Индукционные датчики положения: Датчики индуктивные

Содержание

Датчики положения

Бесконтактный выключатель (датчик) — это полупроводниковый преобразователь, который управляет состоянием внешней цепи в зависимости от положения контролируемого объекта. При этом определение положения объекта происходит без механического контакта преобразователя и объекта. 

В системах автоматизации бесконтактные выключатели, как правило, работают как первичные датчики контроля положения рабочих элементов оборудования, сигналы с которых далее передаются, в зависимости от задачи, на счетчики продукции, контроллеры перемещения, в системы аварийно-предупредительной сигнализации и т. п.

В зависимости от принципа действия бесконтактные выключатели бывают индуктивными, емкостными и оптическими.

Индуктивные бесконтактные выключатели могут применяться для подсчета или контроля положения металлических объектов. Чувствительный элемент такого датчика — катушка индуктивности с магнитопроводом, разомкнутым в сторону рабочей поверхности.

При подаче питания перед активной поверхностью бесконтактного выключателя образуется электромагнитное поле. При появлении в нем объекта из металла колебания генератора затухают, происходит падение демодулированного напряжения, срабатывает триггер, и переключается коммутационный элемент.

Контролируемым объектом для бесконтактных индуктивных выключателей может служить любой металлический предмет достаточных размеров, например: стальная пластина, выступ на валу, головка болта на соединительной муфте и др.

Емкостные бесконтактные выключатели могут применяться для подсчета или контроля положения объектов как из металла, так и из диэлектрических материалов. Также их можно использовать для контроля уровня жидких сред и сыпучих материалов.

Чувствительным элементом емкостного датчика являются вынесенные к рабочей поверхности пластины конденсатора. Приближение к этой поверхности контролируемого объекта из любого материала приводит к изменению емкости конденсатора, параметров генератора и, в итоге, к переключению коммутационного элемента.

Емкостные датчики могут применяться в системах автоматизации, например, для позиционирования заготовок из древесины или пластмассы; для подсчета стеклянной тары; в качестве датчиков уровня электропроводных и неэлектропроводных жидкостей в емкостях, а также сыпучих материалов — опилок, зерна и др. — в бункерах; в качестве бесконтактных водонепроницаемых «кнопок» для включения различных устройств посетителями в бассейнах и аквапарках и т. д.

Оптические бесконтактные выключатели применяют для позиционирования или подсчета любых объектов. Использование в них инфракрасного излучения минимизирует влияние на срабатывание выключателей засветки от посторонних и фоновых источников света. 

Оптические бесконтактные выключатели серии AR подразделяются на две группы: 

  • диффузные — с приемом луча, рассеянно отраженного от объекта;
  • барьерные — с приемом прямого луча от излучателя.

Диффузный оптический выключатель имеет размещенные в одном корпусе излучатель и приемник. Срабатывание датчика происходит, когда в рабочей зоне в пределах дальности действия датчика появляется объект достаточных размеров, и в приемник поступает луч, рассеянно отраженный от контролируемого объекта.

                                                         

Барьерный оптический выключатель состоит из излучателя и приемника, которые размещены в отдельных корпусах. От излучателя к приемнику идет прямой луч. При перекрытии этого луча контролируемым объектом происходит срабатывание датчика.

 

 Конечные выключатели                  Энкодеры 

                                                            

Ёмкостные бесконтактные выключатели                Индуктивные бесконтактные выключатели

 Оптические датчики положения      Оптические датчики фотометок

Датчики Холла                                   Магнитогерконовые датчики

  Датчики технического зрения    Датчики конвейерной безопасности

 

Принцип работы

Ультразвуковые датчики приближения

Принцип работы ультразвуковых датчиков основан на измерении времени между посылкой ультразвукового импульса и регистрацией отражённого импульса.

Диапазон измерений — от нескольких миллиметров до нескольких метров.
Точность измерения – 1 мм.

Измеряет расстояние до любых предметов: твёрдых, жидких, порошкообразных, гранулированных, прозрачных, цветных, грязных и чистых, гладких и шероховатых, сухих и мокрых.

Нечувствительны к звуку, шуму, пыли, вибрации, температуре, воде.

Применения: измерение размера, высоты, уровня, качества, контура, прогиба, диаметра, дистанции.

Ограничения: спроектированы для работы только в атмосферном воздухе, не могут измерять расстояние до объектов с высокой температурой.

Функции

Датчики рассеянного луча (Diffuse)
Датчик регистрирует ультразвуковой сигнал, отражённый от самого предмета.

Датчики отражённого луча (Reflex)
Датчик регистрирует ультразвуковой сигнал, отражённый от специального металлического отражателя. Если между датчиком и отражателем появляется предмет, то сигнал не проходит и датчик это регистрирует.

Датчики прерывания луча (Thru-beam)
Датчик состоит из двух частей и регистрирует предметы, находящиеся на пути распространения узкосфокусированного ультразвукового луча от передатчика к приёмнику.

Синхронизация
Несколько близко расположенных друг к другу ультразвуковых датчиков могут быть синхронизированы между собой так, чтобы отражённые сигналы регистрировались только теми датчиками, которые их сгенерировали, а не соседними.

Фотоэлектрические (оптические) датчики приближения

Различают фотоэлектрические датчики со световым и лазерным лучом. Световые датчики могут только детектировать наличие объекта, цвет и контрастность, а лазерные датчики могут с высокой точностью измерить расстояние до объекта. Принцип измерения расстояния лазерными датчиками основан на измерении времени между посылкой лазерного импульса и регистрацией отражённого импульса.

Ультразвук распространяется внутри конуса с вершиной в точке излучения, а свет распространяется в виде луча, поэтому оптические датчики могут обнаруживать более мелкие объекты. Оптические датчики обладают более высоким быстродействием, чем ультразвуковые. Фотоэлектрические Thru-beam датчики действуют на большем расстоянии, чем ультразвуковые, а датчики рассеянного света – наоборот.

Функции

Датчики рассеянного света
Датчик регистрирует световой сигнал, отражённый (рассеянный) от самого предмета. Датчик с функцией подавления фона может обнаруживать объекты, находящиеся в определённой зоне чувствительности.

Датчики отражённого света
Свет, излучаемый диодом, фокусируется линзой и через поляризационный фильтр посылается на отражатель. Часть отражённого света проходит через другой поляризационный фильтр и попадает в приёмник. Фильтры настроены так, что приёмник реагирует только на тот свет, который отразился от отражателя, а не от какого-нибудь другого предмета. Если между излучателем и отражателем появляется предмет, то сигнал не проходит и датчик это регистрирует.

Датчики прерывания луча
Датчик состоит из двух частей и регистрирует предметы, находящиеся на пути распространения светового луча от излучателя к приёмнику.

Оптоволоконные проводники
Оптоволоконные проводники присоединяются к излучателю и приёмнику, так что световой сигнал распространяется теперь между кончиками этих световодов, которые можно вынести в труднодоступные и взрывоопасные места (так как нет электрической связи – только оптическая)

Лазерный датчик рассеянного луча
Лазерный датчик может с высокой точностью измерять расстояние до объекта, находящегося в зоне чувствительности.

Датчик цвета
Датчик может различать три цвета и несколько градаций каждого цвета.

Датчик контраста
Различает контрастные объекты

Индуктивные датчики приближения

Индуктивные датчики приближения используются для бесконтактного обнаружения металлических объектов. Датчик генерирует переменное поле, линии которого выходят из чувствительного элемента и пронизывают чувствительную зону датчика (до нескольких сантиметров). При появлении в этой зоне электро- или магнитопроводящего предмета поле ослабляется, и датчик обнаруживает этот объект.

Ограничения: высокочастотные поля могут оказывать влияние на работу индуктивных датчиков.

Коэффициент редукции

Расстояние срабатывания датчика (рабочая дистанция) указывается для объекта со стандартными параметрами (материал, размер, форма) — квадратная стальная пластинка, у которой толщина равна 1 мм, а длина стороны равна:

— диаметру круга, вписанного в зону чувствительного элемента датчика

— или трём номинальным рабочим дистанциям, если эта величина больше диаметра того круга.

Поэтому, если реальные объекты сделаны из другого материала (алюминий, бронза, латунь и т.п.) или/и имеют более миниатюрные размеры, то рабочую дистанцию следует уменьшить на соответствующий коэффициент редукции (взятый из каталожных таблиц).

Емкостные датчики приближения

Емкостной датчик приближения представляет собой конденсатор с металлическими концентрическими обкладками-электродами, развёрнутыми вдоль одной плоскости. Если в электрическое поле у поверхности электродов попадает объект, то ёмкость конденсатора меняется и датчик обнаруживает предмет. Емкостные датчики могут детектировать любые объекты: твёрдые, порошкообразные, а жидкие — даже сквозь неметаллические стенки (уровень сока в бутылке).

Рабочая дистанция, на которой детектируются объекты, указывается для заземленных металлических предметов. Для объектов из других материалов необходимо пересчитывать рабочую дистанцию по каталожной кривой зависимости дистанции от диэлектрической проницаемости материала.

Магнитные датчики положения

Магнитные датчики положения (Magnetic Proximity Sensors) — регистрируют объект с меткой — постоянным магнитом.
Датчик обнаруживает магнитную метку даже за стенкой из немагнитного материала, пропускающего магнитное поле.
Используя стальной магнитопровод, можно вынести магнитный датчик из зоны с высокой температурой.

Магнитные датчики для пневматических цилиндров

Магнитные датчики для пневматических цилиндров (Magnetic Cylinder Sensor) используются для определения по магнитной метке положения поршня внутри пневмоцилиндра.
С помощью дискретных магнитных датчиков можно настроить две концевые точки переключения хода поршня, а с помощью магнитного датчика с аналоговым выходом — контролировать положение поршня.

Как выбрать

Общее для всех датчиков приближения
  • Степень защиты корпуса
  • Класс взрывозащиты
  • Температура окружающей среды
  • Напряжение питания
  • Номинальный рабочий ток
  • Выходной сигнал
    • PNP/NPN
    • Релейный (NO / NC)
    • Аналоговый
      • 0..20 мА
      • 4..20 мА
      • 0..10 В
    • Частотный выход
    • IO-Link
    • AS-i
  • Подключение:
    • Коннектор М8
    • Коннектор М12
    • Кабель.

