Аналоговите и цифровите сензори предлагат-дългосрочна стабилност, прецизност и надеждност.
Системите за управление на движението и промишлената автоматизация представляват множество предизвикателства за инженерите-проектанти. Например, те трябва да се борят с прекомерната мръсотия и прах, открити във фабричните настройки. Освен това, транспортните ленти и системите за-и-поставяне могат да изпитат силни вибрации или пикове на ударна сила, застрашаващи стабилността на сензорите на веригата. Избраната магнитна сензорна система трябва да притежава изключителна издръжливост, за да осигури дългосрочна-прецизност и надеждност в приложението.
По време на планирането на проекта инженерите-конструктори трябва да извършат задълбочен преглед на екологичните, механичните, електрическите и магнитните параметри на индустриалните приложения. Инженерите трябва да анализират цялата магнитна верига на индустриални приложения-включително сензори и магнитни задвижващи механизми. Имайки предвид всички критични фактори, инженерите могат да препоръчат мощни персонализирани сензори, за да отговорят на уникалните изисквания на системите за индустриална автоматизация.
Тази статия обсъжда как да изберете високоточни и надеждни сензори за приложения в промишлената автоматизация. След като дефинира и опише предимствата на няколко аналогови и цифрови сензора, той предоставя примери за индустриални приложения, използващи тези устройства.
Аналоговите ротационни и линейни сензори с ефект на Хол осигуряват стабилност и точност
Аналоговите сензори позволяват на крайните потребители да получат незабавна обратна връзка за позицията на магнита в индустриалните системи за автоматизация. В исторически план аналоговите сензори с ефект на Хол измерват плътността на магнитния поток и са силно податливи на температурните стойности на приложение. Последните постижения в аналоговата технология с ефект на Хол позволяват на чиповете с ефект на Хол да измерват ъгъла на полето на потока, а не традиционната амплитуда, като значително намаляват чувствителността към температурни промени. Днес сензорите с ефект на Хол осигуряват изключително стабилни аналогови изходи в обширни температурни диапазони.
Следните сензори с ефект на Хол са-подходящи за потребителски аналогови сензорни приложения:
Ротационни сензори с ефект на Хол Без използване на движещи се части, тези-базирани на полупроводници сензори интегрират сензорни елементи с ефект на Хол с вериги за доставяне на аналогови изходни сигнали, съответстващи на промените във въртящите се магнитни полета. Ротационните сензори с ефект на Хол предлагат две опции за изход: аналогова или широчинно-импулсна модулация (PWM). Устройството е програмируемо, което позволява на инженерите да свързват специфични изходни напрежения или PWM стойности с точни градуси на въртене.
Множество точки за програмиране могат да бъдат зададени за до 360 градуса въртене. Всяка програмна точка представлява изходна стойност на напрежение или ШИМ, съответстваща на конкретен ъгъл на магнитното поле. Това генерира изходен сигнал за измерване на коефициент на-висока{3}}прецизност и висока-разделителна способност спрямо степента на въртене.
Предимства:
- Не изпитва промени в стойността на съпротивлението или механично износване като механични въртящи се устройства или ротационни устройства с резистивен филм
- Осигурява изключителна стабилност при нормални работни температури до +105 градуса
- Осигурява точност на въртене 0-360 градуса с 0,5-4,5 VDC изход или 10-90% PWM работен цикъл
Приложения:
Заменя устройствата с резистивен филм и механични потенциометри, склонни към проблеми с износването и окисляването, които причиняват загуба на сигнал в контролните блокове.
