Der Positionssensor ist eine Art von Gerät, das verwendet wird, um eine Änderung innerhalb der Position eines Objekts in einem Gerät / einer Maschine oder in einer bestimmten Umgebung zu überwachen und zu messen und Änderungen in Signale vorzunehmen, die für die Übertragung, Verarbeitung oder Steuerung geeignet sind. Es sind verschiedene Arten von Positionssensoren verfügbar, wobei der Wegaufnehmer eine bestimmte Art von Positionssensor ist. Im Allgemeinen erfassen normale Sensoren das Vorhandensein des Objekts, während Verschiebungssensoren einfach die Verschiebung erfassen, sobald sich ein Objekt von einem Ort zu einem anderen bewegt. Mit dem Ausmaß der Verschiebungserkennung können Sie also einfach die Dicke und Höhe des Objekts bestimmen. Dieser Artikel beschreibt einen Überblick über a Wegaufnehmer – Arbeiten mit Anwendungen.
Was ist ein Wegaufnehmer?
Ein Wegaufnehmer ist ein elektromechanisches Gerät, das verwendet wird, um die Bewegung eines Objekts in elektrostatische, elektromagnetische oder magnetoelektrische Signale umzuwandeln, die gelesen und in Daten interpretiert werden. Es gibt eine große Auswahl an Wegaufnehmern wie linear und rotierend. Diese Wandler sind auch hilfreich bei der Messung des physikalischen Abstands zwischen dem Sensor und einem Ziel. Die meisten Wegaufnehmer messen statische und dynamische Verschiebungen, daher werden sie häufig zur Messung der Schwingung eines Objekts verwendet. Die gemessenen Verschiebungen reichen von Mikrozoll bis zu einigen Fuß.
Das Arbeitsprinzip des Wegaufnehmers basiert auf dem äußerst zuverlässigen induktiven Messprinzip. Diese Wandler sind robust, sehr einfach zu bedienen und können eine hohe Präzision erreichen. Wegaufnehmer liefern zuverlässige Messergebnisse in unterschiedlichen Bereichen der Produktion, Forschung & Entwicklung.
Schaltplan des Wegaufnehmers
Der in der folgenden Schaltung verwendete Wegaufnehmer ist ein induktiver Aufnehmer. Diese Schaltung wird verwendet, um die Verschiebung mit einem induktiven Wandler zu messen.
In der obigen Schaltung enthält der Transformator eine Primärwicklung und zwei Sekundärwicklungen. Die Endpunkte der beiden Sekundärwicklungen sind miteinander verbunden, wir können also erklären, dass diese beiden Wicklungen einfach in Reihenopposition verbunden sind.
Die „VP“-Spannung wird an die Primärwicklung des Transformators angelegt, die an jeder Sekundärwicklung entwickelte Spannung sei 𝑉 𝑆 1 & 𝑉 𝑆 2. Die Ausgangsspannung „V0“ wird also über die ersten Punkte der Sekundärwicklungen empfangen. Die Ausgangsspannung kann also geschrieben werden als V0 = VS1 – VS2. Der in der obigen Schaltung verwendete Transformator ist der Differentialtransformator, da er eine O/P-Spannung erzeugt, die die Unähnlichkeit zwischen VS1 und VS2 darstellt.
Wenn der Kern am Mittelpunkt positioniert ist, sind die induzierten Spannungen über zwei Wicklungen S1 und S2 äquivalent. Somit ist die Ausgangsspannung V0=0. In diesem Zustand sagen wir, dass es keine Verschiebung gibt.
Wenn der Kern über die zentrale Position verschoben wird, dann ist die in Spule S1 erzeugte EMK größer, d. h. V1 > V2.
Wenn der Kern auf die gleiche Weise unter die zentrale Position verschoben wird, dann ist die innerhalb der S2-Spule erzeugte EMK größer, d. h. V2 > V1.
In diesen beiden Fällen haben wir also zwei Verschiebungen nach oben und unten. In diesen beiden Fällen ist die Größe der Ausgangsspannung „V0“ proportional zur Kernposition relativ zur Mitte.