Ультразвуковые датчики
  • Принцип работы:
    • Рассеянного луча (Diffuse)
    • Отражённого луча (Reflex)
    • Прерывания луча (Thru-beam)
  • Зона чувствительности
  • Погрешность измерения
  • Точность повторения измерений
  • Настраиваемая зона нечувствительности (гистерезис)
  • Стандартный размер предмета
  • Частота переключения
  • Задержка срабатывания
  • Задержка готовности после подачи питания
  • Температурная компенсация
  • Функция синхронизации нескольких датчиков
  • Конструкция 
    • Со встроенным сенсором
      • С фиксированным положением головки сенсора
      • С крутящейся головкой сенсора
    • С выносным сенсором (на какое расстояние)
  • Настройка:
    • С помощью потенциометров
    • С помощью программатора
  • Специальные функции:
    • Контроль листов в стопке (бумаги, картона или пластика).

Фотоэлектрические (оптические) датчики
  • Принцип работы:
    • Рассеянного луча
    • Отражённого луча
    • Прерывания луча
    • Датчик контраста
    • Датчик цвета
    • Лазерный датчик
  • Зона чувствительности
  • Точность измерения (для лазерных датчиков)
  • Световой выход
  • Вход деблокировки (для тестирования работоспособности).

Индуктивные датчики приближения
  • Рабочая дистанция
  • Схема подключения:
    • 2-х проводная
    • 3-х проводная
    • 4-х проводная
  • Время отклика
  • Частота переключения
  • Задержка готовности после подачи питания
  • Точность повторения измерений
  • Температурный дрейф
  • Размеры свободной зоны (в границах которой не должны находиться посторонние металлические предметы)
  • Зона гистерезиса (например, объект обнаруживается при приближении на расстояние менее 3 мм, а теряется из вида при удалении на расстояние более 5 мм)
  • Коэффициент редукции (если есть).

Емкостные датчики приближения
  • Рабочая дистанция
  • Схема подключения:
    • 2-х проводная
    • 3-х проводная
    • 4-х проводная
  • Точность повторения измерений.

 

Индукционный датчик схема

Данная статья — вторая часть статьи про разновидности и принципы работы датчиков. Кто не читал — рекомендую, там очень много тонкостей разложено по полочкам. Здесь же я отдельно вынес такой важный практический вопрос, как подключение индуктивных датчиков с транзисторным выходом, которые в современном промышленном оборудовании — повсеместно. Принцип активации работы датчиков при этом может быть любым — индуктивные приближения , оптические фотоэлектрические , и т. По подключению датчиков с контактами релейный выход проблем возникнуть не должно. А по транзисторным и с подключением к контроллеру не всё так просто.


Поиск данных по Вашему запросу:

Схемы, справочники, даташиты:

Прайс-листы, цены:

Обсуждения, статьи, мануалы:

Дождитесь окончания поиска во всех базах.

По завершению появится ссылка для доступа к найденным материалам. ПОСМОТРИТЕ ВИДЕО ПО ТЕМЕ: Индуктивный датчик

Индуктивный датчик (схема)


Индуктивные датчики в цилиндрическом корпусе с повышенной чувствительностью с кабелем 0,3 м и разъемом М Техническая консультация и квалифицированная помощь в подборе оборудования. Предоставление технической документации.

Возможен выезд специалиста на производство. Широкий ассортимент конфигураций, различающихся по размерам и дальности срабатывания, позволяет подобрать решения под любые задачи бесконтактного обнаружения металлических объектов. Применение в данной серии кабелей, защищенных от механических напряжений, повышает прочность на изгиб и долговечность датчиков, а наличие на конце кабеля разъема упрощает техническое обслуживание и электрическое подключение. Пример заказа: PRDWDP индуктивный датчик цилиндрического типа с увеличенным расстоянием срабатывания, диаметр 12 мм, расстояние срабатывания 8 мм монтаж выступающий , питание VDC, трехпроводная схема подключения, выход PNP нормально открытый, подключение: кабель 0,3 м с разъемом на конце М Производитель: Autonics Ю.

Обработка заказа в течение дня Техническая консультация и квалифицированная помощь в подборе оборудования Предоставление технической документации Возможен выезд специалиста на производство. Основные особенности Диаметр, мм указывается при заказе : 12, 18, Тип выхода указывается при заказе : NO нормально разомкнутый ; NC нормально замкнутый. Зона чувствительности: от 4 до 25 мм зависит от диаметра датчика и монтажного исполнения.

Монтажное исполнение указывается при заказе : заподлицо; выступающий. Частота переключения: от до Гц зависит от диаметра датчика и монтажного исполнения. Способ подключения: кабель 0,3 м с разъемом М12 4 pin. Улучшенная помехозащищенность за счет использования 3-х проводной схемы постоянного тока. Защита от неправильной полярности, перенапряжений, перегрузки по току. Высокая надежность, длительный срок службы и удобство в эксплуатации. Красный индикатор СИД состояния выхода.

Предназначены для замены микропереключателей и концевых выключателей. Смотрите также: Редукторы. Газоанализаторы и датчики концентрации.

Трехфазные асинхронные электродвигатели MOLL. Трёхфазные взрывозащищённые. Трёхфазные с тормозом. Электродвигатели из нержавеющей стали.

Энкодеры для электродвигателей. Одноступенчатые цилиндрические редукторы NRW. Двух и трехступенчатые цилиндрические редукторы NRW. Цилиндро-конические редукторы NRW. В круглом корпусе. В круглом корпусе сдвоенные. В квадратном корпусе.

В квадратном корпусе сдвоенные. Червячные редукторы из нержавеющей стали. Двух и трехступенчатые. Цилиндро-конические редукторы. С однофазным выходом. Преобразователь в корпусе с IP Преобразователи Innovert Vent. Инкрементальные энкодеры.

Комбинированные устройства. Абсолютные энкодеры. Индуктивные датчики. С аналоговым выходом. С дискретным выходом. Ёмкостные датчики. Оптические датчики. Со встроенным усилителем. Вилочные U-образные. Датчики уровня жидкости. Датчики цветных меток. Ультразвуковые датчики. Магнитные датчики. Лазерные датчики. Барьеры безопасности. Контроллеры датчиков. Оптоволоконные усилители.

Оптоволоконные кабели. Контрольно-измерительные приборы. Температурные контроллеры. Счетчики импульсов. Аналоговые и цифровые таймеры. Вольтметры, амперметры, тахометры, мультиметры, датчики. Счетчики метража. Безопасность и охрана труда. Переносные приборы. Стационарные приборы. Коммунальное и газовое хозяйство. Приборы для котельных. Приборы для многоквартирных домов.

Промышленность и технология. Приборы для контроля технологических процессов. Приборы оптимизации режимов горения. Приборы для использования на АЭС. Контроль выбросов транспортных средств. Контроль экологических выбросов. Приборы для лабораторий. Блоки и вспомогательные устройства. Двухфазные шаговые двигатели.

Пятифазный шаговый двигатель. Блоки питания и твердотельные реле. Блоки питания на DIN-рейку Innocont. Блоки питания на панель Innocont. Блоки питания на DIN-рейку Autonics. Блоки питания на панель Autonics. Твердотельные реле. Регуляторы мощности. Датчики уровня сыпучих материалов. Датчики уровня жидких сред. Емкостно-частотные датчики уровня. Аксессуары и принадлежности.

Применение датчиков уровня. Lenze в промышленности. Упаковочное оборудование. Внутренняя логистика. Текстильная промышленность. Приводные решения.

Приводы конвейеров.


Индукционный датчик положения

Рассматриваются принцип действия, схемотехника, особенности двух типов индуктивных датчиков приближения — генераторного и резонансного. Даётся краткая характеристика современного европейского рынка индуктивных датчиков приближения. В е годы ХХ века, в эру дискретных корпусных электронных компонентов, была разработана оригинальная генераторная схема, выполненная всего на четырёх-пяти транзисторах, которая успешно применяется до сих пор и положила начало производству миллионными тиражами малогабаритных индуктивных датчиков, основное назначение которых — создавать логический бинарный электрический сигнал, когда металлический предмет target — мишень приближается к датчику на малое расстояние обычно это расстояние составляет от долей миллиметра до ста миллиметров. Эти индуктивные датчики оказались очень доступным, простым, надёжным, дешёвым элементом систем управления приводов, станков, автоматических линий, систем измерения физических величин.

А соответственно и изменяется схема подключения, в которой основную роль Как вы понимаете, в таких условиях индукционный датчик обычно не .

Бесконтактные датчики положения. Проблемы выбора и практика применения

Основан на принципе изменения магнитного поля, генерируемого внутри, под воздействием металлического или ферромагнитного материала. Используя различные электромеханические схемы, можно получить элементы контроля любых технических параметров — скорости, положения, перемещения, давления, частоты, уровня жидкости, много другого. Индуктивные датчики — это бесконтактные устройства в герметическом корпусе, что позволяет их использовать во взрывопожароопасных средах, помещениях повышенной влажности, уличных условиях эксплуатации. Отсутствие движущихся частей и контактов, многократно увеличивает ресурс работы, надежность, по отношению к механическим аналогам. Металлический либо пластиковый корпус залитый компаундом электроизоляционный состав на основе эпоксидных смол, полимеров, битума , внутри располагаются генератор ЭМП, триггер в аналоговых устройствах детектор , индикатор состояния светодиод , усилитель сигнала. Генератор состоит из полупроводникового элемента, производящего ток определенной частоты, который через катушку индуктивности, с ферритовым сердечником, создает переменное магнитное поле. При вхождении в зону чувствительности датчика, токопроводящего материала металлического сигнального флажка или другого исполнительного элемента , индуктивность системы меняется, в свою очередь, воздействую на амплитуду тока генератора. По достижении значений срабатывания, на триггере, формируется управляющий сигнал.

