Виды датчиков положения (перемещения) и их особенности
Что такое датчик положения (перемещения)?
Датчик перемещения - это прибор для определения размеров линейного или углового механического перемещения любого объекта.
Типы датчиков и их характеристики.
Датчики перемещения делятся на:
1. Ёмкостные. Принцип действия подобного датчика - контакт ёмкости конденсатора с его геометрической конфигурацией. Ёмкость конденсатора изменяется обратно пропорционально размеру зазора между пластинами. Благодаря определению ёмкости при остальных показателях оценивается расстояние между пластинами. Изменение ёмкости определяется различными методами. Например, измеряется его импеданс. Приведено фото подобного датчика с изменяющейся величиной зазора.
1. Ёмкостные. Принцип действия подобного датчика - контакт ёмкости конденсатора с его геометрической конфигурацией. Ёмкость конденсатора изменяется обратно пропорционально размеру зазора между пластинами. Благодаря определению ёмкости при остальных показателях оценивается расстояние между пластинами. Изменение ёмкости определяется различными методами. Например, измеряется его импеданс. Приведено фото подобного датчика с изменяющейся величиной зазора.
Достоинства:
- простота производства;
- небольшие размеры и вес;
- малый расход энергии;
- высокая чувствительность;
- нет контактов (в отдельных случаях – один токосъём);
- продолжительность использования;
- малые усилия для передвижения подвижной части ёмкостного датчика;
Недостатки:
- малый коэффициент передачи (преобразования);
- высокие требования к экранировке деталей;
- эксплуатация на повышенной (относительно с 50 Гц) частоте.
1. Ёмкостные. Принцип действия подобного датчика - контакт ёмкости конденсатора с его геометрической конфигурацией. Ёмкость конденсатора изменяется обратно пропорционально размеру зазора между пластинами. Благодаря определению ёмкости при остальных показателях оценивается расстояние между пластинами. Изменение ёмкости определяется различными методами. Например, измеряется его импеданс. Приведено фото подобного датчика с изменяющейся величиной зазора.
1. Ёмкостные. Принцип действия подобного датчика - контакт ёмкости конденсатора с его геометрической конфигурацией. Ёмкость конденсатора изменяется обратно пропорционально размеру зазора между пластинами. Благодаря определению ёмкости при остальных показателях оценивается расстояние между пластинами. Изменение ёмкости определяется различными методами. Например, измеряется его импеданс. Приведено фото подобного датчика с изменяющейся величиной зазора.
Достоинства:
- осуществление бесконтактных измерений;
- высокая точность и быстродействие;
- чувствительность к поляризации.
Датчики подразделяются на:
- Инкрементальные датчики (или энкодеры) - это датчики, которые монтируют на серводвигателях для обозначения положения при перемещении или угла поворота крутящегося объекта с помощью предоставления цифрового кода на контрольное оборудование. Они работают относительно опорной точки. После сбоя питания необходимо время, пока энкодер отправит информацию об опорной точке. Это необходимо для верного использования данных об угловом смещении и системе обработки данных. На фото изображён подобный датчик с опорным импульсом.
1. Ёмкостные. Принцип действия подобного датчика - контакт ёмкости конденсатора с его геометрической конфигурацией. Ёмкость конденсатора изменяется обратно пропорционально размеру зазора между пластинами. Благодаря определению ёмкости при остальных показателях оценивается расстояние между пластинами. Изменение ёмкости определяется различными методами. Например, измеряется его импеданс. Приведено фото подобного датчика с изменяющейся величиной зазора.
- Абсолютные датчики работают сразу после включения питания. Для подсчёта числа выполненных оборотов применяются абсолютные многооборотные энкодеры. На фото приведён 10-битный абсолютный датчик с цифровым выходом.
1. Ёмкостные. Принцип действия подобного датчика - контакт ёмкости конденсатора с его геометрической конфигурацией. Ёмкость конденсатора изменяется обратно пропорционально размеру зазора между пластинами. Благодаря определению ёмкости при остальных показателях оценивается расстояние между пластинами. Изменение ёмкости определяется различными методами. Например, измеряется его импеданс. Приведено фото подобного датчика с изменяющейся величиной зазора.
1. Ёмкостные. Принцип действия подобного датчика - контакт ёмкости конденсатора с его геометрической конфигурацией. Ёмкость конденсатора изменяется обратно пропорционально размеру зазора между пластинами. Благодаря определению ёмкости при остальных показателях оценивается расстояние между пластинами. Изменение ёмкости определяется различными методами. Например, измеряется его импеданс. Приведено фото подобного датчика с изменяющейся величиной зазора.
