Pomiar odległości za pomocą czujników linkowych

Jedną z grup produktowych firmy Posital Fraba są czujniki (enkodery) liniowe serii LINARIX. Stosowane są w aplikacjach, które wymagają pomiarów ruchu liniowego. Sensory pozwalają zarówno na pomiar drogi, przesunięć jak i pozycji. Czujniki zbudowane są z dwóch elementów: pierwszym elementem jest mechanizm linkowy, a drugim jest enkoder. W czujnikach linkowych Posital docelowo stosuje enkodery absolutne, dzięki czemu pomiar jest bardzo precyzyjny. Maksymalne odległości, które mogą mierzyć czujniki linkowe to aż 10 metrów (wykorzystanie adaptera linkowego rozszerza zakres do 15 m).

Rys. 1. Budowa czujnika linkowego

Zasada działania

Pomiar w czujnikach LINARIX odbywa się poprzez rozwijanie oraz nawijanie linki (wykonanie ze stali) na bęben, który znajduje się w mechanizmie. Podany wynik pomiaru jest wielkością podaną na wyjściu z czujnika w postaci sygnału, który jest proporcjonalny do zmierzonej drogi. Sposób pomiaru jest dokładny, a zarazem powtarzalny. Bez wątpienia ich zaletą jest wyeliminowanie problemu związanego z występowaniem poślizgu, który występuje w tradycyjnych systemach opartych o enkodery oraz koła pomiarowe.

Rys. 2. Czujniki LINARIX

Parametry

Oferowane czujniki linkowe swoim zakresem działania sięgają odległości 10 m. Posiadają szeroki zakres wyboru standardu wyjścia, a ich dokładność zależy tylko i wyłącznie od rodzaju elementu pomiarowego czyli enkodera. Również od enkodera zależy technologia czujnika – magnetyczna bądź optyczna. Obwód bębna w którym znajduje się linka mieści się w zakresie Ø100 – Ø320 mm. Wybrane modele posiadają certyfikaty CE oraz ATEX.

Wykonanie obudowy

Wykonanie obudowy ma kluczowe znaczenie, jeżeli chodzi o możliwość zastosowania danego czujnika w konkretnej aplikacji. Posital oferuje cztery typy obudowy. Są to zarówno obudowy z tworzywa jak i z odlewu żeliwnego czy też metalu ekstrudowanego, dzięki czemu mogą one pracować w bardzo trudnych warunkach. Mechanizmy z obudową wykonaną z odlewu żeliwnego przeznaczone są do aplikacji w trudnych warunkach pracy. Posiadają one linkę wykonana ze stali nierdzewnej pokrytą nylonem. Zakresy pracy tego typy mechanizmów to 5 oraz 10 m. Czujniki w obudowie wykonanej z metalu ekstrudowanego również bardzo dobrze pasują do trudnych warunków eksploatacji. Są idealnym rozwiązaniem do aplikacji, w których przyspieszenie może osiągnąć wartość 7G. Dzięki specjalnym uchwytom, które są na czujniku ich montaż staje się prostszy. Dostępne zakresy to 3, 5 oraz 10 m. Ze względu na konkurencyjną cenę powszechnie stosowane w przemyśle są obudowy wykonane z obrobionego metalu. Zakresy pomiarowe tych czujników to 1.25, 1.74, 2, 3 oraz 6 m. Obudowy wykonane z tworzywa charakteryzują się małymi wymiarami oraz atrakcyjną ceną, dzięki czemu są najczęściej wybieranymi czujnikami do projektów wielkoseryjnych. Dostępne są w dwóch zakresach pomiarowych 1.25, oraz 2.1 m.

Rys. 3. Wykonanie obudów czujników POSITAL

Interfejsy

Czujniki linkowe dostepne są wielu wersjach z różnymi standardami wyjścia. Praktycznie każdy interefejs jest dostępny, dzięki czemu można łatwo dostosować mechanizm linkowy do aplikacji. Dostępne standardy wyjścia to analog, CANopen, Profibus, DeviceNet, J1939, Interbus, EtherCAT, Ethernet/IP, ProfiNet, Powerlink, Modbus+Ethernet TCP oraz SSI. Film pokazujący skalowanie czujnika analogowego:

Zastosowanie

Adapter linkowy w połączeniu z enkoderem tworzy czujnik linkowy, który ma zastosowanie w wielu branżach. Urządzenia te często wykorzystywane są między innymi w systemach medycznych, magazynach, dźwigach czy też śluzach w systemach irygacyjnych.

Inne rozwiązanie

Można także złożyć oba elementy samemu tzn. osobno adapter linkowy oraz enkoder – w tym przypadku może być to zarówno enkoder inkrementalny jak i absolutny. Drugi typ zapewnia lepszą precyzję. Adaptery współpracują z enkoderami, posiadającymi kołnierz synchro, oraz średnicę Ø36 bądź Ø58 mm. Materiał wykonania linki we wszystkich adapterach to stal nierdzewna. Dostępne są cztery wersję adapterów linkowych w zależności od kształtu adaptera, wykonania jego obudowy oraz średnicy enkodera dla którego jest dedykowany. Pierwszym adapterem jest cylindryczny adapter WDS-1740, wykonany z metalu. Jego zakres pomiarowy to 1.7 m i współpracuje z enkoderem o średnicy Ø58 mm. Pozostałe adaptery są o kształcie prostopadłościanu. Adapter SG21 wykonany z metalu z zakresem pomiarowym 2 m, dedykowany jest do pracy z enkoderem o średnicy Ø36 mm. Kolejnym adapterem jest adapter SG60. Wykonany jest zarówno z metalu jak i tworzywa, a współpracuje z enkoderem o średnicy Ø58 mm. Może pracować w aplikacjach, których zakres pomiarowy mieści się w granicy 3 – 6 m. Ostatnim adapterem jest adapter SL-X1, którego materiałem obudowy jest aluminium. Przeznaczony jest do enkoderów, których średnica wynosi o średnicy Ø58 mm. Adapter ten posiada największy zakres działania, który wynosi od 2 do 15 m.

Rys. 4. Inne rozwiązania