- Каталог
- Датчики линейных перемещений
- Области применения
- Новости
- Области примененияГде используются датчики линейных перемещений “ТрейсЛайн”
- Современные технологии в основе датчиков линейных перемещений “ТрейсЛайн” российского производства
- Выпускаемая продукция
- Индуктивные датчики перемещения
- Назначение
- Как выбрать датчик линейного перемещения?
- Типы датчиков линейного перемещения
- Потенциометрический датчик линейного перемещения
- Индуктивный датчик линейного перемещения
- Магнитострикционный датчик линейного перемещения
- Область применения
- Потенциометрические датчики линейного перемещения/положения
- Датчики перемещения (индуктивный, оптический, емкостной и другие типы)
- Емкостные датчики перемещения
- Оптические датчики перемещения
- Вихретоковые датчики перемещения
- Ультразвуковые датчики перемещения
- Магниторезистивные датчики перемещения
- Датчики на основе эффекта Холла
- Магнитострикционные датчики перемещения
- Потенциометрические датчики перемещения
- Виды и где применяются датчики линейного перемещения, как сделать своими руками
- Описание и назначение прибора
- Виды и принцип действия
- Обзор производителей
- ЭЛТЕХ
- Longfellow-2 и DuraStar
- DEPP EP15-series
- HENGXIA K100-series
- Roundss Rlc50d
- Как изготовить своими руками
- Правила эксплуатации
Каталог
вихретоковые датчикипотенциометрический датчик углового перемещениятросиковые датчикивихретоковый датчик
Датчики линейных перемещений
Датчик линейных перемещений — это устройство, предназначенное для определения изменения местоположения объекта по одной координате, а также расстояния до объекта. При этом объект может находиться в твердой, жидкой или сыпучей форме. ЗАО “Сенсор Системс”, являясь официальным дистрибьютором компании Waycon Positionmesstechnik, предлагает широкий выбор датчиков перемещения (датчиков положения): датчики перемещения тросикового (поводкового) типа, магнитострикционные, индуктивные датчики (LVDT), потенциометрические, тензометрические, вихретоковые, ультразвуковые и лазерные датчики положения. Датчики линейных перемещений широко применяются при проведении испытаний, в решении задач мониторинга и промышленной автоматизации, в станках, гидроцилиндрах и множестве других устройств. В данный раздел также отнесены цифровые линейки и щупы.
Измерительные устройства с вытяжным тросовым механизмом довольно широко применяются в подъемно-транспортной технике, станках, ситемах контроля положения цилиндров, металло- и деревообработке. Тросиковые датчики имеют свои особенности – они достаточно точны при измерении больших перемещений, недороги, просты в монтаже и долговечны. Благодаря различным вариантам исполнения поводковые датчики можно использовать в жестких индустриальных условиях в качестве частей автоматизированного упарвления.
Индуктивные линейные преобразователи широко применяются в различных промышленных системах, благодаря своей высокой надежности, сравнительно низкой стоимости и практически неограниченному сроку службы. Принцип действия датчиков перемещения LVDT основан на индуктивном преобразовании механического движения в электрический сигнал. Индуктивные датчики являются бесконтактными, так как между движущимся сердечником и обмоткой есть зазор. Благодаря этому такие датчики почти не подвержены износу. Прочный корпус позволяет эксплуатировать их в тяжелых условиях – под давлением, при высоких температурах, под водой.
Лазерные датчики перемещения работают по принципу триангуляции, обеспечивающему высокую точность. Благодаря интеллектуальному анализу сигнала происходит быстрый замер данных как статических, так и движущихся объектов. Лазерные триангуляционные датчики широко применяются в автоматизированных системах управления технологическими процессами (АСУТП), например, для контроля длины отреза в дерево- или металлообработке, для определения положения объектов на конвейерной ленте, для бесконтактных измерений расстояния в труднодоступных местах.
Линейные потенциометры – это хорошо известные преобразователи перемещения. Принцип их работы – распределение напряжения на гибридную проводящую пленку. Типы корпуса и способы монтажа могут быть разными, например, модификации для гидравлических цилиндров со сферическим зажимом для монтажа или с амортизатором. Мы предлагаем линейные потенциометры с классом защиты IP 68 и бесконтактной измерительной системой, а также новое поколение линейных потенциометров. Кольцевой магнит обеспечивает бесконтактную связь преобразователя с внутренним устройством датчика. В отличие от традиционных систем, датчики этой серии глушат дополнительные вибрации на бесконтактном магнитном кольце.
Вихретоковые датчики – незаменимые износостойкие маленькие помощники при измерении расстояний на металлических объектах с невероятно высоким разрешением (до нанометров) бесконтактным способом. Высокочастотные силовые линии обеспечивают принцип измерения с беспрепятственным прохождением сигнала сквозь неметаллические объекты. Это свойство позволяет проводить измерения под олеографическим или гидравлическим давлением, а также в твердой почве и при сильном загрязнении. Кроме того, можно заполнять части корпуса и пластиковые детали, захватывая металлические объекты, находящиеся за ними. Лаки и пленки можно проверять на предмет прочности слоев.
Датчики перемещения серии SDS/R относятся к семейству тензодатчиков и обладают теми же преимуществами, присущими для линейности, разрешения и гибкости. Они совместимы с широким спектром измерительных систем, использующих сигнал мВ/В, в которых применяются датчики силы, давления, ускорения, вибрации и т.д. Тензометрические датчики перемещения одинаково хорошо работают как на переменном, так и на постоянном токе, обеспечивая точные измерения, низкий уровень шума, низкое энергопотребление при значительно меньших затратах, чем индуктивные датчики типа LVDT.
