Analógové a digitálne senzory ponúkajú-dlhodobú stabilitu, presnosť a spoľahlivosť.
Systémy riadenia pohybu a priemyselnej automatizácie predstavujú množstvo výziev pre dizajnérov. Musia sa napríklad vysporiadať s nadmernou nečistotou a prachom, ktoré sa nachádzajú v továrenskom nastavení. Okrem toho môžu dopravné pásy a systémy pick{2}}a{3}}vyberať a umiestňovať vysoké vibrácie alebo nárazové sily, ktoré ohrozujú stabilitu obvodových senzorov. Vybraný magnetický snímací systém musí mať vynikajúcu odolnosť, aby sa zabezpečila dlhodobá{5}}presnosť a spoľahlivosť v rámci aplikácie.
Počas plánovania projektu by dizajnéri mali dôkladne preskúmať environmentálne, mechanické, elektrické a magnetické parametre priemyselných aplikácií. Inžinieri by mali analyzovať celý magnetický obvod priemyselných aplikácií-vrátane senzorov a magnetických ovládačov. Vzhľadom na všetky kritické faktory môžu inžinieri odporučiť výkonné vlastné senzory, ktoré spĺňajú jedinečné požiadavky systémov priemyselnej automatizácie.
Tento článok pojednáva o tom, ako vybrať vysoko presné a spoľahlivé senzory pre aplikácie priemyselnej automatizácie. Po definovaní a popise výhod niekoľkých analógových a digitálnych senzorov poskytuje príklady priemyselných aplikácií využívajúcich tieto zariadenia.
Analógové rotačné a lineárne snímače s Hallovým efektom poskytujú stabilitu a presnosť
Analógové snímače umožňujú koncovým používateľom získať okamžitú spätnú väzbu o polohe magnetu v rámci priemyselných automatizačných systémov. Historicky analógové snímače Hallovho efektu merali hustotu magnetického toku a boli vysoko citlivé na hodnoty teploty aplikácie. Nedávne pokroky v technológii analógového Hallovho efektu umožňujú čipom Hallovho efektu merať uhol poľa toku namiesto tradičnej amplitúdy, čím sa výrazne znižuje citlivosť na zmeny teploty. Senzory s Hallovým efektom dnes poskytujú vysoko stabilné analógové výstupy v širokom rozsahu teplôt.
Nasledujúce snímače Hallovho efektu sú-vhodné pre vlastné aplikácie analógového snímania:
Rotačné snímače Hallovho efektu Tieto polovodičové-snímače založené na princípe Hallovho efektu nezahŕňajú žiadne pohyblivé časti a integrujú prvky snímania Hallovho efektu s obvodmi na poskytovanie analógových výstupných signálov zodpovedajúcich zmenám v rotujúcich magnetických poliach. Rotačné snímače s Hallovým efektom ponúkajú dve možnosti výstupu: analógový alebo pulzne šírkovú moduláciu (PWM). Zariadenie je programovateľné, čo umožňuje inžinierom priradiť špecifické výstupné napätia alebo hodnoty PWM s presnými stupňami otáčania.
Viacero programovacích bodov je možné nastaviť až o 360 stupňov otáčania. Každý programovací bod predstavuje výstupnú hodnotu napätia alebo PWM zodpovedajúcu špecifickému uhlu magnetického poľa. To generuje vysoko-presný a vysoký{4}}rozlíšenie pomeru výstupného signálu merania vzhľadom na stupeň rotácie.
Výhody:
- Nezaznamenáva zmeny hodnoty odporu alebo mechanické opotrebovanie ako mechanické rotačné zariadenia alebo rotačné zariadenia s odporovou fóliou
- Poskytuje výnimočnú stabilitu pri bežných prevádzkových teplotách až do +105 stupňov
- Poskytuje presnosť otáčania 0-360 stupňov s výstupom 0,5-4,5 V DC alebo pracovným cyklom 10-90% PWM
Aplikácie:
Nahrádza odporovú fóliu a mechanické potenciometre náchylné na opotrebovanie a problémy s oxidáciou, ktoré spôsobujú stratu signálu v riadiacich jednotkách.
Aplikácie riadenia pohybu zahŕňajú meranie uhla klapiek v kvapalinách a presné riadenie prietokov
Zisťovanie polohy otočných spínačov v riadiacich obvodoch
Lineárny snímač Hallovho efektu
Lineárne snímače Hallovho efektu merajú skôr pohyb lineárneho magnetického poľa než rotáciu. Tento snímač je možné naprogramovať na nastavené výstupné napätie, ktoré je úmerné danej dojazdovej vzdialenosti. (Jeho výstupné možnosti sú identické s možnosťami rotačných snímačov s Hallovým efektom.) Pomocou jediného čipu s Hallovým efektom tento snímač meria lineárny pohyb a relatívny uhol magnetického toku magnetického ovládača s maximálnym zdvihom 30 mm. Výsledkom je proporcionálny výstupný signál vzhľadom na presný pohyb snímača.
