Senzorii analogici și digitali oferă-stabilitate, precizie și fiabilitate pe termen lung.
Sistemele de control al mișcării și automatizările industriale prezintă numeroase provocări pentru inginerii proiectanți. De exemplu, trebuie să se confrunte cu murdăria și praful excesive găsite în setările din fabrică. În plus, benzile transportoare și sistemele de preluare-și-să înregistreze vibrații sau vârfuri de forță de impact ridicate, punând în pericol stabilitatea senzorilor de circuit. Sistemul de detectare magnetic selectat trebuie să aibă o durabilitate remarcabilă pentru a asigura acuratețea și fiabilitatea pe termen lung-în cadrul aplicației.
În timpul planificării proiectului, inginerii proiectanți ar trebui să efectueze o revizuire amănunțită a parametrilor de mediu, mecanici, electrici și magnetici ai aplicațiilor industriale. Inginerii ar trebui să analizeze întregul circuit magnetic al aplicațiilor industriale-inclusiv senzorii și actuatoarele magnetice. Luând în considerare toți factorii critici, inginerii pot recomanda senzori personalizați puternici pentru a îndeplini cerințele unice ale sistemelor de automatizare industrială.
Acest articol discută cum să selectați senzori extrem de precisi și fiabili pentru aplicațiile de automatizare industrială. După definirea și descrierea avantajelor mai multor senzori analogici și digitali, oferă exemple de aplicații industriale care utilizează aceste dispozitive.
Senzorii analogici rotativi și liniari cu efect Hall oferă stabilitate și precizie
Senzorii analogici permit utilizatorilor finali să obțină feedback instantaneu cu privire la poziția magnetului în cadrul sistemelor de automatizare industrială. Din punct de vedere istoric, senzorii analogici cu efect Hall măsurau densitatea fluxului magnetic și erau foarte sensibili la valorile temperaturii aplicației. Progresele recente în tehnologia analogică cu efect Hall permit cipurilor cu efect Hall să măsoare unghiul câmpului de flux mai degrabă decât amplitudinea tradițională, reducând semnificativ sensibilitatea la variațiile de temperatură. Astăzi, senzorii cu efect Hall oferă ieșiri analogice extrem de stabile în intervale extinse de temperatură.
Următorii senzori cu efect Hall sunt bine-potriviți pentru aplicațiile personalizate de detecție analogică:
Senzori rotativi cu efect Hall Fără a folosi piese în mișcare, acești senzori bazați{0}}semiconductori integrează elemente de detectare cu efect Hall cu circuite pentru a furniza semnale analogice de ieșire corespunzătoare modificărilor câmpurilor magnetice rotative. Senzorii rotativi cu efect Hall oferă două opțiuni de ieșire: analogică sau modulare pe lățime a impulsurilor (PWM). Dispozitivul este programabil, permițând inginerilor să asocieze tensiuni de ieșire specifice sau valori PWM cu grade precise de rotație.
Pot fi setate mai multe puncte de programare pentru rotire de până la 360 de grade. Fiecare punct de programare reprezintă o tensiune sau o valoare de ieșire PWM corespunzătoare unui unghi de câmp magnetic specific. Acest lucru generează un semnal de ieșire de măsurare a raportului de-înaltă precizie, de înaltă-rezoluție în raport cu gradul de rotație.
Avantaje:
- Nu suferă modificări ale valorii rezistenței sau uzură mecanică, cum ar fi dispozitivele rotative mecanice sau cu film rezistiv
- Oferă stabilitate excepțională la temperaturi normale de funcționare de până la +105 grade
- Oferă o precizie de rotație de 0-360 de grade cu ieșire de 0,5-4,5 VDC sau ciclu de lucru PWM de 10-90%
Aplicatii:
Înlocuiește filmul rezistiv și dispozitivele potențiometre mecanice predispuse la probleme de uzură și oxidare care cauzează pierderea semnalului în unitățile de control.