Индуктивный датчик (схема)

Электрика и электрооборудование, электротехника и электроника — информация! Индуктивные датчики — преобразователи параметров. Их работа заключается в изменении индуктивности путем изменения магнитного сопротивления датчика. Большую популярность индуктивные датчики получили на производстве для измерения перемещений в интервале от 1 микрометра до 20 мм. Индуктивный датчик можно применять для замера уровней жидкости, газообразных веществ, давлений, различных сил.

Индукционные датчики предназначены для преобразования скорости линейных и угловых перемещений в ЭДС. Они относятся к датчикам генераторного типа.

Индуктивные датчики уровня воды стиральных машин

Различного типа датчики сегодня широко применяются в промышленности. Без них ни один технологический процесс не обходится. Существует несколько их видов, нас же в этой статье будет интересовать индуктивный датчик. Поэтому разберемся, для чего он необходим, где применяется, его устройство и принцип работы. Бесконтактные индуктивные датчики. По сути, датчик данного типа — это прибор, принцип работы которого основан на изменениях индуктивности катушки и сердечника.

Индуктивные датчики. Виды. Устройство. Параметры и применение

Различного типа датчики сегодня широко применяются в промышленности. Без них ни один технологический процесс не обходится. Существует несколько их видов, нас же в этой статье будет интересовать индуктивный датчик. Поэтому разберемся, для чего он необходим, где применяется, его устройство и принцип работы. По сути, датчик данного типа — это прибор, принцип работы которого основан на изменениях индуктивности катушки и сердечника. Кстати, отсюда и само название. Изменения индукции происходят из-за того, что в магнитное поле катушки проникает металлический предмет, изменяя его.

Схемы и ремонт индуктивные датчики уровня воды стиральных машин.

Индуктивный датчик ВТИЮ.1090-2

Предлагаем Вам ознакомиться с физическими основами работы индуктивных датчиков перемещения производства компании RDP Electronics Ltd United Kingdom , с их основными параметрами, преимуществами и сферами применения. Первичная возбуждающая обмотка Вторичная обмотка 1 Вторичная обмотка 2 Результирующий сигнал от суммы вторичных обмоток. В принципе имеется две схемы работы — с выходным напряжением и выходным током.

Вы точно человек?

Датчик частоты вращения коленчатого вала предназначен для синхронизации управления системой впрыска и системой зажигания , поэтому другое название датчика — датчик синхронизации. В некоторых источниках информации датчик носит название — датчик начала отсчет а. Сигналы от датчика используются системой управления двигателем для установления:. Наибольшее распространение получил датчик частоты вращения коленчатого вала индуктивного типа.

Разработчики и сотрудники служб эксплуатации на практике сталкиваются с двумя видами проблем при работе с датчиками положения: выбор датчика при конструировании оборудования и подбор датчика для замены вышедшего из строя. Советы и рекомендации наших специалистов, предлагаемые в данном цикле статей, помогут в решении этих проблем.

Использование: для измерения линейных перемещений, с помощью преобразователя перемещения индукционного типа. Сущность: индукционный датчик положения содержит неподвижную часть и подвижную часть, установленную с возможностью перемещения относительно неподвижной части с одной степенью свободы. Неподвижная и подвижная части датчика выполнены из диэлектрического материала и обращены друг к другу сторонами с нанесенными на них печатными зигзагоподобными прямоугольными катушками индуктивности, соответственно с пассивными короткими и активными длинными печатными проводниками, которые взаимно параллельны и расположены с одинаковым шагом. Подвижная часть датчика установлена с возможностью перемещения относительно неподвижной части вдоль активных длинных проводников зигзагоподобных прямоугольных катушек. Неподвижная часть индукционного датчика положения может содержать две идентичные катушки, установленные вдоль направления перемещения подвижной части с катушкой, которая при этом расположена в первоначальном состоянии по центру между неподвижными катушками. Технический результат: расширение диапазона измерений, упрощение конструкции датчика, повышение точности измерений линейных перемещений.

В промышленной электронике индуктивные, оптические и другие датчики применяются очень широко. Статья будет обзорной если хотите, научно-популярной. Приведены реальные инструкции к датчикам и ссылки на примеры. Итак, что вообще такое датчик.


Индуктивные датчики | КЛАСТЕР ПРОМЫШЛЕННЫХ КОМПОНЕНТОВ

Индуктивные датчики положения предназначены для контроля наличия металлических объектов в активной зоне действия сенсора. Датчик применяется для сбора информации о нахождении и перемещении отдельных металлических элементов, а также деталей и органов машин и механизмов.

Любой объект, который не является металлическим, не будет мешать магнитному полю, генерируемому вокруг чувствительной поверхности. Диапазон обнаружения датчика в значительной степени зависит от типа обнаруживаемого металла. Чёрные металлы, такие как железо или сталь, увеличат дальность обнаружения, в то время как цветные металлы, такие как медь или алюминий, уменьшат ее.

Бесконтактные датчики положения не имеют магнитов, что во много раз снижает затраты на материалы и обеспечивает невосприимчивость к магнитным полям рассеяния — обязательное требование для многих применений. 

Индуктивные датчики положения взаимодействуют с недорогими катушками на основе печатных плат и простыми металлическими мишенями, обеспечивая гибкость однокристальной конструкции для поворотных по оси (конец вала) и вне осевых (боковой вал или сквозной вал) датчиков, а также линейных и дуговых датчиков положения; от небольших углов до полного измерения абсолютного угла 360°. 

Конструкция многосекторных поворотных датчиков обеспечивает значительное повышение точности датчиков для небольших угловых измерений или датчиков с большим количеством пар полюсов. Эти устройства идеально подходят для широкого спектра применений коммутации двигателей на промышленном, медицинском и потребительском рынках.

Преимущества бесконтактного датчика положения

Датчики положения обеспечивают численные преимущества по сравнению с традиционными резольверами, датчиками эффекта Холла и xMR. Некоторые из наиболее важных преимуществ включают в себя:

  • магниты не требуются;
  • снижает стоимость системы;
  • возможности сквозного вала;
  • гибкость для конструкций двигателей;
  • поддерживает более высокую скорость;
  • высокая точность во всех областях применения;
  • меньший вес, меньший размер;
  • иммунитет к паразитному полю;
  • устойчивость к механическому рассогласованию;
  • единая ИС для осевых и внеосевых конструкций датчиков;
  • полное разрешение для каждого диапазона углов.

О бесконтактных индуктивных датчиках положения

По своей самой основной функции датчик положения — это любое устройство, которое предоставляет измерительные данные на основе положения движущегося объекта. Традиционные решения на основе магнитов измеряют угловое положение с помощью вариаций амплитуды магнитного поля, индуцированных смещением или вращением движущегося магнита. Однако эти решения являются дорогостоящими и обеспечивают ограниченную точность для небольших угловых перемещений и/или применения двигателей с большим количеством пар полюсов. 

Бесконтактный, безмагнитный индуктивный датчик положения взаимодействует с тонкими катушками на основе печатных плат и металлической мишенью для определения положения и передачи точных данных о положении обратно в систему. Эти индуктивные бесконтактные решения предлагают значительные преимущества в стоимости, температурном диапазоне, надежности, гибкости конструкции и невосприимчивости к магнитным паразитным полям.

Бесконтактные датчики положения на основе вихревых токов измеряют линейное или угловое положение объекта без какого-либо физического контакта. 

В настоящее время применение бесконтактных технологий в области прецизионных измерений стремительно растет. Выход представляет собой линейный аналоговый сигнал, прямо пропорциональный положению металлической детали. Эти датчики обладают способностью обнаруживать наличие магнитного поля вблизи них, не вступая в контакт, не оставляя места для трения. Бесконтактная технология обеспечивает надежные измерения, устойчивость к загрязнению и высокую точность для конечных пользователей. Бесконтактные датчики положения могут обеспечить более длительный срок службы и обладают более высоким разрешением, чем датчики, использующие контактную технологию.

Конспект Индуктивные датчики положения

Индуктивные датчики положения

Индуктивные датчики находят широкое применение в машиностроении, пищевой, текстильной и других отраслях. Они наиболее эффективно используются в качестве конечных выключателей в автоматических линиях и станках, так как индуктивные датчики срабатывают только на металлы и не чувствительны к остальным материалам. Это увеличивает защищенность индуктивных датчиков от помех; например, введение в зону чувствительности выключателя рук оператора, эмульсии, воды, смазки и т.д. не приведет к ложному срабатыванию. Объектом воздействия для индуктивных выключателей (датчиков) являются металлические детали: зубья шестерен, кулачки, ползуны; часто это металлическая пластина, прикрепленная к соответствующей детали оборудования.

Согласно статистике 90% дискретных датчиков положения — индуктивные датчики. Это объясняется высокими эксплуатационными характеристиками, надежностью и низкой стоимостью индуктивных датчиков по сравнению с другими типами датчиков.

Рис. . Устройство индуктивного датчика

Источник: http://www.straus-com.ru/fstore/indsensor.jpg

Генератор создает электромагнитное поле взаимодействия с объектом.

Триггер обеспечивает гистерезис при переключении и необходимую длительность фронтов сигнала управления.

Усилитель увеличивает амплитуду сигнала до необходимого значения.

Светодиодный индикатор показывает состояние выключателя, обеспечивает контроль работоспособности, оперативность настройки.

Компаунд обеспечивает необходимую степень защиты от проникновения твердых частиц и воды.

Корпус обеспечивает монтаж датчика, защищает от механических воздействий, выполняется из латуни или полиамида, комплектуется метизными изделиями.

При подаче напряжения питания перед активной поверхностью индуктивного датчика образуется переменное магнитное поле, создаваемое катушкой индуктивности генератора. При попадании объекта воздействия в зону чувствительности выключателя, снижается добротность колебательного контура и амплитуда колебаний, что вызывает срабатывание триггера и изменение состояния выхода датчика.

