Analogové a digitální senzory nabízejí-dlouhodobou stabilitu, přesnost a spolehlivost.
Systémy řízení pohybu a průmyslové automatizace představují pro konstruktéry řadu výzev. Musí se například potýkat s nadměrnou špínou a prachem, které se vyskytují v továrním nastavení. Dopravníkové pásy a systémy pick{2}}a{3}}umístění mohou navíc zaznamenat vysoké vibrace nebo špičky nárazové síly, což ohrožuje stabilitu obvodových senzorů. Vybraný magnetický snímací systém musí mít mimořádnou odolnost, aby byla zajištěna dlouhodobá-přesnost a spolehlivost v rámci aplikace.
Během plánování projektu by konstruktéři měli provést důkladnou revizi environmentálních, mechanických, elektrických a magnetických parametrů průmyslových aplikací. Inženýři by měli analyzovat celý magnetický obvod průmyslových aplikací-včetně senzorů a magnetických ovladačů. Po zvážení všech kritických faktorů mohou inženýři doporučit výkonné vlastní senzory, které splňují jedinečné požadavky průmyslových automatizačních systémů.
Tento článek pojednává o tom, jak vybrat vysoce přesné a spolehlivé senzory pro aplikace průmyslové automatizace. Po definování a popisu výhod několika analogových a digitálních senzorů poskytuje příklady průmyslových aplikací využívajících tato zařízení.
Analogové rotační a lineární snímače s Hallovým efektem poskytují stabilitu a přesnost
Analogové senzory umožňují koncovým uživatelům získat okamžitou zpětnou vazbu o poloze magnetu v systémech průmyslové automatizace. Historicky měřily analogové Hallovy senzory hustotu magnetického toku a byly vysoce citlivé na hodnoty aplikační teploty. Nedávné pokroky v technologii analogového Hallova efektu umožňují čipům Hallova efektu měřit úhel pole toku spíše než tradiční amplitudu, což výrazně snižuje citlivost na změny teploty. Senzory s Hallovým efektem dnes poskytují vysoce stabilní analogové výstupy v širokém rozsahu teplot.
Následující senzory s Hallovým efektem se dobře- hodí pro vlastní aplikace analogového snímání:
Rotační snímače s Hallovým jevem Tyto polovodičové -senzory využívající Hallův jev neobsahují žádné pohyblivé součásti a integrují snímací prvky s Hallovým jevem s obvody, které poskytují analogové výstupní signály odpovídající změnám rotujících magnetických polí. Rotary Hall Effect Sensors nabízejí dvě možnosti výstupu: analogový nebo Pulse Width Modulation (PWM). Zařízení je programovatelné, což umožňuje technikům spojit konkrétní výstupní napětí nebo hodnoty PWM s přesnými stupni otáčení.
Více programovacích bodů lze nastavit až o 360 stupňů otáčení. Každý programovací bod představuje výstupní hodnotu napětí nebo PWM odpovídající specifickému úhlu magnetického pole. To generuje vysoce-přesný výstupní signál s vysokým{4}}rozlišením a poměrem měření vzhledem ke stupni rotace.
výhody:
- Nezaznamenává změny hodnoty odporu nebo mechanické opotřebení jako mechanická rotační zařízení nebo rotační zařízení s odporovou fólií
- Poskytuje výjimečnou stabilitu při běžných provozních teplotách až do +105 stupňů
- Poskytuje přesnost rotace 0-360 stupňů s výstupem 0,5-4,5 V DC nebo 10-90% pracovním cyklem PWM
Aplikace:
Nahrazuje odporovou fólii a mechanická potenciometrová zařízení náchylná k opotřebení a problémům s oxidací, které způsobují ztrátu signálu v řídicích jednotkách.