Достоинства:
- простота и прочность устройства;
- нет скользящих контактов;
- подсоединение к элементам промышленной частоты;
- сравнительно большая выходная мощность (до десятков Ватт).
Недостатки:
- точность функционирования обуславливается стабильностью питающего напряжения;
- используется лишь на переменном токе.
Подразделяются на:
- Однотактные датчики измеряют малые угловые или линейные механические перемещения (от доли микрометра до 5 мм) и для преобразования их в электрические сигналы переменного тока.
Состоят из:
1. Ёмкостные. Принцип действия подобного датчика - контакт ёмкости конденсатора с его геометрической конфигурацией. Ёмкость конденсатора изменяется обратно пропорционально размеру зазора между пластинами. Благодаря определению ёмкости при остальных показателях оценивается расстояние между пластинами. Изменение ёмкости определяется различными методами. Например, измеряется его импеданс. Приведено фото подобного датчика с изменяющейся величиной зазора.
1. Ёмкостные. Принцип действия подобного датчика - контакт ёмкости конденсатора с его геометрической конфигурацией. Ёмкость конденсатора изменяется обратно пропорционально размеру зазора между пластинами. Благодаря определению ёмкости при остальных показателях оценивается расстояние между пластинами. Изменение ёмкости определяется различными методами. Например, измеряется его импеданс. Приведено фото подобного датчика с изменяющейся величиной зазора.
Принцип работы датчика - при изменении воздушного зазора изменяются индуктивность дросселя и полное сопротивление рабочей цепи. Таким образом, изменяется падение напряжения на нагрузке Uвых и ток цепи.
- Двухтактные. Бывают две схемы включения датчиков:
1. Ёмкостные. Принцип действия подобного датчика - контакт ёмкости конденсатора с его геометрической конфигурацией. Ёмкость конденсатора изменяется обратно пропорционально размеру зазора между пластинами. Благодаря определению ёмкости при остальных показателях оценивается расстояние между пластинами. Изменение ёмкости определяется различными методами. Например, измеряется его импеданс. Приведено фото подобного датчика с изменяющейся величиной зазора.
1. Ёмкостные. Принцип действия подобного датчика - контакт ёмкости конденсатора с его геометрической конфигурацией. Ёмкость конденсатора изменяется обратно пропорционально размеру зазора между пластинами. Благодаря определению ёмкости при остальных показателях оценивается расстояние между пластинами. Изменение ёмкости определяется различными методами. Например, измеряется его импеданс. Приведено фото подобного датчика с изменяющейся величиной зазора.
1. Ёмкостные. Принцип действия подобного датчика - контакт ёмкости конденсатора с его геометрической конфигурацией. Ёмкость конденсатора изменяется обратно пропорционально размеру зазора между пластинами. Благодаря определению ёмкости при остальных показателях оценивается расстояние между пластинами. Изменение ёмкости определяется различными методами. Например, измеряется его импеданс. Приведено фото подобного датчика с изменяющейся величиной зазора.
1. Ёмкостные. Принцип действия подобного датчика - контакт ёмкости конденсатора с его геометрической конфигурацией. Ёмкость конденсатора изменяется обратно пропорционально размеру зазора между пластинами. Благодаря определению ёмкости при остальных показателях оценивается расстояние между пластинами. Изменение ёмкости определяется различными методами. Например, измеряется его импеданс. Приведено фото подобного датчика с изменяющейся величиной зазора.
1. Ёмкостные. Принцип действия подобного датчика - контакт ёмкости конденсатора с его геометрической конфигурацией. Ёмкость конденсатора изменяется обратно пропорционально размеру зазора между пластинами. Благодаря определению ёмкости при остальных показателях оценивается расстояние между пластинами. Изменение ёмкости определяется различными методами. Например, измеряется его импеданс. Приведено фото подобного датчика с изменяющейся величиной зазора.
1. Ёмкостные. Принцип действия подобного датчика - контакт ёмкости конденсатора с его геометрической конфигурацией. Ёмкость конденсатора изменяется обратно пропорционально размеру зазора между пластинами. Благодаря определению ёмкости при остальных показателях оценивается расстояние между пластинами. Изменение ёмкости определяется различными методами. Например, измеряется его импеданс. Приведено фото подобного датчика с изменяющейся величиной зазора.