Aplicațiile de control al mișcării includ măsurarea unghiului supapelor cu clapete în fluide și controlul precis al debitelor
Detectarea poziției comutatoarelor rotative în circuitele de comandă
Senzor liniar cu efect Hall
Senzorii liniari cu efect Hall măsoară mișcarea câmpului magnetic liniar mai degrabă decât rotația. Acest senzor poate fi programat pentru o tensiune de ieșire setată care este proporțională cu o anumită distanță de parcurs. (Opțiunile sale de ieșire sunt identice cu cele ale senzorilor rotativi cu efect Hall.) Folosind un singur cip cu efect Hall, acest senzor măsoară mișcarea liniară și unghiul de flux magnetic relativ al unui actuator magnetic, cu o cursă maximă de 30 mm. Acest lucru are ca rezultat un semnal de ieșire proporțional în raport cu mișcarea precisă a senzorului.
Avantaje:
Senzorul și actuatorul pot fi amplasate în zona finală de instalare a aplicației (inclusiv toate influențele magnetice din mediul înconjurător);
Această poziție de montare permite inginerilor să optimizeze semnalul de ieșire al aplicației, deoarece orice manevrare, toleranțe mecanice ale câmpului magnetic sau toleranțe de stivuire vor fi încorporate în semnalul de ieșire programat pentru a corespunde cu direcția fluxului magnetic atunci când magnetul se rotește.
Aplicatii:
Folosit ca senzor de nivel al lichidului pentru monitorizarea nivelului lichidului; senzorul detectează poziția unui flotor în mișcare echipat cu un magnet
Oferă toleranțe de poziție extrem de precise pentru sistemele automate de alegere{0}}și-plasare
Comutatoarele Reed și senzorii cu efect Hall oferă o detectare digitală foarte fiabilă
Utilizatorii de automatizări industriale preferă ieșirile digitale atunci când verifică dacă un obiect (de exemplu, ușile liftului) se află în poziția corectă. Următorii senzori digitali oferă o fiabilitate excepțională în aplicațiile personalizate de detectare magnetică:
Comutator Reed
Contactele unui comutator cu lame sunt realizate din metal prețios și etanșate într-un tub de sticlă. Acest întrerupător electric funcționează fără a necesita nicio sursă de alimentare externă.
Avantaje:
Rezistent la umiditate și alte pericole de mediu, asigurând o funcționare fiabilă pentru milioane de cicluri.
Aplicatii:
Sarcini electrice la nivel de logic-controlate de microprocesor{0}}
Aplicații digitale de pornire/oprire, cum ar fi sistemele de închidere a ușilor sau de detectare a poziției în piețele industriale/de control al mișcării (deoarece pot comuta sarcinile AC sau DC); exemplele includ ușile lifturilor de marfă sau de pasageri care utilizează întrerupătoare cu lame pentru detectarea închiderii ușii, vezi Figura 2.
Senzori digitali cu efect Hall
Acești senzori integrează elemente de detectare cu efect Hall cu circuite pentru a furniza semnale digitale de ieșire pornit/oprit corespunzătoare modificărilor câmpului magnetic, fără a necesita piese mobile. Circuitul activ al dispozitivelor cu efect Hall consumă întotdeauna o cantitate mică de curent.
Avantaje:
Oferă fiabilitate ridicată
Programabil pentru a se activa în limitele toleranțelor de câmp magnetic specificate pentru a îndeplini cerințele precise de detectare
Aplicatii:
Limitat la aplicații industriale și de control al mișcării care implică valori scăzute de tensiune și curent continuu.
Utilizat pe scară largă în aplicațiile de-detecție de viteză mare, cum ar fi detectarea vitezei de rotație pe transportoare. Pentru un exemplu de senzor de viteză cu efect Hall-care detectează rotația unui magnet inel cu 16 poli, consultați Figura 4.
Concluzie
Mediile de automatizare industrială și de control al mișcării prezintă numeroase pericole pentru mediu. Proiectarea unui circuit magnetic care să integreze senzori magnetici robusti este cheia pentru a oferi soluții de automatizare industrială precise și fiabile. Pentru anumite aplicații industriale, poate fi necesar un senzor magnetic personalizat pentru a obține fiabilitatea-pe termen lung. Comutatoarele Reed și senzorii cu efect Hall sunt bine-potriviți pentru aplicațiile digitale care necesită o fiabilitate excepțională, cum ar fi sistemele de detectare a închiderii ușilor de lift. Senzorii rotativi și liniari cu efect Hall îmbunătățesc stabilitatea și acuratețea aplicațiilor analogice personalizate, inclusiv monitorizarea fluxului de fluid și sistemele automate de preluare-și-placere.