Номинальное расстояние воздействия (Sn) и гарантированный интервал воздействия (Sa), указанные в технических характеристиках датчика, относятся к стандартному объекту воздействия — это квадратная пластина из стали Ст 40, толщиной 1мм, сторона квадрата равна большему из значений: диаметру активной поверхности выключателя или значению 3Sn. Соотношение для определения реального расстояния воздействия (Sr): 0,9 Sn < Sr < 1,1 Sn — справедливо для стандартного объекта воздействия. Если объект воздействия имеет размеры меньше стандартного, то расстояния воздействия Sn, Sr, Sa следует умножить на поправочный коэффициент К. Поправочные коэффициенты К вводят также, если объект воздействия выполнен не из стали, а из других металлов и сплавов.

Источник: http://www.straus-com.ru/fstore/indgraphic.jpg

Магниторезистивные датчики магнитного поля в качестве чувствительного элемента содержат магниторезистор. Принцип действия датчика заключается в эффекте изменения оммического сопротивления материала в зоне действия магнитного поля. Наиболее сильно этот эффект проявляется в полупроводниковых материалах. Изменение их сопротивления может быть на несколько порядков больше чем у металлов.

Физическая суть эффекта заключается в следующем. При нахождении полупроводникового элемента с протекающим током в магнитном поле, на электроны действуют силы Лоренца. Эти силы вызывают отклонение движения носителей заряда от прямолинейного, искривляют его и, следовательно, удлиняют его. А удлинение пути между выводами полупроводникового элемента равносильно изменению его сопротивления.

В магнитном поле изменение длины «пути следования» электронов обусловлено взаимным положением векторов намагниченности этого поля и поля протекающего тока. При изменении угла между векторами поля и тока пропорционально изменяется и сопротивление.

Таким образом, зная величину сопротивления датчика можно судить о количественной характеристике магнитного поля.

Магнитосопротивление сильно зависит от конструкции магниторезистора. Конструктивно датчик магнитного поля представляет магниторезистор, состоящий из подложки с расположенной на ней полупроводниковой полоской. На полоску нанесены выводы.

Такие датчики обладают малым сопротивлением, поэтому на одной подложке размещают необходимое число полосок и соединяют их последовательно.

С этой же целью часто датчик выполняется в виде диска Корбино. Запитывается датчик путем подключения к выводам расположенным в центре диска и по его окружности. При отсутствии магнитного поля путь тока прямолинеен и направлен от центра диска к периферии по радиусу. При наличии магнитного поля ЭДС Холла не возникает, так как у диска отсутствуют противоположные грани. Сопротивление же датчика изменяется — под действием сил Лоренца пути тока искривляются.

Датчики этого типа, благодаря высокой чувствительности, могут измерять незначительные изменения состояния магнитного поля и его направление. Они применяются в системах навигации, магнитометрии, распознавания образов и определения положения объектов.

Индукционные датчики магнитного поля

Датчики этого типа относятся к генераторному типу датчиков. Конструкции и назначения таких датчиков различна. Они могут использоваться для определения параметров переменных и стационарных магнитных полей. В данном обзоре рассмотрен принцип работы датчика, работающего в постоянном магнитном поле.

Принцип работы индукционных датчиков базируется на способности переменного магнитного поля индуцировать в проводнике электрический ток. При этом ЭДС индукции, появляющаяся в проводнике, пропорциональна скорости изменения магнитного потока через него.

Но в стационарном поле магнитный поток не изменяется. Поэтому для измерения параметров стационарного магнитного поля применяются датчики с катушкой индуктивности, вращающейся с постоянной скоростью. В этом случае магнитный поток будет изменяться с определенной периодичностью. Напряжение на зажимах катушки будет определяться скоростью изменения потока (числом оборотов катушки) и количеством витков катушки.

По известным данным легко вычисляется величина магнитной индукции однородного магнитного поля.

Индуктивные датчики. Разновидности и принцип работы | СамЭлектрик.ру

Долго и постоянно имею дело с разными видами датчиков, и вот решил написать статью, поделиться знаниями. В промышленной электронике индуктивные датчики (датчики приближения, если обратиться к иностранному термину) применяются очень широко.

Но начнем статью с обзора разных видов датчиков, с которыми мне приходилось иметь дело.

Пример датчиков, о которых идет речь в статье

Пример датчиков, о которых идет речь в статье

Если тема интересует, пишите комментарии, а в конце будут ссылки на другие мои статьи по промышленным датчикам.

Виды датчиков

Итак, что вообще такое датчик. Датчик – это устройство, которое выдаёт определённый сигнал при наступлении какого-либо определённого события. Иначе говоря, датчик при определённом условии активируется, и на его выходе появляется аналоговый (пропорциональный входному воздействию) или дискретный (бинарный, цифровой, т.е. два возможных уровня) сигнал.

Точнее можем посмотреть в Википедии: Датчик (сенсор, от англ. sensor) — понятие в системах управления, первичный преобразователь, элемент измерительного, сигнального, регулирующего или управляющего устройства системы, преобразующий контролируемую величину в удобный для использования сигнал.Там же и много другой информации, но у меня своё, инженерно-электронно-прикладное, видение вопроса.

Датчиков бывает великое множество. Перечислю лишь те разновидности датчиков, с которыми приходится сталкиваться электрику и электронщику.

Индуктивные. Активируется наличием металла в зоне срабатывания. Другие названия – датчик приближения, датчик положения, индукционный, датчик присутствия, индуктивный выключатель, бесконтактный датчик или выключатель. Смысл один, и не надо путать. По-английски пишут “proximity sensor”. Фактически это – датчик металла.

Оптические. Другие названия – фотодатчик, фотоэлектрический датчик, оптический выключатель. Такие применяются и в быту, называются “датчик  освещённости”

Емкостные. Срабатывает на наличие практически любого предмета или вещества в поле активности.

Давления. Давления воздуха или масла нет – сигнал на контроллер или рвёт аварийную цепь. Это если дискретный. Может быть датчик с токовым выходом, ток которого пропорционален абсолютному давлению либо дифференциальному.

Концевые выключатели (электрический датчик). Это обычный пассивный выключатель, который срабатывает, когда на него наезжает или давит объект.

Датчики могут называться также сенсорами или инициаторами.

Пока хватит, перейдём к теме статьи.

Принцип работы индуктивного датчика

Индуктивный датчик является дискретным. Сигнал на его выходе появляется, когда в заданной зоне присутствует металл.

В основе работы датчика приближения лежит генератор с катушкой индуктивности. Отсюда и название. Когда в электромагнитном поле катушки появляется металл, это поле резко меняется, что влияет на работу схемы.

Поле индукционного датчика. Металлическая пластина меняет резонансную частоту колебательного контура

Поле индукционного датчика. Металлическая пластина меняет резонансную частоту колебательного контура

И схема, содержащая компаратор, выдаёт сигнал на ключевой транзистор или реле. Нет металла – нет сигнала.

Схема индуктивного npn датчика

Схема индуктивного npn датчика

Приведена функциональная схема, на которой: генератор с колебательным контуром, пороговое устройство (компаратор), выходной транзистор NPN, защитные стабилитрон и диоды

Применение индуктивного датчика

Индуктивные датчики приближения применяются широко в промышленной автоматике, чтобы определить положение той или иной части механизма.

Сигнал с выхода датчика может поступать на вход контроллера, преобразователя частоты, реле, пускателя, и так далее. Единственное условие – соответствие по току и напряжению.

Работа индуктивного датчика. Флажок движется вправо, и когда достигает зоны чувствительности датчика, датчик срабатывает.

Работа индуктивного датчика. Флажок движется вправо, и когда достигает зоны чувствительности датчика, датчик срабатывает.

Кстати, производители датчиков предупреждают, что не рекомендуется подключать непосредственно на выход датчика лампочку накаливания. О причинах я уже писал – ток при включении лампы значительно превышает номинальный.

Ещё пример: датчик конечного положения механизма:

Индуктивный концевой

Индуктивный концевой

Характеристики индуктивных датчиков

Чем отличаются датчики.

Почти всё, что сказано ниже, относится не только к индуктивным, но и к оптическим и ёмкостным датчикам. Ссылки в конце статьи.

Конструкция, вид корпуса

Тут два основных варианта  – цилиндрический и прямоугольный. Другие корпуса применяются крайне редко. Материал корпуса – металл (различные сплавы) или пластик.

Диаметр цилиндрического датчика

Основные размеры – 12 и 18 мм. Другие диаметры (4, 8, 22, 30 мм) применяются редко.

Чтобы закрепить датчик 18 мм, нужны 2 ключа на 22 или 24 мм.

Расстояние переключения (рабочий зазор)

Это то расстояние до металлической пластины, на котором гарантируется надёжное срабатывание датчика. Для миниатюрных датчиков это расстояние – от 0 до 2 мм, для датчиков диаметром 12 и 18 мм – до 4 и 8 мм, для крупногабаритных датчиков – до 20…30 мм.

Количество проводов для подключения

Подбираемся к схемотехнике.

2-проводные. Датчик включается непосредственно в цепь нагрузки (например, катушка пускателя). Так же, как мы включаем дома свет. Удобны при монтаже, но капризны к нагрузке. Плохо работают и при большом, и при маленьком сопротивлении нагрузки.

2-проводный датчик. Схема включения

2-проводный датчик. Схема включения

Нагрузку можно подключать в любой провод, для постоянного напряжения важно соблюдать полярность. Для датчиков, рассчитанных на работу с переменным напряжением – не играет роли ни подключение нагрузки, ни полярность. Можно вообще не думать, как их подключать. Главное – обеспечить ток, способный заставить эти датчики нормально функционировать.

3-проводные. Наиболее распространены. Есть два провода для питания, и один – для нагрузки. Подробнее расскажу отдельно.

4- и 5-проводные. Такое возможно, если используется два выхода на нагрузку (например, PNP и NPN (транзисторные), или переключающие (реле). Пятый провод – выбор режима работы или состояния выхода.

Продолжение темы — на Дзен-канале СамЭлектрик.ру через пару дней. Если интересно, почитайте также

Мои статьи по теме датчиков:

Подключение транзисторных датчиков PNP, NPN

Какие бывают оптические (фото) датчики. Моя коллекция

Необычные датчики, которые мне встречаются в работе

Почему глючили датчики? Разгильдяйство по-итальянски

Энкодер (самый точный датчик). Примеры применения

Как сломали датчик оптического барьера, а я разрулил ситуацию по телефону

На канале также много статей про «бытовые» датчики — движения, освещения, и т.д. Но это совсем другая история…

Источник статьи. Там можно скачать инструкции и руководства на некоторые типы индуктивных датчиков, а также умные книги про них.