Výhody:
Senzor a aktuátor je možné umiestniť do oblasti konečnej inštalácie aplikácie (vrátane všetkých magnetických vplyvov z okolitého prostredia);
Táto montážna poloha umožňuje inžinierom optimalizovať výstupný signál aplikácie, pretože akékoľvek posunutie, mechanické tolerancie magnetického poľa alebo stohovacie tolerancie budú začlenené do naprogramovaného výstupného signálu, aby zodpovedali smeru magnetického toku, keď sa magnet otáča.
Aplikácie:
Používa sa ako snímač hladiny kvapaliny na monitorovanie hladiny kvapaliny; snímač detekuje polohu pohybujúceho sa plaváka vybaveného magnetom
Poskytuje mimoriadne presné tolerancie polohy pre automatizované systémy výberu-a{1}}umiestňovania
Jazýčkové spínače a snímače Hallovho efektu poskytujú vysoko spoľahlivé digitálne snímanie
Používatelia priemyselnej automatizácie uprednostňujú digitálne výstupy pri overovaní, či je objekt (napr. dvere výťahu) v správnej polohe. Nasledujúce digitálne snímače ponúkajú výnimočnú spoľahlivosť v prispôsobených aplikáciách magnetického snímania:
Jazýčkový spínač
Kontakty jazýčkového spínača sú vyrobené z drahého kovu a utesnené v sklenenej trubici. Tento elektrický spínač funguje bez potreby akéhokoľvek externého zdroja napájania.
Výhody:
Odolný voči vlhkosti a iným environmentálnym rizikám, zaisťuje spoľahlivú prevádzku po milióny cyklov.
Aplikácie:
Elektrické záťaže na úrovni-kontrolovanej mikroprocesorom{1}}
Aplikácie digitálneho zapnutia/vypnutia, ako sú systémy zatvárania dverí alebo detekcie polohy na trhoch s priemyselným/pohybovým riadením (keďže môžu spínať striedavé alebo jednosmerné zaťaženie); príklady zahŕňajú dvere nákladného alebo osobného výťahu používajúce jazýčkové spínače na detekciu zatvorenia dverí, pozri obrázok 2.
Digitálne snímače Hallovho efektu
Tieto senzory integrujú prvky snímania Hallovho efektu s obvodmi, aby poskytli digitálne výstupné signály zapnutia/vypnutia zodpovedajúce zmenám magnetického poľa, bez toho, aby vyžadovali akékoľvek pohyblivé časti. Aktívny obvod zariadení s Hallovým efektom vždy spotrebúva malé množstvo prúdu.
Výhody:
Poskytuje vysokú spoľahlivosť
Programovateľné na aktiváciu v rámci špecifikovaných tolerancií magnetického poľa, aby sa splnili presné požiadavky na snímanie
Aplikácie:
Obmedzené na priemyselné aplikácie a aplikácie riadenia pohybu zahŕňajúce nízke hodnoty jednosmerného napätia a prúdu.
Široko používané v aplikáciách snímania vysokých{0}}otáčok, ako je napríklad snímanie rýchlosti otáčania na dopravníkoch. Príklad snímača rýchlosti s Hallovým- efektom, ktorý deteguje rotáciu 16-pólového prstencového magnetu, nájdete na obrázku 4.
Záver
Prostredia priemyselnej automatizácie a riadenia pohybu predstavujú množstvo environmentálnych rizík. Návrh magnetického obvodu, ktorý integruje robustné magnetické senzory, je kľúčom k poskytovaniu presných a spoľahlivých riešení priemyselnej automatizácie. Pre určité priemyselné aplikácie môže byť na dosiahnutie dlhodobej-spoľahlivosti potrebný prispôsobený magnetický senzor. Jazýčkové spínače a snímače Hallovho efektu sú-vhodné pre digitálne aplikácie vyžadujúce výnimočnú spoľahlivosť, ako sú systémy detekcie zatvorenia výťahových dverí. Rotačné a lineárne snímače Hallovho efektu zvyšujú stabilitu a presnosť prispôsobených analógových aplikácií vrátane monitorovania prietoku tekutín a automatizovaných systémov vyberania-a{7}}umiestňovania.