Блог

Jun 22, 2023

Технология датчика положения для обратной связи гидравлического цилиндра

Alliance Sensors Group, подразделение HG Schaevitz LLC, Мурстаун, Нью-Джерси В датчиках обратной связи по положению для гидравлических или пневматических цилиндров использовалась одна из трех традиционных технологий:

Alliance Sensors Group, подразделение HG Schaevitz LLC, Мурстаун, Нью-Джерси

В датчиках обратной связи по положению для гидравлических или пневматических цилиндров используется одна из трех традиционных технологий: магнитострикционная, переменное сопротивление и переменная индуктивность. Поскольку спрос на повышенный контроль и функциональность возрос, цилиндры с сенсорными устройствами становятся все более важными в мире тяжелой промышленности, подводного и мобильного оборудования. В конечном итоге пользователь или системный интегратор должен определить требования приложения и определить, какая технология лучше всего удовлетворяет им с точки зрения общей стоимости установки и производительности. Сильные и слабые стороны магнитострикционных датчиков, датчиков переменного сопротивления и переменной индуктивности показаны на рисунке. В этих общих технологиях измерения используется длинный зонд, который проходит в глубокое глухое отверстие небольшого диаметра, просверленное с помощью пистолета во внутреннем конце штока цилиндра.

Датчики типа потенциометра с переменным сопротивлением, обычно называемые потенциометрами, выбираются там, где стоимость является решающим фактором, а высокая точность не имеет первостепенного значения. Сопротивление обычно встроено в заднюю торцевую пластину цилиндра, в отличие от крепления магнитострикционных датчиков в портах. В нем используется изолированный круглый держатель, который прикреплен к внутреннему концу просверленного стержня цилиндра и поддерживает электропроводящий скребок, который контактирует с поверхностью частично проводящего пластикового зонда. При движении дворника по этому пластиковому элементу его сопротивление изменяется линейно, что позволяет достаточно легко определить положение водила и, следовательно, положение стержня. Потенциальные горшки рассматривались как хорошее решение для измерения положения при использовании в цилиндрах из-за их прочности, благоприятного соотношения хода к длине и большого выходного аналогового напряжения постоянного тока, которое составляет большой процент от входного напряжения. Основным недостатком резисторных горшков является их износ, особенно если цилиндр приводится в действие с высокой частотой или, что еще более важно, сглаживается на коротком расстоянии для улучшения динамических характеристик системы. Поскольку в цилиндр встроен резистор, замена изношенного горшка может оказаться очень трудоемкой и дорогостоящей и даже может привести к необходимости приобретения совершенно нового цилиндра.

Датчики положения с переменной индуктивностью использовались в промышленности цилиндров, но не получили широкого признания в отличие от магнитострикционных датчиков или потенциометров сопротивления. Эта бесконтактная технология имеет множество существенных преимуществ перед потенциометрами сопротивления в отношении срока службы и долгосрочной надежности и обычно может выгодно конкурировать с характеристиками магнитострикционных датчиков с точки зрения линейности, разрешения и частотной характеристики, но при значительно более низкой стоимости. Не менее важным является тот факт, что датчики с переменной индуктивностью могут выдерживать гораздо более сильные удары и вибрации, например, те, которые обычно встречаются в тяжелой промышленности и мобильном оборудовании.

Датчики с линейной переменной индуктивностью занимают золотую середину между более высоким уровнем производительности и гибкостью монтажа внешнего порта, связанной с магнитострикционным датчиком, а также надежностью и ценой встроенного потенциометра сопротивления. Эти датчики работают путем измерения резонансной частоты генераторной схемы, в которой используется индуктивный зонд, индуктивность которого изменяется в зависимости от положения просверленного стержня над ним. Обычно предлагаются в полномасштабных диапазонах от 4 дюймов (100 мм) до 36 дюймов (900 мм), доступны как монтируемые на портах, так и встроенные корпуса с разъемами и кабельными наконечниками, которые соответствуют тем, которые имеются в большинстве каталожных магнитострикционных датчиков. Эти датчики имеют аналоговый выходной сигнал постоянного напряжения или тока, а цифровой выход SSI доступен для OEM-приложений. Датчик переменной индуктивности представляет собой бесконтактное решение, не требующее кольцевого магнита. Фактически, если датчик переменной индуктивности был установлен вместо существующего магнитострикционного датчика, магнит можно оставить на месте на конце штока цилиндра, не мешая основной работе датчика.