Senzor položaja je vrsta uređaja koji se koristi za praćenje i mjerenje promjena unutar položaja objekta u uređaju/stroju ili u određenoj blizini i promjena u signale koji su prikladni za prijenos, obradu ili kontrolu. Dostupne su različite vrste senzora položaja gdje je sonda pomaka jedna specifična vrsta senzora položaja. Općenito, normalni senzori osjete postojanje objekta, dok senzori pomaka jednostavno otkriju pomak kada se bilo koji objekt pomakne s jedne lokacije na drugu. Dakle, količina otkrivanja pomaka jednostavno vam omogućuje da odredite debljinu i visinu objekta. Ovaj članak govori o pregledu a pretvornik pomaka – rad s aplikacijama.
Što je sonda pomaka?
Pretvornik pomaka je elektromehanički uređaj koji se koristi za pretvaranje gibanja objekta u elektrostatičke, elektromagnetske ili magnetoelektrične signale koji se čitaju i interpretiraju u podatke. Postoji širok raspon sondi pomaka poput linearnih i rotacijskih. Ovi pretvarači su također korisni u mjerenju fizičke udaljenosti između senzora i cilja. Većina sondi pomaka mjeri statičke i dinamičke pomake, pa se često koriste za mjerenje vibracija objekta. Izmjereni pomaci kreću se od mikro inča do nekoliko stopa.
Princip rada pretvarača pomaka temelji se na izuzetno pouzdanom principu induktivnog mjerenja. Ove sonde su robusne, vrlo jednostavne za korištenje i mogu postići visoku preciznost. Pretvornici pomaka daju pouzdane rezultate mjerenja u različitim područjima proizvodnje, istraživanja i razvoja.
Dijagram strujnog kruga pretvarača pomaka
Pretvornik pomaka koji se koristi u donjem krugu je induktivni pretvornik. Ovaj krug se koristi za mjerenje pomaka s induktivnim pretvaračem.
U gornjem krugu, transformator uključuje primarni namot i dva sekundarna namota. Dvije krajnje točke sekundarnog namota spojene su zajedno, stoga možemo izjaviti da su ova dva namota jednostavno povezana unutar serijske suprotnosti.
Napon 'VP' primjenjuje se na primarni namot transformatora, neka napon razvijen na svakom sekundarnom namotu bude 𝑉𝑆1 & 𝑉𝑆2. Dakle, izlazni napon 'V0' prima se preko prvih točaka sekundarnih namota. Dakle, izlazni napon se može napisati kao V0 = VS1 – VS2. Transformator korišten u gornjem krugu je diferencijalni transformator jer generira o/p napon, što je razlika između VS1 i VS2.
Ako je jezgra smještena u središnjoj točki, tada su inducirani naponi na dva namota S1 i S2 ekvivalentni. Dakle, izlazni napon V0=0. U ovom stanju kažemo da nema pomaka.
Ako je jezgra pomaknuta iznad središnjeg položaja, tada je emf generirana unutar zavojnice S1 veća, tj. V1>V2.
Na isti način, ako je jezgra pomaknuta ispod središnjeg položaja, tada je emf generirana unutar zavojnice S2 veća, tj. V2>V1.
Dakle, u ova dva slučaja, imamo dva pomaka prema gore i prema dolje. U ova dva slučaja, veličina izlaznog napona 'V0' bit će proporcionalna položaju jezgre u odnosu na središte.
Dakle, ako želimo izmjeriti pomak tijela tada moramo povezati tijelo sa središnjom jezgrom. Stoga, kada se tijelo pomakne u ravnoj liniji, tada se središnja točka jezgre mijenja, tako da o/p napon poput 'V0' također varira u skladu s tim. U ovom stanju, pomak možemo dobiti jednostavnim mjerenjem o/p napona. Dakle, faza i veličina izlaznog napona označavaju odgovarajući pomak i smjer tijela.
Kalibracija pretvornika pomaka
Općenito, kalibracija sonde bitan je zahtjev za održavanje točnosti, ponovljivosti i pouzdanosti rezultata dobivenih mjernim sustavom. Ovi pretvornici uobičajeni su u akademskim i industrijskim primjenama. Stoga je njihovo kalibriranje obično dugotrajan postupak, međutim, korištenjem uređaja za kalibriranje, vrlo je jednostavno okretanjem gumba i pritiskom na gumb.
Kalibracijski sustav sonde pomaka potpuno je rješenje za kalibraciju ovih sondi s pomacima do 50,8 mm s rezolucijom od 13 mikrona. Koristi se sa svim sustavima, iako dolazi s prilagođenim softverom koji omogućava brzu i jednostavnu kalibraciju jednom kada se koristi sa NI sustavima.
Vrste pretvarača pomaka
Postoje različite vrste dostupnih senzora pomaka koji su također poznati kao senzori pomaka kao što su potenciometar, mjerač naprezanja, kapacitivni i LVDT. Stoga se svaka vrsta raspravlja u nastavku.
Otporni pretvarač
Otporni pretvornik se također naziva i pretvornik promjenjivog otpora jer radi na principu pretvorbe promjenjivog otpora. Ovaj pretvornik je jedan od najčešće korištenih pretvornika pomaka, koji se koristi za mjerenje različitih fizičkih veličina kao što su tlak, pomak, sila, temperatura i vibracije te ih pretvara u električni signal.