Aplikace řízení pohybu zahrnují měření úhlu klapek v kapalinách a přesné řízení průtoků
Detekce polohy otočných spínačů v řídicích obvodech
Lineární snímač Hallova jevu
Snímače s lineárním Hallovým jevem měří spíše pohyb lineárního magnetického pole než rotaci. Tento snímač lze naprogramovat na nastavené výstupní napětí, které je úměrné dané dojezdové vzdálenosti. (Jeho možnosti výstupu jsou shodné s možnostmi rotačních snímačů Hallova jevu.) Pomocí jediného čipu Hallova jevu měří tento snímač lineární pohyb a relativní úhel magnetického toku magnetického aktuátoru s maximálním zdvihem 30 mm. Výsledkem je proporcionální výstupní signál vzhledem k přesnému pohybu snímače.
výhody:
Senzor a akční člen lze umístit do prostoru konečné instalace aplikace (včetně všech magnetických vlivů z okolního prostředí);
Tato montážní poloha umožňuje technikům optimalizovat výstupní signál aplikace, protože do naprogramovaného výstupního signálu budou začleněny jakékoli bočníky, mechanické tolerance magnetického pole nebo stohovací tolerance, aby odpovídaly směru magnetického toku, když se magnet otáčí.
Aplikace:
Používá se jako snímač hladiny kapaliny pro sledování hladiny kapalin; snímač detekuje polohu pohybujícího se plováku vybaveného magnetem
Poskytuje extrémně přesné tolerance polohy pro automatizované systémy výběru{0}}a{1}}umístění
Jazýčkové spínače a Hallovy senzory poskytují vysoce spolehlivé digitální snímání
Uživatelé průmyslové automatizace preferují digitální výstupy při ověřování, zda je objekt (např. dveře výtahu) ve správné poloze. Následující digitální snímače nabízejí výjimečnou spolehlivost v přizpůsobených aplikacích magnetického snímání:
Jazýčkový spínač
Kontakty jazýčkového spínače jsou vyrobeny z drahého kovu a utěsněny ve skleněné trubici. Tento elektrický spínač funguje bez potřeby jakéhokoli externího zdroje napájení.
výhody:
Odolné vůči vlhkosti a dalším ekologickým rizikům, zajišťující spolehlivý provoz po miliony cyklů.
Aplikace:
Elektrická zátěž na úrovni mikroprocesoru-řízená logikou{1}}
Digitální aplikace zapínání/vypínání, jako je zavírání dveří nebo systémy detekce polohy na trzích průmyslového/pohybového řízení (protože mohou spínat AC nebo DC zátěže); příklady zahrnují dveře nákladního nebo osobního výtahu používající jazýčkové spínače pro detekci uzavření dveří, viz obrázek 2.
Digitální snímače Hallova jevu
Tyto snímače integrují snímací prvky s Hallovým efektem s obvody pro poskytování digitálních výstupních signálů zapnutí/vypnutí odpovídající změnám magnetického pole, aniž by vyžadovaly jakékoli pohyblivé části. Aktivní obvod zařízení s Hallovým efektem vždy spotřebovává malé množství proudu.
výhody:
Poskytuje vysokou spolehlivost
Programovatelné pro aktivaci v rámci specifikovaných tolerancí magnetického pole pro splnění požadavků na přesné snímání
Aplikace:
Omezeno na průmyslové aplikace a aplikace řízení pohybu zahrnující nízké hodnoty stejnosměrného napětí a proudu.
Široce se používá ve vysokorychlostních{0}}snímacích aplikacích, jako je snímání rychlosti otáčení na dopravnících. Příklad snímače rychlosti s Hallovým-efektem, který detekuje rotaci 16pólového prstencového magnetu, viz obrázek 4.
Závěr
Prostředí průmyslové automatizace a řízení pohybu představuje řadu ekologických rizik. Návrh magnetického obvodu, který integruje robustní magnetické senzory, je klíčem k poskytování přesných a spolehlivých řešení průmyslové automatizace. Pro určité průmyslové aplikace může být k dosažení dlouhodobé spolehlivosti-vyžadován přizpůsobený magnetický senzor. Jazýčkové spínače a Hallovy senzory se dobře-hodí pro digitální aplikace vyžadující výjimečnou spolehlivost, jako jsou systémy detekce uzavření výtahových dveří. Rotační a lineární snímače s Hallovým efektem zvyšují stabilitu a přesnost přizpůsobených analogových aplikací, včetně monitorování průtoku tekutin a automatizovaných systémů vybírání-a{7}}umístění.