Преобразователи линейных перемещений: области применения
Устройства, которые представляют направление и величину перемещений подвижных частей механизмов в виде аналоговых и цифровых сигналов, пригодных для последующей обработки, получили название преобразователей линейных перемещений. Они служат высокоэффективному измерению пути, круговых движений, уровня наполнения, расстояний до объекта.
Номенклатура — тысячи моделей для автомобильной, станкостроительной, судостроительной, нефтегазовой промышленности. Велика роль этих устройств в системах вооружения и робототехники. ПЛП призваны автоматизировать работу машин самых разных типов. Вот некоторые примеры использования:
- управление шагом винта в ветряных генераторах;
- формовочное и металлопрокатное оборудование;
- затворы и шлюзы;
- транспортно-погрузочные механизмы;
- конвейеры;
- устройства деревообработки;
- машины для производства бетонных блоков;
- контроль уровней продуктов.
Современные станки и автомобили, сервосистемы роботов, научная и медицинская техника насыщены ПЛП различного класса точности и быстродействия. Больше всего контроль линейных и угловых перемещений востребован в машиностроительной отрасли (до 70% всех видов измерений).
Виды ПЛП и принципы работы
Потенциометрические
Оптико-электронные
Оптико-электронные преобразователи широко используются с середины прошлого века. Устаревшие лампы накаливания в таких приборах сейчас заменены лазерными излучателями, но суть процесса не меняется: оптические сигналы преобразуются в электрические. Наряду с оптическими не теряют актуальности ультразвуковые ПЛП, в которых фиксируются отраженные от объекта ультразвуковые волны.
Возможности традиционных бесконтактных оптических и звуковых преобразователей сильно ограничены условиями измерений. Они неэффективны в средах с низкой отражательной способностью, с высоким пыле-пено- парообразованием.
Микроимпульсные
Этих недостатков лишены микроимпульсные ПЛП, в которых используется магнитострикционный эффект. В таких приборах используют ферромагнитные материалы (обычно сплав железа и никеля).
Процесс измерения инициируется импульсом тока. Стержень из ферромагнетика действует подобно «волноводу», по которому начинает распространяться магнитное поле. В измеряемой точке располагается постоянный позиционный магнит, связанный с объектом измерения (например, с гидравлическим цилиндром). Этот магнит служит «курсором» текущей позиции. В месте его нахождения магнитные поля пересекаются и возникает пластическая деформация «волновода». Из этой позиции распространяется торсионный импульс, который улавливается и преобразуется в электрический ток. Время распространения торсионной волны (время импульсного отклика) прямо пропорционально расстоянию до постоянного магнита. Наиболее эффективны эти приборы на диапазонах от 150 мм до 4-х и более метров.
Бесконтактные преобразователи магнитострикционного типа
Получили распространение везде, где требуется длительный срок службы. Они нечувствительны к загрязнениям и влажности, типичным для многих производств. Серии бесконтактных ПЛП от лидирующих производителей (MTS Sensors Temposonics, Balluff Micropulse и др.) работают по 7-8 лет в тяжелых условиях с сохранением стабильных характеристик точности и повторяемости.
ПЛП ещё разделяют по конструктивному исполнению: стержневой (для гидроприводов), профильный, измерители уровня наполнения, а также серии, способные работать в агрессивных средах, во взрывоопасной атмосфере, в условиях пищевой и химической промышленности.
Основные характеристики и особенности интерфейсов ПЛП
При выборе преобразователя помимо его типа стоит выяснить следующие параметры:
- Диапазон измерения.
- Допустимая погрешность, разрешение. Минимальными погрешностями характеризуются устройства для станков с ЧПУ при изготовлении микросхем, в которых требуется точность на уровне микрометра. Для магнитострикционных представителей линейки Micropulse достигнута точность ±0,02% номинальной длины. Это превышает возможности ультразвуковых и радарных измерителей.
- Устойчивость к неблагоприятным факторам. Например, модель BTL5-A11-M0100-P-KA05 со степенью защиты IP67по IEC 60529 с герметичным корпусом способна давать устойчивые показания в жестких условиях, в диапазоне температур -40 -85°С, например, в прессах, формовочном оборудовании, портовых машинах.
На разрешение прибора и цену сильно влияет тип выхода/интерфейсного модуля:
- Аналоговый (по напряжению или току). Наиболее распространены токовые интерфейсы. Они стали стандартом ПЛП для многих отраслей, постольку относительно недороги и менее чувствительны к помехам.
- Импульсные. Сигналы от датчика усиливаются и передаются в цифровом виде без помех на значительные расстояния. В этой группе выделяют Р-интерфейсы и М-интерфейсы. Первые совместимы с котроллерами Siemens, Mitsubishi, Sigmatek, Parker, Esitron, WAGO и др. Вторые разработаны под определенные типы контроллеров.
- Синхронно-последовательные (SSI). Сигнал о положении позиционера посылается на контроллер в виде последовательности данных. Такие ПЛП подключаются непосредственно к плате управления через SSI-интерфейс. Они оптимальны в качестве сенсоров обратной связи для динамичных задач регулирования при работе в неблагоприятных условиях.
В ассортименте компании «Автоматика» сделан акцент на современных типах преобразователей, которые соответствуют требованиям Ростехнадзора, европейских и российских стандартов. Наши специалисты окажут помощь в выборе и покупке нужной модели, проведут технические консультации, организуют быстрые поставки в Архангельске. Телефон для справок: 8 (800) 201-67-45.