Приложенията за контрол на движението включват измерване на ъгъла на клапите на клапите във флуиди и прецизно контролиране на скоростите на потока
Откриване на позицията на въртящите се превключватели в управляващите вериги
Линеен сензор с ефект на Хол
Линейните сензори с ефект на Хол измерват линейното движение на магнитното поле, а не въртенето. Този сензор може да бъде програмиран за зададено изходно напрежение, което е пропорционално на дадено разстояние за пътуване. (Неговите изходни опции са идентични с тези на въртящите се сензори с ефект на Хол.) Използвайки един чип с ефект на Хол, този сензор измерва линейното движение и ъгъла на относителния магнитен поток на магнитен задвижващ механизъм с максимален ход от 30 mm. Това води до пропорционален изходен сигнал спрямо точното движение на сензора.
Предимства:
Сензорът и задвижващият механизъм могат да бъдат поставени в рамките на крайната инсталационна зона на приложението (включително всички магнитни влияния от околната среда);
Тази позиция на монтиране позволява на инженерите да оптимизират изходния сигнал на приложението, тъй като всяко маневриране, механични толеранси на магнитното поле или толеранси на подреждане ще бъдат включени в програмирания изходен сигнал, за да съответства на посоката на магнитния поток, когато магнитът се върти.
Приложения:
Използва се като сензор за ниво на течности за наблюдение на нивата на течности; сензорът отчита позицията на движещ се поплавък, оборудван с магнит
Осигурява изключително прецизни толеранси на позицията за автоматизирани системи за-и-поставяне
Рийд превключвателите и сензорите с ефект на Хол осигуряват високо надеждно цифрово отчитане
Потребителите на промишлена автоматизация предпочитат цифрови изходи, когато проверяват дали обект (напр. врати на асансьора) е в правилната позиция. Следните цифрови сензори предлагат изключителна надеждност в персонализирани приложения за магнитни сензори:
Рид превключвател
Контактите на рийд превключвателя са направени от благороден метал и са запечатани в стъклена тръба. Този електрически превключвател работи, без да изисква външен източник на захранване.
Предимства:
Устойчив на влага и други опасности от околната среда, осигуряващ надеждна работа за милиони цикли.
Приложения:
Електрически товари на ниво-контролирана логика-микропроцесор
Цифрови приложения за включване/изключване, като затваряне на врати или системи за откриване на позиция в промишлени пазари/контрол на движение (тъй като те могат да превключват AC или DC товари); примерите включват врати на товарен или пътнически асансьор, използващи рид ключове за откриване на затваряне на вратата, вижте Фигура 2.
Цифрови сензори с ефект на Хол
Тези сензори интегрират сензорни елементи с ефекта на Хол със схеми, за да осигурят цифрови изходни сигнали за включване/изключване, съответстващи на промените в магнитното поле, без да са необходими движещи се части. Активната верига на устройствата с ефект на Хол винаги консумира малко количество ток.
Предимства:
Осигурява висока надеждност
Програмируем за активиране в рамките на определени толеранси на магнитното поле, за да отговори на изискванията за прецизно отчитане
Приложения:
Ограничено до промишлени приложения и приложения за управление на движение, включващи ниско постоянно напрежение и стойности на тока.
Широко използван в-приложения за отчитане на висока скорост, като отчитане на скоростта на въртене на конвейери. За пример на сензор за скорост с-ефект на Хол, откриващ въртене на 16-полюсен пръстеновиден магнит, вижте Фигура 4.
Заключение
Индустриалната автоматизация и средите за контрол на движението представляват множество опасности за околната среда. Проектирането на магнитна верига, която интегрира здрави магнитни сензори, е от ключово значение за предоставянето на прецизни, надеждни решения за индустриална автоматизация. За определени индустриални приложения може да е необходим персонализиран магнитен сензор за постигане на дългосрочна-надеждност. Рийд превключвателите и сензорите с ефект на Хол са-подходящи за цифрови приложения, изискващи изключителна надеждност, като системи за откриване на затворени врати на асансьори. Ротационни и линейни сензори с ефект на Хол подобряват стабилността и точността на персонализираните аналогови приложения, включително мониторинг на флуидния поток и автоматизирани системи за-и-поставяне.