Analog ve dijital sensörler uzun-vadeli kararlılık, hassasiyet ve güvenilirlik sunar.
Hareket kontrolü ve endüstriyel otomasyon sistemleri tasarım mühendisleri için çok sayıda zorluk sunmaktadır. Örneğin fabrika ayarlarında bulunan aşırı kir ve tozla mücadele etmek zorundadırlar. Ek olarak, taşıma bantları ve alma-ve-yerleştirme sistemleri, devre sensörlerinin stabilitesini tehdit eden yüksek titreşim veya darbe kuvveti artışlarına maruz kalabilir. Seçilen manyetik algılama sisteminin, uygulamada uzun vadeli-doğruluk ve güvenilirlik sağlamak için olağanüstü dayanıklılığa sahip olması gerekir.
Proje planlama sırasında tasarım mühendisleri endüstriyel uygulamaların çevresel, mekanik, elektriksel ve manyetik parametrelerini kapsamlı bir şekilde incelemelidir. Mühendisler, sensörler ve manyetik aktüatörler de dahil olmak üzere-endüstriyel uygulamaların manyetik devrelerinin tamamını analiz etmelidir. Mühendisler, tüm kritik faktörleri göz önünde bulundurarak endüstriyel otomasyon sistemlerinin benzersiz gereksinimlerini karşılamak için güçlü özel sensörler önerebilir.
Bu makalede endüstriyel otomasyon uygulamaları için son derece doğru ve güvenilir sensörlerin nasıl seçileceği anlatılmaktadır. Çeşitli analog ve dijital sensörlerin avantajları tanımlanıp açıklandıktan sonra, bu cihazları kullanan endüstriyel uygulamalara örnekler verilmektedir.
Analog Döner ve Doğrusal Hall Etkisi Sensörleri Kararlılık ve Doğruluk Sağlar
Analog sensörler, son kullanıcıların endüstriyel otomasyon sistemlerinde mıknatıs konumu hakkında anında geri bildirim almasını sağlar. Geçmişte, analog Hall etkili sensörler manyetik akı yoğunluğunu ölçtüler ve uygulama sıcaklığı değerlerine oldukça duyarlıydılar. Analog Hall etkisi teknolojisindeki son gelişmeler, Hall etkisi çiplerinin geleneksel genlik yerine akı alanının açısını ölçmesine olanak tanıyarak sıcaklık değişimlerine karşı hassasiyeti önemli ölçüde azaltır. Günümüzde Hall etkisi sensörleri, geniş sıcaklık aralıklarında oldukça kararlı analog çıkışlar sağlıyor.
Aşağıdaki Hall etkisi sensörleri, özel analog algılama uygulamaları için-çok uygundur:
Döner Hall Etkisi Sensörleri Hareketli parça içermeyen bu yarı iletken-tabanlı sensörler, dönen manyetik alanlardaki değişikliklere karşılık gelen analog çıkış sinyallerini iletmek için Hall Etkisi algılama elemanlarını devrelerle bütünleştirir. Döner Hall Etkisi Sensörleri iki çıkış seçeneği sunar: analog veya Darbe Genişliği Modülasyonu (PWM). Cihaz programlanabilir ve mühendislerin belirli çıkış voltajlarını veya PWM değerlerini hassas dönüş dereceleriyle ilişkilendirmesine olanak tanır.
360 dereceye kadar dönüş için birden fazla programlama noktası ayarlanabilir. Her programlama noktası, belirli bir manyetik alan açısına karşılık gelen bir voltajı veya PWM çıkış değerini temsil eder. Bu, dönüş derecesine göre yüksek-hassas, yüksek-çözünürlüklü oran ölçüm çıkış sinyali üretir.
Avantajları:
- Mekanik döner veya dirençli film döner cihazlar gibi direnç değeri değişiklikleri veya mekanik aşınma yaşamaz
- +105 dereceye kadar normal çalışma sıcaklıklarında olağanüstü stabilite sağlar
- 0,5-4,5 VDC çıkış veya %10-90 PWM görev döngüsüyle 0-360 derece dönüş doğruluğu sağlar
Uygulamalar:
Kontrol ünitelerinde sinyal kaybına neden olan aşınma ve oksidasyon sorunlarına yatkın dirençli film ve mekanik potansiyometre cihazlarının yerini alır.
Hareket kontrolü uygulamaları arasında akışkanlardaki kapak valflerinin açısının ölçülmesi ve akış hızlarının hassas şekilde kontrol edilmesi yer alır
Kontrol devrelerindeki döner anahtarların konumunun tespiti
Doğrusal Hall Etkisi Sensörü
Doğrusal Hall Etkisi sensörleri dönüş yerine doğrusal manyetik alan hareketini ölçer. Bu sensör, belirli bir hareket mesafesiyle orantılı olan ayarlanmış bir çıkış voltajı için programlanabilir. (Çıkış seçenekleri döner Hall Etkisi sensörleriyle aynıdır.) Tek bir Hall Etkisi çipi kullanan bu sensör, maksimum 30 mm hareketle manyetik aktüatörün doğrusal hareketini ve bağıl manyetik akı açısını ölçer. Bu, sensörün hassas hareketine göre orantılı bir çıkış sinyaliyle sonuçlanır.
Avantajları:
Sensör ve aktüatör, uygulamanın son kurulum alanına yerleştirilebilir (çevredeki ortamdan gelen tüm manyetik etkiler dahil);
Bu montaj konumu, mıknatıs döndüğünde manyetik akı yönüne karşılık gelecek şekilde programlanan çıkış sinyaline herhangi bir manevra, manyetik alanın mekanik toleransları veya istifleme toleransları dahil edileceğinden mühendislerin uygulamanın çıkış sinyalini optimize etmesine olanak tanır.
Uygulamalar:
Sıvı seviyelerini izlemek için sıvı seviye sensörü olarak kullanılır; sensör, mıknatısla donatılmış hareketli bir şamandıranın konumunu algılar
Otomatik seçme{0}}ve-yerleştirme sistemleri için son derece hassas konum toleransları sağlar
Reed anahtarları ve Hall etkisi sensörleri son derece güvenilir dijital algılama sağlar
Endüstriyel otomasyon kullanıcıları, bir nesnenin (örneğin asansör kapıları) doğru konumda olup olmadığını kontrol ederken dijital çıkışları tercih etmektedir. Aşağıdaki dijital sensörler, özelleştirilmiş manyetik algılama uygulamalarında olağanüstü güvenilirlik sunar:
Manyetik Anahtar
Bir kamış anahtarın kontakları değerli metalden yapılmıştır ve bir cam tüp içinde kapatılmıştır. Bu elektrik anahtarı herhangi bir harici güç kaynağına ihtiyaç duymadan çalışır.
Avantajları:
Neme ve diğer çevresel tehlikelere karşı dayanıklı olup milyonlarca döngü boyunca güvenilir çalışma sağlar.
Uygulamalar:
Mikroişlemci-kontrollü mantık-düzeyinde elektrik yükleri
Endüstriyel/hareket kontrol pazarlarındaki kapı kapatma veya konum algılama sistemleri gibi dijital açma/kapama uygulamaları (AC veya DC yüklerini değiştirebildikleri için); örnekler arasında, kapı kapanma tespiti için manyetik anahtarların kullanıldığı yük veya yolcu asansörü kapıları yer almaktadır, bkz. Şekil 2.
Dijital Hall Etkisi Sensörleri
Bu sensörler, herhangi bir hareketli parça gerektirmeden, manyetik alan değişikliklerine karşılık gelen dijital açma/kapama çıkış sinyallerini sağlamak için Hall etkisi algılama elemanlarını devrelerle bütünleştirir. Hall etkisi cihazlarının aktif devresi her zaman az miktarda akım tüketir.
Avantajları:
Yüksek güvenilirlik sağlar
Hassas algılama gereksinimlerini karşılamak için belirtilen manyetik alan toleransları dahilinde etkinleştirilecek şekilde programlanabilir
Uygulamalar:
Düşük DC gerilim ve akım değerlerini içeren endüstriyel ve hareket kontrol uygulamalarıyla sınırlıdır.
Konveyörlerdeki dönüş hızı algılama gibi yüksek-hızlı algılama uygulamalarında yaygın olarak kullanılır. 16 kutuplu bir halka mıknatısın dönüşünü algılayan Hall-etkili hız sensörünün bir örneği için, bkz. Şekil 4.
Çözüm
Endüstriyel otomasyon ve hareket kontrolü ortamları çok sayıda çevresel tehlike sunar. Sağlam manyetik sensörleri entegre eden bir manyetik devre tasarlamak, hassas, güvenilir endüstriyel otomasyon çözümleri sunmanın anahtarıdır. Belirli endüstriyel uygulamalarda, uzun-vadeli güvenilirliğe ulaşmak için özelleştirilmiş bir manyetik sensör gerekebilir. Reed anahtarlar ve Hall etkisi sensörleri,-asansör kapısı kapanma algılama sistemleri gibi olağanüstü güvenilirlik gerektiren dijital uygulamalar için çok uygundur. Dönel ve doğrusal Hall etkisi sensörleri, sıvı akışı izleme ve otomatik alma-ve{-yerleştirme sistemleri dahil olmak üzere özelleştirilmiş analog uygulamaların kararlılığını ve doğruluğunu artırır.