Магнитострикционные датчики – датчики линейных перемещений на основе явления магнитострикции. Датчик состоит из блока электроники, стержня (волновода) и подвижного курсора в виде постоянного магнита. Из блока электроники по волноводу передается ультразвуковой импульс. Из-за магнитострикционного эффекта магнит создает механическую деформацию волновода. Ультразвуковая волна отражается от деформации и возвращается в блок электроники, который измеряет время прохождения волны до магнита и обратно. Таким образом определяется, на каком расстоянии от блока электроники расположен магнит.
Магнитострикционные датчики широко применяются для определения положения штока гидравлических и пневматических цилиндров. Для этого на поршень устанавливается магнитный курсор, а датчик встраивается в оголовок цилиндра таким образом, чтобы стержень волновода проходил внутри полого штока цилиндра. Есть возможность наружного монтажа датчика. Датчики также применяются для измерения уровня жидкостей, особенно в баках гидравлики. Для этого существуют магнитные курсоры в виде поплавка.
Бюджетное решение для бесконтактных измерений расстояний (перемещений), использующее ультразвуковые преобразователи в качестве чувствительного элемента. Представлены датчики двух типов – датчики расстояния и датчики приближения, а также комбинированные версии. Датчики расстояния используются для обнаружения объектов и бесконтактного определения расстояния до них. Измеренное расстояние преобразуется в нормализованный аналоговый выходной сигнал. Датчики приближения (реле приближения) срабатывают при приближении (удалении) объекта от датчика на заданное расстояние. По результатам срабатывания датчика может выдаваться предупредительный сигнал или замыкаться (размыкаться) силовое реле, обеспечивающее включение (отключение) процесса.
Цифровые линейки используются на станках (токарных, фрезерных, сверлильных, листогибных и др.) для контроля перемещения траверсы/каретки/шпинделя, в составе координатных столов и др. В разделе представлены магнитные и оптические линейки в сборе (магнитная лента установлена в корпусе из алюминиевого профиля, считывающая головка перемещается в направляющих, защищенных от загрязнения уплотнениями), но могут поставляться также комплектующие (считывающие головки, магнитные ленты) для изготовления пользовательских линеек.
Датчики для высокоточных лабораторных контактных измерений.
Датчик представляет собой щуп, наколнечник которого прижимается к контролируемому объекту под действием усилия пружины. Поставляются различные варианты наконечников. Имеются варианты с пневмоприводом.
В основе датчика – высокоточный линейный энкодер. Выходной сигнал – инкрементальный импульсный TTL или синусоидальный 1 В.
Датчики применяются в лабораториях линейно-угловых измерений, ОТК, в прецизионном промышленном оборудовании.
Емкостные датчики – предоставляют возможность проведения бесконтактных измерений расстояний до объектов с токопроводящей поверхностью. Измерения проводятся с микронной точностью, температура, магнитные поля и радиация практически не оказывают влияния на результаты измерений. Возможно проведение измерений при низких температурах, вплоть до абсолютного нуля и в условиях глубокого вакуума. Датчики работают в среде нетокопроводящих жидкостей и газов. Основное применение датчиков – контроль соосности и биения валов, зазоров в подшипниках, допусков изготовления деталей, а также экспериментальные исследования в жестких условиях.
Магнитострикционные датчики линейных перемещений
Серия KS в профильном герметичном алюминиевом корпусе отлично показывает себя при использовании в сложном промышленном оборудовании, таком как пресса, инжекционно-литьевые машины или портальные роботы. Датчики данной серии отличаются высокой гибкостью монтажа. Высокоточное измерение положения совершается при помощи магнитов, движущихся по направляющим профиля или свободно монтируемых на подвижных частях контролируемого объекта.
Перейти в каталог
Cерия KH в стержневом исполнении подходит для использования в сложном промышленном оборудовании. Устойчивый к давлению стержень из нержавеющей стали подходит для эксплуатации в гидравлических цилиндрах, а также любых других механизмах с ограниченным свободным пространством. Высокоточное измерение положения совершается при помощи кольцевых магнитов, перемещающихся без физического контакта вдоль волновода, интегрированного в стержень.
Серия GB в стержневом исполнении полностью из нержавеющей стали подходит для эксплуатации в гидравлических цилиндрах, а также любых других механизмах с ограниченным свободным пространством. Высокоточное измерение положения совершается при помощи кольцевых магнитов, перемещающихся без физического контакта вдоль волновода, интегрированного в стержень.
Серия MH, в стержневом и устойчивом к высокому давлению корпусе, подходит для установки в гидравлические цилиндры. Высокоточное измерение положения совершается при помощи кольцевых магнитов, перемещающихся без физического контакта вдоль волновода, интегрированного в стержень.
AMT – ведущий производитель магнитострикционных датчиков уровня и линейных перемещений
Широкий перечень выпускаемых корпусов из алюминия и нержавеющей стали, разнообразных форм-факторов, выходных интерфейсов позволяет любому заказчику подобрать необходимый вариант для решения своей задачи. Различные типы подключения, многообразие магнитов-маркеров, а также возможность индивидуального исполнения заказа, делает AMT уникальным производителем данного типа продукции.
