Что такое датчик перемещения?

Что такое датчик смещения?

Датчики смещения — это чувствительные устройства, которые измеряют толщину и высоту самого объекта.

Доступны датчики контактного типа, которые выполняют измерение путем соприкосновения с зондом, и бесконтактные датчики, которые используют лазеры.

Применение датчиков смещения

Датчики смещения широко используются в промышленности. Датчики смещения используются для измерения расстояний, особенно в обрабатывающем и транспортном оборудовании, где необходимо определять положение и форму заготовки.

Они также полезны в ситуациях, когда требуется информация о толщине измеряемого объекта, например, при проверке внешнего вида продукта. Хотя толщину можно измерить штангенциркулем, бесконтактные датчики смещения используются для продуктов со сложной формой или продуктов, которые при прикосновении оказываются дефектными.

Принцип работы датчика смещения

При измерении расстояния до определенного объекта измерения используется либо диффузно-отражающий, либо нормально-отражающий лазерный датчик смещения. В любом случае свет от лазерного источника света отражается от поверхности объекта измерения, а расстояние определяется путем обнаружения отраженного света на светочувствительной области.

Светочувствительная область имеет определенную ширину области, и светочувствительная область изменяется в зависимости от угла отраженного света. Когда светочувствительная область изменяется, обнаруживается соответствующий электрический ток, и расстояние преобразуется в значение расстояния на основе этой информации.

Из-за своей структуры, если поверхность измеряемого объекта находится под острым углом, отраженный свет не возвращается в светочувствительную область и не может быть обнаружен. Этот допустимый наклон зависит от конструкции датчика смещения, и в целом датчики смещения с методом диффузного отражения имеют более широкий угол обнаружения.

Типы датчиков смещения

Датчики смещения доступны в широком ассортименте продукции для различных применений. Ниже приведены примеры датчиков смещения.

1. Датчик смещения с дифференциальным трансформатором

Наиболее типичный датчик для обнаружения линейного смещения с помощью электромагнетизма состоит из первичной катушки, двух вторичных катушек и железного сердечника между катушками; первичная катушка действует как возбудитель, вторичная катушка как детектор, а железный сердечник является подвижным.

Когда высокочастотный переменный ток протекает через первичную катушку, электромагнитная индукция индуцирует напряжение во вторичной катушке, заставляя железный сердечник двигаться. Движущийся железный сердечник генерирует разницу напряжений из состояния нулевого дифференциального выхода, и это механизм, с помощью которого можно измерить смещение.

Конструктивной особенностью этой системы является то, что измеряемое значение редко прыгает. С другой стороны, поскольку она использует магнитное поле катушки, характеристики магнитного поля могут быть нестабильными в зависимости от положения железного сердечника в катушке.

2. Линейная шкала

Линейные шкалы, также называемые линейными энкодерами, представляют собой датчики, используемые для измерения положений и расстояний по прямой линии с высокой точностью. Существуют два типа линейных шкал: индуктосин и магнешкала.

Индуктосин состоит из неподвижной гребневидной шкалы катушки и подвижного гребневидного ползунка катушки. Когда переменный ток подается на катушку, в катушке ползунка индуцируется напряжение, а смещение измеряется по изменению фазы.

Magnescale состоит из шкалы, использующей магнитную ленту или другой магнитный носитель записи, и датчика обнаружения. Положение определяется движением датчика обнаружения, и смещение измеряется.

3. Синхронизация

Synchro — это датчик углового смещения, состоящий из двух вращающихся валов: передатчика и приемника. Когда переменный ток протекает через первичную катушку, намотанную вокруг вала со стороны передатчика, электромагнитная индукция индуцирует напряжение во вторичной катушке со стороны приемника.

В это время вал приемника поворачивается на тот же угол, что и вал передатчика, и измеряется угловое смещение вращения.

4. Резольвер

Резолверы — это датчики, которые определяют угол поворота с помощью электромагнитной индукции. Он состоит из катушки для возбуждения, двух катушек для обнаружения и железного сердечника. Все эти катушки соединены последовательно.

Когда на катушку возбуждения подается переменное напряжение, в катушке обнаружения индуцируется напряжение. Поскольку выходное напряжение меняется в зависимости от угла поворота, угловое смещение вращения измеряется по этому выходному сигналу.

Как выбрать датчик смещения

При выборе датчика смещения сначала проверьте, является ли приложение определением расстояния или определением информации о форме. Для определения расстояния выберите продукт, который может измерять больше, чем угол поверхности измеряемого объекта, из числа тех, которые соответствуют диапазону измерений. Для измерения толщины проверьте диапазон обнаружения.

Затем подтверждается требуемая точность измерения, и выбираются характеристики для разрешения, точности обнаружения и линейности. Все эти факторы влияют на точность измерения, и в целом, чем выше точность, тем дороже продукт.

Помимо точности измерения, также проверяется место установки. Если место установки небольшое, рекомендуется датчик меньшего размера.