——————————————————————-

Статья заинтересовала? Лайк, подписка, комментарий!

СамЭлектрик.ру

СамЭлектрик.ру

Ещё больше статей на канале СамЭлектрик.ру

и на блоге СамЭлектрик.ру.

Спасибо, что читаете меня! Мне тоже интересно то, о чем я пишу!

Внимание! Автор не гарантирует, что всё написанное на этой странице — истина. За ваши действия и за вашу безопасность ответственны только вы!

Индуктивные датчики

Индуктивные датчики положения цилиндрические

Чувствительной частью датчиков в этом исполнении является торцовая плоскость, перпендикулярная к оси датчика. Цилиндрические датчики имеют диаметр от 3 мм (безрезьбовой нарезки) или от 4 мм (c резьбовой нарезкой) до 30 мм (c резьбовой нарезкой) или 40 мм (гладкие, с корпусом под зажим).

  • Гарантированная зона реагирования: 0…20,25 мм
  • 2, 3, 4проводная схема подключения
  • Частота срабатывания: 20, 25, 100, 400, 500, 700, 800, 1500, 2000, 3000, 5000 Гц
  • Тип выхода: PNP, NPN, NAMUR (DIN 19234), аналоговый выход 0…20 мА (датчи ки серии IA), ASинтерфейс
  • Напряжение питания: 660, 1030, 1060 В постоянного тока, 20253 В переменного тока
  • Степень защиты: IP67; IP68/IP69K для датчиков серии NBB518GK50 (выдержи вают обливание водой с температурой +80°С под давлением около 100 бар)
  • Диапазон рабочих температур -25…+70°С; выпускаются датчики с расширенными диапазонами рабочих температур: -25…+100°С, 0…+200°С, -40…+150°С.

Индуктивные датчики кольцевого типа

Эти датчики выполнены в форме кольца, внутри которого сконцентрировано переменное электромагнитное поле. Датчик срабатывает тогда, когда металлический объект проходит сквозь кольцо.

  • Внутренний диаметр кольца: 10, 15, 21, 43 мм
  • Тип выходного сигнала: PNP, NPN, NAMUR (DIN 19234)
  • 2, 3проводная схема подключения
  • Напряжение питания: 1030 В, 8 В для датчиков с выходом NAMUR
  • Частота срабатывания: 500, 1000, 1500, 2000 Гц
  • Степень защиты IP67
  • Диапазон рабочих температур -25…+70°С

Датчики серий RC10, RC15 предназначены для определения направления движения объекта (максимальная скорость 10 м/c).

Индуктивные датчики щелевого типа

Индуктивные датчики щелевого типа имеют U-образный корпус, выполненный из пластика PBT, армированного стекловолокном. Переменное электромагнитное поле генерируется между двумя катушками, смонтированными друг против друга на U-образных стержнях. Датчик реагирует на появление металлического объекта в зоне между катушками.

  • Ширина зазора: 2, 3,5, 5, 10, 15, 30 мм
  • Тип выходного сигнала: PNP, NPN, подключение к сетям постоянного и переменного тока, NAMUR (DIN 19234)
  • 2, 3, 4проводная схема подключения
  • Напряжение питания: 1030 В постоянного тока, 20250 В переменного тока, 8 В для датчиков с выходом NAMUR
  • Частота срабатывания: от 25 до 5 000 Гц
  • Степень защиты IP67
  • Диапазон рабочих температур -25…+70°С

Датчики с выходом типа NAMUR — это двухпроводные датчики с токовым выходом, изменяющие внутреннее сопротивление при приближении проводящего объекта:

  • <1 мА/ 8,2 В (активирован),
  • >2,2 мА/ 8,2 В (неактивирован)

Из-за низких значений тока и напряжения допускается установка изделий во взрывоопасных зонах. Датчики с выходом типа NAMUR предназначены для подключения к внешнему переключающему усилителю (барьеру), преобразующему изменение выходного тока в двухуровневый выходной сигнал (транзисторный или релейный). Компания Pepperl+Fuchs предлагает широкий ряд переключающих усилителей для взрывоопасных и обычных применений.

Индуктивные датчики положения в прямоугольных корпусах

Корпуса этих датчиков, представленные Pepperl+Fuchs под фирменным названием VariKont и VariKont M, имеют монтажные отверстия, соответствующие европейскому стандарту EN 60947. Расположение данных отверстий аналогично компоновке отверстий механических датчиков положения. Головка датчика может быть сориентирована в пяти различных направлениях, то есть чувствительная поверхность может быть сдвинутой вверх, вниз, влево, вправо или направленной вперёд.
Датчики в корпусах VariKont L являются компактными и могут легко устанавливаться с помощью отвёртки; положение их чувствительной поверхности регулируется в пределах 15-градусного отклонения в двух плоскостях.

  • Гарантированная зона реагирования: 0…1,62, 0…3,24, 0…8,1, 0…12,15, 0…32,4, 0…40,5, 0…81 мм
  • 2, 3, 4проводная схема подключения
  • Частота срабатывания: 10, 20, 25, 80, 100, 150, 500, 700, 800, 1300, 1400, 1500, 2000 Гц
  • Тип выхода: PNP, NPN, NAMUR (DIN 19234), аналоговый выход 0…20 мА (датчики серии IA), ASинтерфейс
  • Напряжение питания: 560, 1030, 1060 В постоянного тока, 20253 В переменного тока
  • Степень защиты: IP67, IP68
  • Диапазон рабочих температур -25…+70°С; выпускаются датчики с расширенными диапазонами рабочих температур: -25…+100°С

Датчики серии VariKont L устойчивы к воздействию магнитных полей до 200 мТл.
Cерия NJ15+U1+DW (VariKont) предназначена для контроля частоты вращения: эталонное значение частоты устанавливается встроенным потенциометром, и, если реальное значение частоты становится меньше установленного эталона, выход отключается. Контроль частоты вращения осуществляется при следующих диапазонах частот и частотах вращения:

  • 0,1…1 Гц, что соответствует 6…60 об./мин,
  • 1…10 Гц, что соответствует 60…600 об./мин,
  • 10…100 Гц, что соответствует 600…6000 об./мин.

11 мифов об индуктивных датчиках положения

Загрузите эту статью в формате PDF.

Мы долго ждали, и теперь это широко внедряется, а именно искусственный интеллект (ИИ). От автоматических заводов, беспилотных автомобилей и грузовиков до роботов-шоферов — теперь мы видим, как ИИ сделает автоматические машины более эффективными, прибыльными и улучшит нашу жизнь. И в основе этих автоматических машин и автомобилей лежит их способность точно измерять положение и движение.

Существует множество способов измерения положения, но одной из быстро развивающихся технологий является индуктивный датчик положения. Точность, помехоустойчивость и экономичность – вот некоторые из преимуществ этой технологии. Ниже развеиваются некоторые неверные представления об индуктивных датчиках положения, а также проводится сравнение с другими сенсорными технологиями, такими как датчики на эффекте Холла и магниторезистивные датчики.

1. Индуктивные датчики используют индуктивность для измерения положения.  

Этикетка может сбивать с толку, но правда в том, что индуктивные датчики не измеряют индуктивность. Вместо этого они используют электромагнитную индукцию магнитного поля в металлической мишени вместе с хорошо известными свойствами трансформатора с воздушным сердечником и законом Фарадея, чтобы точно определить местонахождение возмущения этого магнитного поля мишенью. Это может показаться сложным для многих из нас, кто забыл все, что мы узнали о теории электромагнитного поля из школы. Проще говоря, индуктивные датчики измеряют возмущение магнитного поля проводящей мишенью.

Кроме того, это магнитное поле не создается постоянным магнитом, который необходим для датчиков Холла и магниторезистивных датчиков.Вместо этого он генерируется первичной обмоткой трансформатора (рис. 1) .

1. Индуктивный датчик положения создает магнитное поле с помощью обмоток трансформатора.

Для обнаружения этого магнитного поля используются две вторичные катушки, и, как и в случае с трансформатором, мы используем закон Фарадея для преобразования этого поля в напряжение. Металлическая мишень, помещенная в это магнитное поле, будет индуцировать вихревые токи, которые противодействуют магнитному полю и снижают напряженность поля до нуля на мишени.Две приемные катушки, размещенные в разных физических местах, будут обнаруживать разное напряжение. Положение цели можно рассчитать, просто рассчитав отношение этих двух напряжений приемной катушки.

2. Индуктивные датчики положения не точны.  

Этот миф легко развеять, потому что индуктивные датчики положения очень точны , превосходно работающие при более высоких температурах, где другие системы на основе магнитов имеют проблемы. Основная причина точности индуктивных датчиков положения заключается в том, что они не зависят от нелинейной природы постоянного магнита.Вместо этого они просто ищут возмущение самогенерируемого магнитного поля.

Таким образом, при комнатной температуре могут быть достигнуты погрешности ниже ±0,1 % во всем диапазоне измерений. Погрешности ниже ±0,3 % достижимы при изменении температуры и изменении воздушного зазора между целью и датчиком. Кроме того, полный алгоритм предназначен либо для устранения колебаний температуры, либо для сведения к минимуму их влияния.

Например, индуктивный датчик положения будет возбуждать магнитное поле на частоте от 1 до 6 МГц, но в нем используется LC-генератор.Хотя обе эти величины могут меняться в зависимости от температуры, это не влияет на положение.

Причина в том, что вторичные приемные каналы используют синхронную демодуляцию (рис. 2) , которая является функцией первичного генератора. Этот дрейф никак не повлияет на амплитуду принимаемых сигналов. Помимо температуры, на магнитное поле могут влиять металлические предметы рядом с датчиком.

2. Синхронный демодулятор может использоваться для устранения различий, вызванных колебаниями температуры.