За последние годы компания последовательно выпустила 22 серии, почти 100 разновидностей магнитострикционных датчиков перемещения и датчиков уровня жидкости. Они широко используются в металлургии, нефтехимии, шинном производстве, строительной технике, портовом оборудовании, железнодорожном транспорте, энергетике, оборудовании для производства строительных материалов и других областях. Благодаря разнообразному и развивающемуся ассортименту продукции, квалифицированной команде, АМТ имеет возможность работать в тесном взаимодействии с заказчиком, что ведет к увеличению производительности и сокращению времени простоя.
Области применения
Сельское и лесное хозяйство
Автоматизация различных процессов в сельском хозяйстве позволяет повысить продуктивность выполняемых работ и их качество. Одну из ведущих ролей занимает сельхозтехника с различными видами навесного оборудования, комбайны, оснащенные различными электронными компонентами, погрузчики, пресс-подборщики и т.д. Внедрение современных технологий позволяет оптимизировать процесс внесения в почву удобрений и других химически веществ в количестве необходимом для выращивания различных видов продукции.
Строительная и горно-добывающая техника
Повышение объемов и эффективности строительного и горнодобывающего производства невозможно без комплексной механизации, автоматизации и роботизации отдельных процессов. Одним из важных элементов техники, применяемой на таких производствах, являются гидравлические системы. Датчики перемещения устанавливаются в эти системы для регистрации положений цилиндров. Ассортимент продукции позволяет предлагать датчики как для наружной установки, так и полностью интегрированными в гидроцилиндры.
Промышленно-производственные системы автоматического управления
Автоматизация процессов производства обеспечивает выполнение большей части ручных операций машинами и механизмами. Системы автоматизации производства нужны для управления, контроля и поддержания необходимого режима работы узлов и агрегатов. Эти системы состоят из средств автоматизации производства включающих приборы для фиксирования, обработки и передачи информации на таком производстве. С их помощью происходит регулирование, управление и контроль работы устройств по линиям выпуска продукции.
Многие транспортно-грузовые системы перерабатывают большие грузопотоки, в том числе одинаковых или подобных грузов. Ввиду этого высокой экономической эффективности данных систем можно достичь путём применения автоматизации подъёмно-транспортных, погрузочно-разгрузочных и складских работ, грузоподъёмных механизмов. Датчики устанавливаемые в такие системы позволяют определять положение элементов и механизмов в любой момент времени, и передавать эту информацию к контолирующему оборудованию.
Новости
датчики линейных перемещений
OOO ТРЕЙСЛАЙН
ПРОДУКЦИЯ
Мы подберем Вам нужное исполнение датчика, просто заполните опросный лист
Датчики линейных перемещений “ТрейсЛайн” выпускаются в России и не уступают по метрологическим и техническим характеристикам известным зарубежным аналогам, при этом цена на наши датчики значительно ниже.
Магнитострикционные датчики линейных перемещений “ТрейсЛайн”
Магнитострикционные датчики линейных перемещений ООО “ТрейсЛайн” были разработаны в соответствии с техническими требованиями предприятий ВПК РФ в рамках программы “Импортозамещения” и запущены в серийное производство в 2019 г.
Технологии ООО “ТрейсЛайн” защищены патентом.
Области примененияГде используются датчики линейных перемещений “ТрейсЛайн”
Созданная нашими специалистами уникальная технология, позволила организовать в России производство магнитострикционных датчиков линейных перемещений с расширенной областью их применения, обеспечив высокую стойкость к тяжелым условиям эксплуатации: виброустойчивость, ударные нагрузки, высокое давления, температурный диапазон от -100 до 450℃, присутствие радиации и химии.
Для некоторых машин и механизмов магнитострикционный метод измерения – это единственный изобретенный способ в мире для измерения линейных перемещений. Во многих других местах измерения наш датчик наиболее эффективен, так как не подвержен окислению, истиранию, заклиниванию, а так же является датчиком абсолютного измерения.
Многолетний опыт разработок и владение самыми современными решениями в области магнитострикционных технологий позволяет компании “ТрейсЛайн” успешно конкурировать в любых областях применения преобразователей линейных перемещений.
Важно понимать, что команда “ТрейсЛайн” впервые в России создает магнитострикционные датчики линейных перемещений мирового уровня на совершенно новых, запатентованных технических решениях, что позволяет нашим заказчикам и партнерам обладать следующими преимуществами:
- низкая цена, без потери надежности и качества;
- сокращенный срок поставки;
- нестандартные решения;
- возможность автоматизации узлов и агрегатов, ранее невозможных;
- отсутствие влияние санкций со стороны зарубежных компаний;
- полный спектр услуг по внедрению и сервисному сопровождению.
Современные технологии в основе датчиков линейных перемещений “ТрейсЛайн” российского производства
В основе разработанной технологии, которая позволила организовать компании “ТрейсЛайн” производство магнитострикционных датчиков линейных перемещений в России, лежит запатентованный программно-апаратный метод обработки магнитострикционного сигнала, а так же оптимально подобранный и правильно подготовленный материал волновода – ядра любого магнитострикционного датчика.
Работа магнитострикционных преобразователей линейных перемещений “ТрейсЛайн” заключается в непрерывном автоматическом измерении линейного расстояния от начальной точки отсчета до одного или нескольких подвижных позиционеров, с последующим преобразованием величины линейного перемещения в электрические сигналы стандартных аналоговых или цифровых интерфейсов.
Выпускаемая продукция
Магнитострикционный метод измерения для некоторых машин и механизмов – это единственный изобретенный в мире способ измерения линейных перемещений.
Во многих других местах измерения этот датчик наиболее эффективен, так как не подвержен загрязнению, окислению, истиранию, заклиниванию, а так же является датчиком абсолютного измерения.