Достоинства: высокая точность.
Недостатки: используется лишь для металлических тел.
1. Ёмкостные. Принцип действия подобного датчика - контакт ёмкости конденсатора с его геометрической конфигурацией. Ёмкость конденсатора изменяется обратно пропорционально размеру зазора между пластинами. Благодаря определению ёмкости при остальных показателях оценивается расстояние между пластинами. Изменение ёмкости определяется различными методами. Например, измеряется его импеданс. Приведено фото подобного датчика с изменяющейся величиной зазора.
Достоинства:
- широкий температурный диапазон работы;
- невосприимчивы к цвету поверхности измеряемого объекта.
1. Ёмкостные. Принцип действия подобного датчика - контакт ёмкости конденсатора с его геометрической конфигурацией. Ёмкость конденсатора изменяется обратно пропорционально размеру зазора между пластинами. Благодаря определению ёмкости при остальных показателях оценивается расстояние между пластинами. Изменение ёмкости определяется различными методами. Например, измеряется его импеданс. Приведено фото подобного датчика с изменяющейся величиной зазора.
Данным устройством обладают также датчики на базе эффекта Холла, однако у них иной принцип действия. Из-за прохождение тока через проводник, на который влияет внешнее магнитное поле, образуется разность потенциалов в поперечном сечении проводника.
Достоинства:
- нет механических движущихся частей;
- высокое быстродействие (до 100 кГц), надёжность и долговечность;
- не нужен физический контакт с измеряемой средой.
Недостатки: использование дорогих и чувствительных к температуре полупроводников.
7. Магнитострикционный датчик - это волновод, вдоль которого легко перемещается постоянный кольцевой магнит. В волноводе имеется проводник, который при подаче на него электрических импульсов образует магнитное поле вдоль всей своей длины. Сформированное магнитное поле складывается с полем постоянного магнита, и результирующее поле создаёт момент вращения канала, имеющего волновод (эффект Вайдемана). Импульсы вращения распределяются по каналу в две стороны со скоростью звука материала канала. Фиксирование временной задержки между отправкой электрического импульса и приёма импульса вращения определяет расстояние до постоянного магнита. Канал бывает протяжённостью до нескольких метров, а позиция магнита определяется с точностью до нескольких микрометров.
Достоинства:
- устойчивость к неблагоприятным условиям;
- слабая чувствительность к температурным изменениям.
1. Ёмкостные. Принцип действия подобного датчика - контакт ёмкости конденсатора с его геометрической конфигурацией. Ёмкость конденсатора изменяется обратно пропорционально размеру зазора между пластинами. Благодаря определению ёмкости при остальных показателях оценивается расстояние между пластинами. Изменение ёмкости определяется различными методами. Например, измеряется его импеданс. Приведено фото подобного датчика с изменяющейся величиной зазора.
1. Ёмкостные. Принцип действия подобного датчика - контакт ёмкости конденсатора с его геометрической конфигурацией. Ёмкость конденсатора изменяется обратно пропорционально размеру зазора между пластинами. Благодаря определению ёмкости при остальных показателях оценивается расстояние между пластинами. Изменение ёмкости определяется различными методами. Например, измеряется его импеданс. Приведено фото подобного датчика с изменяющейся величиной зазора.
Достоинства: простота и низкая стоимость.
1. Ёмкостные. Принцип действия подобного датчика - контакт ёмкости конденсатора с его геометрической конфигурацией. Ёмкость конденсатора изменяется обратно пропорционально размеру зазора между пластинами. Благодаря определению ёмкости при остальных показателях оценивается расстояние между пластинами. Изменение ёмкости определяется различными методами. Например, измеряется его импеданс. Приведено фото подобного датчика с изменяющейся величиной зазора.
1. Ёмкостные. Принцип действия подобного датчика - контакт ёмкости конденсатора с его геометрической конфигурацией. Ёмкость конденсатора изменяется обратно пропорционально размеру зазора между пластинами. Благодаря определению ёмкости при остальных показателях оценивается расстояние между пластинами. Изменение ёмкости определяется различными методами. Например, измеряется его импеданс. Приведено фото подобного датчика с изменяющейся величиной зазора.
Трансформаторные датчики подразделяются на ферродинамические датчики и микросины. Они используются для бесконтактного измерения угловых перемещений и их преобразования в пропорциональные величины электрического сигнала переменного тока.
- Ферродинамические датчики состоят из:
1. Ёмкостные. Принцип действия подобного датчика - контакт ёмкости конденсатора с его геометрической конфигурацией. Ёмкость конденсатора изменяется обратно пропорционально размеру зазора между пластинами. Благодаря определению ёмкости при остальных показателях оценивается расстояние между пластинами. Изменение ёмкости определяется различными методами. Например, измеряется его импеданс. Приведено фото подобного датчика с изменяющейся величиной зазора.
1. Ёмкостные. Принцип действия подобного датчика - контакт ёмкости конденсатора с его геометрической конфигурацией. Ёмкость конденсатора изменяется обратно пропорционально размеру зазора между пластинами. Благодаря определению ёмкости при остальных показателях оценивается расстояние между пластинами. Изменение ёмкости определяется различными методами. Например, измеряется его импеданс. Приведено фото подобного датчика с изменяющейся величиной зазора.
- Микросин от трансформаторных датчиков отличается большей надёжностью из-за отсутствия токосъемного контакта, от ферродинамических – большим диапазоном измеряемых углов. Состоит из:
1. Ёмкостные. Принцип действия подобного датчика - контакт ёмкости конденсатора с его геометрической конфигурацией. Ёмкость конденсатора изменяется обратно пропорционально размеру зазора между пластинами. Благодаря определению ёмкости при остальных показателях оценивается расстояние между пластинами. Изменение ёмкости определяется различными методами. Например, измеряется его импеданс. Приведено фото подобного датчика с изменяющейся величиной зазора.
1. Ёмкостные. Принцип действия подобного датчика - контакт ёмкости конденсатора с его геометрической конфигурацией. Ёмкость конденсатора изменяется обратно пропорционально размеру зазора между пластинами. Благодаря определению ёмкости при остальных показателях оценивается расстояние между пластинами. Изменение ёмкости определяется различными методами. Например, измеряется его импеданс. Приведено фото подобного датчика с изменяющейся величиной зазора.
10. Реостатный датчик состоит из:
- плоский, цилиндрический или кольцевой каркас из изоляционного материала (текстолита, гетинакса, керамики или металла с нанесённым слоем изоляции);
- обмотка из высокоомного материала, стойкого к истиранию (манганин, константан, сплав серебра с палладием, платины с иридием, вольфрам), диаметром от 0,03 до 0,01 мм для датчиков высокого класса точности; для датчиков низкого класса точности – диаметром до 0,4 мм);
- подвижный токосъёмный контакт.
На фото левее представлен реостатный датчик для измерения линейных перемещений, правее - для измерения угловых перемещений.
11. Щелевые датчики - разновидность однолучевых барьеров, где излучатель и приемник расположены в вилочной конструкции друг напротив друга на небольшом расстоянии. Так как излучатель с приемником крепко вмонтированы, то регулировка и юстировка не нужна.
12. Аналоговые датчики – это первичные преобразователи. Устройства используются в системах постоянного измерения и настройки. Принцип работы приборов состоит в том, что при изменении параметра изменяется его выходной сигнал.
1. Ёмкостные. Принцип действия подобного датчика - контакт ёмкости конденсатора с его геометрической конфигурацией. Ёмкость конденсатора изменяется обратно пропорционально размеру зазора между пластинами. Благодаря определению ёмкости при остальных показателях оценивается расстояние между пластинами. Изменение ёмкости определяется различными методами. Например, измеряется его импеданс. Приведено фото подобного датчика с изменяющейся величиной зазора.
1. Ёмкостные. Принцип действия подобного датчика - контакт ёмкости конденсатора с его геометрической конфигурацией. Ёмкость конденсатора изменяется обратно пропорционально размеру зазора между пластинами. Благодаря определению ёмкости при остальных показателях оценивается расстояние между пластинами. Изменение ёмкости определяется различными методами. Например, измеряется его импеданс. Приведено фото подобного датчика с изменяющейся величиной зазора.
Подробнее о других датчиках читайте в статье “Промышленная Автоматизация”.
Купить датчик положения можно в интернет-магазине "Промышленная Автоматизация".
Оставить заявку или получить обратную связь вы можете написав нам на info@industriation.ru или позвонив по бесплатному номеру 8 800 550-72-52. Специалисты отдела продаж подберут оборудование, проконсультируют по возникшим вопросам и проконтролируют поставку.
