Vilko jutiklių parinkimo vadovas pramonės inžinieriams

Vilko jutiklių parinkimo vadovas pramonės inžinieriams

Vilko jutiklis atrodo paprastas: kabelis, spyruoklinis būgnas, viduje – jutiklio elementas. Būtent ši paprastumas lemia, kad jis dažnai parenkamas neatsargiai – ir todėl dauguma lauko gedimų iš tikrųjų nėra jutiklių gedimai. Tai yra diapazono klaidos, kabelio kelio klaidos ir išvesties atitikties klaidos, kurios pasireiškia tik po to, kai įrenginys įdiegiamas ir paleidžiamas.

Ši instrukcija pateikia sprendimus, kurie iš tikrųjų nulemia, ar vilkiamojo laido jutiklis veiks jūsų taikymo srityje: matavimo diapazonas, išvesties signalas, tiesiškumas ir pakartojamumas, aplinkos apsauga bei montavimas. Taip pat palyginami vilkamojo laido jutikliai su trimis alternatyvomis, kurioms inžinieriai dažniausiai juos prilygina.

Ką matuoja vilkamojo laido jutiklis – ir ko ne

Vilkamojo laido jutiklis (taip pat vadinamas virveliniu potenciometru, kabelio išsiplėtimo keitikliu arba jo-jo matuokliu) tiesioginį judėjimą konvertuoja į elektrinį signalą. Matavimo kabelis prijungiamas prie judančio objekto. Kai objektas juda, kabelis išsitempia ir sukasi būgnelį; būgnelis varo jutiklio elementą – tikslų potenciometrą, koduotuvą arba magnetinę jutiklio grandinę – kuri sukuria išvesties signalą, proporcingą kabelio ištempties ilgiui.

Iš šios konstrukcijos išplaukia trys pasekmės, kurios yra svarbesnės nei bet koks techninių duomenų lapo antraštės punktas:

Jis matuo kabelio išsitempimą, o ne objekto tikrąją padėtį. Jutiklio korpusas pritvirtintas prie mašinos rėmo. Bet koks šio rėmo lankstumas, šiluminis išsiplėtimas ar virpesiai tampa matavimo klaida. Ilgų eigos taikymuose rėmo standumas dažnai yra pagrindinė klaidos priežastis – ne patys jutikliai.

Tai vienašis įrenginys. Kabelis turi būti išvyniojamas tiesia linija. Šoninis apkrovos kampas, kabelio „plaktukavimas“ ir staigios apkrovos sumažina tiek tikslumą, tiek kabelio tarnavimo laiką.

Jam reikia grąžinamosios jėgos. Vidinis spyruoklinis mechanizmas traukia kabelį atgal. Jei jūsų taikymo atveju negalima leisti kelių niutonų kabelio įtempimo, vilkiamojo kabelio jutiklis yra netinkamas pasirinkimas.

Šių apribojimų ribose šis formatas sunkiai beatamas: ilgos eigos kompaktiškame korpuselyje, didelė montavimo nuokrypio tolerancija palyginti su strypiniais jutikliais ir greitas montavimas modernizuojant esamas sistemas.

Penki parametrai, kurie nusprendžia, ar jis veiks

1. Matavimo diapazonas – ir papildomas atsarga, kurią reikia pridėti

Nurodykite diapazoną iš faktinio judėjimo, tada pridėkite atsargą. Praktiška taisyklė – 10–20 % atsargos virš maksimalaus eigos ilgio, kad kabelis niekada nepasiektų mechaninio ribinio taško dėl dinaminio peržengimo. Pavaros laidinio jutiklio naudojimas iki jo mechaninio ribinio taško yra dažniausia ankstyvo gedimo priežastis: kabelis staigiai įsminga į ribinį tašką, o susigrąžinimo spyruoklė patiria smūgį.

Patikrinkite nurodytą diapazoną atsižvelgdami į tai, kaip jutiklis bus faktiškai montuojamas. Jei kabelis išeina pasvirai, efektyvus jutiklio matomas eigos ilgis nesutampa su mašinos ašies eigos ilgiu – geometrija „suvalgo“ dalį diapazono.