Компания ООО «ТрейсЛайн» готова предложить своим заказчикам магнитострикционные датчики линейных перемещений как собственной разработки и производства, так и датчики от компании TEC (Китай), которые по качеству и техническим характеристикам не уступают мировым стандартам.
Специалисты компании ООО «ТрейсЛайн» оказывают весь спектр услуг от подбора требуемого исполнения датчиков линейного перемещения до консультации и выезда на установку в технологический процесс. Соблюдаются все обязательства по технической поддержке, а так же гарантийному и постгарантийному обслуживанию.
Производство датчиков занимает от 5 дней до 1.5 месяца в зависимости от исполнения и количества.
Все датчики проходят полный цикл ОТК и соответствуют разработанным техническим условиям.
Серия ТЛ – 10
Магнитострикционные датчики линейных перемещений. Разработка и производство Россия.
Серия ТЛ – 01
Магнитострикционные датчики линейных перемещений. Серийное производство в соответствии с
ТУ 26.51.66-001-43519818-2021
TEC SENSORS
Магнитострикционные датчики линейных перемещений от компании TEC SENSORS.
Если Вас заинтересовало наше предложение, то мы готовы
- Приехать к Вам и провести презентацию с демонстрацией работы датчиков;
- Произвести установку и пуско-наладку датчика на выбранную Вами позицию для проведения опытно-промышленных испытаний;
- Разработать требуемую конструкцию датчика под любую Вашу задачу;
За более подробной информацией Вы можете обратиться по контактам указанным ниже
датчики перемещенияэнкодеры с полым валомтросовый датчиквихретоковый датчик
Индуктивные датчики перемещения
Датчик легко монтируется из-за отсутствия вибрации электрического сигнала на выходе, снаружи теоретического электрического хода.
Типичное применение датчика линейного перемещения модели LT – инжекционные прессы, шлифовальные станки, гибочные машины, автоматические линии, выдувные машины
Этот датчик предназначен для обеспечения высокого уровня защиты (IP67) с применением в жестких и уличных условиях, где может потребоваться работа с наличием пыли, примесей или жидких веществ (не на длительное погружение). Пазы на профиле обеспечивают превосходную альтернативу обычной системе крепления скобами
Датчик линейного положения в цилиндрическом корпусе с фиксацией шаровыми шарнирами
Прибор идеален для приложений с мобильной гидравликой, в сельскохозяйственной технике, для оборудования землеройных работ и в другой спецтехнике
Датчик применяется в ограниченном пространстве и определяет малые смещения, подходит для использования во взрывоопасной среде с наличием газа (группы IIA, IIB, IIC) и горючих смесей (стандарты для простого устройства ATEX CEI EN 50020 2003 – параграф 5.4 а)
Датчик линейного перемещения в цилиндрическом корпусе, идеально подходит для применения при деревообработке и в производстве стекла, в доводчиках, на испытательных стендах
Преобразователь линейного перемещения с механической фиксацией с помощью крепежных скоб, самовыравнивающихся шарниров или фланцем. Подходит для использования во взрывоопасной среде с наличием газа (группы IIA, IIB, IIC) и пыли горючих смесей. Стандарты для простого устройства: ATEX CEI EN 50020 2003 – параграф 5.4 a
Назначение
Такие датчики преобразуют данные о перемещении объекта в выходной сигнал. Являются одним из важных измерительных элементов систем управления и контроля. Они широко применяются в различных областях, поэтому выделяют несколько разновидностей, отличающихся по принципу действия, точности, цене.
- показывают положение объекта управления (ОУ) или рабочего органа оборудования;
- отслеживают линейные перемещения ОУ или рабочего органа;
- фиксируют окончание этапа в системах цикловой автоматики;
- определяют размеры ОУ (например, заготовок);
- измеряют уровень жидкости;
- характеризуют состояние оборудования в части его загрузки.
Как выбрать датчик линейного перемещения?
Для выбора прибора требуется определить следующие параметры: необходимый диапазон измерений, разрешение и повторяемость. Также необходимо определить, какой должна быть его форма в зависимости от типа сборки.
Важно также знать, будет ли датчик использоваться в специальных условиях: во влажной, запыленной среде, взрывоопасных зонах и т.д.
Типы датчиков линейного перемещения
- индуктивные;
- потенциометрические;
- магнитострикционные.
Потенциометрический датчик линейного перемещения
Датчик данного типа в своей основе имеет электрический контур, содержащий потенциометр (переменный резистор). при перемещении объекта его сопротивление изменяется.
В таких датчиках используется простая технология, поэтому как правило они обладают небольшой стоимостью. При этом их точность довольно большая. Однако, они часто чувствительны к износу, вибрациям, посторонним предметам и экстремальным температурам.
Индуктивный датчик линейного перемещения
Имеет переменный резистор, содержащийся в электрическом контуре. при перемещении объекта его сопротивление изменяется.
Индуктивные датчики линейного перемещения являются более высокоточными и широко используются во многих отраслях промышленности.
Их главными преимуществами является низкая стоимость и почти неограниченный срок службы.
Магнитострикционный датчик линейного перемещения
Имеет генератор магнитного поля и считывающую головку, встроенную в датчик. Их взаимодействие позволяет определять положение объекта.
Такие приборы являются высокоточными, их разрешение доходит до 1 мкм при уровне защиты до IP67. В следствии своих высоких технических характеристик, магнитострикционные датчики являются одними из самых дорогих
Область применения
Датчики линейного перемещения нашли применения в различных отраслях промышленности. К ним относится, например: охранная сфера, промышленно-производственные системы автоматического управления, автоматические линии, счетные операции, машиностроение на разнообразных обрабатывающих центрах и станках.
