Датчик положения

Датчик — маленькое, сложное устройство, которое превращает физические параметры в сигнал. Одним из самых распространённых видов датчиков является датчик положения. С помощью датчиков положения осуществляется вязь между механической и электронной частью оборудования устройства. Они используются для решения задач, связанных с автоматизацией технологических процессов и реализацией систем управления самого широкого назначения. Датчики положения используются в основном в беспилотных транспортных средствах, промышленных роботах, а также устройствах, требующих самобалансировки.

Промышленное применение датчиков положения

Области применения датчиков положения

Задачи, решаемые с помощью датчиков положения и отрасли их применения

• Измерение положения и перемещения (угловое и линейное) органов в рабочих машинах, механизмах. Измерение может совмещаться с передачей данных.
• В АСУ, робототехнике может быть звеном обратной связи.
• Контроль степени открытия/закрытия элементов.
• Регулировка направляющих шкивов.
• Электропривод.
• Определение данных расстояния до предметов без привязки к ним.
• Могут осуществлять проверку функций механизмов в лабораториях, то есть провести испытания.

Классификация датчиков положения

Важно отметить, что датчики положения бывают бесконтактные и контактные.

Бесконтактные, в свою очередь, бывают:

• индуктивные
• магнитные
• емкостные
• ультразвуковые
• оптические

Они при помощи магнитного, электромагнитного или электростатического поля образуют связь с объектом.

В категории контактных датчиков самым распространенным является энкодер.

Далее в работе будут подробнее рассмотрены принципы работы видов бесконтактных датчиков движения.

Ультразвуковой датчик

Принцип действия построен на измерении времени между поданным ультразвуковым сигналом и регистрацией отраженного импульса.

Эти датчики могут измерять расстояние от любых поверхностей: твердых, жидких, прозрачных, цветных, чистых, грязных, шершавых, гладких и т.д.

Они нечувствительны к шуму, звуку, температуре и вибрации.

Ультразвуковые сенсоры применяются для обнаружения различных объектов или для измерения расстояний на поверхности, а также применяются в акустической парковочной системе (АПС).

Ультразвуковой бесконтактный датчик положения Siemens Cylindrical ultrasonic proximity switches BERO 3RG64

Оптический датчик

В приборах такого типа чувствительным элементом является фотосенсор (устройство, производящее реакцию на изменение светового потока). Принцип работы заключается в перекрытии светового луча непрозрачным объектом.

В его состав входят: фотодетектор, источник света и устройства, которое управляет светом (это может быть линза или зеркало).

Исходя из типа устройства оптические датчики подразделяются на:

• Моноблочные. Приемник и излучатель находятся в одном корпусе.
• Двухблочные. Приемник оптического сигнала  и источник излучения находятся в разных корпуса

Оптический датчик объезда препятствий

Датчик бесконтактный индуктивный

Является дискретным и используется для обнаружения металлических объектов. В основе работы лежит генератор с катушкой индуктивности. Распределяется переменное магнитное поле, силовые линии выходят из чувствительного элемента и проникают в чувствительную зону. При нахождении в этой зоне электрического или магнитного предмета поле ослабляется, датчик срабатывает и обнаруживает этот предмет.

Индуктивные датчики активно применяются в промышленной автоматике.

ВБИ-М18-56У-2123-С.51 Датчик бесконтактный индуктивный

Емкостной датчик

Емкостные датчики применяют для измерения угловых перемещений, очень малых линейных перемещений, вибраций, скорости движения и т. д., а также для воспроизведения заданных функций (гармонических, пилообраз­ных, прямоугольных и т. п.).

Емкостные преобразователи, диэлектрическая проницаемость e которых изменяется за счет перемещения, деформации или изменения состава диэлектрика, применяют в качестве датчиков уровня непроводящих жидкостей, сыпучих и порошкообразных материалов, толщины слоя непроводящих материалов (толщино­меры), а также контроля влажности и состава вещества.

Емкостный датчик уровня CSB AC82A5-43P-10-LZS4

Магнитный датчик

Регистрируют объекты с постоянным магнитом. Могут обнаружить магнитную метку даже за стенкой, которая не состоит из магнитного материала, но пропускает магнитное поле.

Заключение

В данной работе были рассмотрены основные виды бесконтактных датчиков, особенности и принципы их работы и,также, сферы их применения.

Можно подвести итог, что бесконтактные датчики — это первичные приборы для автоматизации технологического процесса различных отраслей промышленности.

Столь широкая область применения обусловлена большим количеством возможных технологических решений, реализуемых с их помощью:

• подсчёт количества объектов,
• контроль положения объекта,
• регистрация наличия или отсутствия объекта,
• отбор объектов по их габаритам, цвету и другим физическим свойствам,
• определение скорости,
• определение угла поворота

и многое другое