Taip pat patikrinkite paties kabelio ilgio leidžiamą nuokrypį. Jutiklis, kurio eigos ilgis nurodytas kaip 1000 mm, gali būti pristatytas su kabeliu, kurio ilgis akivaizdžiai viršija 1000 mm; šis papildomas ilgis nėra naudojamas kaip eigos ilgis.

2. Išėjimo signalas – pritaikykite jį valdymo sistemai, o ne katalogui

Keturi išėjimo signalų tipai apima daugumą pramoninių reikalavimų:

Išėjimo signalas Geriausiai tinka Atkreipkite dėmesį į

Varžominis (potenciometrinis). Prieinama kaina, pozicijos grįžtamojo ryšio informacija, paprasti analoginiai įėjimų moduliai. Įėjimo varžos apkrova; šepečio nusidėvėjimas po milijonų ciklų

0–10 V / ±10 V. Trumpi laidų ilgiai, PLC analoginiai moduliai, sumontuoti šaukštuvėje. Įtampos kritimas ir triukšmo įsitraukimas ilguose laiduose

4–20 mA. Ilgi laidų ilgiai, elektros triukšmuotose gamybos vietose. Srovės kontūro maitinimo ir apkrovos rezistoriaus planavimas

RS485 / Modbus. Kelių jutiklių tinklai, skaitmeninė diagnostika, absoliuti pozicija. Adresavimas, perdavimo greitis ir galinės varžos laikymasis

Pasirinkite remdamiesi atstumu iki valdymo šaukštuvės ir triukšmo aplinka, o ne tuo, kas yra atsargose. 0–10 V signalas, perduodamas 30 m per variklio šaukštuvę, įgaus triukšmą, kurio nepavyks visiškai pašalinti net stipriausiu filtravimu; 4–20 mA arba RS485 sprendžia šią problemą jau specifikacijų etape.

Taikymuose, kai įrenginys turi žinoti poziciją nedelsiant po įjungimo – be pradinio nustatymo ciklo – nurodykite absoliučią išvestį, o ne reliatyviąją.

3. Tiesiškumas ir pakartojamumas – tai ne tas pats skaičius

Tiesėgretiškumas apibūdina, kiek išvestis nukrypsta nuo tiesios linijos visame judėjimo ruože. Pakartojamumas apibūdina, kaip tiksliai jutiklis grįžta į tą pačią išvestį esant tam pačiam padėčiai. Daugumai valdymo ciklų svarbesnis yra pakartojamumas nei tiesėgretiškumas: pakartojamą, bet šiek tiek netiesėgretišką jutiklį galima pataisyti programinėje įrangoje; nepakartojamą – ne. Paprašykite abiejų rodiklių ir pasitikrinkite, ar tiesėgretiškumas nurodytas kaip ± % nuo viso mastelio arba kaip ± % nuo rodmenų. Trumpuose judėjimo ruožuose ši skirtis yra reikšminga.

4. Skiriamoji geba – skaičius, kuris tyliai riboja jūsų valdymą

Skiriamoji geba – mažiausias padėties pokytis, kurį išvestis gali atskirti. Varžos ir analoginės įtamos vienetuose ji ribojama tiek jutiklio jautrio elemento, tiek jūsų įvedimo kortelės elektrinio triukšmo slenksčio, o ne vien tik paties jutiklio. Aukštos skiriamosios gebos jutiklis, prijungtas prie triukšmingos 12 bitų įvedimo kortelės, užtikrins tik 12 bitų našumą.

Lėtai vykstantiems procesams (vartų atidarymui, lygiui, vožtuvo eigos ilgiui) rezoliucija retai yra apribojimas. Aukšto greičio servomechanizmams ar bandymų stendams ji dažniausiai yra.

5. Aplinkos apsauga ir laidų trasos

IP klasifikacija apsaugo korpusą. Ji daug mažiau pasako apie laidų išvesties vietą, kur iš tikrųjų patenka teršalai. Dulkėtose, aušinimo skysčių migloje ar valymo aplinkose patikrinkite, kaip hermetizuota laidų išvestis ir ar laidų apvalkalas atitinka esamus skysčius.