Потенциометрические датчики линейного перемещения/положения
Лучше всего подходят для прецизионных измерений линейных перемещений в промышленных условиях. Потенциометрические датчики предназначены для преобразования механического перемещения в электрический сигнал. Основной частью датчика является резистивный элемент, выполненный на основе токопроводящего пластика (у некоторых датчиков – проволока), сопротивление которого изменяется при перемещении движка.
Напряжение питания подается на весь элемент через неподвижные выводы. Выходное напряжение, пропорциональное перемещению движка, снимается с одного из неподвижных выводов и с подвижного движка.Таким образом, выходной сигнал датчика пропорционален перемещению движка.
Некоторые сенсоры имеют встроенную электронику с стандартными выходными диапазонами сигналов.
Сводная таблица потенциометрических датчиков Megatron (pdf)
Сводная таблица потенциометрических датчиков Megauto (pdf)
Датчики перемещения (индуктивный, оптический, емкостной и другие типы)
Датчик перемещения — это прибор, предназначенный для определения величины линейного или углового механического перемещения какого-либо объекта. Разумеется, подобные приборы имеют колоссальное количество практических применений в самых разнообразных областях, поэтому существует множество классов датчиков перемещения, которые различаются по принципу действия, точности, цене и прочим параметрам. Следует сразу отметить, что все датчики перемещения можно разделить на две основных категории — датчики линейного перемещения и датчики углового перемещения (энкодеры). В рамках данного обзора основное внимание будет уделено именно датчикам линейного перемещения.
По принципу действия датчики перемещения могут быть:
- Емкостными
- Оптическими
- Индуктивными
- Вихретоковыми
- Ультразвуковыми
- Магниторезистивными
- Потенциометрическими
- Магнитострикционными
- На основе эффекта Холла
Емкостные датчики перемещения
В основе работы датчиков данного типа лежит взаимосвязь ёмкости конденсатора с его геометрической конфигурацией. В простейшем случае речь идёт об изменении расстояния между пластинами вследствие внешнего физического воздействия (Рисунок 1). Поскольку ёмкость конденсатора изменяется обратно пропорционально величине зазора между пластинами, определение ёмкости при прочих известных параметрах позволяет судить о расстоянии между пластинами. Изменение ёмкости можно зафиксировать различными способами (например, измеряя его импеданс), однако в любом случае конденсатор необходимо включить в электрическую цепь.
Рисунок 1. Емкостной датчик линейного перемещения с изменяющейся величиной зазора.
Другой схемой, где выходным параметром является электрическая ёмкость, является схема, содержащая конденсатор с подвижным диэлектриком (Рисунок 2). Перемещение диэлектрической пластины между обкладками конденсатора также приводит к изменению его ёмкости. Пластина может быть механически связана с интересующим объектом, и в этом случае изменение ёмкости свидетельствует о перемещении объекта. Кроме того, если сам объект обладает свойствами диэлектрика и имеет подходящие габариты — он может быть использован непосредственно в качестве диэлектрической среды в конденсаторе.
Рисунок 2. Емкостной датчик линейного перемещения с подвижным диэлектриком.
Оптические датчики перемещения
Существует множество вариаций схем датчиков перемещения, основанных на различных оптических эффектах. Пожалуй, наиболее популярной является схема оптической триангуляции — датчик положения является, по сути, дальномером, который определяет расстояние до интересующего объекта, фиксируя рассеянное поверхностью объекта излучение и определяя угол отражения, что даёт возможность определить длину d — расстояние до объекта (Рисунок 3). Важным достоинством большинства оптических датчиков является возможность производить бесконтактные измерения, кроме того такие датчики обычно довольно точны и имеют высокое быстродействие.
Рисунок 3. Оптический датчик перемещения на основе схему оптической триангуляции.
В другой реализации оптического датчика, предназначенной для регистрации и определения параметров малых перемещений и вибраций, используется двойная решётчатая конструкция, а также источник света и фотодетектор (Рисунок 4). Одна решётка неподвижна, вторая подвижна и может быть механически закреплена на интересующем объекте или каким-либо способом передавать датчику его движение. Малое смещение подвижной решётки приводит к изменению интенсивности света, регистрируемой фотодетектором, причём с уменьшением периода решётки точность датчика возрастает, однако сужается его динамический диапазон.
Рисунок 4. Оптический датчик перемещения на основе дифракционных решеток.
Дополнительными возможностями применения обладают оптические датчики, учитывающие поляризацию света. В таких датчиках может быть реализован алгоритм селекции объектов по отражательным свойствам поверхности, т.е. датчик может «обращать внимание» только на объекты с хорошей отражающей способностью, прочие объекты игнорируются. Разумеется, чувствительность к поляризации негативно сказывается на стоимости подобных устройств.
В одной из конфигураций датчика данного типа чувствительным элементом является трансформатор с подвижным сердечником. Перемещение внешнего объекта приводит к перемещению сердечника, что вызывает изменение потокосцепления между первичной и вторичной обмотками трансформатора (Рисунок 5). Поскольку амплитуда сигнала во вторичной обмотке зависит от потокосцепления, по величине амплитуды вторичной обмотки можно судить о положении сердечника, а значит и о положении внешнего объекта.
Рисунок 5. Индуктивный датчик перемещения на трансформаторе.
