Kako linearni senzor točno mjeri pomak?

Osnovni načeli rada linearnog senzora

Linearni senzori pretvaraju fizičko pomicanje u mjerljive električne signale kroz precizno inženjerstvo. Njihova točnost ovisi o dvije međusobno ovisne faze: transdukcija i obrada signala.

Transdukcijski mehanizmi: otporni, kapacitativni, induktivni i magnetostrictivni

Svaki mehanizam je jedinstven:

• Otporan senzori koriste klizajuće kontakte na otpornom elementujednostavan i ekonomičan, ali podložan nošenju tijekom vremena (tipska linearnost: ±0,1%).
• Kapacitivni dizajneri mogu mjeriti promjene u razdvajanju ploča, pružajući rezoluciju na mikronovoj razini u kontroliranom, čistom okruženju.
• Induktivni varijante otkrivaju pomake induktivnosti od feromagnetskih meta, čineći ih robusnim za tešku industrijsku upotrebu.
• S druge strane, u skladu s člankom 3. stavkom 2. točkom (a) ovog članka, za sve vrste vozila, koji se koriste za proizvodnju električne energije, za koje se primjenjuje točka (b) ovog članka, za koje se primjenjuje točka (c) ovog članka, za koje se primjenjuje točka (d) ovog članka, za koje se prim

U skladu s člankom 3. stavkom 1.

Sirovi signali iz pretvarača trebaju nekoliko koraka prije nego što budu korisni - u osnovi, moramo ih pojačati, filtrirati neželjenu buku i ispraviti njihove nelinearne karakteristike. Današnji senzori često dolaze s ugrađenim ASIC krugovima koji obrađuju kompenzaciju temperature i ispravljaju probleme histereze odmah na izvoru. Ovi krugovi rade na analognom signale prvo prije nego što se pretvori u digitalni oblik kroz te visoke rezolucije 24 bit ADC-a. Održavanje ove potpune putanje obrade signala je ono što održava sustav tačan unutar oko plus ili minus 0,05% punu skale. Takva preciznost je važna u industriji poput proizvodnje poluprovodnika ili robotiziranih montažnih linija gdje čak i sitne varijacije ispod mikrona mogu napraviti razliku između dobrih proizvoda i otpada.

Ključni čimbenici koji utječu na točnost linijskog senzora

Mehanički utjecaji: usmjeravanje montiranja, završetak ciljne površine i mehanička histereza

Kada montiramo komponente, kutna pogrešna poravnanost stvara ono što nazivamo kosinus pogreške. Ove greške mogu skočiti iznad 0,5% čak i sa samo 5 stupnjeva pogrešne poravnanosti, što znači da stvarno nema izbora nego koristiti čvrste postavke koje su ispravno poravnate. Površinska završetak na ciljeve čini veliku razliku previše. Grbave metalne površine zapravo smanjuju rezoluciju induktivnih senzora za oko 15% u usporedbi s onim sjajnim poliranim. Mehanička histereza odnosi se na to kako se izlazi senzora razlikuju ovisno o tome da li se približava poziciji s jedne ili druge strane. Dobri senzori dobro upravljaju ovim problemom, zadržavajući razlike ispod 0,05% punog skale zahvaljujući svojim sustavima navoda niskog trenja i pažljivo dizajniranim oprugama. Uređaj koji se može montirati i koji se može otporiti vibracijama pomaže u održavanju dosljednog tlaka kontakta i daje mjerenja koja ostaju pouzdana tijekom više testova.

Izgodi u okolišu: temperaturni skok, imunitet na EMI i otpornost na vibracije

Kada se temperatura promijeni, i sami dijelovi senzora i njihov hardver za montažu se proširuju različito. Dobra vijest je da su moderni senzori opremljeni ugrađenim kompenzacijskim krugovima koji održavaju pomak mjerenja unutar samo ± 0,01% u širokom rasponu od 50 stupnjeva Celzijusa. U industrijskim okruženjima, elektromagnetne smetnje mogu stvarno pokvariti analogne signale. Da bi se izborili s ovim problemom, inženjeri obično kombinuju nekoliko pristupa kao što su korištenje štitenih kablova, primjena metoda prijenosa diferencialnog signala i primjena digitalnih filtera. Ove kombinirane tehnike obično postižu smanjenje buke od oko 80 decibela ili više. Da bi se osigurala snaga konstrukcije, proizvođači koriste posebne amortizatore i konstrukcijske sklopove koji smanjuju unutarnju napetost. To omogućuje senzore da prežive prilično surove uvjete uključujući udarce do 10g, dok održava točnost položaja ispod 2 mikrometra. I ne zaboravimo zaštitu od vlage. Uz IP67 ocjenjivanje pečat na mjestu, nema rizika od kondenzacije formiranje unutar uređaja, što znači da će ti senzori će nastaviti raditi pouzdano čak i nakon godina izlaganja vodeni mlaz ili vanjskih vremenskih uvjeta.

U slučaju da se radi o uređaju koji ima jednaku vrijednost, to se može provjeriti pomoću sljedećih metoda:

U skladu s člankom 4. stavkom 1.

Kada govorimo o NIST-ovoj kalibraciji, ono što zapravo mislimo je stvaranje čiste staze od naših linearnih senzora sve do tih standardnih međunarodnih jedinica. Ova vrsta praćenja održava naše mjerenja pomicanja tačnim unutar određenih granica tijekom cijelog njihovog radnog opsega. I kalibracijski laboratoriji moraju slijediti određena pravila. Oni moraju biti u skladu s ISO/IEC 17025 standardima što u osnovi znači da moraju dokazati da znaju što rade tehnički i pravilno upravljati kvalitetom. Ovi standardi zahtijevaju stvarne brojeve o tome koliko nesigurni naši mjerenja mogu biti, plus redovne provjere na sve od stanja opreme za vještine osoblja. Svi ti zahtjevi daju nam pravo povjerenje da naši senzori ispunjavaju međunarodno prihvaćene standarde točnosti.

Izbor pravog linearnog senzora za visoke preciznosti

Prilikom izbora linearnog senzora za one stvarno kritične precizne poslove u područjima poput robotike ili proizvodnje poluprovodnika, u osnovi postoje tri stvari na koje se treba fokusirati: koliko su ravnoteža mjerenja (specific linearnosti), može li se nositi s grubim uvjetima i je li lako pravilno kalibrirati. Prvo pogledajte toleranciju linearnosti. Nešto oko ± 0,05% pune skale ili bolje općenito će dati ponavljajuće rezultate do razine mikrometra. Sljedeće provjerite koliko se stabilan senzor ponaša kada stvari postanu teške. Koefficient temperature ne smije biti gori od ± 0,005% po stupnju Celzijusa, a IP67 je gotovo obavezna za mjesta gdje ulje ili prljavština može doći posvuda. Kapasitivni ili magnetostrictive senzori imaju tendenciju da rade najbolje ovdje jer ne trebaju komplicirane kalibracije postupke. Većinu puta su dovoljne samo dvije točke umjesto da se prolaze kroz sve te višestruke prilagodbe. Za superfin posao u medicinskim uređajima ili sličnim područjima, inzistirajte na tome da vidite stvarne ISO/IEC 17025 certifikata koji pokazuju odgovarajuću EMI zaštitu i otpornost na vibracije. Ako to ispravno uradite, većina sustava postiže preciznost od 99,8% u provjerama kvalitete i mjerama u zrakoplovstvu, gdje čak i sitne pogreške mogu značiti velike probleme za sigurnosne standarde i ukupne performanse.