В результате требуется некоторый уровень калибровки, но калибровка не меняется в зависимости от температуры. Например, LX3302A компании Microchip Technology использует восемь калибровочных сегментов. Кроме того, 13-разрядные аналого-цифровые преобразователи (АЦП) и 32-разрядные процессоры помогают устранить любые ошибки вычислений и квантования, которые могут возникнуть, обеспечивая 12-разрядное выходное разрешение во всем диапазоне измерения.

3. Индуктивные датчики положения дороги.

Нечасто удается получить лучшее из обоих миров — высокая производительность по разумной цене, — но индуктивные датчики и здесь подходят.В то время как датчики на эффекте Холла и магниторезистивные датчики требуют, чтобы постоянный магнит был изготовлен с надлежащими допусками и силой, чтобы получить приличную точность, индуктивным датчикам нужен только кусок металла в качестве цели, что экономит пользователю цену магнита.

Хотя печатная плата должна быть больше, чтобы проложить дорожки датчика, обычно это стоит значительно меньше, чем стоимость магнита. И если у вас есть дополнительное место на печатной плате, эта часть может быть бесплатной. Таким образом, индуктивный датчик положения является более экономичным решением по сравнению с решениями на основе эффекта Холла и магниторезистивными решениями, поскольку он обеспечивает измерение магнитного поля без магнита.

4. Индуктивные датчики положения чувствительны к внешнему магнитному полю.

Современные автоматические машины создают больше рассеянных магнитных полей, чем когда-либо прежде, вызывая проблемы с датчиками на эффекте Холла и магниторецепторами. Индуктивные датчики положения используют активную демодуляцию для подавления этих полей рассеяния (рис. 3) .

3. Двигатель и большой ток могут генерировать сильные магнитные поля рассеяния.

Электромобили следующего поколения могут иметь ток в несколько сотен ампер от аккумуляторов до тягового двигателя.Кроме того, большинство автомобилей имеют более трех бесколлекторных двигателей постоянного тока (BLDC) для движения автомобиля, электронный усилитель руля и вспомогательный двигатель торможения. Все эти системы генерируют магнитные поля рассеяния.

Из-за быстрого роста этих паразитных магнитных полей новые спецификации требуют дополнительных испытаний на устойчивость к более сильным магнитным полям. В автомобильной промышленности автомобильная электроника теперь подвергается воздействию поля постоянного тока силой 4 мТл (миллитесла) во время квалификации электромагнитной совместимости (ЭМС) и ложным показаниям любого из критически важных для безопасности датчиков — усилителя руля, педали акселератора, положения тягового ротора. — не может произойти.

Преимущество индуктивного определения положения в том, что оно невосприимчиво к этим шумам, поскольку активно фильтрует только ту частоту, которая требуется для определения. Поскольку в индуктивных датчиках положения не используется магнитный материал, они не улавливают постоянное магнитное поле. Другими словами, закон Фарадея равен нулю для постоянного магнитного поля.

Кроме того, описанный выше синхронный демодулятор будет отфильтровывать другие частоты выше и ниже основной частоты возбуждения, почти так же, как вы можете выбрать одну АМ-радиостанцию, когда антенна улавливает весь АМ-диапазон.Такой же тип отклонения невозможен с датчиками на эффекте Холла и магниторезистивными датчиками.

5. Индуктивное определение положения — это новая технология.

Индуктивные датчики положения используют печатную плату в качестве датчика и кусок металла в качестве цели. Хотя это может быть новый способ реализации датчиков, технология хорошо зарекомендовала себя. Линейный дифференциальный трансформатор напряжения (LVDT) очень близок к индуктивному датчику положения. LVDT будет использовать первичную катушку и две вторичные катушки для определения положения металлического вала в роботизированных приложениях (рис.4) .

4. Линейный дифференциальный трансформатор напряжения (LVDT) очень близок к индуктивному датчику положения. Он может использовать обмотки двигателя для обнаружения изменений. Мишень ротора может использоваться вместе с датчиком на основе печатной платы.

В индуктивных датчиках положения используются почти те же методы, чтобы уменьшить количество обмоток до печатной платы. Магнитные резольверы, вращающаяся версия LVDT, также используют аналогичные методы. Опять же, вместо металлической конструкции, похожей на трансформатор, индуктивные датчики положения выполняют ту же функцию, которую можно выполнить, используя дорожки на печатной плате.Для определения положения LVDT, резольвер и индуктивные датчики принимают отношение двух напряжений, вызванных возмущением магнитного поля проводящим элементом.

6. Резервные индуктивные датчики требуют вдвое больше места.  

Критические автомобильные и промышленные приложения часто нуждаются в резервировании для обеспечения высочайшего уровня безопасности. Благодаря оптимизации слоев печатной платы и некоторым интеллектуальным методам первичной обмотки двойной датчик не требует удвоения места на печатной плате.Вместо этого оба датчика могут находиться в одном пространстве (рис. 5) печатной платы. В этом случае они имеют одно и то же магнитное поле, слабо связаны магнитным полем и при этом обеспечивают гальваническую развязку. Вторичные могут перейти к двум ИС, которые затем будут выводить независимое и резервное положение, повышая безопасность приложения.

5. Резервные датчики могут совместно использовать целевое сенсорное устройство, тем самым уменьшая общий размер резервированной системы.

7.Индуктивные датчики положения могут обрабатывать только небольшие линейные измерения.

Индуктивные датчики положения могут измерять линейные положения на различных длинах. Наилучшая точность достигается, когда длина датчика близка к приблизительному желаемому диапазону измерения, так что выходное разрешение можно масштабировать по кратчайшему расстоянию. Длина датчика может варьироваться от 5 мм до 600 мм и более для практических применений. Любые ограничения по длине связаны со способностью генератора генерировать правильный LC-резонансный сигнал.Во всех случаях принцип работы одинаков: создается магнитное поле и регистрируется возмущение. Линейные измерения являются несомненным преимуществом этой технологии, а чувствительность может быть достигнута за счет единого принципа измерения во многих практических диапазонах измерений.

В качестве альтернативы датчику Холла может потребоваться мультиплексирование нескольких датчиков Холла при перемещении магнита из одного места в другое. Обработка кроссовера этого мультиплексирования сложна и может зависеть от температуры.Индуктивный датчик не страдает от этой проблемы, и его можно заставить выводить линейные измерения, соответствующие требованиям приложения.

8. Индуктивные датчики положения могут измерять только линейные измерения.

Несмотря на то, что линейное измерение является несомненным преимуществом этого метода, индуктивные датчики положения могут также измерять траектории поворотных и дуговых датчиков с такими же преимуществами, как более высокая точность и лучшая помехоустойчивость. Автомобильные педали, воздушные клапаны, водяные клапаны и положение ротора — все это примеры датчиков, в которых можно использовать технологию индуктивных датчиков.

Думайте о поворотном датчике на 360 градусов как о простом линейном датчике, концы которого изогнуты, чтобы встретиться с другим датчиком. Оказывается, вращающиеся индуктивные датчики положения являются наиболее точными датчиками, потому что генерируемое магнитное поле может быть очень однородным на каждом радиусе. С помощью этой технологии возможны линейные, дуговые и вращательные измерения.

9. Материал мишени должен быть магнитным.

Индуктивный датчик положения обнаруживает изменение магнитного поля, и это магнитное поле возмущается металлической мишенью, но магнитный материал не требуется.Все, что проводит ток, позволяя течь наведенному вихревому току, вызовет это возмущение (рис. 6) . Магнитные материалы, такие как железо, являются проводящими, поэтому их также можно использовать. Однако целевой металл будет иметь лучшее расстояние обнаружения и меньший ток питания, если он сделан из хорошего проводника, такого как медь, алюминий или сталь.

6. В металлической конструкции могут возникать вихревые токи.

10. Индуктивные датчики положения необходимо программировать по входной мощности.  

В автомобиле многие датчики находятся в модулях, которые подключаются к блокам управления двигателем через набор проводов. Для датчика это обычно состоит из линии питания, линии заземления и выходного контакта. Возможность калибровки модуля через штырь питания гарантирует, что дополнительные подключения к печатной плате датчика не требуются, что снижает затраты и проблемы со сборкой.

Однако для некоторых приложений требуется микроконтроллер. Именно здесь встроенные приложения хотели бы запрограммировать датчик с помощью другого микроконтроллера, а не специальной тестовой системы.LX3302A от Microchip имеет эту функцию и возможность, что позволяет программировать его через контакты GPIO.

11. Вы сами по себе с дизайном .

Не так давно для получения хороших результатов требовалось глубокое знание магнитных полей и доступ к высокопроизводительному набору для моделирования методом конечных элементов или множество проб и ошибок. Сегодня поставщики интегральных схем предоставляют эту услугу своим клиентам с помощью оценочных плат и комплектов, которые помогут вам перейти от концепции к реальному моделированию трассировки печатной платы.Некоторые поставщики даже предоставляют результаты моделирования, оценивая ошибку, которая будет у вас с датчиком, до того, как печатная плата будет протестирована. Microchip предлагает эту помощь для помощи в проектировании ваших печатных плат.

Эти 11 мифов показывают, как индуктивные датчики положения сравниваются с датчиками Холла и магниторезистивными датчиками, иллюстрируя точность, устойчивость к паразитным магнитным помехам и экономическую эффективность. Готовы ли вы попробовать эту технологию со своим следующим продуктом для определения положения с помощью ИИ?

Марк Смит, доктор философии.Д., менеджер по маркетингу линейки продуктов, подразделение смешанных сигналов и линейных устройств, в компании Microchip Technology.

Датчики положения (выбор правильного датчика)

Инкрементный датчик

Предоставляет только информацию об изменении положения, поэтому фактическое положение неизвестно при запуске. Сигнал индекса/маркера один раз за оборот определяет нулевое положение или нулевое положение устройства. Он обнаруживается во время процедуры самонаведения. Для коммутации бесколлекторного двигателя двигатель обычно имеет три магнитных датчика Холла для получения грубой информации об абсолютном положении для предварительного выравнивания магнитных полей.Инкрементальные датчики, как правило, небольшие, точные и экономичные.

