29 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Датчик линейного перемещения своими руками

Простой датчик движения своими руками

Возможность контролировать перемещение людей в определенной области позволяет наладить автоматическое включение и выключение света, отпирание и закрытие дверей или вовремя зафиксировать появление злоумышленников. Реализовать такую опцию на практике помогает датчик движения, срабатывающий в случае перемещения определенного объекта в его рабочей области. Однако далеко не всегда есть возможность приобрести такое оборудование по ряду причин. Поэтому в данной статье мы рассмотрим вопрос о том, как датчик движения своими руками.

Виды датчиков движения

Основной задачей датчика движения является фиксация перемещения в заданной области. Как только объект пересечет указанную черту, или займет локацию в охватываемой датчиком области, сенсор воспримет это явление и передаст соответствующий сигнал. В обиходе, на сегодняшний день, присутствует достаточно большое разнообразие подобных устройств, отличающихся как функционалом, так и принципом действия:

  • инфракрасные – основаны на принципе изменения состояния электронного ключа под воздействием светового излучения;
  • радиоволновые – посылают в заданную область определенную частоту радиоволн, в случае появления препятствия волны отражаются и антенна воспринимает это излучение, подавая соответствующий сигнал в ответ;
  • тепловые – реагируют на появление предметов с определенной температурой в зоне охвата, пригодны для использования в помещениях или после захода солнца;
  • магнитные – представляют собой аналог кнопки, устанавливаемой на двери или калитке, срабатывают при открытии, такой тип датчика имеет существенные ограничения в работе;

Тепловые датчики движения будут сбоить при установке их на кухне около обогревателей и других источников тепла. Аналогичным образом боится воздействия помех и радиоволновой датчик. Поэтому широкое распространение получили инфракрасные устройства, работающие за счет фотореле, изменяющего уровень сопротивления при попадании световых волн. Наиболее простым и понятным в изготовлении будет инфракрасный датчик движения.

Схемы датчиков движения

Принцип действия датчика движения основывается на показаниях измерительного элемента, фиксирующего изменения определенного параметра в окружающей среде. В качестве воспринимающего элемента мы рассмотрим пиромодуль (PIR элемент) или фоторезистор, которые будут реагировать на изменение инфракрасного излучения. Наипростейшей схемой такого датчика является:

Рис. 1. Схема датчика на пиромодуле

Как видите на рисунке 1, пиромодуль PIR D203S включает в себя несколько элементов:

  • непосредственно сам пироэлектрик PIR;
  • полевой транзистор T1;
  • шунтирующий резистор R1.

Работа схемы происходит следующим образом: при попадании света на PIR датчик он изменяет параметр электрической величины и открывает цепь для протекания тока через нагрузку. Это наиболее простой вариант сенсора для датчика движения, вместо него можно использовать отечественный образец ПМ-4. Подключение последнего будет производиться немного сложнее и потребует отдельной установки некоторых радиодеталей. Схема подключения датчика ПМ-4 приведена на рисунке ниже:

Рис. 2. Подключение сенсора ПМ-4

Данная модель PIR элемента, в отличии от предыдущей, имеет восемь выводов, 5 из которых нам понадобятся для подключения. Как видите на схеме 2, подключение происходит следующим образом:

  • выводы 1,6 и 8 необходимо объединить для подключения к минусовой шине;
  • клемма 8 подключается к клемме 2 через резистор R1;
  • вывод 2 подсоединяется к затвору транзистора VT1;
  • клемма 4 датчика подсоединяется к истоку транзистора VT1.

Нагрузка или рабочий электроприбор подсоединяется к стоку полупроводникового элемента. ПМ-4 гораздо чаще встречается у радиолюбителей, поэтому его проще найти в качестве подручного помощника. Но при отсутствии таковых из ситуации поможет выйти и обычный биполярный транзистор, если с него удалить верхнюю крышку, чтобы открыть доступ света к кремниевому кристаллу. В этом случае, на его основе также можно собрать датчик движения своими руками, рабочая схема такого датчика приведена на рисунке 3 ниже:

Рис. 3. Схема датчика движения на основе транзистора

Так как регулировка открытого и закрытого положения в датчике движения будет осуществляться за счет попадающего на кристалл светового потока, база удаляется и в работе схемы не участвует. В остальном схема будет работать по такому принципу:

  • при попадании света на открытый кристалл транзистора VT1 он откроется, и ток будет протекать через его цепь и усилитель DA1 к нагрузке;
  • в случае прекращения подачи светового потока на VT1 переход закроется и напряжение в точке А устремиться к нулю, конденсатор C1 начнет разряжаться;
  • питание нагрузки прекратится за счет закрытия фототранзистора, а возобновление наступит лишь после того, как барьер между источником света и приемником покинет заданную область;

Рис. 4. Препятствие между источником и приемником

  • на выход датчика движения можно подключить реле или контактор, которое будет управлять включением или отключением прожектора освещения.

На схеме R1 совместно с конденсатором C1 представляют собой времязадающую цепочку, поэтому от их параметров будет зависеть результат включения нагрузки. В нашем примере, наиболее часто встречается подключение освещения от датчика движения. Регулируемый резистор R2 установлен в цепь обратной связи усилителя, и чем больше его номинал, тем эффективнее работа усиления, но снижается устойчивость всей схемы. Поэтому подбор этих трех элементов нужно производить опытным путем, на рисунке выше приведены лишь приблизительные параметры.

Что потребуется для изготовления?

Для того чтобы собрать датчик движения своими руками вам понадобиться перечень радиоэлементов, изложенный в списке, если вы используете какую-либо другую схему, то детали подбираются под нее:

  • фоторезистор (при отсутствии можно заменить модернизированным транзистором, как рассматривалось на рисунке);
  • емкостной элемент;
  • усилитель с возможностью установки обратной связи;
  • два резистора, один из которых имеет функцию регулировки;
  • реле или контактор в качестве исполнительного блока;
  • светодиод или лазерная указка для источника освещения;

Рис. 5. Светодиод в качестве источника освещения

  • соединительные провода и плата.

Из инструментов вам пригодятся кусачки, паяльник и припой, если в ход пойдет монтажная плата, то возьмите любое приспособление для распила или отделения по точкам. Заметьте, что все соединения электрических деталей в соответствии с п.2.1.21 ПУЭ должны производиться пайкой, болтовым соединением, обжимом или опрессовкой, поэтому ни в коем разе не делайте скруток. Последний вариант актуален на этапе проектирования и подборки элементов, когда все узлы датчика движения находятся под вашим непосредственным контролем.

Процесс изготовления датчика движения пошагово

Качество и полученный результат при сборке датчика движения своими руками напрямую зависит от вашей осведомленности в радиомоделировании и наличия определенных навыков. Поэтому чтобы исключить элементарные неточности и ошибки мы приведем пошаговую инструкцию по изготовлению датчика движения:

Общее время: 1 час

Проверьте целостность деталей

Предварительно подготовьте радиодетали для датчика движения из предыдущего списка и проверьте их целостность визуальным осмотром.

Нанесите разметку на плату

Приложите детали к монтажной плате, рассчитайте их количество и способ расположения, исходя из принципа и схемы соединения датчика движения. Когда нужное число отверстий или размеры будут у вас, отметьте их на плате.

Отпилите по линии разметки часть платы

При помощи слесарного инструмента отпилите выделенный участок по нанесенной разметке. Во время распила платы весь массив желательно закрепить в тисках или прижмите к столу, так процесс будет легче, а линия отделения получится ровной.

Обработайте края напильником

Если у вас получились серьезные огрехи по краю платы или вам принципиально нужны ровные края для датчика движения, то их следует обработать наждачкой или напильником.

Вставьте детали в отверстия на плате

Установите все элементы в отверстия на плате. Монтаж производится таким образом, чтобы детали входили плотно, не болтались и не мешали поместить конструкцию в корпус.

Припаяйте элементы на плату

С помощью паяльника и олова припаяйте все элементы сенсора движения на плату.

Подключите к прибору освещения

Теперь вы получили готовое устройство для фиксации движения, который можно подключить через реле к прибору освещения. Рекомендую обязательно опробовать работу перед установкой.

Заметьте, что в случае наружной установки совместно с прибором освещения важно обеспечивать достаточный уровень защиты от проникновения пыли и влаги. Поэтому собранная плата помещается в герметичный корпус, а все отверстия прорабатываются герметиком.

Как сделать датчик движения своими руками?

Если есть желание обеспечить своё жилище от незаконного проникновения или просто сделать, чтобы свет в подъезде дома включался только тогда, когда кто-то в нём есть, можно сделать датчик движения. Несмотря на то что это кажется сложным, в рамках статьи вы сможете лично убедиться: это не так. У вас может быть желание сделать датчик движения для освещения. Можно также реализовать охранную сигнализацию – всё упирается в вашу фантазию.

О датчиках замолвим слово

Сначала будут идти самые легкие и примитивные схемы, а под конец вы увидите значительно усложнённые и более интересные решения. Но сначала небольшое предисловие. Если у вас есть желание ознакомиться с тем, как работают инфракрасные датчики, или вы думаете увидеть здесь схемы, которые будет сложно собрать в домашних условиях – разочаруем. Данная статья полностью и целиком нацелена исключительно на тех, кто расширяет свой кругозор, желает понять принцип работы и собрать несколько простейших схем, чтобы набить руку в создании подобных устройств и понять, как сделать датчик движения своими руками.

Самый простой и… нерабочий вариант

Самый простой рабочий вариант

  1. GB1 – так обозначен источник питания;
  2. V – сюда подключается вольтметр;
  3. R1 – это проволочный резистор, который является самым важным подобным устройством в схеме;
  4. R2 – резистор, который необходим для шунтирования верхнего плеча потенциометра.
  5. R3 – сопротивление нагрузки. Можно подключить любой тип индикации, от обычных лампочек до схем, воспроизводящих звук.

Теперь посмотрите на график и вспомните резистор из пункта №4. Линии обозначают преобразование движения объекта в напряжение. Красная — в случаях, когда нет R2, а зелёная – если он есть. Про достоинства можно сказать, что его легко собрать, и он достаточно точен. Недостаток один – требуется небольшая отладка, прежде чем использовать устройство.

Читать еще:  ДАТЧИК ВИБРАЦИИ

Датчик линейного перемещения своими руками

Индуктивный датчик положения
и малых линейных перемещений

Индуктивный датчик положения и малых (около 1 мм) линейных перемещений разрабатывался для применения в магнитных подшипниках и магнитных подвесах [1].

Введение

Одной из проблем, возникающих при разработке магнитных подшипников, является выбор датчика положения подвешенного ротора. Датчик положения должен удовлетворять ряду требований: быть достаточно простым в реализации, иметь высокую линейность характеристики, высокую чувствительность и помехозащищенность, обладать достаточной надежностью. Ротор магнитного подшипника имеет три — шесть поступательных степеней свободы, поэтому конструкция требует установки соответствующего количества датчиков. Каждый из них должен реагировать на изменение соответствующей координаты и быть нечувствительным к изменениям других (развязка по координатам). В качестве датчика положения возможно применение оптоэлектронных, емкостных, индуктивных датчиков. Оптоэлектронный датчик положения обладает высокой чувствительностью и линейностью, достаточно прост в реализации, но требует защиты от паразитной засветки и не дает хорошей развязки по координатам. Емкостной датчик положения отличается сложностью электронного оборудования, большими габаритами чувствительных элементов, низкой чувствительностью и также не дает хорошей развязки по координатам. По совокупности характеристик в качестве датчика положения наиболее подходящим является индуктивный датчик. Он достаточно прост в изготовлении, его чувствительность ненамного меньше, чем у оптоэлектронного, а помехозащищенность наиболее высокая по сравнению с рассмотренными датчиками. Кроме того, этот тип датчика позволяет использовать наиболее малогабаритные чувствительные элементы и достигать таким образом хорошей развязки по координатам.

Принцип работы

Работа индуктивного датчика положения основана на изменении индукции чувствительного элемента при изменении зазора между ним и ферромагнитным движущимся объектом. Вариант конструкции чувствительного элемента представлен на рис. 1. На половине ферритового кольца К7 х 4 х 2 600НН намотана обмотка из 100 витков провода ПЭВ-2 диаметром 0.05 мм. Торцы сердечника отшлифованы с применением алмазной пасты. Качество их поверхности определяет чувствительность и линейность датчика. Возможно также исполнение датчика в открытом со стороны подвижного ферромагнитного объекта броневом ферритовом сердечнике (внешний диаметр до 10 мм, параметры обмотки те же) с центральным стержнем. Перемещающийся объект, положение которого контролируется с помощью датчика, должен быть ферромагнитным (из материала с высокой магнитной проницаемостью). Возможно нанесение такого материала на движущийся объект в зоне чувствительности датчика.

Рис. 1. Конструкция чувствительного элемента индуктивного датчика положения (на полукольце и в броневом сердечнике): 1 — обмотка, 2 — ферритовый сердечник, 3 — ферромагнитное основание (движущийся объект).

Конструкция электронной части

Принципиальная схема индуктивного датчика положения показана на рис. 2. На микросхеме DA1 (КР140УД708) собран генератор синусоидального сигнала частотой около 20 кГц и амплитудой около 2 В. Частота генератора задается элементами R1C1R2C2. В цепь отрицательной обратной связи для поддержания необходимого коэффициента усиления включена лампа накаливания HL1. Напряжение с генератора через резистор R4 подается на обмотку L1 чувствительного элемента датчика. Напряжение на этой обмотке относительно общего провода зависит от индуктивности чувствительного элемента, которая определяется расстоянием от него до движущегося ферромагнитного объекта. На микросхеме DA2 (КР140УД708) собран детектор переменного напряжения, снимаемого с обмотки L1, коэффициент усиления которого выбирается из условия получения чувствительности датчика порядка 1 Вольт/миллиметр. Роль фильтрующего элемента выполняет конденсатор C3. Напряжение шумов на выходе датчика не превышает нескольких милливольт.

Рис. 2. Схема принципиальная электронного преобразователя индуктивного датчика положения и малых линейных перемещений.

Ссылки:

  • Датчик — устройство, являющееся первичным элементом цепи измерения, контроля или регулировки какой-либо физической величины, изменяемый вместе с этой величиной некоторый параметр которого (сигнал) может преобразовываться данной цепью для дальнейшего использования в соответствии с предназначением цепи.
  • Магнитный подвес — устройство для разгрузки опоры, действующее за счет сил магнитного притяжения или отталкивания.
  • Магнитный подшипник — подшипник, принцип работы которого основан на использовании сил магнитного притяжения или отталкивания.

24.09.2003
20.01.2006
08.03.2010

Применение датчика ИСД-5 для измерения линейного перемещения

В статье описывается применение нашего датчика скорости и длины ИСД-5 в качестве датчика линейного перемещения.

Первичным измеряемым параметром является скорость объекта

  • Линейное перемещение вычисляется как сумма ΔSi = ΔVi*Δti , при этом время между измерениями Δt =30 мс (при частоте измерений 33 Гц), т.е. значение скорости (и пути) обновляется каждые 30 мс.
  • Частоту измерений значительно увеличить не удается, поскольку из общих принципов для точного измерения требуется некоторое время (его можно сократить, но соответственно ухудшится точность единичного измерения).

Промышленные применения: например необходимо контролировать линейное перемещение какого либо механического объекта относительно поверхности. Все вычисления линейного перемещения должны производиться относительно базовой точки контроллером без ОС, с жестким алгоритмом реального времени. При этом наиболее точным является перевод данных длины в непрерывную последовательность импульсов, частота которых жестко привязана к текущей измеренной скорости и эта частота обновляется каждые 30 мс.

Например, в контроллере выставлено, что скорости 1 м/с соответствует 1000 Гц импульсного выхода. За 1 с объект пройдет 1 м, соответственно, на каждый импульс приходится 1 мм перемещения. При 2 м/с выходная частота 2000 Гц и на каждый импульс опять приходится 1 мм. Т.е. для любой измеренной скорости выходная частота изменяется так, что всегда 1 имп = 1 мм. Это поясняется рис.1:

Рис.1. Изменение частоты импульсного сигнала (меандр) от измеренной скорости. Частота изменяется после очередного измерения скорости, но по достижении целого числа периодов предыдущего измерения, поэтому нет никаких скачков (дополнительных импульсов) при изменении частоты.
Здесь красная линия – реальная скорость, черные – измеренная скорость за предыдущие 30 мс.

Оценка погрешности измерений линейного перемещения из-за дискретности измерения скорости:
При переменной скорости ее нужно измерять чем чаще, тем лучше. Оценим, какая частота измерений достаточна (дальнейшее увеличение не приводит к увеличению точности отреза) исходя из критерия максимально физически возможного ускорения объекта. Пусть это будет 10 м/с2 (см. рис.2) Тогда за время 30 мс объект увеличит скорость на V=at = 0,3 м/с. Пусть при постоянной скорости 10 м/с мы измеряем перемещение за 2 измерения (за 0,06 с) при выставленном коэффициенте 1000 Гц/м/с. Получим 10000 имп/с *0,06с = 600 мм или по 300 мм на измерение. При ускорении объекта 10 м/с2 получим скорости, например, 9,7 и 10,3 м/с, соответственно частоты 9700 и 10300 Гц и число импульсов 291 + 309 = те же 600 мм. и переместится на S = at2/2 = 4,5 мм.

Рис.2. Перемещение объекта с постоянным ускорением 10 м/с2 и с переменным (пунктирные линии скорости).

То есть, при движении объекта с постоянным ускорением результат измерения линейного перемещения также не зависит от частоты измерения. Разумеется, при переменных ускорениях могут быть эффекты второго порядка нелинейности, например, при нарастании ускорения измеренное линейное перемещение немного занижается, а при нарастании замедления – завышается. Но, поскольку скорость перемещения колеблется относительно некоторой заданной для процесса, эти эффекты взаимно компенсируются, тем более на перемещениях в десятки метров. Практика показала, что частоты измерения 35 Гц (как сейчас) достаточно для практически всех применений (если не рассматривать импульсные процессы (ударные, с большими ускорениями и малыми временами)).

Таким образом, импульсный выход позволяет измерить линейное перемещение с практически любым разрешением (можно выставить и 0,1 мм/имп).
Как показывает практика работы с нашими датчиками ускорения движущихся объектов на которых они устанавливаются допустимо до 5 м/с2 в пределах паспортных данных по линейному перемещению.

Принцип работы индуктивных датчиков перемещения

Предлагаем Вам ознакомиться с физическими основами работы индуктивных датчиков перемещения производства компании RDP Electronics Ltd (United Kingdom), с их основными параметрами, преимуществами и сферами применения.

Сам термин LVDT (Linear Variable Differential Transformer) — означает линейный дифференциальный трансформатор с переменным коэффициентом передачи.

Рассмотрим принцип работы датчиков на LVDT технологии.

Первичная возбуждающая обмотка
Вторичная обмотка 1
Вторичная обмотка 2
Результирующий сигнал от суммы вторичных обмоток

В принципе имеется две схемы работы — с выходным напряжением и выходным током.


Схема работы с выходным током (4-20мА)

Схема работы с выходным напряжением

Рассмотрим более детально сам процесс измерения перемещения.

Датчик перемещения, работающий по технологии LVDT, состоит из трех обмоток трансформатора — одной первичной и двух вторичных. Степень передачи тока между первичной и двумя вторичными обмотками определяется положением подвижного магнитного сердечника, штока. Вторичные обмотки трансформатора соединены в противофазе.

При нахождении штока в середине трансформатора, напряжение на двух вторичных обмотках равны по амплитуде, а т. к. они соединены противофазно, суммарное напряжение на выходе равно нулю — перемещения нет.

Если шток перемещается от серединного положения в какую либо сторону — происходит увеличение напряжения в одной из вторичных обмоток и уменьшение в другой. В результате суммарное напряжение будет не нулевым — датчик будет фиксировать смещение штока.

Соотношение выходной фазы сигнала по сравнению с фазой возбуждающего сигнала дает возможность электронике понять, в какой части обмотки находится в данный момент шток.

Основная особенность принципа работы индуктивных датчиков перемещения состоит в том, что прямой электрический контакт между чувствительным элементом и трансформатором отсутствует (связь осуществляется через магнитное поле), что дает пользователям абсолютные данные по перемещению, теоретически бесконечную точность разрешения и очень долгий срок службы датчика.

Особенности схемы работы с выходным током — т. к. цепь генератор/демодулятор встроена в сам датчик перемещения и питается от выходного тока 4-20 мА, то нет необходимости во внешнем оборудовании для формирования сигнала.

Особенности схемы работы с выходным напряжением — цепь генератор/демодулятор, встроенная в датчик перемещения обеспечивает возбуждение и преобразует сигнал обратной связи в напряжение постоянного тока. При этом так же не требуется внешнее оборудование для формирования сигнала.

Особенности измерения выходного сигнала.
1) Если выходное напряжение измеряется не фазочувствительным (среднеквадратичным) вольтметром, то отклонение штока в любую сторону от центрального положения в трансформаторе датчика будет соответствовать увеличению выходного напряжения.

Читать еще:  Датчик Холла Схема Принципиальная

Заметим, что кривая не касается горизонтальной оси. Это происходит из-за остаточного выходного напряжения.

2) Если используется фазочувствительная демодуляция, то по выходному сигналу можно судить, в какой части трансформатора находится шток в данный момент.

Для формирования сигнала всегда используется фазочувствительная демодуляция, т.к. это исключает влияние на выходной сигнал остаточного выходного напряжения и позволяет пользователю знать положение штока в трансформаторе.

Диапазон линейности индуктивного датчика перемещения.
Если мы рассмотрим выходную кривую вне механического диапазона типичного LVDT датчика, то можно заметить, что на краях диапазона кривая изгибается. Это значит, что механический диапазон существенно шире линейного участка работы.

При калибровке датчика, важно, что электрическая нулевая точка используется в качестве ссылки, и что датчик используется в пределах ± FS (полного диапазона) вокруг электрического нулевом положения.

Если проводить калибровку не беря за основу точку ноля вольт, одно из положений полного диапазона будет за пределами линейного диапазона и, следовательно, может привести к ошибке линейности.

Типы индуктивных датчиков перемещения

Тип 1 — несвязанные преобразователи, которые имеют якорь, который отделен от тела корпуса. Части датчика должны быть установлены таким образом, что якорь не прикасался к внутренней трубке корпуса. Сделав это, можно получить абсолютное отсутствие трения при движении чувствительного элемента датчика.

Тип 2 — монолитные преобразователи, которые имеют тефлоновый подшипник, который направляет якорь (шток) по внутренней трубке.

Тип 3 — монолитные преобразователи с возвратной пружиной, которая толкает якорь (шток) наружу.

Внутреннее строение типичного индуктивного датчика перемещения LVDT

Преимущества индуктивных датчиков перемещения LVDT

1. Преимущества над линейными потенциометрами (POTS).

  • Не имеют контакта корпуса и внутренних деталей с чувствительным элементом, что означает, что нет никакого износа при движении штока. POTS датчики имеют контакт с чувствительным элементом и могут быстро изнашиваются, особенно под воздействием вибрации.
  • Можно легко обеспечить защиту от влаги и пыли на требуемом уровне, даже стандартные версии LVDT датчиков обычно имеют гораздо лучший уровень защиты от внешний воздействий, чем POTS.
  • Вибрация не вызывает влияния на пропадание сигнала, в отличие от POTS, где скользящий бегунок может прервать контакт с проводником при вибрации.

2. Преимущества над магнитострикционными датчиками.

  • Не восприимчивы к ударам и вибрации.
  • Менее восприимчивы к паразитным магнитным полям окружающей среды.
  • Система формирования сигнала может быть удалена от чувствительного элемента на некоторое расстояние, что позволяет использовать датчики при работе с высокой температурой и высоким уровнем радиации.
  • Магнитострикционные датчики не имеют короткого штока ±100мм или менее, а это как раз наиболее востребованный диапазон технического применения датчиков перемещения.

3. Преимущества над кодерами (датчиками положения).

  • Имеют лучший аналоговый частотный отклик.
  • Имеют более прочный корпус.
  • Сразу после включения «знают» положение штока, в отличии от кодеров, которым надо указывать постоянную ссылку на известное положение.

4. Преимущества над переменными векторными резистивными преобразователями (VRVT)

  • LVDT датчики как правило более дешевы.
  • Имеют меньший диаметр корпуса.
  • Более прочные и не изнашиваются.
  • Могут использоваться значительно дольше.

5. Преимущества над линейными емкостными датчиками

  • LVDT датчики как правило более дешевы.
  • Менее восприимчивы к внешним условиям эксплуатации.
  • Значительно более прочные.

Особенности индуктивных датчиков перемещения LVDT

  • Максимальная рабочая температура 600°C.
  • Минимальная рабочая температура –220°C (для справки, температура жидкого азота -196°C, температура жидкого гелия -269°С).
  • Могут работать при уровне радиации 100,000 рад.
  • Могут работать при давлении 200Бар.
  • Могут работать под водой, при этом вода может попадать внутрь датчика не причиняя ему вреда. Существует специальная серия подводных датчиков, которые могут без тех. осмотра работать под водов в течении 10-ти лет, работать под водой на глубине до 2,2км. Кабельные разъемы могут подсоединяться так же под водой.

Основные сферы применения LVDT датчиков

Промышленные измерительные системы

  • Регулирующие вентили — везде, где существуют регулирующие вентили индуктивные датчики перемещения могут быть использованы для контроля положения штока вентиля. Особенно, где есть ответственные участки работы, например, в клапанах пара для турбин на электростанциях.
  • Контроль положения шлюзов — погружные датчики перемещения подходят для измерения положения шлюзов в водохозяйственных и канализационных системах.
  • Измерение зазора между валками.
    Для поддержания равномерной толщины проката зазор между валками часто измеряется на обоих концах.
  • Контроль перемещения штоков вентилей на подводных нефте/газо проводах.
  • Контроль работы гидравлических активаторов — измерение перемещения объекта, который передвигает активатор. Благодаря очен высокой износостойкости, данные LVDT датчики перемещения могут выдерживать миллионы циклов перемещения.
  • Контроль положения/перемещения режущих инструментов, отрезающих рулонные материалы.
  • Измеряет положение/смещение роликов, которые используется для выпрямления полосового проката перед штамповкой.
  • Могут быть использованы для динамического измерения размеров (диаметров) рулонов продукта, например, инициировать сигнал к системе управления, когда рулон достигает максимального/минимального размера при наматывании/сматывании материала.

Станки

  • Могут быть использованы в испытательных приспособлениях для измерения круглости, плоскостности и т.д. частей машин для анализа качества их изготовления.
  • Могут быть использованы для оценки и контроля взаимного расположения компонентов деталей в сборке, когда требуется юстировка/подгонка размеров взаимного расположения деталей.

