή δυνάμεων κρούσης, απειλώντας τη σταθερότητα των αισθητήρων κυκλώματος. Το επιλεγμένο σύστημα μαγνητικής ανίχνευσης πρέπει να διαθέτει εξαιρετική ανθεκτικότητα για να διασφαλίζει-μακροπρόθεσμη ακρίβεια και αξιοπιστία εντός της εφαρμογής.
Κατά τη διάρκεια του σχεδιασμού του έργου, οι μηχανικοί σχεδιασμού θα πρέπει να διεξάγουν μια ενδελεχή ανασκόπηση των περιβαλλοντικών, μηχανικών, ηλεκτρικών και μαγνητικών παραμέτρων των βιομηχανικών εφαρμογών. Οι μηχανικοί θα πρέπει να αναλύσουν ολόκληρο το μαγνητικό κύκλωμα των βιομηχανικών εφαρμογών-συμπεριλαμβανομένων των αισθητήρων και των μαγνητικών ενεργοποιητών. Λαμβάνοντας υπόψη όλους τους κρίσιμους παράγοντες, οι μηχανικοί μπορεί να προτείνουν ισχυρούς προσαρμοσμένους αισθητήρες για την κάλυψη των μοναδικών απαιτήσεων των συστημάτων βιομηχανικού αυτοματισμού.
Αυτό το άρθρο περιγράφει τον τρόπο επιλογής αισθητήρων υψηλής ακρίβειας και αξιοπιστίας για εφαρμογές βιομηχανικού αυτοματισμού. Μετά τον καθορισμό και την περιγραφή των πλεονεκτημάτων πολλών αναλογικών και ψηφιακών αισθητήρων, παρέχει παραδείγματα βιομηχανικών εφαρμογών που χρησιμοποιούν αυτές τις συσκευές.
Οι αναλογικοί περιστροφικοί και γραμμικοί αισθητήρες εφέ Hall παρέχουν σταθερότητα και ακρίβεια
Οι αναλογικοί αισθητήρες επιτρέπουν στους τελικούς χρήστες να λαμβάνουν άμεση ανατροφοδότηση σχετικά με τη θέση του μαγνήτη στα συστήματα βιομηχανικού αυτοματισμού. Ιστορικά, οι αναλογικοί αισθητήρες εφέ Hall μέτρησαν την πυκνότητα μαγνητικής ροής και ήταν πολύ ευαίσθητοι στις τιμές θερμοκρασίας εφαρμογής. Οι πρόσφατες εξελίξεις στην αναλογική τεχνολογία εφέ Hall επιτρέπουν στα τσιπ εφέ Hall να μετρούν τη γωνία του πεδίου ροής αντί του παραδοσιακού πλάτους, μειώνοντας σημαντικά την ευαισθησία στις διακυμάνσεις της θερμοκρασίας. Σήμερα, οι αισθητήρες εφέ Hall παρέχουν εξαιρετικά σταθερές αναλογικές εξόδους σε εκτεταμένα εύρη θερμοκρασιών.
Οι παρακάτω αισθητήρες εφέ Hall είναι-ταιριασμένοι για προσαρμοσμένες εφαρμογές αναλογικής ανίχνευσης:
Περιστροφικοί αισθητήρες εφέ Hall Χωρίς να χρησιμοποιούν κινούμενα μέρη, αυτοί οι αισθητήρες ημιαγωγών-ενσωματώνουν αισθητήρια στοιχεία Hall Effect με κύκλωμα για την παροχή αναλογικών σημάτων εξόδου που αντιστοιχούν σε αλλαγές στα περιστρεφόμενα μαγνητικά πεδία. Οι αισθητήρες εφέ Rotary Hall προσφέρουν δύο επιλογές εξόδου: αναλογική ή διαμόρφωση πλάτους παλμού (PWM). Η συσκευή είναι προγραμματιζόμενη, επιτρέποντας στους μηχανικούς να συσχετίσουν συγκεκριμένες τάσεις εξόδου ή τιμές PWM με ακριβείς βαθμούς περιστροφής.
Μπορούν να ρυθμιστούν πολλαπλά σημεία προγραμματισμού για έως και 360 μοίρες περιστροφής. Κάθε σημείο προγραμματισμού αντιπροσωπεύει μια τιμή εξόδου τάσης ή PWM που αντιστοιχεί σε μια συγκεκριμένη γωνία μαγνητικού πεδίου. Αυτό δημιουργεί ένα σήμα εξόδου μέτρησης αναλογίας υψηλής-ακρίβειας, υψηλής-ανάλυσης σε σχέση με το βαθμό περιστροφής.
Φόντα:
- Δεν υφίσταται αλλαγές στην τιμή αντίστασης ή μηχανική φθορά όπως μηχανικές περιστροφικές συσκευές ή περιστροφικές συσκευές αντίστασης
- Παρέχει εξαιρετική σταθερότητα σε κανονικές θερμοκρασίες λειτουργίας έως και +105 βαθμούς
- Παρέχει ακρίβεια περιστροφής 0-360 μοιρών με έξοδο 0,5-4,5 VDC ή 10-90% κύκλο λειτουργίας PWM
Εφαρμογές:
Αντικαθιστά αντίσταση μεμβράνης και συσκευές μηχανικού ποτενσιόμετρου που είναι επιρρεπείς σε προβλήματα φθοράς και οξείδωσης που προκαλούν απώλεια σήματος στις μονάδες ελέγχου.
Οι εφαρμογές ελέγχου κίνησης περιλαμβάνουν τη μέτρηση της γωνίας των βαλβίδων πτερυγίων σε υγρά και τον ακριβή έλεγχο των ρυθμών ροής
Ανίχνευση της θέσης των περιστροφικών διακοπτών σε κυκλώματα ελέγχου
Γραμμικός αισθητήρας εφέ Hall
Οι αισθητήρες Linear Hall Effect μετρούν την κίνηση του γραμμικού μαγνητικού πεδίου αντί της περιστροφής. Αυτός ο αισθητήρας μπορεί να προγραμματιστεί για μια καθορισμένη τάση εξόδου που είναι ανάλογη με μια δεδομένη απόσταση διαδρομής. (Οι επιλογές εξόδου του είναι πανομοιότυπες με αυτές των περιστροφικών αισθητήρων Hall Effect.) Χρησιμοποιώντας ένα μόνο τσιπ Hall Effect, αυτός ο αισθητήρας μετρά τη γραμμική κίνηση και τη σχετική γωνία μαγνητικής ροής ενός μαγνητικού ενεργοποιητή, με μέγιστη διαδρομή 30 mm. Αυτό έχει ως αποτέλεσμα ένα αναλογικό σήμα εξόδου σε σχέση με την ακριβή κίνηση του αισθητήρα.
Φόντα:
Ο αισθητήρας και ο ενεργοποιητής μπορούν να τοποθετηθούν στην τελική περιοχή εγκατάστασης της εφαρμογής (συμπεριλαμβανομένων όλων των μαγνητικών επιρροών από το περιβάλλον).
Αυτή η θέση τοποθέτησης επιτρέπει στους μηχανικούς να βελτιστοποιούν το σήμα εξόδου της εφαρμογής, καθώς τυχόν ανοχές διακλάδωσης, μηχανικές ανοχές του μαγνητικού πεδίου ή στοίβαξης θα ενσωματωθούν στο προγραμματισμένο σήμα εξόδου για να αντιστοιχούν στην κατεύθυνση της μαγνητικής ροής όταν περιστρέφεται ο μαγνήτης.
Εφαρμογές:
Χρησιμοποιείται ως αισθητήρας στάθμης υγρού για την παρακολούθηση των επιπέδων υγρών. ο αισθητήρας ανιχνεύει τη θέση ενός κινούμενου πλωτήρα εξοπλισμένου με μαγνήτη
Παρέχει εξαιρετικά ακριβείς ανοχές θέσης για αυτοματοποιημένα συστήματα επιλογής-και-τοποθέτησης
Οι διακόπτες Reed και οι αισθητήρες εφέ Hall παρέχουν εξαιρετικά αξιόπιστη ψηφιακή αίσθηση
Οι χρήστες βιομηχανικού αυτοματισμού προτιμούν τις ψηφιακές εξόδους όταν επαληθεύουν εάν ένα αντικείμενο (π.χ. πόρτες ανελκυστήρα) βρίσκεται στη σωστή θέση. Οι ακόλουθοι ψηφιακοί αισθητήρες προσφέρουν εξαιρετική αξιοπιστία σε προσαρμοσμένες εφαρμογές μαγνητικής ανίχνευσης:
Reed Switch
Οι επαφές ενός διακόπτη καλαμιού είναι κατασκευασμένες από πολύτιμο μέταλλο και σφραγισμένες μέσα σε γυάλινο σωλήνα. Αυτός ο ηλεκτρικός διακόπτης λειτουργεί χωρίς να απαιτείται εξωτερική πηγή ρεύματος.