Другая конфигурация имеет более простую схему, однако она пригодна лишь для небольшого количества приложений, где требуется определять незначительные перемещения или вибрации объектов, состоящих из ферромагнитного материала. В данной схеме интересующий ферромагнитный объект играет роль магнитопровода, положение которого влияет на индуктивность измерительной катушки (Рисунок 6).
Рисунок 6. Индуктивный датчик перемещения для объектов из ферромагнитных материалов.
Вихретоковые датчики перемещения
Датчики данного типа содержат генератор магнитного поля и регистратор, с помощью которого определяется величина индукции вторичных магнитных полей. Вблизи интересующего объекта генератор создаёт магнитное поле, которое, пронизывая материал объекта, порождает в его объёме вихревые токи (токи Фуко), которые, в свою очередь, создают вторичное магнитное поле (Рисунок 7). Параметры вторичного поля определяются регистратором, и на их основании вычисляется расстояние до объекта, так как чем объект ближе, тем больший магнитный поток будет пронизывать его объём, что усилит вихревые токи и индукцию вторичного магнитного поля. Подобный принцип используется и в вихретоковых дефектоскопах, однако там на параметры вторичного магнитного поля влияет не расстояние до объекта, а наличие в его внутренней структуре скрытых несовершенств. Метод является бесконтактным, однако может применяться только для металлических тел.
Рисунок 7. Вихретоковый датчик перемещения.
Ультразвуковые датчики перемещения
В ультразвуковых датчиках реализован принцип радара – фиксируются отражённые от объекта ультразвуковые волны, поэтому структурная схема обычно представлена источником ультразвуковых волн и регистратором (Рисунок 8), которые обычно заключены в компактный корпус. Определение временной задержки между моментами отправки и приёма ультразвукового импульса позволяет измерять расстояние до объекта с точностью, доходящей до десятых долей миллиметра. Наряду с оптическими, ультразвуковые датчики на сегодняшний день являются, пожалуй, наиболее универсальным и технологичным бесконтактным средством измерения. Использование этого принципа измерений опять же можно найти в детекторах обнаружения дефектов, только на этот раз уже в ультрозвуковых дефектоскопах.
Рисунок 8. Ультразвуковой датчик перемещения.
Магниторезистивные датчики перемещения
В магниторезистивных датчиках перемещения используется зависимость электрического сопротивления магниторезистивных пластинок от направления и величины индукции внешнего магнитного поля. Датчик, как правило, состоит из постоянного магнита и электрической схемы, содержащей включённые по мостовой схеме магниторезистивные пластинки и источник постоянного напряжения (Рисунок 9). Интересующий объект, состоящий из ферромагнитного материала, перемещаясь в магнитном поле, изменяет его конфигурацию, вследствие чего изменяется сопротивление пластинок, и мостовая схема регистрирует рассогласование, по величине которого можно судить о положении объекта.
Рисунок 9. Магниторезистивный датчики перемещения.
Датчики на основе эффекта Холла
Датчики этого типа имеют конструкцию подобную конструкции магниторезистивных датчиков, однако в основу их работы положен эффект Холла — прохождение тока через проводник, на который воздействует внешнее магнитное поле, приводит к возникновению разности потенциалов в поперечном сечении проводника.
Магнитострикционные датчики перемещения
Как правило, магнитострикционный датчик представляет собой протяжённый канал — волновод, вдоль которого может свободно перемещаться постоянный кольцевой магнит. Внутри волновода содержится проводник, способный при подаче на него электрических импульсов создавать магнитное поле вдоль всей своей длины (Рисунок 10). Полученное магнитное поле складывается с полем постоянного магнита, и результирующее поле создаёт момент вращения канала, содержащего волновод (эффект Вайдемана). Импульсы вращения распространяются по каналу в обе стороны со скоростью звука материала канала. Регистрация временной задержки между отправкой электрического импульса и приёма импульса вращения позволяет определить расстояние до постоянного магнита, т.е. определить его положение. Канал может иметь довольно большую длину (до нескольких метров), а положение магнита может быть определено с точностью до нескольких микрометров. Магнитострикционные датчики обладают отличной повторяемостью, разрешением, устойчивостью к неблагоприятным условиям и низкой чувствительностью к температурным изменениям.
Рисунок 10. Магнитострикционный датчик перемещения.
Потенциометрические датчики перемещения
Датчик данного типа в своей основе имеет электрический контур, содержащий потенциометр (Рисунок 11). Линейное перемещение объекта приводит к изменению сопротивления потенциометра (переменного резистора). Если через потенциометр пропускать постоянный ток, то падение напряжения на нём будет пропорционально величине сопротивления, и, следовательно, величине линейного перемещения интересующего объекта.
Рисунок 11. Потенциометрический датчик перемещения.
Наряду с механическими датчиками перемещения, потенциометрические датчики получили наиболее широкое распространение в силу своей простоты и низкой стоимости, однако для универсальных, прецизионных и бесконтактных измерений в последнее время всё чаще используются датчики на основе оптических эффектов.
Если вам понравилась статья нажмите на одну из кнопок ниже
Виды и где применяются датчики линейного перемещения, как сделать своими руками
Контроллеры – устройства, позволяющие сделать жизнь людей проще. Есть контроллеры света, датчики звука, а есть регистраторы перемещения. Последние определяют величину изменения координат чего-либо. Разумеется, они применяются во всех сферах человеческой жизни. Далее будет рассмотрен датчик для контроля линейного перемещения объектов: его разновидности, характеристики, а также применение устройства.
