Что такое датчик положения/угла поворота?

Что такое датчик положения/угла поворота?

Датчики положения/угла поворота — это датчики для определения угловой информации по положению объекта.

В последнее время растет потребность в высокоточном определении положения из-за точной обработки, производства полупроводников, автомобилестроения и робототехники. Кроме того, растет потребность в измерении точных углов для определения положения.

Датчики положения/угла поворота обычно доступны в магнитных, оптических, индуктивных, потенциометрических и других типах методов определения угла. Важно выбрать наиболее подходящий метод в соответствии с применением.

В последнее время гироскопические датчики, которые определяют инерционные силы, такие как угловая скорость и ускорение в дополнение к угловому положению, привлекают внимание в поддержку автоматического вождения. Тенденция заключается в использовании гироскопических датчиков в дополнение к обычным датчикам положения/угла поворота.

Применение датчиков положения/угла поворота

Датчики положения/угла вращения используются в точной обработке, производстве полупроводников, автомобилях и робототехнике.

1. Автомобильная промышленность

Определяя угол поворота коленчатого вала и угол кулачка с помощью датчиков положения/угла вращения, можно рассчитать оптимальное время и продолжительность впрыска топлива. Другие области применения включают электроусилитель руля и подвеску с электронным управлением.

2. Роботы

Датчики угла используются для определения и управления положением рук робота.

Принцип работы датчика положения/угла вращения

Датчики положения/угла вращения обычно подразделяются на четыре типа: магнитные, оптические, индуктивные и потенциометрические.

1. Магнитный тип

Этот метод определяет углы путем измерения напряжения, генерируемого при воздействии магнитного поля перпендикулярно элементу Холла, когда через него протекает ток. Это явление называется эффектом Холла.

2. Оптический метод

Этот метод определяет углы, пропуская свет через диск с щелевидной решеткой и измеряя количество обнаруженных световых импульсов. Этот метод называется типом пропускания. Другой метод — тип отражения.

В отражательном типе угол измеряется световыми импульсами, которые отражаются от светоизлучающего элемента к диску и принимаются светоприемным элементом.

3. Индуктивный тип

Индуктивный тип состоит из первичной катушки, вторичной катушки и кулачкового сердечника, который вращается между первичной и вторичной катушками.

4. Тип потенциометра

Потенциометры имеют клеммы, а щетки вращаются на резистивном элементе. Измеряя значение сопротивления между клеммами, можно измерить угол поворота щетки.

Другая информация о датчиках положения/угла вращения

1. Преимущества магнитных датчиков положения/угла вращения

Магнитные датчики положения/угла поворота используют эффект Холла для преобразования изменений магнитного поля в значение напряжения, которое выводится как аналоговый выходной сигнал. В отличие от потенциометров, магнитные датчики положения/угла поворота могут иметь две выходные системы, и два выходных значения, как правило, различны, за исключением нейтрального положения.

Наличие двух выходов увеличивает обнаруженное значение и надежность датчика положения/угла поворота. Потенциометрические угловые центры требуют двух датчиков положения/угла поворота для обеспечения обнаружения угла на 360°, поскольку структура углового центра всегда имеет слепую зону.

Однако магнитный датчик положения/угла вращения может определять 360° с помощью только одного датчика угла, что сокращает количество необходимых компонентов. Поскольку магнитный датчик положения/угла вращения является бесконтактным, у него меньше факторов отказа и более длительный срок службы, чем у датчиков контактного типа, таких как датчики угла потенциометрического типа.

Однако, если произойдет сбой, следует соблюдать осторожность с расстоянием до чувствительного элемента. Если при переустановке датчика не учитывать регулировку расстояния, в случае контакта произойдет преждевременный отказ датчика положения/угла поворота, и угол не будет определяться правильно, если расстояние от чувствительного тела слишком велико.

2. Аналоговый выход датчика положения/угла поворота

Значение напряжения, которое является аналоговым выходом датчика положения/угла поворота, выводится путем изменения электрического сопротивления. Методом вывода часто является напряжение, но это может быть и ток, а диапазон аналогового вывода отличается в зависимости от датчика положения/угла поворота. Для напряжения диапазон составляет не только от 0 до 5 В, но и от 0 до 10 В, поэтому важно внимательно проверить спецификации производителя.

Датчикам положения/угла поворота требуется цепь питания и заземление (GND) для аналогового выхода. Таким образом, датчик положения/угла вращения имеет три клеммы: клемму питания, клемму заземления (GND) и клемму аналогового выхода. Если аналоговый выход ненормальный, причиной может быть ненормальная проводка или соединение в дополнение к отказу самого датчика положения/угла вращения.