Kapacitivni pretvarač
Kapacitivni pretvarač je pasivni pretvarač koji radi pomoću vanjskog napajanja. Ovaj pretvarač se uglavnom koristi za mjerenje tlaka, pomaka, kretanja, sile, brzine i drugih parametara. Ovaj pretvarač radi na principu promjenjivog kapaciteta, tako da se kapacitet ovog pretvarača mijenja zbog mnogo razloga kao što su dielektrična konstanta, preklapanje ploča i promjena unutar udaljenosti između ploča. Ovo je pasivni tip gdje se na pločama stvaraju jednaki i suprotni naboji zbog primijenjenog napona na ploči kondenzatora koja je odvojena kroz dielektrični materijal.
Linearni varijabilni diferencijalni transformator
LVDT ili linearni varijabilni diferencijalni transformator jedna je vrsta pretvarača pomaka. Ovaj pretvarač uključuje tri simetrično raspoređene zavojnice gdje je primarna zavojnica središnja zavojnica, a preostale dvije zavojnice su sekundarne zavojnice. Oni su uglavnom spojeni u seriju i postavljeni jednako u odnosu na glavnu zavojnicu. Pogledajte ovu poveznicu kako biste saznali više o – LVDT .
Induktivni pretvarač
Induktivni pretvarač jedna je vrsta pretvarača pomaka koji radi na principu transdukcije ili elektromagnetske indukcije. Za mjerenje potrebnih fizikalnih veličina kao što su sila, pomak, brzina, tlak, ubrzanje, zakretni moment, mijenja se međusobna ili samoinduktivnost. Najbolji primjer ovog pretvarača je LVDT. Za više informacija pogledajte ovu poveznicu induktivni pretvarači .
Mjerenje naprezanja
Pretvornik pomaka mjerača naprezanja koristi se za promjenu fizikalnih veličina poput tlaka, pomaka ili opterećenja u mehaničko naprezanje, a to se mehaničko naprezanje mijenja u električno o/p s montiranim mjeračima naprezanja na elastičnom tijelu. Pretvornik pomaka s mjeračem naprezanja uglavnom se koristi za mjerenje pomaka u rasponu od 0 do 10 mm. Ova sonda ima kratku duljinu tijela u usporedbi s LVDT i nema elektromagnetskih učinaka. Ovi pretvornici mjerača naprezanja imaju vrlo stabilne i pouzdane performanse. Pogledajte ovu vezu kako biste saznali više o mjerenje naprezanja .
Prednosti i nedostatci
Prednosti sonde pomaka razmatraju se u nastavku.
- Pretvarači pomaka imaju izvrsnu linearnost.
- Imaju izuzetno visoku točnost.
- Imaju izvanrednu razlučivost do 0,01 µm.
- Tolerantni su na visoka magnetska polja, radioaktivna okruženja i širok raspon temperatura.
- Imaju snažan dizajn i izvrsnu stabilnost.
- Ovi pretvornici mogu se montirati u bilo kojem smjeru.
- Potrošnja energije LVDT je niska.
- Oni su vrlo osjetljivi i vrlo jednostavni za poravnavanje i održavanje.
- Ovi pretvornici imaju nizak gubitak histereze.
- Raspon mjerenja je viši.
- Ovaj pretvarač je uređaj bez trenja.
Nedostaci pretvarača pomaka razmatraju se u nastavku.
- Pretvornik pomaka treba vrlo veliki pomak da proizvede visoki napon.
- Treba mu zaštita jer vrlo dobro reagira na magnetsko polje.
- Na performanse sonde mogu utjecati vibracije kao i promjene temperature.
- Potreban mu je vanjski demodulator za dobivanje istosmjernog izlaza.
- Dinamički odziv ovog pretvarača je ograničen.
Prijave
Primjene pretvarača pomaka uključuju sljedeće.
- Pretvornici pomaka koriste se za mjerenje relativnog kretanja između vrha senzora i rotirajućeg vratila.
- Koristi se u krutim strojevima gdje god se prenose izuzetno male vibracije s osovine na kućište stroja.
- Koriste se u industrijskom sektoru, pa čak iu javnom sektoru, poput automatizacije strojeva, zrakoplovstva i zrakoplova, energetskih turbina, hidraulike itd.
- LVDT se koriste za mjerenje pomaka u rasponu od mm do cm.
- Koriste se u CNC strojevima za mjerenje pomaka.
- Koriste se za debljinu i mjerenje valjanih limova.
- Koriste se unutar kanala za mjerenje napetosti.
- RVDT sonde pomaka koriste se unutar sustava kontrole leta.
- Vrste potenciometara koriste se za mjerenje sile, ubrzanja i tlaka.
Dakle, ovo je pregled pomaka pretvarač – radi s aplikacijama. Ako se tijelo pomiče iz jednog položaja u drugi unutar ravne linije, nakon toga se duljina između ta dva položaja naziva pomakom. Pomak je fizikalna veličina poput brzine, temperature, sile itd.
Dakle, pretvarač pomaka se koristi za pretvaranje mehaničkih vibracija/gibanja, posebno pravocrtnog gibanja u električne signale, promjenjivu električnu struju ili napon. Primjeri pretvarača pomaka su; naprezanja pomaka i savijanja, mjerenje mjerenja normalnog pomaka, mjerenje pukotina unutar betona i savijanja nosača. Evo pitanja za vas, koja je funkcija sonde?