Описание и назначение прибора
В общем виде подобные контроллеры состоят из элементарного электронного устройства (конденсатора, катушки, резистора, их комбинаций с дополнениями), механического объекта, изменяющего параметры этих устройств (феррита или пластины диэлектрика), а также АЦП для обработки сигнала аналогового формата и передачи его на управляющий элемент (микроконтроллер, например).
Виды и принцип действия
Контроллеры движения различаются по физическим явлениям, которые лежат в их основе, и, соответственно, по способу функционирования.
Работа таких регистраторов основана на варьировании емкости конденсатора.
Из школьного курса физики известно, что емкость проще изменить, уменьшая или увеличивая расстояние между его обкладками, либо внесением диэлектрика между его пластинами.
Исходя из этого получается, что емкостные контроллеры бывают двух видов (в зависимости от способа изменения емкости накопителя).
В первом случае чем ближе измеряемая цель, движение которого фиксирует датчик, тем меньше зазор между обкладками, тем больше его емкость. И наоборот.
При использовании емкостного контроллера второй конфигурации движение фиксируется при помощи пластины, связанной с измеряемой целью. Чем цель ближе, тем больше пластина проникает между пластинами.
Фиксировать величину емкости можно разными способами. Например, измерять комплексное сопротивление конденсатора.
Эффектов из раздела оптики, на которых можно построить датчик движения, много. Самый популярный и чаще используемый – эффект оптической триангуляции. Контроллеры на его основе определяют расстояние от движущейся цели с помощью фиксации рассеянного о поверхность перемещающегося объекта излучения и определения угла отражения с помощью фотодетектора.
Такие контроллеры производят измерение расстояния, никак не контактируя с выбранной целью. Они высокоточные и быстро реагируют на изменение измеряемых параметров.
Другой вид оптических контроллеров основан на учете вибрации и малых перемещений. Такие регистраторы состоят из трубы, двух решеток внутри – одна зафиксирована на месте, а вторая подвижная и может быть связана с движущимся объектом – и фотодетектора.
При появлении движения со стороны цели подвижная решетка изменяет свое положение, что влияет на интенсивность света, поступающего через обе решетки на фотодетектор.
Если такие датчики научить распознавать поляризацию света, то можно на их основе создавать селекционные контроллеры, которые будут реагировать только на объекты, хорошо отражающие свет.
Принцип функционирования индуктивных контроллеров в одном из исполнений похож на принцип работы емкостных контроллеров, где емкость изменялась за счет внесения в конденсатор диэлектрика.
Правда, в индуктивные приборы вносится не диэлектрик, а сердечник в трансформатор. Сердечник связан с движущейся целью. Чем он больше проникает между обмотками, тем больше амплитуда, например, напряжения во вторичном проводе.
По размерности сигнала во вторичном проводе можно иметь представление о положении интересующей цели.
Такие регистры имеют и другую конфигурацию. Они могут состоять из ферромагнетика и измерителя индуктивности. Ферромагнетик связан с движущейся целью. По близости ферромагнетика к измерителю можно судить о положении объекта.
Индуктивные контроллеры во втором исполнении можно применять только для контроля небольших перемещений.
Такие контроллеры в своем составе имеют генератор магнитного поля и его регистратор. Регистратор определяет индукцию создаваемого поля. Движущаяся цель создает побочное магнитное поле с помощью вихревых токов. Оно пересекается с исходным полем, создаваемым генератором.
От пересечения магнитных линий изменяется индукция поля. Изменение индукции фиксирует регистратор. По нему можно судить о положении цели.
Они представляют собой радары. Принцип их действия простой: источник контроллера излучает ультразвуковую волну, она сталкивается с движущейся целью, отражается от него, а приемник контроллера ее фиксирует. По различию параметров отраженной и принимаемой волны делают выводы о положении движущегося объекта.
Такой контроллер в своем составе имеет постоянный и пластины, параметры которых зависят от величины магнитного поля вокруг, включенные по схеме, называемой “мостом”. Последние изменяют свое сопротивление в зависимости от индукции вокруг них.
Брусок из ферромагнетика, связанный с движущимся объектом, в зависимости от положения последнего, перемещается в поле, изменяет его индукцию, пластины меняют импеданс, и схема регистрирует фактически изменение этого сопротивления. По величине этого рассогласования судят о положении нужной цели.
Эти датчики – одни из самых простых контроллеров движения. Все, что они имеют в своем составе, это источник сигнала и потенциометр, регулятор которого связан с движущейся целью.
В зависимости от положения ручки меняется разность потенциалов на переменном резисторе.
По величине этого напряжения можно судить о положении цели.
Эффект магнитострикции состоит в изменение объема и габаритов какого-либо тела при изменении его намагниченности. Регистры на основе этого эффекта состоят из волновода (трубки), по которому перемещается магнит в форме кольца. Внутри трубки находится провод с подключенными к нему генератором и регистром импульсов. Поле, создаваемое проводником, складывается с полем, создаваемым магнитом.
Суммированное поле вращает трубку, что позволяет волноводу создавать импульсы вращения, попадающие на регистратор. По задержке между отправлением электроимпульса и приходом импульса от волновода можно определить расстояние до кольца, а положение магнита дает представление о положении перемещающейся цели.
Контроллеры, принцип функционирования которых объясняется действием этого эффекта, похожи на магниторезистивные.
Эффект Холла состоит в изменении напряжения проводника при прохождении через него электрического тока.
Любой регистратор движения представляет собой индикатор с аналогово-цифровым преобразователем. Аналоговый сигнал – изменение напряжения, емкости конденсатора, амплитуды во вторичной обмотке и других параметров. Цифровой сигнал – то, что управляет подключенной к датчику системой.
Каким-то системам достаточно лишь двух сигналов с датчика – нуля и единицы. К ним относятся системы сигнализации (извещатели), в которых ноль – дверь закрыта, единица – дверь открыта; системы управления светом (ноль – никого нет в помещении, свет выключен, единица – в помещении есть движение, свет включен).
Хотя есть системы, в которых важна точность измерений подобных датчиков. Например, станки с числовым программным управлением, которые на основе данных с датчика движения могут регулировать положение в пространстве работающего механизма (иглы или сверла).
Обзор производителей
На рынке представлено большое количество производителей датчиков линейного движения, среди которых:
Эти компании выпускают продукцию различного качества, разного функционала и разной ценовой категории.
Важно! Стоимость всех далее приведенных устройств, которые производятся не в России, зависит от курса рубля.
ЭЛТЕХ
ЭЛТЕХ – компания из Санкт-Петербурга, которая является крупнейшим производителем подобных контроллеров в стране. Они выпускают датчики емкостного, индуктивного и магниторезистивного типа.
Longfellow-2 и DuraStar
Longfellow-2 и DuraStar – датчики линейного движения, относящиеся к типу потенциометрических. Они способны улавливать изменения движения в пределах до 6,1 см с точностью 0,5%.
Чем дороже стоят модели, тем больший диапазон измерений они поддерживают.
DEPP EP15-series
Модель датчика китайской компании DEPP, относящегося к типу устройств, в основе которых лежит изменение магнитной индукции поля. Они применяются в станках и системах автоконтроля.
HENGXIA K100-series
Модель оптического датчика, которая может фиксировать размеры в диапазоне 0,5 – 72 см.
Roundss Rlc50d
По сути, этот датчик – электронная рулетка, которая с высокой точностью определяет необходимые расстояния.
Как изготовить своими руками
Проще всего создать потенциометрический датчик и подключить к нему какой-либо микропроцессор.
Для создания потенциометрического датчика нужно взять блок питания и потенциометр, регулировочную ручку которого следует подключить к перемещаемому объекту. К потенциометру нужно подключить один из выводов микроконтроллера в режиме АЦП (обязательно через ограничительный резистор, чтобы вход не сгорел), а к другому выводу следует подключить систему, управление которой осуществляется (аналогично через резистор).
Не так сложно изготовить индуктивный датчик. Для этого понадобится тот же микроконтроллер с входом в режиме АЦП, две обмотки для будущего трансформатора и регулируемый сердечник. Подвижную часть сердечника нужно подключить к движущемуся объекту, АЦП – ко вторичной обмотке, первичную обмотку соединить с источником питания, к другому выводу микроконтроллера следует подключить управляемую систему. Нельзя забывать об ограничительных резисторах.
По аналогии можно собрать емкостной датчик с введением диэлектрика. Вместо обмоток трансформатора подключаются обкладки конденсатора, вместо ферромагнетика сердечника – любой диэлектрик.
Можно собрать и лазерный датчик линейного перемещения. Как раз такой применяется в станках с ЧПУ. Проблем с приобретением самого излучателя нет. Они могут возникнуть на этапе обработки сигнала с лазерного излучателя. Делать это проще всего с помощью микроконтроллера (например, SMT или AVR), но для отладки обработки этого сигнала потребуется потратить много времени, если нет большого опыта в проектировании таких устройств.
Технические устройства с более сложной конструкцией, конечно, тоже можно самостоятельно собрать. Тем более, что их схемы доступны в интернете, вопрос только в подборе номиналов элементов. Хотя лучше приобрести готовые изделия, потому что они заранее проверены и настроены инженерами компании-изготовителя.
Правила эксплуатации
Первое, что нужно уяснить при эксплуатации подобных датчиков –, они не любят резких воздействий со стороны, к которым относятся удары, вибрация, падения и т.д. Дорогие датчики линейного перемещения – высокочувствительные устройства и в них устанавливаются элементы, не переносящие деформации. Удар или деформация может повредить контакт регистратора, и тогда датчик будет показывать неточный результат (или не будет его выводить вообще).
Например, подвижная сетка оптического датчика крайне чувствительна к внешним воздействиям, как и регистраторы в магнитострикционных и магниторезистивных типах моделей.
Также не следует пытаться дорабатывать датчики самостоятельно, если нет никакого опыта в подобных модернизациях. Если контроллер рассчитан на определенную точность, не нужно пытаться ее повысить. Для этого придется пересчитывать номиналы всех элементов в устройстве и, если допустить ошибку, можно его сломать.
Датчики линейного перемещения требуют к себе бережного отношения, если речь идет о бытовых контроллерах, а не об устройствах, которые должны нормально работать в экстренных условиях, вроде датчиков, применяемых в горнодобывающей промышленности.
Контроллеры, предназначенные для работы в особых условиях, не продаются в бытовых магазинах или на популярных китайских сайтах. Изготавливаются они во многих случаях на заказ на специальных предприятиях, а их стоимость в разы выше, чем у массовых аналогов.
Давно пыталась понять, как работают датчики линейного перемещения. Теперь наконец-то разобралась в этой теме и смогла ответить на давно волнующий вопрос. Здесь хорошо показано как сделать его своими руками. Тоже хочу попробовать.
А почему стоимость датчиков не уточнили? Про зависимость от курса доллара-евро я поняла, но ведь даже примерная цена в тексте не указана?