Φόντα:
Ανθεκτικό στην υγρασία και άλλους περιβαλλοντικούς κινδύνους, εξασφαλίζοντας αξιόπιστη λειτουργία για εκατομμύρια κύκλους.
Εφαρμογές:
Μικροεπεξεργαστής-ελεγχόμενο λογικό-επίπεδο ηλεκτρικών φορτίων
Ψηφιακές εφαρμογές ενεργοποίησης/απενεργοποίησης, όπως συστήματα κλεισίματος θυρών ή ανίχνευσης θέσης σε βιομηχανικές αγορές/αγορές ελέγχου κίνησης (καθώς μπορούν να αλλάξουν φορτία AC ή DC). Παραδείγματα περιλαμβάνουν πόρτες ανελκυστήρων φορτίου ή επιβατών που χρησιμοποιούν διακόπτες καλαμιού για ανίχνευση κλεισίματος θυρών, βλέπε Εικόνα 2.
Ψηφιακός αισθητήρας εφέ Hall
Αυτοί οι αισθητήρες ενσωματώνουν στοιχεία ανίχνευσης εφέ Hall με κύκλωμα για να παρέχουν ψηφιακά σήματα εξόδου ενεργοποίησης/απενεργοποίησης που αντιστοιχούν σε αλλαγές μαγνητικού πεδίου, χωρίς να απαιτούνται κινούμενα μέρη. Το ενεργό κύκλωμα των συσκευών εφέ Hall καταναλώνει πάντα μικρή ποσότητα ρεύματος.
Φόντα:
Παρέχει υψηλή αξιοπιστία
Προγραμματιζόμενο για ενεργοποίηση εντός καθορισμένων ανοχών μαγνητικού πεδίου για την κάλυψη ακριβών απαιτήσεων ανίχνευσης
Εφαρμογές:
Περιορίζεται σε βιομηχανικές εφαρμογές και εφαρμογές ελέγχου κίνησης που περιλαμβάνουν χαμηλές τιμές τάσης και ρεύματος DC.
Χρησιμοποιείται ευρέως σε εφαρμογές ανίχνευσης υψηλής-ταχύτητας, όπως ανίχνευση ταχύτητας περιστροφής σε μεταφορείς. Για ένα παράδειγμα ενός αισθητήρα ταχύτητας εφέ Hall-που ανιχνεύει την περιστροφή ενός μαγνήτη δακτυλίου 16 πόλων, δείτε την Εικόνα 4.
Σύναψη
Τα περιβάλλοντα βιομηχανικού αυτοματισμού και ελέγχου κίνησης παρουσιάζουν πολυάριθμους περιβαλλοντικούς κινδύνους. Ο σχεδιασμός ενός μαγνητικού κυκλώματος που ενσωματώνει ισχυρούς μαγνητικούς αισθητήρες είναι το κλειδί για την παροχή ακριβών, αξιόπιστων λύσεων βιομηχανικού αυτοματισμού. Για ορισμένες βιομηχανικές εφαρμογές, ενδέχεται να απαιτείται προσαρμοσμένος μαγνητικός αισθητήρας για την επίτευξη μακροπρόθεσμης αξιοπιστίας. Οι διακόπτες Reed και οι αισθητήρες εφέ Hall είναι κατάλληλοι-για ψηφιακές εφαρμογές που απαιτούν εξαιρετική αξιοπιστία, όπως συστήματα ανίχνευσης κλεισίματος πόρτας ανελκυστήρα. Οι περιστροφικοί και γραμμικοί αισθητήρες εφέ Hall ενισχύουν τη σταθερότητα και την ακρίβεια προσαρμοσμένων αναλογικών εφαρμογών, συμπεριλαμβανομένης της παρακολούθησης ροής ρευστού και των αυτοματοποιημένων συστημάτων επιλογής{-και-τοποθέτησης.