JAK MIERZYĆ POZYCJĘ ORAZ PRĘDKOŚĆ
W wielu gałęziach przemysłu informacja o pozycji oraz prędkości określa aktualny stan systemu lub maszyny.
Na rynku dostępnych jest wiele czujników umożliwiających pomiar tych parametrów. Czujniki pozycji różnią się od siebie parametrami, charakterystyką pomiarów i pracy. Dlatego niezbędne jest dobranie czujnika, który spełnia wszystkie wymogi aplikacji.
Artykuł ma na celu przedstawienie różnych dostępnych rozwiązań, prezentując najbardziej odpowiednie przykłady dla każdego typu aplikacji. W tym celu podzielono analizę na dwie grupy – podział ze względu na rodzaj ruchu oraz podział ze względu na rodzaj pomiaru.
Rodzaj Ruchu
Jako pierwszy zostanie przeanalizowany rodzaj ruchu, który może być mierzony. Ruch zwykle jest podzielony na składowe ruchu liniowego oraz ruchu obrotowego Te dwa rodzaje składowych są przeważnie analizowane (tj. mierzone) niezależnie.
Ruch Obrotowy
Ruch obrotowy (rotacja) ma miejsce, gdy system obraca się wokół osi. Rotacja przykładowo zachodzi w ruchu ramion mechanicznych lub zaworów silnikowych. Jednostką mierzonych wielkości jest najczęściej kąt.
Jednoobrotowy
Ruch określany jest jako „jednoobrotowy”, gdy nie przekracza 360°. W takim przypadku mierzy się orientację systemu względem osi odniesienia. Do wykonania pomiarów tego typu ruchów mogą zostać wykorzystane:
Główną zaletą inklinometrów jest możliwość ich montażu w dowolnej pozycji, tzn. nie muszą być przymocowane do osi obrotu w celu pomiaru nachylenia. Dodatkowo, dzięki kompaktowym wymiarom są one szczególnie polecane w zastosowaniach, w których niewielkie rozmiary mają szczególne znaczenie.
Dla porównania, enkodery absolutne jednoobrotowe muszą być montowane na wałku maszyny/elementu, z którym mają współpracować. Jednak ich wydajność oraz dokładność są często lepsze niż w przypadku inklinometrów. Obudowy enkoderów zapewniają bardzo dobrą odporność na wstrząsy oraz wibracje, a wersje magnetyczne enkoderów są bardziej kompaktowe i mniej wrażliwe na czynniki środowiskowe (wilgoć, kurz, wstrząsy, czy temperatura). Ogromną zaletą jest również szeroki wybór interfejsów, z którymi współpracują enkodery absolutne.
W celu uzyskania szczegółowych informacji, zachęcamy do zapoznania się z artykułem, w którym porównane zostały enkodery absolutne oraz inklinometry - Comparison of Inclinometers and Singleturn Rotary Encoders .
Ruch wieloobrotowy, zgodnie z nazwą obejmuje kilka obrotów. W przypadku ruchu wieloobrotwego, mierzone jest nie tylko położenie i/lub prędkość obrotu, ale także liczba obrotów. Do pomiaru ruchu wieloobrotowego wykorzystywane są enkodery absolutne wieloobrotowe. Więcej informacji zostało przedstawionych w artykule na temat enkoderów absolutnych .
Różnice pomiędzy enkoderami jedno, a wieloobrotowymi przedstawiono w osobnym artykule.
Ruch Translacyjny
Ruch translacyjny to ruch, który odbywa się wzdłuż osi, równolegle do niej. Zamiennie jest on nazywany ruchem liniowym. Pomiar określany jest w jednostkach długości.
Czujniki ruchu liniowego , które składają się z enkodera obrotowego połączonego z adapterem przekształcającym ruch postępowy w ruch obrotowy. Linka jest nawijana i zwijana wokół osi, co umożliwia precyzyjny pomiar za pomocą enkodera obrotowego. Jeden z końców linki przymocowany jest do układu, którego przemieszczenie ma być mierzone. Natomiast drugi z końców pozostaje nieruchomy względem odniesienia.
Czujniki linkowe Draw Wire mogą być połączone z dowolnym enkoderem obrotowym, o wybranej charakterystyce i interfejsie wyjściowym, co sprawia, że jest to rozwiązanie niezwykle uniwersalne. Niestety ze względu na stosunkowe duże rozmiary obudowy oraz konieczność prowadzenia linki nie jest to rozwiązanie przeznaczone do wszystkich aplikacji. Rozdzielczość pomiaru będzie zależeć od liniowego zakresu pomiarowego .