Wenn wir also die Verschiebung des Körpers messen wollen, müssen wir den Körper mit dem zentralen Kern verbinden. Sobald sich der Körper in einer geraden Linie verschiebt, ändert sich daher der Mittelpunkt des Kerns, sodass sich auch die Betriebsspannung wie „V0“ entsprechend ändert. In diesem Zustand können wir die Verschiebung erhalten, indem wir einfach die o / p-Spannung messen. Phase und Größe der Ausgangsspannung bedeuten also die Verschiebung und Richtung des Körpers entsprechend.
Kalibrierung des Wegaufnehmers
Im Allgemeinen ist die Wandlerkalibrierung eine wesentliche Voraussetzung, um die Genauigkeit, Wiederholbarkeit und Zuverlässigkeit der von einem Messsystem erzielten Ergebnisse aufrechtzuerhalten. Diese Wandler sind in akademischen und industriellen Anwendungen üblich. Daher ist ihre Kalibrierung normalerweise ein zeitaufwändiges Verfahren, aber durch die Verwendung von Kalibrierungsgeräten ist es sehr einfach, einen Knopf zu drehen und einen Knopf zu drücken.
Das Kalibriersystem des Wegaufnehmers ist eine Komplettlösung zum Kalibrieren dieser Aufnehmer mit bis zu 50,8 mm Auslenkung mit 13 Mikrometer Auflösung. Es kann mit jedem System verwendet werden, obwohl es mit benutzerdefinierter Software geliefert wird, um eine schnelle und einfache Kalibrierung zu ermöglichen, sobald es mit NI-Systemen verwendet wurde.
Arten von Wegaufnehmern
Es sind verschiedene Arten von Wegaufnehmern erhältlich, die auch als Wegsensoren bekannt sind, wie Potentiometer, Dehnungsmessstreifen, kapazitive und LVDT. Daher wird jeder Typ unten besprochen.
Widerstandswandler
Ein Widerstandswandler wird auch als variabler Widerstandswandler bezeichnet, da er nach dem Prinzip der variablen Widerstandswandlung arbeitet. Dieser Aufnehmer ist einer der am häufigsten verwendeten Wegaufnehmer, mit dem verschiedene physikalische Größen wie Druck, Weg, Kraft, Temperatur und Schwingungen gemessen und in ein elektrisches Signal umgewandelt werden.
Kapazitiver Wandler
Ein kapazitiver Wandler ist ein passiver Wandler, der mit externer Energie arbeitet. Dieser Wandler wird hauptsächlich zur Messung von Druck, Verschiebung, Bewegung, Kraft, Geschwindigkeit und anderen Parametern verwendet. Dieser Wandler arbeitet nach dem Prinzip der variablen Kapazität, sodass sich die Kapazität dieses Wandlers aus vielen Gründen ändert, z. B. Dielektrizitätskonstante, Überlappung von Platten und Änderung des Abstands zwischen den Platten. Dies ist ein passiver Typ, bei dem aufgrund der angelegten Spannung über der Kondensatorplatte, die durch das dielektrische Material getrennt ist, gleiche und entgegengesetzte Ladungen auf den Platten erzeugt werden.
Linearer variabler Differentialtransformator
Der LVDT oder lineare variable Differentialtransformator ist eine Art Wegaufnehmer. Dieser Wandler enthält drei symmetrisch beabstandete Spulen, wobei die Primärspule die Mittelspule ist und die verbleibenden zwei Spulen Sekundärspulen sind. Diese sind hauptsächlich in Reihe geschaltet und in Bezug auf die Hauptspule gleich positioniert. Bitte beziehen Sie sich auf diesen Link, um mehr darüber zu erfahren – LVDT .
Induktiver Wandler
Ein induktiver Wandler ist eine Art Wegaufnehmer, der nach dem Transduktions- oder elektromagnetischen Induktionsprinzip arbeitet. Zur Messung der notwendigen physikalischen Größen wie Kraft, Weg, Geschwindigkeit, Druck, Beschleunigung, Drehmoment, wird die Gegen- oder Selbstinduktion variiert. Das beste Beispiel für diesen Wandler ist LVDT. Bitte beziehen Sie sich auf diesen Link, um mehr darüber zu erfahren induktive Wandler .
