Блог

Jun 30, 2023

Выбор правильного решения для измерения линейного положения

Пол Хини | 26 августа 2020 г. Автор: Эндрю Во, AutomationDirect Промышленное оборудование и машины обычно включают в себя большое количество вращающихся и приводных частей. Эффективная автоматизация этих

Пол Хини | 26 августа 2020 г.

Эндрю Во, AutomationDirect

Промышленное оборудование и машины обычно включают в себя большое количество вращающихся и приводных частей. Эффективная автоматизация этих элементов требует наличия датчиков, надежно определяющих положение исполнительных механизмов и связанных с ними механизмов. Это может быть довольно просто, если необходимо только обнаружить наличие или отсутствие оборудования в фиксированном конце пути. Даже поворотное положение, хотя и более сложное, все же позволяет локализовать датчик поворотного энкодера на валу.

Однако более сложной задачей является необходимость обнаружения линейного движения и положения на гораздо большем рабочем расстоянии или с большей точностью. Например, козловой кран может преодолевать большие расстояния и может быть установлен и работать в суровых внешних или заводских условиях, но для этого требуется ±1 дюйм. точность. С другой стороны, погрузочно-разгрузочная машина может быть более компактной и защищенной, но требует гораздо более точной обратной связи для определения местоположения многоосных XYZ-носителей.

Доступно несколько вариантов измерения линейного положения: от простых классических технологий до продвинутых устройств. В этой статье рассматриваются некоторые технологии измерения линейного положения и обсуждается, где каждый метод лучше всего использовать для точного и надежного обнаружения.

Рисунок 1. Датчики линейного положения, такие как тот, что обозначен красной стрелкой на этом изображении, используются для определения местоположения машин и частей оборудования, чтобы их можно было отслеживать и автоматизировать. Все рисунки любезно предоставлены AutomationDirect.

Давайте разберемся прямоЛинейное позиционирование используется для чрезвычайно специфического, но широко используемого подмножества геометрий движения, с учетом множества конструктивных особенностей восприятия, рис. 1.

Вращательное движение легко распознается поворотными энкодерами. Иногда вращательное движение преобразуют в линейное с помощью шестерен или других механизмов. В любом случае можно сделать вывод о линейном положении на основе того, насколько сильно произошло вращение. Однако, если в механизме произойдет какой-либо сбой, датчик поворота и линейное положение потеряют связь, и измерение будет неправильным.

Концевые или позиционные выключатели просты и надежны, но могут определять линейное положение только в той точке, где они установлены. Эти датчики могут быть основаны на механических, оптических, бесконтактных или ультразвуковых методах, но обеспечивают только бинарное положение или, возможно, относительно грубое разрешение. Позиционные выключатели этого типа обычно устанавливаются в конце хода механизма, но можно поставить на оборудование целевую установку и расположить множество позиционных выключателей по пути движения. Тем не менее, распознавание происходит только в этих точках, поэтому, если оборудование отходит от переключателя, его положение остается неопределенным.

Лучшие технологии истинного линейного определения положения будут обеспечивать непрерывный аналоговый выходной сигнал или цифровой сигнал через соединение Ethernet, чтобы точно сообщать о целевом положении в режиме реального времени с достаточным разрешением.

Доступные технологииНиже приведены ведущие технологии измерения линейного положения с кратким обзором преимуществ и потенциальных проблем каждой из них.

Рисунок 2. Линейные потенциометры, подобные этим датчикам Gefran, являются фундаментальным методом определения положения оборудования.

Алинейный потенциометр представляет собой проверенную конфигурацию, состоящую из скребка, который перемещается вдоль резистора по мере того, как оборудование движется по всей длине хода, обеспечивая переменное сопротивление, напрямую связанное с положением, рис. 1. Формирователи сигналов могут преобразовывать это показание в другой электрический выходной сигнал. уровни. Линейные потенциометры просты, недороги и с ними легко работать (рис. 2).

Однако, поскольку они являются физическими устройствами, подвергающимися постоянным механическим воздействиям, они со временем изнашиваются и требуют замены. Они могут быть неустойчивыми к жидкостям и загрязнениям, а их форм-фактор должен быть достаточно большим, чтобы выдерживать полностью выдвинутый и втянутый ход штока, что иногда ограничивает использование из-за ограничений места для установки.