Абсолютный датчик

Обеспечивает фактическое физическое положение в пределах одного оборота или в диапазоне линейного перемещения. Двигатель не требует Холла, а возврат в исходное положение необходим только для вращательных приложений, если диапазон движения превышает один оборот. Датчики обычно больше и дороже, чем инкрементные устройства.

Многооборотные

Поворотные устройства, датчик определяет фактическое положение за несколько оборотов.Самонаведение можно полностью исключить. Многооборотные устройства имеют внутреннее зацепление и являются наиболее громоздким и дорогим решением.

Разрешение

Определяет наименьшее приращение положения, которое можно перемещать или измерять, и обычно выражается в «отсчетах». Высокое разрешение требуется для высокопроизводительных сервосистем. Система позиционирования «колеблется» между двумя отсчетами, поэтому чем выше разрешение, тем меньше дизеринг. Разрешение также оказывает значительное влияние на пульсацию скорости на низкой скорости.Поскольку скорость определяется обратной связью по положению, при низком разрешении в выборке может быть недостаточно данных для точного определения скорости. На высоких скоростях устройства с высоким разрешением могут генерировать скорость передачи данных, превышающую возможности отслеживания контроллера или сервопривода.

Интерполяция

Как будет видно, многие датчики генерируют синусоидальные и косинусоидальные сигналы. Период этих сигналов определяется собственной «высотой» устройства. С информацией sin/cos теоретически возможно иметь бесконечное разрешение, вычисляя отношение сигналов.Этот метод известен как интерполяция. На практике точность сигналов sin/cos и отношение сигнал/шум ограничивают реализуемое разрешение.

Точность

Определяет, насколько близко каждое измеренное положение находится к фактическому физическому положению. Точность во многом зависит от системы, и на нее могут влиять механические ошибки, такие как эксцентриситет, прямолинейность и плоскостность. Ошибки датчика включают в себя ненакапливаемые случайные изменения основного тона (линейность), накапливающиеся ошибки основного тона (наклон) и изменения точности внутренних сигналов sin/cos.Производители прецизионных машин обычно калибруют ошибки с помощью таблицы поиска смещений. Более подробную информацию можно найти в нашем техническом документе «Разрешение, точность и воспроизводимость».

Повторяемость

Определяет диапазон измеренных положений, когда система несколько раз возвращается в одно и то же физическое положение. Повторяемость может быть важнее абсолютной точности. Для эффективной калибровки неточностей системы важно, чтобы каждое показание положения было постоянным.Гистерезис датчика (разные показания в зависимости от направления приближения к месту измерения) является важным фактором воспроизводимости.

Модульный

Наиболее распространенная форма поворотного устройства обратной связи представляет собой корпус с внутренними подшипниками и валом для соединения с двигателем через гибкую муфту. Корпуса доступны с различными степенями уплотнения и являются громоздкими. Модульные устройства не имеют корпуса или подшипников и должны быть встроены в механическую систему.Они значительно более компактны, но в зависимости от технологии могут требовать более благоприятной среды.

Включение/выключение оси

Для вращающихся устройств датчик обычно располагается вне оси по окружности шкалы, которая охватывает ось вращения. Некоторые реализации размещают датчик на оси, минимизируя размер, когда радиальное пространство ограничено.

Индуктивные датчики положения | Ньюарк

LX3301AQPW-TR

68AH8348

ИНДУКТИВНЫЙ ДАТЧИК ПОЛОЖЕНИЯ, -40 ДО 125 ГРАДУСОВ C

МИКРОЧИП

Каждый (поставляется на отрезной ленте)

Не подлежит отмене/возврату
Запрещенный предмет

 

Администратор вашей компании запретил покупку этого предмета.

 

Минимальный заказ 246 шт. Только кратные 1 Пожалуйста, введите действительное количество

Добавлять

Мин.: 246 Мульт: 1

Индуктивный датчик положения Грех/Кос Аналоговый, ШИМ 4.4В 5,6 В 12 бит, 13 бит ТССОП от 4,4 В до 5,6 В 14 контактов -40°С 125°С ТССОП от -40°С до +125°С AEC-Q100
LX3302AQPW-ЛЕГКИЙ

38AJ3819

IC ИНТЕРФЕЙС ДЛЯ ИНДУКТИВНЫХ ДАТЧИКОВ, 150 ГРАДУСОВ C СООТВЕТСТВУЕТ ROHS: ДА

МИКРОЧИП

 

Информация о дате и коде партии будет отображаться на этикетке упаковки, предоставленной производителем

 

Посмотреть дополнительные акции Avnet

Каждый

Доставка в течение 2-4 рабочих дней с нашего склада в Великобритании для товаров в наличии.
Запрещенный предмет

 

Администратор вашей компании запретил покупку этого предмета.

 

Минимальный заказ 1 шт. Только кратные 1 Пожалуйста, введите действительное количество

Добавлять

Мин: 1 Мульт: 1

Аналоговый, PSI5, PWM, SENT, SIN/COS 12 бит от 4В до 6В 14 контактов ТССОП от -40°C до +150°C
IPS2200BI1W

78Ач2775

ВЫСОКОСКОРОСТНОЙ ИНДУКТИВНЫЙ ДАТЧИК ПОЛОЖЕНИЯ СООТВЕТСТВИЕ ROHS: ДА

РЕНЕСАС

 

Информация о дате и коде партии будет отображаться на этикетке упаковки, предоставленной производителем

 

Посмотреть дополнительные акции Avnet

Каждый (поставляется на отрезной ленте)

Доставка в течение 2-4 рабочих дней с нашего склада в Великобритании для товаров в наличии.
Запрещенный предмет

 

Администратор вашей компании запретил покупку этого предмета.

 

Минимальный заказ 1 шт. Только кратные 1 Пожалуйста, введите действительное количество

Добавлять

Мин: 1 Мульт: 1

Грех/Кос Аналог от 0° до 360° 3В на 3.6В, 4,5В до 5,5В 16 контактов ТССОП от -40°С до +125°С

Индуктивный бесконтактный датчик положения | Портал T2

Обзор

Космический центр имени Кеннеди НАСА ищет партнеров, заинтересованных в коммерческом применении технологии индуктивных бесконтактных датчиков положения.Индуктивный бесконтактный датчик положения — это высокоточный датчик для приложений управления движением. Датчик был разработан для отслеживания точных движений оптической системы контроля, которая измеряла дефекты в окнах космического корабля «Шаттл». Технология была прототипирована и успешно испытана в полевых условиях с системой проверки окон Shuttle. Его небольшой размер, низкая стоимость, широкий диапазон и точность дают ему явное преимущество перед другими типами датчиков, используемых для аналогичных приложений.


Технология

Датчики положения используются в различных приложениях, и существует ряд типов, адаптированных к потребностям приложений.Современные бесконтактные индуктивные датчики недороги, но не точны. Другие типы датчиков, включая вихретоковые датчики, емкостные датчики и оптические/лазерные датчики положения, обладают высокой точностью, но они крупнее, дороже и требуют для работы сложных алгоритмов. По сравнению с другими датчиками положения эта технология является точной, компактной, недорогой и обеспечивает абсолютное положение. Он может измерять точность положения до 400 нанометров в общем диапазоне 200 микрон. Датчик использует недорогие стандартные компоненты и имеет общий объем менее кубического дюйма.Высоколинейный выходной сигнал упрощает вычисления благодаря использованию недорогого микроконтроллера. Высокое отношение сигнал/шум позволяет датчику работать в шумных условиях. Хотя изначально он был разработан как одномерный датчик, дополнительная работа, выполненная в лаборатории, улучшила конструкцию, сделав ее двумерной, а также обеспечив возможность работы в качестве датчика наклона/опрокидывания. Дополнительная работа также существенно расширила линейный рабочий диапазон, примерно с +/- 30 градусов до примерно +/- 70 градусов.Конструкция датчика может быть увеличена, чтобы приспособиться к большему диапазону движения; однако увеличение рисунка может привести к потере разрешения.

IPS2200BI1W — Renesas — ВЫСОКОСКОРОСТНОЙ ИНДУКТИВНЫЙ ДАТЧИК ПОЛОЖЕНИЯ

ИС без магнитных индуктивных датчиков положения, которые можно использовать для высокоскоростного определения абсолютного положения в автомобильной, промышленной, медицинской и бытовой технике. Он использует физический принцип вихревых токов для определения положения простой металлической цели, которая движется над набором катушек, состоящим из одной катушки передатчика и двух катушек приемника.Семейство индуктивных датчиков положения Renesas IPS2200 для коммутации высокоскоростных двигателей соответствует промышленным требованиям и предназначено для определения абсолютного положения ротора. Вместо дорогих громоздких магнитов эта ИС использует физический принцип вихревых токов для определения положения простой металлической цели, движущейся над набором катушек, состоящим из одного передатчика и двух приемников. Невосприимчивость к магнитным полям рассеяния повышает надежность и гибкость конструкций IPS2200. Разработанный с учетом потребностей двигателя, IPS2200 поддерживает требования к концу вала, боковому валу и сквозному валу вне оси.

  • Датчик положения на основе индуктивного принципа
  • Экономичный, магнит не требуется
  • Невосприимчив к магнитным полям рассеяния, экранирование не требуется
  • Подходит для суровых условий и экстремальных температур
  • Дифференциальные и несимметричные синусоидальные и косинусоидальные выходы
  • Цифровые инкрементальные выходы: 4 отсчета за период
  • Энергонезависимая настраиваемая пользователем память, программируемая через интерфейс I2C или SPI
  • Адаптируется к любому полному диапазону углов
  • Датчик вращения в диапазоне углов до 360º
  • Одинарная ИС поддерживает осевое и внеосевое вращение, линейное движение и датчик движения по дуге

Предупреждения

Рыночный спрос на этот продукт привел к увеличению сроков поставки.Сроки доставки могут меняться. Товар освобожден от скидок.

Индуктивный датчик положения для коммутации двигателя

Компания Renesas представила безмагнитный индуктивный датчик положения IPS2200. Обладая высокой точностью и скоростью, полной устойчивостью к полям рассеяния и эффективной интеграцией двигателя в тонком и легком форм-факторе, IPS2200 подходит для использования в качестве датчика абсолютного положения в широком спектре промышленных, медицинских и робототехнических приложений.

Датчик позволяет клиентам экономически эффективно адаптировать конструкцию датчика к своим приложениям и максимально повысить точность датчика.

«Индуктивное определение положения меняет подход к коммутации промышленных двигателей, поскольку требуются высокая точность, высокая эффективность и повышение экономической эффективности, особенно для двигателей с многополюсной парой и внеосевых приложений», — сказал Кристиан Вольф, вице-президент подразделения автомобильных датчиков. Бизнес-подразделение Renesas.

«С IPS2200 мы рады предложить решение, которое перенесет клиентов от концепции к компоновке печатной платы, что позволит им разработать собственную замену резольвера и получить более легкие двигатели с более высокими характеристиками для промышленных, роботизированных, потребительских и медицинских приложений.В будущем Renesas также будет изучать индуктивные датчики для использования в автомобильных приложениях».

IPS2200 разработан вокруг двигателя, что позволяет клиентам подобрать количество секторов к паре полюсов двигателя для достижения максимальной точности, обеспечивая как внеосевое (через вал и боковой вал), так и позиционирование на оси. Безмагнитный IPS2200 до 10 раз тоньше и до 100 раз легче, а его электрическая скорость достигает 250 об/мин по сравнению с традиционными резольверами.

Тонкий и легкий форм-фактор датчика и полная невосприимчивость к полям рассеяния упрощают интеграцию двигателя и обеспечивают заказчиков стандартными материалами, необходимыми для изготовления собственной замены резольвера, что снижает стоимость материалов.

Работая по четырем или шести проводам, IPS2200 обеспечивает в десять раз более высокую скорость и очень малую задержку по сравнению с решениями на основе резольвера или магнитного поля.

Ключевые особенности IPS2200:

  • Сертифицирован для промышленного применения, стабильно работает в суровых условиях и при температуре окружающей среды от -40° до +125°C
  • Интерфейс: Sin/cos несимметричный или дифференциальный
  • Напряжение питания: 3,3 В ±10 % или 5,0 В ±10 %
  • Скорость вращения: до 250.000 об/мин (электрический)
  • Задержка распространения: программируемая, <10 мкс
  • Несоответствие усиления sin/cos и компенсация смещения
  • Перенапряжение, обратная полярность, защита от короткого замыкания
  • Цифровой интерфейс программирования: I²C или SPI

Кроме того, Renesas предлагает готовые инструменты, которые можно использовать для создания индивидуальных и настраиваемых чувствительных элементов, а также специальные инструменты, с помощью которых можно настроить параметры катушки примерно за 30 минут.

IPS2200 — это первый индуктивный датчик положения Renesas для промышленных рынков, дополняющий линейку надежных устройств компании для коммутации промышленных двигателей, в которую входят микроконтроллеры, устройства управления питанием и драйверы.

Наличие

IPS2200 уже доступен по цене от 4,22 доллара США за единицу при партии от 1000 единиц. Также уже доступен оценочный комплект IPS2200STKIT. (Цены и наличие могут быть изменены).

Моделирование индуктивного датчика положения

Автомобили должны существовать в различных условиях окружающей среды.Они должны справляться с изменениями окружающей среды, такими как колебания температуры. Поэтому важно создавать детали, способные справиться с этими условиями. Исследование функциональности индуктивного датчика положения было представлено на конференции COMSOL 2014 в Кембридже.

Датчик положения для всех условий

Представьте, что вы едете по пустыне. С наступлением ночи температура падает вместе с ней. Вы замедляетесь и переключаетесь на парковку, останавливая машину в пункте назначения.

Когда вы переключали передачи, машина это чувствовала и реагировала правильно. Для этого такие детали, как автоматические переключатели передач, должны работать правильно. Устройство, называемое датчиком положения , используется в модулях автоматического переключения передач и в других частях автомобилей, таких как регуляторы положения сиденья. Эти датчики положения должны хорошо работать в различных условиях, в которых работают автомобили.


Некоторые варианты использования датчиков положения в автомобилях. Изображение А. К. Палита, взято из его презентации на конференции COMSOL 2014 в Кембридже.

Исследователь из Lemfoerder Electronic GmbH (ZF-Friedrichshafen AG. Group) в Германии рассказал о своем моделировании индуктивного датчика положения на конференции COMSOL 2014 в Кембридже. Он выбрал для моделирования бесконтактный индуктивный датчик положения из-за его температурной стабильности и низкой стоимости. Обычно используемые датчики Холла уступают в этих аспектах, поскольку изменения температуры изменяют их характеристики, и они не являются дешевым вариантом.

Проектирование индуктивного датчика положения с помощью инструментов конечных элементов

Чтобы проанализировать работу индуктивного датчика положения, исследователь использовал программное обеспечение COMSOL Multiphysics для анализа методом конечных элементов (FEA) для создания модели плоской индукционной катушки в частотной области.


Изображение, изображающее индуктивный датчик положения, где красная фигура обозначает активатор. Изображение А. К. Палита, взято из его презентации на конференции COMSOL 2014 в Кембридже.

Спиральные катушки индуктивности в модели плоские и образуют ряд поверх печатной платы (PCB). Плоские катушки могут иметь различную геометрическую форму: квадратную, прямоугольную и круглую.

Его модель также включает в себя активатор (здесь в виде ромба), созданный из тонкой медной пластины.Активатор располагается на 0,2–0,3 мм выше планарных катушек. Активатор может перемещаться или скользить горизонтально по плоским катушкам. Важно отметить, что хотя активатор может перемещаться по горизонтали, расстояние по вертикали фиксировано.

Когда медный активатор приближается к плоской катушке, вихревые токи уменьшают индуктивность этой плоской катушки. Например, на приведенной выше диаграмме катушки 2, 3 и 4 имеют изменение индуктивности из-за их размещения по отношению к активатору.Изменение индуктивности преобразуется в соответствующий сигнал напряжения, что позволяет приблизительно определить местонахождение активатора.

Модель, которая была описана до сих пор, ориентирована на очень ограниченную область печатной платы. Это позволяет использовать только небольшой размер и количество витков в плоских катушках, что может сделать датчик неспособным надежно определять положение из-за полученного в результате уменьшения индуктивности. Чтобы избежать этой проблемы, была также создана модель двухслойной планарной катушки, которая сравнивалась с однослойной версией.

В целом датчик положения можно представить как негерметичную или слабо связанную первичную и вторичную обмотки трансформатора, в котором в качестве материала сердечника используется воздух.

Для получения более подробной информации о моделировании этого устройства, пожалуйста, ознакомьтесь с документом и презентацией.

Анализ результатов

Это моделирование помогло визуализировать реальную функциональность датчика положения путем определения изменения индуктивности плоской катушки по отношению к горизонтальному перемещению медного активатора по катушке.В датчике положения изменение горизонтального положения Xoff коррелирует со сдвигом физического положения медного активатора. Традиционно Xoff является сигналом приостановки или остановки передачи, а в данном моделировании он сигнализирует об уменьшении индуктивности планарной катушки. На этих графиках Xoff = 0 указывает на центр плоской катушки. В этот момент индуктивность должна быть наименьшей, потому что это положение Xoff останавливает наибольшую индуктивность. На приведенных ниже графиках показано, как скользящий медный активатор с постоянным расстоянием по вертикали произвел изменения индуктивности на частоте 10 МГц.



Слева: Горизонтальное положение Xoff медного активатора (мм) в зависимости от индуктивности катушки (нГн) однослойной планарной катушки. Справа: горизонтальное положение Xoff медного активатора (мм) в зависимости от индуктивности катушки (нГн) двухслойной планарной катушки. Изображения А. К. Палита, взятые из его презентации на конференции COMSOL 2014 в Кембридже.

Хотя обе кривые выглядят одинаково, результаты имеют некоторые существенные различия. На графике однослойной планарной катушки скользящий активатор вызвал изменение индуктивности катушки примерно на 49%.Однако индуктивность двухслойной планарной катушки имела более высокое изменение, около 53%. Двухслойная плоская катушка также имела гораздо более высокое значение индуктивности. Это ожидаемые результаты, поскольку предполагается, что большая площадь катушки приводит к большей индуктивности. Более высокая величина индуктивности (и более высокая степень изменения индуктивности) в двухслойной планарной катушке, скорее всего, будет достаточной для надежного определения положения, поскольку датчик положения может лучше оценить местоположение медного активатора.



Слева: Норма плотности магнитного потока однослойной планарной катушки. Справа: норма плотности магнитного потока двухслойной планарной катушки. Изображения А. К. Палита, взятые из его презентации на конференции COMSOL 2014 в Кембридже.

Также была рассчитана норма плотности магнитного потока (мТл) на частоте 10 МГц как для однослойной, так и для двухслойной моделей. Рассчитав это, мы можем увидеть изменяющийся магнитный поток в воздушном ядре модели. Хотя эти два изображения нельзя сравнивать напрямую, поскольку двухслойное изображение увеличено, стрелки плотности потока кажутся более распространенными в двухслойной катушке.Это указывает на то, что магнитное поле двухслойной планарной катушки больше, чем у альтернативной. Это еще одно свидетельство того, что двухслойная плоская катушка лучше подходит для точного определения положения.

Тест-драйв симуляции

Благодаря моделированию индуктивного датчика положения и всей информации, полученной от него, исследователь смог продвинуться вперед и создать оптимизированную конструкцию, которая работает в различных условиях, в которых находятся автомобили.Эта конструкция была оптимизирована путем изучения того, что влияет на функциональность индуктивного датчика положения. Он изучил, как такие факторы, как расстояние между различными элементами (а именно, вертикальное и горизонтальное расположение активатора), геометрия и размер влияют на эффективность и чувствительность индуктивного датчика. Одна вещь, которую обнаружил исследователь, заключалась в том, что индуктивность катушки может быть уменьшена, когда активатор находится в центре плоской катушки с вертикальным расстоянием между активатором и плоскими катушками, равным 0.2 миллиметра или меньше.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.