Temperatūra turi reikšmę dvigubai: jutiklio elementas nukrypsta, o laidai ir spyruoklė keičia savo elgesį. Jei taikymas vyksta aukštoje temperatūroje, paklauskite kompensuoto temperatūros diapazono, o ne veikimo diapazono – tai skirtingi skaičiai.

Vyniojamasis laidinis jutiklis prieš tiesiaeigį potenciometrą, prieš LVDT, prieš magnetostruktūrinį jutiklį

Vyniojamasis laidinis jutiklis Tiesiaeigis potenciometras (strypinės konstrukcijos) LVDT Magnetostruktūrinis jutiklis

Tipiškas eigos ilgis ~50 mm iki kelių metrų ~10 mm iki ~1 m ~1 mm iki ~500 mm ~50 mm iki kelių metrų

Matavimo principas Kabelis + sukamasis jutiklio elementas Varžos takelis + šepečiukas Bekontaktinis indukcinis Bekontaktinis magnetostruktūrinis

Privalumai Ilgas eigos kelias, mažas korpusas, lengva modernizuoti Paprasta konstrukcija, žema kaina, tiesioginis montavimas į liniją Aukšta tiesiškumo ir pakartojamumo tikslumas, šerdies nesidėvi Absoliučios išvesties signalas, patikimumas hidrauliniuose cilindruose

Trūkumai Kabelio maršruto ir įtempimo jautrumas Šepečiuko dėvėjimasis, montavimo tikslumo reikalavimai Trumpas eigos kelias, reikalingas signalo kondicionierius Didesnė kaina, montavimo apribojimai

Tipiškas taikymas Spaudyklės, pakėlimo įrenginiai, vartai, bandymų stendai, pakėlimo įrenginiai Bendrosios mašinų pozicionavimo užduotys, kainos orientuotos konstrukcijos Matavimai, servovalvės, mokslinių tyrimų ir plėtros stendai Hidrauliniai cilindrai, liejimo į formas įrenginiai

Sprendimas dažniausiai priklauso nuo eigos ilgio ir montavimo vietos. Virš maždaug vieno metro kelio strypinės jutiklių konstrukcijos tampa ilgos, sunkios ir nepatogios tikslinti – čia kaip tik pradeda dominuoti vilkiamojo laido jutikliai. Mažesniems nei keli šimtai milimetrų atstumams, kur svarbiausia aukščiausia tiesiškumo kokybė ir bepildė veikla, dažniausiai geriausias inžinerinis sprendimas yra LVDT arba strypinė tiesiaeigio poslinkio jutiklis.

Vietos, kur vilkiamojo laido jutikliai užima savo poziciją

Liejimo į formas mašinos. Žabangos ir išstūmimo pozicijos grįžtamasis ryšys reikalauja ilgo kelio ribotoje erdvėje ir ciklo trukmės sekundžių tvarka. Vilkiamojo laido vienetai montuojami prie rėmo ir seka judančią plokštę be reikalingo tiesiaeigio potenciometro strypo ilgio.

Hidrauliniai pakeliamieji įrenginiai ir kėlimo sistemos. Pakeliamųjų įrenginių eigos stebėjimas – įskaitant į sienas ar konstrukcijas įmontuotus pakeliamuosius įrenginius, kur prieiga ribota – yra tipiškas vilkiamojo laido jutiklių taikymo atvejis: viena kreipiamoji taško vieta rėme, kita – judančiame elemente, be reikalingo tikslinimo šablonų.

Vandens ūkininkavimo ir užtvarų vartai. Vartų atvėrimo matavimai atliekami lauke, matuojant slankiojimo kelio ilgį metrais. Šiuo atveju pasirinkimo klausimas dažniausiai nėra skiriamoji geba, o sandarumas, laidų apvalkalų ilgaamžiškumas bei atsparumas dumblui ir drėgmei.

Bandomieji stendai ir pakabos matavimai. Spyruoklių suspaudimas, amortizatorių judėjimo kelias ir konstrukcijos deformacija ištvirkumo bandymų metu reikalauja didelės pakartojamumo tikslumo ir laidų kelio, kuris ištveria virpesius. Lenktynių ir automobilių pakabos tyrimai yra gerai įsitvirtinę kompaktiškų vilkikų su laidu taikymai.

Modernizavimas. Kai įrenginys nebuvo pradžioje aprūpintas matavimo priemonėmis ir nėra vietos sukurti montavimo skyliaus, vilkikas su laidu ir tvirtinimo skliaustu dažnai gali būti sumontuotas per valandą.

Montavimo klaidos, kurios sukelia daugumą lauko gedimų

Kabelis išeina pasvirai. Laikykite kabelio kelią statmeną bumbuliui gamintojo nurodytu kampu. Net keletas nuolatinių šoninių apkrovos laipsnių sukelia kabelio vedlio nusidėvėjimą ir pakeičia rodmenis.

Pernelys, kuris yra per laisvas arba per įtemptas. Pernelys turi likti įtemptas visuose judėjimo taškuose. Jei ašis gali judėti greičiau nei spyruoklė gali susitraukti, pernelys tampa laisvas, o po to staigiai įsitempia – tai smūginė apkrova, kuri pažeidžia būgną.

Korpuso montavimas ant virpančios plokštės. Jutiklis matuoja santykinį savo dviejų tvirtinimo taškų judėjimą. Lanksti atrama tampa matavimo dalimi.

Nepaisymas pernelio lenkimo spindulio išėjimo vietoje. Ūminis maršrutas ties išvesties anga sukelia apvalkalo nuovargį ir galiausiai laidų nuovargį.

Trūksta elektrinio kabelio apkrovos kompensavimo. Signalinis kabelis nėra mechaninė detalė; jo pririšimas prie judančių dalių perduoda apkrovą į jungtį.

Paleidžiant be pilno judėjimo ciklo patikrinimo. Paleiskite ašį lėtai nuo vieno galo iki kito ir stebėkite išėjimo signalą dėl nutrūkimų, šuolių ir mechaninės trukdžių darbo pradžios prieš pradedant gamybą.

Ilgojo judėjimo atveju lauke reikia įdiegti fizinį galinį stabdį, nepriklausomą nuo jutiklio. Jutiklis niekada neturėtų būti mašinos mechaninis ribos taškas.

Integracija su valdymo sistema

Prieš užsakant reikia išspręsti tris integracijos detales:

Įėjimo varža. Varžinė išvestis su įėjimo kortele sudaro įtampų daliklį. Jei kortelės varža nėra žymiai didesnė už jutiklio bėgiklio varžą, rodmenys bus suspausti viename stumbro gale. Patikrinkite tai prieš kaltindami jutiklį.

Laido ilgis ir ekranavimas. Analoginėms įtampoms skirtose išvestyse laikykite laidus trumpus ir naudokite ekranuotą sukabintą porą, kurios ekranas prijungtas prie žemės viename gale. Ilgiems laidams perjunkite į srovės kontūrą arba skaitmeninę išvestį.

Mastelio nustatymas ir kalibravimas. Projektavimo metu nuspręskite, ar PLC apdoros neapdorotus skaičius ar inžinerines vienates, ir dokumentuokite kalibravimo taškus. Dviejų taškų kalibravimas esant 10 % ir 90 % stumbro eigos padeda išvengti galinių padėčių, kur mechaniniai nuokrypiai yra didžiausi.

Techninė priežiūra ir naudojimo trukmė

Vilktinio laidų jutikliai yra sąnaudų prekės tuo pačiu būdu kaip diržas ar filtras – kabelis ir spyruoklė turi ribotą ciklų skaičių, todėl techninės specifikacijos turėtų tai atspindėti. Tolygioje gamyboje numatykite periodinę kabelio būklės, įtraukimo jėgos ir išvesties pakartojamumo patikrinimą nustatytame etaloniniame taške. Pakartojamumo tikrinimas viename fiksuotame taške, kuris registruojamas kas mėnesį, leis aptikti blogėjimą daug anksčiau, nei jis taps kokybės problemos priežastimi.

Kai ciklų skaičius yra ribojantis veiksnys, nurodykite jutiklio elementą remiantis šiuo parametru: potenciometro pagrindu veikiantis įrenginys ir koduoklio pagrindu veikiantis įrenginys turi labai skirtingus dėvėjimosi profilius esant tam pačiam judėjimo kelio ilgiui ir greičiui.

DUK

Kokia yra skirtumas tarp vilktinio laidų jutiklio ir virvelinio potenciometro? Tai tas pats įrenginys, tik vadinamas skirtingais pavadinimais. Šalies Šiaurės Amerikoje dažniausiai naudojami pavadinimai „virvelinis potenciometras“ ir „kabelio išsišliejimo keitiklis“, o Europoje ir Azijoje dažniau vartojami pavadinimai „vilktinio laidų jutiklis“ ir „vilktinio laidų koduoklis“.

Ar galima naudoti vilkiamojo laido jutiklį ne tik padėčiai, bet ir greičiui matuoti? Taip – pakanka diferencijuoti padėties signalą, jei išvesties signalas yra švarus ir imčių dažnis pakankamas. Aukštos tikslumo greičio matavimams reikia pirmiausia patikrinti skirstymo tikslumą ir atnaujinimo dažnį; greičio tikslumas išvedamas iš padėties tikslumo.

Koks yra vilkiamojo laido jutiklio tikslumas? Tikslumas priklauso nuo eigos ilgio, jutiklio elemento ir – ypatingai svarbu – montavimo standumo. Trumpose eigose su standžia konstrukcija tikslūs vienetai pasižymi labai aukšta pakartojamumu. Kelis metrus siekiančiose eigose konstrukcijos deformacija ir laido sagė dažniausiai lemia pagrindinę klaidų dalį.

Ar jį galima naudoti lauke? Taip, jei jis turi tinkamą IP apsaugos klasę ir tinkamą kabelio apvalkalą. Lauko sąlygomis ribojančiais veiksniais dažniausiai yra kabelio UV spindulių poveikis, vandens prasiskverbimas per kabelio išvesties vietą ir temperatūros svyravimai, o ne pats jutiklio elementas.

Ar pievilkimo laiduko jutiklis tinkamas hidrauliniam cilindrui? Taip, jis gali būti montuojamas išorėje šalia cilindro. Jei cilindras turi būti įrengiamas viduje, dažniausiai praktiškesnis sprendimas yra magnetostruktūrinis arba viduje įmontuojamas LVDT jutiklis.

Kiek eigos atsargos turėčiau numatyti? Numatykite 10–20 % daugiau nei maksimali darbinė eiga ir įsitikinkite, kad mechaninį ribotuvą nustato įrenginio kietasis stabdymas, o ne jutiklis.

Tinkamo eigos formato pasirinkimas

Pievilkimo laiduko formatas tinka tuo atveju, kai eiga ilga, montavimo vietos ribotos ir svarbus greitas įrengimas. Jis netinka, kai konstrukcija lanksti, laiduko kelias negali būti palaikomas tiesiu arba kai svarbiausia – beveik nesidėvintis veikimas esant labai dideliam ciklų skaičiui. Teisingas sprendimas specifikacijų etape reikalauja vienos valandos; klaidingas sprendimas kainuoja visą paleidimo laikotarpį.

Jei nustatote poslinkio jutiklį spaustuvui, skystainiui, vartams, bandymų įrenginiui ar gamybos įrangai ir norėtumėte antra nuomonė apie matavimo ribas, išėjimo signalą bei montavimą, mūsų inžinerijos komanda gali peržvelgti jūsų taikymo atvejį ir rekomenduoti tinkamiausią jutiklių tipą – vilkiamieji laidiniai jutikliai, tiesiaeigiai poslinkio jutikliai, LVDT jutikliai ir magnetostruktūriniai jutikliai visi gaminami patys, todėl rekomendacija nėra ribojama vienu technologijos būdu.

Susisiekite su inžinieriumi dėl savo taikymo atvejo → Užsakykite pasiūlymą