Dehnungsmessstreifen
Ein Dehnungsmessstreifen-Wegaufnehmer wird verwendet, um physikalische Größen wie Druck, Verschiebung oder Last in mechanische Dehnung umzuwandeln, und diese mechanische Dehnung wird mit montierten Dehnungsmessstreifen auf dem elastischen Körper in elektrische Spannung umgewandelt. Ein Dehnungsmessstreifen-Wegaufnehmer wird hauptsächlich zur Messung des Wegs im Bereich von 0 bis 10 mm verwendet. Dieser Wandler hat im Vergleich zu LVDT eine kurze Körperlänge und ist frei von elektromagnetischen Effekten. Diese Dehnungsmessstreifen-Aufnehmer haben eine sehr stabile und zuverlässige Leistung. Bitte beziehen Sie sich auf diesen Link, um mehr darüber zu erfahren Dehnungsmessstreifen .
Vorteile und Nachteile
Die Vorteile von Wegaufnehmern werden unten diskutiert.
- Wegaufnehmer haben eine hervorragende Linearität.
- Sie haben eine extrem hohe Genauigkeit.
- Sie haben eine hervorragende Auflösung von bis zu 0,01 µm.
- Diese sind tolerant gegenüber hohen Magnetfeldern, radioaktiven Umgebungen und großen Temperaturbereichen.
- Sie haben ein starkes Design und eine hervorragende Stabilität.
- Diese Wandler können in jeder Richtung montiert werden.
- Der Stromverbrauch von LVDTs ist gering.
- Diese sind sehr empfindlich und sehr einfach auszurichten und zu warten.
- Diese Wandler haben einen geringen Hystereseverlust.
- Der Messbereich ist höher.
- Dieser Wandler ist ein reibungsfreies Gerät.
Nachteile von Wegaufnehmern werden unten besprochen.
- Der Wegaufnehmer benötigt einen sehr großen Weg, um eine hohe Spannung zu erzeugen.
- Es muss abgeschirmt werden, da es sehr empfindlich auf das Magnetfeld reagiert.
- Die Wandlerleistung kann durch Vibrationen sowie Temperaturänderungen beeinträchtigt werden.
- Es benötigt einen externen Demodulator, um eine DC-Ausgabe zu erhalten.
- Die Dynamik dieses Wandlers ist begrenzt.
Anwendungen
Die Anwendungen von Wegaufnehmern umfassen die folgenden.
- Wegaufnehmer werden verwendet, um die relative Bewegung zwischen der Sensorspitze und der rotierenden Welle zu messen.
- Es wird in starren Maschinen überall dort eingesetzt, wo kleinste Schwingungen von der Welle auf das Maschinengehäuse übertragen werden.
- Diese werden im industriellen Bereich und sogar im öffentlichen Sektor wie Maschinenautomatisierung, Luft- und Raumfahrt, Leistungsturbinen, Hydraulik usw. eingesetzt.
- LVDTs werden zur Messung von Verschiebungen im Bereich von mm bis cm verwendet.
- Diese werden in CNC-Maschinen zur Wegmessung eingesetzt.
- Diese werden für die Dicken- und Messung von gewalzten Blechen verwendet.
- Diese werden innerhalb von Kanälen zur Spannungsmessung verwendet.
- RVDT-Wegaufnehmer werden in Flugsteuerungssystemen verwendet.
- Potentiometertypen werden zum Messen von Kraft, Beschleunigung und Druck verwendet.
Dies ist also ein Überblick über eine Verschiebung Wandler – funktioniert mit Anwendungen. Wenn sich ein Körper innerhalb einer geraden Linie von einer Position zur anderen verschiebt, wird danach die Länge zwischen diesen beiden Positionen als Verschiebung bezeichnet. Die Verschiebung ist eine physikalische Größe wie Geschwindigkeit, Temperatur, Kraft usw.
Ein Wegaufnehmer dient also dazu, mechanische Schwingungen/Bewegungen, insbesondere geradlinige Bewegungen, in elektrische Signale, einen veränderlichen elektrischen Strom oder eine Spannung umzuwandeln. Beispiele für Wegaufnehmer sind; Verschiebungs- und Biegedehnungsmessungen, Messungen der normalen Verschiebung, Messung von Rissen im Beton und Biegung des Trägers. Hier ist eine Frage an Sie, was ist die Funktion eines Wandlers?
