Traductoare de poziție

Traductoarele de poziţie convertesc mişcarea mecanică într-un semnal electric care poate fi măsurat, înregistrat sau transmis.

Fiecare tip de traductor are propriile modalităţi de măsurare şi când se fac comparaţii, este important să se înţeleagă cum o caracteristică a unui traductor afectează forma semnalului de ieşire – analogic sau numeric– rezoluţia de măsurare şi corespunzător, performanţele sau stabilitatea sistemului.

Traductoarele de poziţie pot fi grupate în două categorii de bază:

– traductoare rotative;

– traductoare liniare;

– Incremental/absolut;

– Construcție cu sau fără ax;

– Rezoluție: 10…3600 puls/rotatie;

– Tensiune de alimentare: 5…24 Vdc;

– Semnal de ieșire: PNP/NPN/Complementară; – Domeniu de cursă: 50…2000mm; – Temperatura ambiantă: -30…+100°C; – Protecție: IP40/IP60/IP67; – Viteza cursorului: 1,5 … 10 m/s; – Acuratete: ±0,05%…±1%; – Interfață: analog/CANopen/Ssi;

Traductoare rotative (Encodere)

Encoderele măsoară viteza de rotaţie, sensul, poziţia, unghiul şi lungimea. În acest scop  ele convertesc mişcarea mecanică în semnale electrice.

Există două tipuri de encodere: incrementale şi absolute.

Diodele fotorezistive crează un impuls cu ajutorul blocului electronic (de exe: zonă transparentă=5V şi zonă opacă=0V).În cazul encoderelor incrementale o diodă fotoelectrică recepţionează fasciculul luminos emis de sursa de lumină infraroşie printr-un disc incremental (un disc din plastic sau din sticlă cu zone transparente şi opace uniform distribuite pe suprafaţa discului).

Analiza semnalului este realizată de un circuit de evaluare prin numărarea în sus sau în jos a pulsurilor. Numărotarea curentă este înregistrată şi disponibilă la ieşirea encoderului.

Dezavantaje

În cazul întreruperii a tensiunii de alimentare este nevoie de readucerea discului incremental la punctul de referinţă, ceea ce în unele aplicaţii poate genera probleme.

Tocmai de aceea în aplicaţiile care necesită acurateţe ridicată sau mişcări complicate şi precise, se folosesc encodere absolute.

În acest caz orice poziţie în domeniul de măsură este identificat printr-un cod unic aflat pe disc. Acest cod este reprezentat pe disc în forma unei zone transparente, respectiv opace în diferite poziţii/traiectorii. Combinaţia lor rezultă într-un număr absolut. Având totdeauna valoarea poziţiei, nu mai este nevoie de numărător.

Encoderele pot fi cu sau fără ax.

Encoderele fără ax pot fi montate fără cuplaje, flanşe sau alte dispozitive de prindere.

Traductoare de poziţie liniare

Pentru conversia deplasării într-o mărime electrică traductoarele de poziție pot fi de tip rezistivi (potențiometric), iductivi și magnetostrictiv.

Traductoarele rezistive sunt constituite dintr-un senzor potenţiometric a cărui rezistenţă se modifică datorită unui cursor ce se deplasează. Prin deplasarea cursorului are loc o modificare a lungimii din senzor, care este inclusă în circuitul de măsurare.

Deoarece senzorul potenţiometric se execută prin bobinarea unui fir rezistiv pe un suport izolant, rezultă că variaţia rezistenţei nu se produce în mod continuu, ci în trepte care corespund trecerii cursorului de pe o spira pe alta.

Dezavantajul principal al traductoarelor liniare tip potențiometric cu contact rezidă în uzura mecanică, determinată de frecarea dintre cursor şi corpul traductorului, care limitează durata de funcţionare la maxim 10⁶– 10⁷ cicluri, insuficientă pentru cerinţele impuse de servosisteme mecatronice.

Traductoarele de tip inductiv au senzorul construit dintr-o singură bobină a cărei inductivitate este modificată prin deplasarea unui miez sau a unei armături. Traductorul inductiv cu miez mobil –fig.1– este format dintr-o bobină cilindrică lungă, fixă, în interiorul căreia se poate deplasa axial un miez mobil din material feromagnetic, de aceeaşi lungime cu bobina, solitar cu piesa a cărei deplasare se măsoară. Inductivitatea bobinei variază în funcţie de poziţia miezului între valorile L₀şi L_max , corespunzătoare miezului scos din bobină, respectiv complet introdus în bobină. Caracteristica de este neliniară. Caracteristica de conversie se poate liniariza pe un interval larg, realizându-se o distribuţie neuniformă a spirelor pe lungimea bobinei. Traductorul este robust, simplu şi se utilizează la măsurarea deplasărilor medii şi mari, în intervale de la 0 până la 2000 m.

Traductoarele magnetostrictive sunt traductoare absolute de deplasare liniară, având ca bază a măsurătorii principiul magnetostrictiv. Acest principiu combină mai multe efecte magnetice şi mecanice, şi prin măsurarea ultra-rapidă a vitezei de propagare a unei unde ultra-sonice, determină cu mare precizie poziţia unui cursor magnetic.

Electronica integrată transformă mărimea măsurată direct în semnal de ieşire standard, analogic sau digital. Este o măsurătoare fără contact –un magnet extern mobil marchează poziţia– fără a intra în contact direct cu corpul traductorului. Practic sunt eliminate uzura mecanică, zgomotul de semnal şi garantează o utilizare îndelungată fără a fi necesare recalibrări. Sunt senzori robuşti, ideali pentru operaţii continue în mediul industrial.

Construcţie:

Corpul poate fi un profil de aluminiu sau o tijă din oţel inox, nemagnetic, care protejează elementul sensibil. La un capăt se află interfaţa electronică dublu încapsulată. Se asigrură astfel siguranţa în funcţionare şi protecţie optimă la perturbaţii electromagnetice.
Cursorul este un magnet permanent –fixat pe partea mobilă a instalaţiei– și se deplasează de-a lungul traductorului fără a intra în contact cu corpul acestuia. Poate fi un cursor alunecător, un inel magnetic sau un flotor magnetetic (pentru măsurarea nivelului lichidelor).

Documente pentru descărcare: