Analoge sensoren voor veelzijdige positie- en hoekmetingen
- Details
- Hits: 10124
De afgelopen jaren is de behoefte aan sensoren om geometrische variabelen te registreren aanzienlijk toegenomen op alle gebieden van industriële toepassingen. De optimale oplossing voor elke behoefte vereist een op maat gemaakte sensor die kan worden geselecteerd op basis van de criteria meetbereik, resolutie, nauwkeurigheid, ontwerp en omgevingsomstandigheden. AB Jödden heeft geschikte exemplaren voor alle toepassingen analoge sensoren – van inductief tot capacitief, in miniatuur- en Atex-versies.
inhoud
- Structuur en functie van inductieve verplaatsingstransducers
- Inductieve miniatuur verplaatsingssensoren met geïntegreerde elektronica
- Met Atex-goedkeuring voor het Ex-gebied
- Kantel-, acceleratie- en trillingssensoren
Structuur en functie van inductieve verplaatsingstransducers
De typische versie Een inductieve verplaatsingstransducer bestaat uit een hol spoellichaam met strikt symmetrisch gewikkelde spoelen, een magnetische afscherming met hoge permeabiliteit en de ronde roestvrijstalen behuizing. De ruimtes tussen de spoel en de behuizing zijn volledig opgevuld met verharding Kunststof schuur.
De plunjer beweegt door de spoel Nikkel-ijzerlegering en verandert de inductie van de twee spoelhelften in tegengestelde richtingen. De boring van de spoel en de diameter van de plunjer zijn zo gekozen dat contactloze, slijtagevrije beweging kan plaatsvinden.
De contactloze meting is een groot voordeel van inductieve verplaatsingstransducers en maakt het daarom mogelijk deze onder andere te gebruiken in machines voor materiaaltests en op trillingstesttafels. Door de oneindige resolutie kunnen de kleinste padveranderingen van de plunjer worden gemeten, die alleen worden veroorzaakt door het geluid van de aangesloten Elektronica zijn beperkt. De vrijwel onbeperkte levensduur en hoge betrouwbaarheid maken gebruik in gevoelige toepassingen zoals satelliettechnologie, vliegtuigen of Industriële automatie.
De vrij beweegbare stamper heeft geen stop en kan uit de transducer worden getrokken. Als er overslag optreedt, wordt de verplaatsingstransducer niet vernietigd. Alleen axiale bewegingen van de plunjer leiden tot een verandering in inductantie. Radiale bewegingen in de meetrichting worden niet geregistreerd, zodat bijvoorbeeld hefboombewegingen kunnen worden gemeten.
Inductieve sensoren in energiecentrales
Naar Registratie van posities Inductieve verplaatsingstransducers worden gebruikt in hogedruk-stoombypasskleppen en waterinjectiekleppen op stoomturbines in energiecentrales. Er is een vereiste om de kleppositie nauwkeurig te registreren tussen 0 en 100% (komt overeen met een uitgangssignaal van 4 tot 20 mA). Om de mechanische toleranties van de kleppen te compenseren, moeten de start- en eindwaarden van de positiesensoren instelbaar zijn. De installatie en afstelling van de positietransducers moeten eenvoudig en betrouwbaar zijn.
De programmeerbare inductieve verplaatsingstransducers voldoen aan deze eisen geïntegreerde elektronicak. De analoge meetwaarde van de inductieve verplaatsingstransducer wordt gedigitaliseerd met een 16-bit A/D-omzetter en verwerkt in een microcontroller. De meetwaarden worden gecorrigeerd met behulp van de nauwkeurigheidsafwijkingen die zijn opgeslagen in een Eeprom. De digitale informatie wordt met behulp van een 16 bit D/A-omzetter omgezet in gestandaardiseerde uitgangssignalen van 0 (4) tot 20 mA of 0 tot 5 (10) V. De gebruiker kan het voor de toepassing benodigde meetpad programmeren.
De Omzetter wordt op de gewenste ingesteld startpunt en er wordt contact opgenomen Stekker- Of Kabeluitgang minimaal 2 s op de bedrijfsspanning aangesloten. Hierdoor wordt het uitgangssignaal op de beginwaarde ingesteld. De eindwaarde wordt op dezelfde manier ingesteld.
De succesvolle programmering wordt gesignaleerd door een korte verandering van het uitgangssignaal naar de middenpositie. Deze technologie maakt het mogelijk verschillende meetpaden weer te geven met slechts één positietransducer: Een positietransducer met een nominaal meetpad van 150 mm, overeenkomend met 0 tot 10VDC Uitgangssignaal kan meetpaden hebben van minimaal 0 tot 26 mm tot maximaal 0 tot 160 mm in een 0 tot 10 VDC Implementeer spanningssignaal.
Het toegestane bedrijfsspanningsbereik tussen 9 en 32 VDCDe hoge nauwkeurigheid van 0,1% en de verschillende uitgangssignalen maken gebruik op vele gebieden mogelijk. Extra mechanische bevestigingen zoals kogelgewrichten op de plunjer en behuizing, beschermbuizen of knopversies met terugstelveren zijn beschikbaar. De elektrische aansluiting kan via worden gemaakt Stekker of waterdicht gegoten Kabel. In deze versie wordt beschermingsklasse IP68 (onderdompeling) bereikt.
Inductieve miniatuur verplaatsingssensoren met geïntegreerde elektronica
De inductieve verplaatsingssensoren SM27-serie hebben een diameter van 10 mm en registreren meetafstanden tot 20 mm. Een geïntegreerde microcontroller evalueert de verandering in inductie veroorzaakt door de axiale verplaatsing van een NiFe-metalen kern.
De Bedrijfsspanningen van 5 of 24 VDC en de lage bedrijfsstroom van alleen typ 3 mA maakt het gebruik ook in mobiele systemen mogelijk. Het off-proportionele, analoge outputsignaal van 0 naar 4 VDC kan door veel evaluatie-eenheden direct worden verwerkt. Bovendien zijn digitale interfaces zoals de RS232- of PWM-signalen mogelijk.
Ook deze miniatuursensoren in Beschermingsgraad IP68 zijn bestand tegen extreme omgevingsomstandigheden zoals olienevel, modder, regen en stof en zijn bestand tegen schokbelastingen tot 250 g SRS en trillingsbelastingen tot 20 g rms.
Met Atex-goedkeuring voor het Ex-gebied
De inductieve verplaatsingstransducers van de serie SM20 en SM26 worden geïnstalleerd en gegoten in een drukvaste behuizing. Deze structuur heeft beschermingsklasse IP68, is goedgekeurd voor gebruik in gevaarlijke gebieden en is gemarkeerd met II 2 GD T 80°C EEx d IIC T6. De verplaatsingssensoren worden geleverd met de vereiste draaggolffrequentie en de signaalverwerking kan worden uitgevoerd met behulp van standaard elektronicamodules uit de SM12-serie. Intrinsiek veilige circuits zijn niet vereist vanwege de inkapseling van de positietransducer.
De meetpaden tot 4 mm worden gemeten met een nauwkeurigheid van <0,25%, in de aangesloten elektronicamodules, in 0 (4) tot 20 mA, 0 tot 10 V.DC of ± 10 VDC hervormd.
Kantel-, acceleratie- en trillingssensoren
De capacitieve meetsensoren zijn dat wel zeer nauwkeurig (Resolutie tot 0,0004° of 15 µg) en mechanisch zeer veerkrachtig. De sensoren zijn gebaseerd op een verder ontwikkelde 'bulk micromachined' MEMS-technologie. De driedimensionale structuur (3D-MEMS) van deze sensoren bevat een slinger van enkelkristallijn silicium. Deze is hermetisch opgesloten tussen twee siliciumplaten. Dit resulteert in een langdurig stabiele, hoge resolutie en schokbestendige sensor. Gasdemping in het meetelement voorkomt doorschieten en storende resonantietrillingen. De slingerbeweging wordt capacitief gemeten met een ASIC.
De meetelementen zijn binnen klein, stevig metaalhuisvesting samengesteld en gegoten. De sensoren hebben een uitgangssignaal van 0,5 tot 4,5 V nodigDC een bedrijfsspanning van 5 VDC of 7 naar 35 VDC en kan worden gebruikt bij omgevingstemperaturen tussen -40° en +100°C.
Afstandssensor met snelle vluchttijdmeetmethode
typisch Toepassingen Voor deze sensoren gelden kanteltoepassingen zoals kantelbegrenzingssensoren, nivellering van machines, apparaten en meetapparatuur, automatische nivellering van gieken, graafbakken, platforms. Bij het meten van hellingen en hoeken worden ze gebruikt in hellingssensoren voor meetapparatuur (laserafstandsmeters), voertuigen, treinwagons, operatietafels, bouw- en productiemachines.
Für versnellingafmetingen De sensoren worden gebruikt voor impactmonitoring op spoorwagons, voor schok- en crashmonitoring, bewegingsdetectie voor fitnessanalyse of in seniorenalarmsystemen, vrije valdetectie en in automotive-toepassingen zoals ESP- en ABS-systemen. Trillingsmetingen zijn mogelijk voor vroegtijdige detectie van lagerschade, anti-diefstalbeveiliging of aardbevingsveiligheidsuitschakeling, om er maar een paar te noemen
Bernd Jödden is de managing partner van AB Jödden GmbH in Krefeld.