Аналоговые и цифровые датчики обеспечивают долгосрочную-стабильность, точность и надежность.
Системы управления движением и промышленной автоматизации ставят перед инженерами-конструкторами многочисленные задачи. Например, им приходится бороться с чрезмерной грязью и пылью, встречающейся при заводских настройках. Кроме того, конвейерные ленты и системы захвата-и-размещения могут испытывать сильную вибрацию или пики ударной силы, что ставит под угрозу стабильность датчиков цепи. Выбранная система магнитных датчиков должна обладать исключительной долговечностью, чтобы гарантировать долгосрочную-точность и надежность в рамках применения.
Во время планирования проекта инженеры-проектировщики должны провести тщательный анализ экологических, механических, электрических и магнитных параметров промышленного применения. Инженеры должны анализировать всю магнитную цепь промышленного применения,-включая датчики и магнитные приводы. Учитывая все критические факторы, инженеры могут порекомендовать мощные специальные датчики, отвечающие уникальным требованиям систем промышленной автоматизации.
В этой статье обсуждается, как выбрать высокоточные и надежные датчики для приложений промышленной автоматизации. После определения и описания преимуществ нескольких аналоговых и цифровых датчиков в нем приводятся примеры промышленного применения этих устройств.
Аналоговые вращающиеся и линейные датчики Холла обеспечивают стабильность и точность
Аналоговые датчики позволяют конечным пользователям получать мгновенную информацию о положении магнита в системах промышленной автоматизации. Исторически сложилось так, что аналоговые датчики на эффекте Холла измеряли плотность магнитного потока и были очень чувствительны к значениям температуры применения. Последние достижения в области аналоговой технологии эффекта Холла позволяют чипам на эффекте Холла измерять угол поля потока, а не традиционную амплитуду, что значительно снижает чувствительность к изменениям температуры. Сегодня датчики Холла обеспечивают высокостабильные аналоговые выходные сигналы в широком диапазоне температур.
Следующие датчики Холла хорошо-подходят для индивидуальных аналоговых датчиков:
Вращающиеся датчики Холла. Эти полупроводниковые датчики-, основанные на эффекте Холла, не содержат движущихся частей и объединяют чувствительные элементы на эффекте Холла со схемой для выдачи аналоговых выходных сигналов, соответствующих изменениям во вращающихся магнитных полях. Поворотные датчики Холла предлагают два варианта выхода: аналоговый или широтно-импульсной модуляции (ШИМ). Устройство является программируемым, что позволяет инженерам связывать определенные выходные напряжения или значения ШИМ с точными углами вращения.
Можно установить несколько точек программирования для поворота до 360 градусов. Каждая точка программирования представляет собой выходное значение напряжения или ШИМ, соответствующее определенному углу магнитного поля. Это генерирует выходной сигнал измерения коэффициента высокой-точности и-высокого разрешения относительно угла поворота.
Преимущества:
- Не подвержен изменениям значений сопротивления или механическому износу, как механические вращающиеся или вращающиеся устройства с резистивной пленкой.
- Обеспечивает исключительную стабильность при нормальных рабочих температурах до +105 градусов.
- Обеспечивает точность вращения 0–360 градусов с выходным напряжением 0,5–4,5 В постоянного тока или рабочим циклом ШИМ 10–90 %.
Приложения:
Заменяет резистивную пленку и механические потенциометры, склонные к износу и окислению, которые приводят к потере сигнала в блоках управления.
Приложения управления движением включают измерение угла наклона лепестковых клапанов в жидкостях и точный контроль скорости потока.
Обнаружение положения поворотных переключателей в цепях управления
Линейный датчик Холла
Линейные датчики Холла измеряют линейное движение магнитного поля, а не вращение. Этот датчик можно запрограммировать на установленное выходное напряжение, пропорциональное заданному расстоянию перемещения. (Его параметры вывода идентичны параметрам вращающихся датчиков Холла.) Используя один чип на эффекте Холла, этот датчик измеряет линейное движение и относительный угол магнитного потока магнитного привода с максимальным ходом 30 мм. В результате получается пропорциональный выходной сигнал относительно точного перемещения датчика.
Преимущества:
Датчик и исполнительный механизм можно разместить в зоне окончательной установки приложения (с учетом всех магнитных воздействий окружающей среды);
Такое монтажное положение позволяет инженерам оптимизировать выходной сигнал приложения, поскольку любые шунтирующие, механические допуски магнитного поля или допуски суммирования будут включены в запрограммированный выходной сигнал, чтобы соответствовать направлению магнитного потока при вращении магнита.
Приложения:
Используется в качестве датчика уровня жидкости для контроля уровня жидкости; датчик определяет положение движущегося поплавка, оснащенного магнитом
Обеспечивает чрезвычайно точные допуски положения для автоматизированных систем захвата-и-размещения.
Герконовые переключатели и датчики Холла обеспечивают высоконадежное цифровое считывание.
Пользователи промышленной автоматизации предпочитают цифровые выходы при проверке того, находится ли объект (например, двери лифта) в правильном положении. Следующие цифровые датчики обеспечивают исключительную надежность в индивидуальных приложениях магнитного зондирования:
Герконовый переключатель
Контакты геркона изготовлены из драгоценного металла и запечатаны в стеклянную трубку. Этот электрический переключатель работает без необходимости использования внешнего источника питания.
Преимущества:
Устойчив к влаге и другим опасностям окружающей среды, обеспечивая надежную работу в течение миллионов циклов.
Приложения:
Электрические нагрузки на уровне микропроцессора-управляемой логики-
Цифровые приложения включения/выключения, такие как системы закрытия дверей или определения положения на рынках промышленности и управления движением (поскольку они могут переключать нагрузки переменного или постоянного тока); примеры включают двери грузовых или пассажирских лифтов, использующие герконы для обнаружения закрытия дверей, см. Рисунок 2.
Цифровые датчики Холла
Эти датчики объединяют чувствительные элементы на эффекте Холла со схемой для выдачи цифровых выходных сигналов включения/выключения, соответствующих изменениям магнитного поля, без необходимости использования каких-либо движущихся частей. Активная схема устройств на эффекте Холла всегда потребляет небольшой ток.
Преимущества:
Обеспечивает высокую надежность
Программируется для активации в пределах заданных допусков магнитного поля для удовлетворения требований точного измерения.
Приложения:
Ограничено промышленными приложениями и приложениями управления движением, в которых используются низкие значения постоянного напряжения и тока.
Широко используется в-приложениях для измерения высоких скоростей, таких как измерение скорости вращения на конвейерах. Пример датчика скорости на эффекте Холла-, обнаруживающего вращение 16-полюсного кольцевого магнита, см. на рисунке 4.
Заключение
Среды промышленной автоматизации и управления движением представляют многочисленные опасности для окружающей среды. Разработка магнитной цепи, включающей надежные магнитные датчики, является ключом к созданию точных и надежных решений промышленной автоматизации. Для некоторых промышленных применений может потребоваться специальный магнитный датчик для достижения долгосрочной-надежности. Герконовые переключатели и датчики Холла хорошо-подходят для цифровых приложений, требующих исключительной надежности, таких как системы обнаружения закрытия дверей лифта. Вращательные и линейные датчики Холла повышают стабильность и точность индивидуальных аналоговых приложений, включая мониторинг потока жидкости и автоматизированные системы захвата-и-размещения.