Koło pomiarowe to element mocowany do wału czujnika ruchu obrotowego. Obrót wału jest generowany przez ruch przylegający do zewnętrznej krawędzi koła pomiarowego. Zwykle takie rozwiązanie stosowane jest z przenośnikami taśmowymi.
Koła pomiarowe są szczególnie polecane, gdy do dyspozycji jest niewielka przestrzeń przeznaczona na ruch liniowy lub w przypadku , gdy ruch jest „nieskończony” (np. w przenośnikach taśmowych).
Rodzaj Pomiaru
W tej części przedstawiono różne typy urządzeń pomiarowych wraz z kluczowymi cechami i charakterystykami, na które trzeba zwrócić uwagę podczas doboru sprzętu.
Inkrementale
W niektórych zastosowaniach, niezbędny jest pomiar ruchu w porównaniu z sytuacją początkową (brak stałego punktu odniesienia), tj. przemieszczenie od poprzedniego momentu lub prędkości. Ten rodzaj pomiarów może zostać zrealizowany przy pomocy enkoderów inkrementalnych. Dotyczy to nie tylko ruchów obrotowych, ale także translacyjnych.
Głównymi zaletami enkoderów inkrementalnych jest ich stosunkowa niska cena oraz kompaktowe wymiary. Jest to rozwiązanie rekomendowane, gdy wymagana jest tylko prędkość i/lub pozycja względna.
Absolutne
Wybrane systemy sterowania wymagają informacji na temat dokładnej pozycji w stosunku do układu odniesienia, który nie zmienia się. Enkodery i inklinometry absolutne zostały zaprojektowane, by realizować pomiar właśnie w taki sposób. Oczywiście możliwe jest dodanie offsetu i wykonanie resetu w dowolnym momencie. Absolutne urządzenia pomiarowe maja zdolność do śledzenia ruchu przez cały cykl pracy, nawet po odcięciu zasilania.
Technologia wykorzystywana w enkoderach absolutnych jest niestety bardziej złożona niż w przypadku enkoderów inkrementalnych, co sprawia, że enkodery absolutne są znacznie droższe.
Warto również zwrócić uwagę na bezbateryjną metodę zliczania wykorzystywaną w produktach POSITAL, która znacznie ogranicza awaryjność i konieczność konserwacji urządzeń pomiarowych. W szczególności technologia wykorzystująca efekt Wieganda jest rewolucyjna, będąca skokiem technologicznym w dziedzinie czujników ruchu.
Podsumowanie: Który Typ Wybrac?
Szukając odpowiedzi na pytanie który czujnik położenia należy wybrać do konkretnej aplikacji, należy najpierw przeanalizować, jaki rodzaj ruchu oraz jaki rodzaj pomiaru jest niezbędny, by system sterowania funkcjonował poprawnie. POSITAL dostarcza produkty najwyższej jakości, pomagając jednocześnie w fazie projektowania.
| DLACZEGO POSITAL? |
|---|
POSITAL jest producentem czujników do systemów kontroli ruchu i zapewniania bezpieczeństwa. Produkty, w tym enkodery obrotowe, inklinometry i czujniki położenia liniowego, są przeznaczone do stosowania w szerokim zakresie aplikacji, od produkcji, przez rolnictwo i energetykę, po górnictwo. POSITAL jest członkiem międzynarodowej grupy FRABA. Jest to wiodąca na rynku technologii pomiarowych grupa, wykorzystująca zaawansowane technologie w procesie projektowania i produkowania, tak by zapewnić swoim Klientom produkty najwyższej jakości, w konkurencyjnych cenach. Grupa FRABA jest również innowatorem w zakresie wdrażania technologii Przemysłu 4.0. POSITAL ma globalny zasięg dzięki oddziałom w Europie, Ameryce Północnej, Azji, a także dzięki partnerom sprzedażowym na całym świecie. Produkty wytwarzane są w nowoczesnych zakładach produkcyjnych, a półautomatyczny system produkcyjny śledzi każde urządzenie od zamówienia, przez montaż i testowania, aż po dostawę do Klienta. POSITAL korzysta z autorskiego systemu produkcji i realizacji zamówień, który obejmuje technologie XXI wieku. W taki sposób POSITAL łączy efektywność kosztową i różnorodność produkcji na dużą skalę z elastycznością i precyzją dla projektów specjalistycznych. POSITAL jest wiodącym na rynku przedsiębiorstwem, które wykorzystuje zaawansowane technologie projektowania produktów i procesów produkcyjnych, aby zapewnić swoim Klientom wszelkie korzyści płynące z wiodącej pozycji technologicznej firmy, tj. jakości produktów i konkurencyjnych cen. |