Авиация/космонавтика

  • Могут быть использованы для оценки реакции привода на действие активатора. Например, преобразователь измеряет положение отклонения закрылков крыла самолета при техническом обслуживании. Тут очень важно измерить скорость срабатывания активатора после подачи на него управляющего сигнала, а так же скорость изменения положения закрылков.
  • Анализ Ротора вертолета
    Датчики LVDT используются на вертолетах, чтобы измерить угол наклона лопастей ротора.
  • Могут быть использованы для оценки смещения корпуса двигателя при нагревании.
  • Могут быть использованы для измерения смещения (деформации) лопасти турбины при внешнем воздействии.
  • Могут быть использованы для измерения отклонения диафрагмы сопла реактивного двигателя.
  • Могут быть использованы для испытания крыльев самолетов для измерения их отклонения при нагрузке.

Строительство / Проектирование зданий и сооружений

  • Могут быть использованы для измерения вибрации или деформации мостов при изменении трафика движения или порывов ветра.
  • Могут быть использованы для измерения смещения грунта при строительстве, контроля оползней и насыпных дамб.
  • Могут быть использованы при испытании крупногабаритных строительных конструкций, балок, пролетов моста и т. д. на силовую деформацию.

Автомобилестроение

  • Могут быть использованы для контроля смещения корпуса двигателя при его испытаниях.
  • Идеальным применением LVDT датчиков может быть тестирование компонентов подвески автотранспорта.
  • Могут быть использованы для контроля изготовления прецизионных компонентов.
  • Могут быть использованы для настройки компонентов двигателя, таких как дизельные форсунки.
  • Могут быть использованы для тестирования сидений, дверей, педалей и ручек транспортных средств для моделирования продления их срока службы.
  • Могут быть использованы для измерения профиля поверхности заготовки, например стекла или других площадных объектов.

Выработка энергии

  • Могут быть использованы для измерения биения вала турбины.
  • Могут быть использованы для контроля положения главного парового клапана, который регулирует поток пара в турбину. Клапан постоянно корректирует свое положения для поддержания постоянной скорости вращения турбины. LVDT датчики идеально подходят для работы в зоне высоких температур, грязи и постоянной вибрации.
  • Могут быть использованы для контроля положения перепускного клапана. Когда откроется перепускной клапан, датчик может испытать температуру 200°C.

Индикаторы для линейных датчиков перемещения и положения

Для измерения перемещений и положения различных объектов в промышленности, например, обрабатывающего инструмента или узла, применяются датчики линейного перемещения и положения.

Наиболее распространены потенциометрические датчики линейных положений и перемещений. При низкой стоимости относительно, например, магнитострикционных датчиков положения, они обладают приемлемой точностью от 0,1 до 0,02% от диапазона измерения.

Помимо задач автоматизированного управления инструментом, перед инженером могут быть поставлены задачи организации визуального контроля за положением инструмента в цифровом или графическом виде. Для этого как раз и предназначены индикаторы для потенциометрических датчиков положения и перемещения .

OM 402UNI это 4-разрядный прибор с универсальными входами. Одним из них является так называемый вход DU (специальный тип, используемый только с линейным потенциометром).

После подключения потенциометра к ОМ 402UNI необходимо сделать калибровку прибора. Для этого сначала надо установить потенциометр в нулевое положение и нажать кнопку на передней панели прибора, после этого установить потенциометр в максимальное механическое положение и также, нажав кнопку, подтвердить границы.

Таким образом определяются значения МИНИМУМА и МАКСИМУМА. Затем необходимо присвоить этим двум позициям значения на дисплее. Остальные значения между ними получатся автоматически по линейному закону.

После этого на дисплее можно визуально считывать значения. Дополнительные релейные, аналоговые выходы или выходы данных, реагируя на установленные нами границы, могут передавать измеренные значения в другие системы.

OM 402UNI также позволяет осуществлять запись измеренных значений в формате дата/время/значение с частотой 1 Гц. Максимальное количество записей в памяти составляет 750 000 значений. Когда память заполнена, самые старые записи могут быть перезаписаны новыми, или запись может быть прекращена.

OM 502DU . У этого прибора только один тип входа – потенциометрический, и его узконаправленное применение позволяет повысить точность и скорость измерений.

С его точностью 0,02% от диапазона OM 502DU приближается к точности линейных потенциометров. Высокая точность и стабильность работы обеспечивается встроенным процессором с высокоскоростным преобразователем.

Каждый индикаторный прибор ОМ с кодировкой UNI или DU имеет встроенный дополнительный источник питания и может обеспечивать питание потенциометрического датчика. Это напряжение питания очень точно и стабилизировано, поэтому и измерение с помощью этого датчика будет максимально точным.

Там, где необходимо графически отображать положение датчика, потому что это более наглядно для оператора, можно использовать Шкальные индикаторы барографы серии OMB .

Если помимо барографа требуется сочетание с цифровым дисплеем, следует применять такие модификации барографов, как OMB 402UNI, OMB 412UNI или OMB 452UNI.

Там, где необходимо считывать данные на большом расстоянии (до 50 м), рекомендуется использовать крупногабаритные цифровые дисплеи , например, OMD 202UNI.

Читать еще:  Датчики пожарной сигнализации

OMD 202UNI это многофункциональный прибор в исполнении крупногабаритного 4/6-разрядного цифрового индикатора. Большой размер знаков (до 125 мм) позволяет наблюдать за показаниями в отдалении максимально на 80 м.

Имеется возможность наружного монтажа, прибор соответствует классу защиты IP64. Для удобства управления стандартно поставляется пульт дистанционного управления (ИК).

Дополнительным преимуществом всех представленных выше индикаторов линейных перемещений и положения является возможность их дистанционной настройки с применением программного обеспечения OM Link .

OM Link представляет собой специализированную программу, позволяющую строить сложные измерительные системы и поддерживать полное управление приборами и отслеживаемыми данными напрямую с персонального компьютера. Подключение приборов производится с использованием RS232 или RS485 (подключается до 32 приборов к одному порту персонального компьютера).

Потенциометрические датчики положения для индикаторов положения и перемещения


Celesco SR1A
герметичный тросовый датчик линейного перемещения.

Герметичный преобразователь линейных перемещений от 0 до 4450 мм. Предназначен для уличного применения и высокой влажности. Сделанный из прочного ударопрочного пластика, подходит для условий с суровыми механическими воздействиями.

Celesco SP2 тросовый датчик линейного перемещения.

Компактный преобразователь линейных перемещений от 0 до 1270 мм. Экономичное и водостойкое устройство, с кабельным присоединением метровой длины, имеет компактное исполнение для ограниченных пространств и рассчитан на большое число циклов измерений.

Измерение линейного перемещения (положения) от 0 до 3000 мм разного рода объектов, рабочих органов машин и механизмов в промышленности, мониторинг и передача данных оператору.

Датчик линейного перемещения: назначение и виды

Содержание

  1. Назначение
  2. Как выбрать
  3. Типы датчиков линейного перемещения
  4. Область применения

Датчик линейных перемещений — это устройство, предназначенное для определения изменения местоположения объекта по одной координате, а также расстояния до объекта. При этом объект может находиться в твердой, жидкой или сыпучей форме.

Назначение

Такие датчики преобразуют данные о перемещении объекта в выходной сигнал. Являются одним из важных измерительных элементов систем управления и контроля. Они широко применяются в различных областях, поэтому выделяют несколько разновидностей, отличающихся по принципу действия, точности, цене.

  • показывают положение объекта управления (ОУ) или рабочего органа оборудования;
  • отслеживают линейные перемещения ОУ или рабочего органа;
  • фиксируют окончание этапа в системах цикловой автоматики;
  • определяют размеры ОУ (например, заготовок);
  • измеряют уровень жидкости;
  • характеризуют состояние оборудования в части его загрузки.

Как выбрать датчик линейного перемещения?

Для выбора прибора требуется определить следующие параметры: необходимый диапазон измерений, разрешение и повторяемость. Также необходимо определить, какой должна быть его форма в зависимости от типа сборки.

Важно также знать, будет ли датчик использоваться в специальных условиях: во влажной, запыленной среде, взрывоопасных зонах и т.д.

Типы датчиков линейного перемещения

  • индуктивные;
  • потенциометрические;
  • магнитострикционные.

Потенциометрический датчик линейного перемещения

Датчик данного типа в своей основе имеет электрический контур, содержащий потенциометр (переменный резистор). при перемещении объекта его сопротивление изменяется.

В таких датчиках используется простая технология, поэтому как правило они обладают небольшой стоимостью. При этом их точность довольно большая. Однако, они часто чувствительны к износу, вибрациям, посторонним предметам и экстремальным температурам.

Индуктивный датчик линейного перемещения

Имеет переменный резистор, содержащийся в электрическом контуре. при перемещении объекта его сопротивление изменяется.

Индуктивные датчики линейного перемещения являются более высокоточными и широко используются во многих отраслях промышленности.

Их главными преимуществами является низкая стоимость и почти неограниченный срок службы.

Магнитострикционный датчик линейного перемещения

Имеет генератор магнитного поля и считывающую головку, встроенную в датчик. Их взаимодействие позволяет определять положение объекта.

Такие приборы являются высокоточными, их разрешение доходит до 1 мкм при уровне защиты до IP67. В следствии своих высоких технических характеристик, магнитострикционные датчики являются одними из самых дорогих

Область применения

Датчики линейного перемещения нашли применения в различных отраслях промышленности. К ним относится, например: охранная сфера, промышленно-производственные системы автоматического управления, автоматические линии, счетные операции, машиностроение на разнообразных обрабатывающих центрах и станках.

Индикаторы для линейных датчиков перемещения и положения

Для измерения перемещений и положения различных объектов в промышленности, например, обрабатывающего инструмента или узла, применяются датчики линейного перемещения и положения.

Наиболее распространены потенциометрические датчики линейных положений и перемещений. При низкой стоимости относительно, например, магнитострикционных датчиков положения, они обладают приемлемой точностью от 0,1 до 0,02% от диапазона измерения.

Помимо задач автоматизированного управления инструментом, перед инженером могут быть поставлены задачи организации визуального контроля за положением инструмента в цифровом или графическом виде. Для этого как раз и предназначены индикаторы для потенциометрических датчиков положения и перемещения .

OM 402UNI это 4-разрядный прибор с универсальными входами. Одним из них является так называемый вход DU (специальный тип, используемый только с линейным потенциометром).

После подключения потенциометра к ОМ 402UNI необходимо сделать калибровку прибора. Для этого сначала надо установить потенциометр в нулевое положение и нажать кнопку на передней панели прибора, после этого установить потенциометр в максимальное механическое положение и также, нажав кнопку, подтвердить границы.

Таким образом определяются значения МИНИМУМА и МАКСИМУМА. Затем необходимо присвоить этим двум позициям значения на дисплее. Остальные значения между ними получатся автоматически по линейному закону.

После этого на дисплее можно визуально считывать значения. Дополнительные релейные, аналоговые выходы или выходы данных, реагируя на установленные нами границы, могут передавать измеренные значения в другие системы.

OM 402UNI также позволяет осуществлять запись измеренных значений в формате дата/время/значение с частотой 1 Гц. Максимальное количество записей в памяти составляет 750 000 значений. Когда память заполнена, самые старые записи могут быть перезаписаны новыми, или запись может быть прекращена.

OM 502DU . У этого прибора только один тип входа – потенциометрический, и его узконаправленное применение позволяет повысить точность и скорость измерений.

С его точностью 0,02% от диапазона OM 502DU приближается к точности линейных потенциометров. Высокая точность и стабильность работы обеспечивается встроенным процессором с высокоскоростным преобразователем.

Каждый индикаторный прибор ОМ с кодировкой UNI или DU имеет встроенный дополнительный источник питания и может обеспечивать питание потенциометрического датчика. Это напряжение питания очень точно и стабилизировано, поэтому и измерение с помощью этого датчика будет максимально точным.

Там, где необходимо графически отображать положение датчика, потому что это более наглядно для оператора, можно использовать Шкальные индикаторы барографы серии OMB .

Если помимо барографа требуется сочетание с цифровым дисплеем, следует применять такие модификации барографов, как OMB 402UNI, OMB 412UNI или OMB 452UNI.

Там, где необходимо считывать данные на большом расстоянии (до 50 м), рекомендуется использовать крупногабаритные цифровые дисплеи , например, OMD 202UNI.

OMD 202UNI это многофункциональный прибор в исполнении крупногабаритного 4/6-разрядного цифрового индикатора. Большой размер знаков (до 125 мм) позволяет наблюдать за показаниями в отдалении максимально на 80 м.

Имеется возможность наружного монтажа, прибор соответствует классу защиты IP64. Для удобства управления стандартно поставляется пульт дистанционного управления (ИК).

Дополнительным преимуществом всех представленных выше индикаторов линейных перемещений и положения является возможность их дистанционной настройки с применением программного обеспечения OM Link .

OM Link представляет собой специализированную программу, позволяющую строить сложные измерительные системы и поддерживать полное управление приборами и отслеживаемыми данными напрямую с персонального компьютера. Подключение приборов производится с использованием RS232 или RS485 (подключается до 32 приборов к одному порту персонального компьютера).

Потенциометрические датчики положения для индикаторов положения и перемещения


Celesco SR1A
герметичный тросовый датчик линейного перемещения.

Герметичный преобразователь линейных перемещений от 0 до 4450 мм. Предназначен для уличного применения и высокой влажности. Сделанный из прочного ударопрочного пластика, подходит для условий с суровыми механическими воздействиями.

Celesco SP2 тросовый датчик линейного перемещения.

Компактный преобразователь линейных перемещений от 0 до 1270 мм. Экономичное и водостойкое устройство, с кабельным присоединением метровой длины, имеет компактное исполнение для ограниченных пространств и рассчитан на большое число циклов измерений.

Измерение линейного перемещения (положения) от 0 до 3000 мм разного рода объектов, рабочих органов машин и механизмов в промышленности, мониторинг и передача данных оператору.

Магнитострикционные датчики линейных перемещений «ТрейсЛайн»

Компания ООО «ТрейсЛайн» — российский разработчик и производитель магнитострикционных датчиков линейных перемещений. Датчики линейных перемещений «ТрейсЛайн» выпускаются в России и не уступают по метрологическим и технических характеристикам известным зарубежным аналогам, при этом цена на наши датчики значительно ниже.

Магнитострикционные датчики линейных перемещений ООО «ТрейсЛайн» были разработаны в соответствии с техническими требованиями предприятий ВПК РФ в рамках программы «Импортозамещения» и запущены в серийное производство в 2019 г.

Созданная нашими специалистами уникальная технология, позволила организовать в России производство магнитострикционных датчиков линейных перемещений с расширенной областью их применения, обеспечив высокую стойкость к тяжелым условиям эксплуатации: виброустойчивость, ударные нагрузки, высокое давления, температурный диапазон от -100 до 450℃, присутствие радиации и химии.

Для некоторых машин и механизмов магнитострикционный метод измерения — это единственный изобретенный способ в мире для измерения линейных перемещений. Во многих других местах измерения наш датчик наиболее эффективен, так как не подвержен окислению, истиранию, заклиниванию, а так же является датчиком абсолютного измерения. Многолетний опыт разработок и владение самыми современными решениями в области магнитострикционных технологий позволяет компании «ТрейсЛайн» успешно конкурировать в любых областях применения преобразователей линейных перемещений.

Важно понимать, что команда «ТрейсЛайн» впервые в России создает магнитострикционные датчики линейных перемещений мирового уровня на совершенно новых, запатентованных технических решениях, что позволяет нашим заказчикам и партнерам обладать следующими преимуществами:

  • низкая цена, без потери надежности и качества;
  • сокращенный срок поставки;
  • нестандартные решения;
  • возможность автоматизации узлов и агрегатов, ранее невозможных;
  • отсутствие влияние санкций со стороны зарубежных компаний;
  • полный спектр услуг по внедрению и сервисному сопровождению.
Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector