Slīdes gredzena pozīcijas sensors: kuru veidu izvēlēties?

Slīdēšanas gredzena pozīcijas sensors ir rotējošs elektrisks mezgls, kas nodod jaudu un signālus, nepārtraukti griežoties par 360 grādiem, vienlaikus ziņojot vadības sistēmai par rotējošās struktūras leņķisko stāvokli. Lielākajā daļā rotējošo iekārtu ķēžu pievienošana ir tikai puse no prasības. Kontrolierim arī jāzina, kur atrodas izlice, galds vai tornītis, vai tas ir sasniedzis sākuma pozīciju un vai tas tuvojas noteiktai robežai.

Šī kombinētā funkcija padara slīdēšanas gredzena stāvokļa sensoru par galveno sastāvdaļu celtņos, pagriežamās platformās, rotācijas indeksēšanas galdos, mobilajās iekārtās, iepakošanas līnijās un citās rotējošās sistēmās. Atkarībā no precizitātes un integrācijas prasībām atgriezeniskās saites elements var būt kameras-un-slēdžu izvietojums, rotējošais potenciometrs vai integrēts kodētājs, tostarp inkrementālās, absolūtās, CANopen vai SAE J1939 versijas.

Šajā rokasgrāmatā ir izskaidrots, kā darbojas slīdgredzena stāvokļa sensori, kur katrs veids ir piemērots, kā to norādīt savam aprīkojumam un kas jāsagatavo pirms pielāgota piedāvājuma pieprasīšanas.

Kas ir slīdošā gredzena pozīcijas sensors?

A standarta slīdēšanas gredzenspārsūta elektrisko jaudu, vadības signālus vai datus starp stacionāru rāmi un rotējošu daļu, novēršot kabeļu sagriešanos nepārtrauktas rotācijas laikā. Slīdēšanas gredzena pozīcijas sensors to veic vēl vienu soli tālāk: tas integrē leņķisko atgriezenisko saiti tajā pašā rotējošā mezglā.

Kombinētā iekārta vadības sistēmai nodrošina trīs lietas vienlaikus:

• Nepārtraukts elektriskais savienojums visā rotējošā saskarnē
• Leņķiskās pozīcijas dati, kas saistīti ar rotācijas asi
• Viens mehānisks nospiedums, kas ietaupa vietu pagriešanas centrā

Praksē slīdošais gredzens apstrādā ķēdes, savukārt integrētais sensors ziņo par mājas impulsu, robežsignālu, analogo leņķi vai digitālo absolūto pozīciju atkarībā no konstrukcijas.

Slīdošā gredzena un slīdošā gredzena pozīcijas sensors: kāda ir atšķirība?

Parastam slīdēšanas gredzenam ir tikai ķēdes. Tas var pārraidīt maiņstrāvas vai līdzstrāvas strāvu, zemsprieguma vadības vadus, analogos signālus, Ethernet, CAN kopnes vai jauktas jaudas-un-signālu līnijas. Tam nav izpratnes par leņķisko stāvokli.

Slīdes gredzena stāvokļa sensors apvieno to pašu elektrisko transmisiju ar atgriezeniskās saites elementu, tāpēc mašīnas rotējošā puse ziņo kontrollerim par savu leņķi. Tam ir nozīme, ja nekontrolēta rotācija var izraisīt procesa kļūdas, sadursmes risku vai aprīkojuma bojājumus. Celtnim jāzina tā izlices šūpošanās leņķis. Indeksēšanas tabulai jāapstājas precīzā stacijā. Mobilajai platformai ir jāpalēninās, lai sasniegtu aizliegto-zonu. Nevienu no šiem uzdevumiem nevar atrisināt ar vienkāršu slīdēšanas gredzenu.

Kad jums ir vajadzīgas atsauksmes par pozīciju 360 grādu rotācijā?

Pozīcijas atgriezeniskā saite ir pamatota ikreiz, kad iekārtai ir nepieciešams vairāk nekā nepārtraukts elektriskais savienojums. Trīs scenāriji aptver lielāko daļu lietojumprogrammu.

Drošu darba zonu noteikšana

Celtņos, pacēlāju platformās un mobilajās iekārtās pozīcijas atgriezeniskā saite atbalsta vadības-sistēmas funkcijas, kas brīdina operatoru, samazina ātrumu vai aptur rotāciju, mašīnai tuvojoties ierobežotai zonai, piemēram, ēkai, elektropārvades līnijai vai pret-sadursmes robežai. Pozīcijas atgriezeniskā saite atbalsta šīs vadības funkcijas, taču tā neaizstāj pilnīgu mašīnas drošības sistēmu. Drošības -novērtētās apstāšanās, uzraudzītās robežas un avārijas funkcijas ir jāprojektē saskaņā ar piemērojamajiem mašīnu drošības standartiem.

Atkārtojama procesa kontrole

Indeksēšanas tabulām, iepakošanas mašīnām, degvielas uzpildes stacijām un tinumu līnijām bieži ir jāapstājas precīzos leņķos vai jāaktivizē darbība noteiktā rotācijas punktā. Vienkāršs mājas slēdzis darbojas vienā pozīcijā. Inkrementālais vai absolūtais kodētājs ir nepieciešams, ja ir iesaistītas vairākas stacijas, programmējamas uzdotās vērtības vai sinhronizēta kustība.

Operatora un HMI atsauksmes

Pozīcijas dati nodrošina arī operatora displejus. Reāla izlices leņķa, galda stacijas vai torņa virziena parādīšana samazina minējumus, uzlabo cikla laiku un palīdz operatoram izvairīties no procedūru kļūdām garu maiņu laikā.

Kā darbojas slīdošā gredzena pozīcijas sensors

Montāža veic divas funkcijas vienā un tajā pašā rotējošā saskarnē.

Pirmais ir elektriskā pārnešana. Birstes, kontaktgredzeni vai šķiedru ceļi vada strāvu un signālus starp statoru un rotoru. Kanālu kombinācija ir atkarīga no lietojumprogrammas un var ietvert lielu-strāvu, zema-sprieguma loģiku, analogo sensoru līnijas, Ethernet pārus vai CAN kopni. Pareizikanālu dizains un izolācijair kritiski svarīgi, sajaucot jaudas un jutīgas signāla ķēdes vienā korpusā.

Otrā funkcija ir leņķa noteikšana. Atgriezeniskās saites elements ir mehāniski saistīts ar rotācijas asi, tāpēc tā izvade atspoguļo patieso rotējošās struktūras leņķi. Izvades veidu nosaka sensora princips:

• Izciļņa plāksne izslēdz vienu vai vairākus slēdžus fiksētā leņķī, radot ieslēgšanas/izslēgšanas signālus
• Potenciometrs maina pretestību vai spriegumu proporcionāli vārpstas leņķim, radot analogu signālu, piemēram, 0–10 V, 4–20 mA vai ratiometrisko pretestību.
• Kodētājs pārvērš rotāciju ciparu impulsos (inkrementāli) vai kodētā leņķa vērtībā (absolūtā) un var izvadīt, izmantojot RS-485, CANopen, SAE J1939 vai citus rūpnieciskos protokolus.

Galvenie slīdēšanas gredzenu pozīcijas sensoru veidi

Atsauksmes par izciļņu plāksni un slēdžiem

Vienkāršākajā dizainā tiek izmantota formas izciļņa, kas griežas kopā ar komplektu un iedarbina vienu vai vairākus mehāniskus vai tuvuma slēdžus iepriekš iestatītos leņķos. Izvade ir diskrēts ieslēgšanas/izslēgšanas signāls.

Izvēlieties šo opciju, ja:

• Ierīcei ir nepieciešama tikai mājas,-ceļojuma-beigas vai zonas noteikšana
• Kontrolierim ir digitālās ieejas, un nav nepieciešami nepārtraukti leņķa dati
• Budžets un vienkāršība atsver izšķirtspēju

Neizvēlieties šo opciju, ja regulatoram ir nepieciešami leņķiskie dati jebkur ārpus slēdža izslēgšanas punktiem vai ja nodošanai ekspluatācijā ir nepieciešamas pārprogrammējamas uzdotās vērtības. Kad izciļņa ir nogriezta, izslēgšanas leņķis tiek fiksēts, ja vien izciļņu neapstrādā vēlreiz.

Potenciometra{0}}atsauksmes

Rotējošais potenciometrs nodrošina nepārtrauktu analogo atgriezenisko saiti noteiktā leņķa diapazonā. Izvade parasti ir sprieguma, pretestības vai strāvas cilpas signāls, ko lielākā daļa PLC un mašīnu kontrolleru var nolasīt tieši caur analogo ievades moduli.

Potenciometra atgriezeniskā saite ir piemērota, piemēram, pamata celtņa šūpošanās displejam, operatora leņķa indikācijai, kursorsviras-stila aprīkojumam un zemu-leņķa atgriezeniskā saitei sausās iekštelpu vidēs. Daudzi modeļi aptver ierobežotu diapazonu (bieži vien mazāk par 360 grādiem), tāpēc pirms norādīšanas apstipriniet izmantojamo leņķisko laidumu.

Ņemiet vērā trīs kompromisus-. Stikla tīrītāju kontakti laika gaitā nodilst, īpaši, ja ciklu skaits ir liels. Ilgām analogajām darbībām elektriski trokšņainā vidē ir nepieciešams ekranēts kabelis un rūpīgs zemējums, lai rādījums būtu tīrs. Kalibrēšana ir nepieciešama, lai kartētu neapstrādātu izvadi uz inženiertehniskajām vienībām. Āra mobilajām iekārtām ar vibrāciju, mitrumu un EMI kodētājs parasti ir izturīgāka izvēle.

Kodētājs{0}}Pamatojoties uz atsauksmēm

Kodētājs pārvērš rotāciju ciparu datos. Tā ir pareizā izvēle, ja kontrolierim ir vajadzīgas atkārtojamas leņķa vērtības, programmējami ierobežojumi vai tīkla komunikācija. Kodētāji tiek iedalīti divās galvenajās saimēs:

• Inkrementālie kodētājiizejas impulsi (A, B un bieži vien Z indekss), vārpstai griežoties. Tie nodrošina relatīvu kustību un prasa mājas rutīnu pēc katras darbības,{1}}lai izveidotu absolūtu atsauci. Piemērots ātruma noteikšanai, kustības sinhronizācijai un lietojumprogrammām, kas darbojas startēšanas laikā.
• Absolūtais kodētājsizvada unikālu digitālo vērtību katrai leņķiskajai pozīcijai, kas tiek saglabāta jaudas ciklos. Viena pagrieziena{1}}versijas aptver 0–360 grādus ; vairāku apgriezienu versijās ir arī pilni apgriezieni. Izvēlieties absolūto, ja iekārtai ir jāzina sava pozīcija tūlīt pēc ieslēgšanas-, kas ir izplatīta celtņos, teleskopiskajās stieņos un āra mobilajās iekārtās.

Mobilajām ierīcēm un{0}}transportlīdzekļiem balstītam aprīkojumam absolūtais kodētājs arCANopenvaiSAE J1939izvade tīri integrējas esošajā transportlīdzekļu tīklā. CANopen ir vairāk izplatīts rūpnieciskajā automatizācijā, savukārt J1939 dominē lieljaudas{2}}mobilajās iekārtās, lauksaimniecības mašīnās un celtniecības transportlīdzekļos. Nepareiza protokola izvēle ne tikai sarežģīs integrāciju; tas var piespiest nomainīt kontrolieri.

Slīdošā gredzena pozīcijas sensoru izplatītākie pielietojumi

Celtņi un celšanas iekārtas

Celtņi ir viens no lielākajiem{0}}apjoma lietojumiem, jo ​​rotējošajai virsbūvei ir nepieciešama gan nepārtraukta jaudas pārnešana, gan atgriezeniskā saite ar pagrieziena leņķi. Slīdēšanas gredzens ar integrētu absolūto kodētāju parasti atrodas pagriežamā gredzena centrā, koplietojot to pašu vertikālo asi. Pozīcijas signāls nodrošina slodzes momenta indikatoru, pret-sadursmes zonas un operatora HMI. Veltītsceltņa slīdēšanas gredzens ar pozīcijas atgriezenisko saitiparasti apvieno augstas-strāvas strāvas ķēdes, zema-sprieguma vadību un kodētāja izvadi vienā korpusā. Āra uzstādīšana, vibrācija, temperatūras svārstības un kabeļa izejas virziens ietekmē dizainu.

Rotācijas galdi, indeksēšanas un montāžas šūnas

Rotācijas indeksēšanas platformām ir vajadzīgas precīzas pieturas pozīcijas. Aptuvenam mājas impulsam var pietikt ar kameras slēdzi, taču absolūtais kodētājs ir praktiska izvēle vairāku staciju galdiem, kur kontrollerim ir jāapstiprina aktīvā stacija pirms presēšanas, metināšanas vai izvēles-un-novietošanas secības.Uzticama slīdošā gredzena veiktspēja automatizētās ražošanas līnijāsatkarīgs no signāla integritātes, kā arī no paša kodētāja izvēles.

Gaisa platformas, teleskopiskie iekrāvēji un celtniecības aprīkojums

Izlices, grozi un tornī{0}}montētie pielikumi mobilajām iekārtām parasti darbojas uz CAN{1}}balstīta vadības arhitektūras. Integrēts slīdēšanas gredzens ar J1939 absolūto kodētāju dabiski iekļaujas transportlīdzekļa tīklā, ievada drošas darba aploksnes aprēķinus un ziņo par orientāciju operatora displejā. Daudzislīdēšanas gredzeni darba platformu pacelšanaiir norādīti ar vairāku{0}}pagriezienu absolūtajiem kodētājiem tieši šī iemesla dēļ.

Iepakošanas, uztīšanas un pildīšanas līnijas

Sinhronizācijai ar griešanas, pildīšanas, marķēšanas vai iesaiņošanas cikliem ir nepieciešamas atkārtojamas leņķiskās atsauces. Inkrementālie kodētāji darbojas labi, kad līnija tiek izmantota startēšanas laikā; absolūtais kodētājs izvairās no pārvietošanas rutīnas un ātrāk atjaunojas pēc apstāšanās.

Jūras, piekrastes un āra komunālās iekārtas

Sāls izsmidzināšana, mazgāšana, UV iedarbība un nepārtraukta vibrācija rada grūtākas dizaina izvēles: augstāks IP vērtējums, hermētiski savienotāji,{0}}korozijizturīgi korpusi un pozīcijas atgriezeniskās saites tehnoloģija, kas nav atkarīga no kontaktu tīrīšanas. Skatiet uzIEC IP reitinga standartspieskaņojot korpusa aizsardzības līmeni faktiskajai darbības videi.

Kā izvēlēties pareizo slīdošā gredzena pozīcijas sensoru

1. Definējiet, kas kontrolierim ir jāzina

Sāciet ar vadības loģiku, nevis sensoru katalogu. Jautājiet: vai mašīnai ir tikai jāzina, ka tā ir nonākusi mājās, vai arī tai ir nepieciešams leņķis jebkurā rotācijas vietā? Vai tai ir jāzina pozīcija tūlīt pēc ieslēgšanas{1}}? Vai funkcija atbalsta drošības zonu vai tikai operatora displeju? Atbilde norāda uz slēdzi, potenciometru, inkrementālo kodētāju vai absolūto kodētāju, pirms tiek apspriests kāds cits parametrs.

2. Saskaņojiet izvadi ar kontrolieri

Atgriezeniskās saites elementam jārunā kontroliera valodā. Apstiprināt:

• Sprieguma līmenis un signāla veids (digitālā ieeja, analogā ieeja, kodētāja skaitītājs, lauka kopnes ports)
• Protokols (CANopen, J1939, SSI, Modbus, EtherCAT) digitālā režīmā
• Izšķirtspēja, tostarp biti vienā apgriezienā un apgriezienu skaits absolūtam vairāku{0}}apgriezienu skaitam
• Kabeļa veids, ekranējums un maksimālais garums

3. Norādiet precizitāti, izšķirtspēju un atkārtojamību

Precizitāte ir tas, cik tuvu nolasījums ir patiesajam leņķim. Izšķirtspēja ir mazākais pieaugums, ko var attēlot izvade. Atkārtojamība ir tā, vai tas pats fiziskais leņķis rada tādu pašu rādījumu pēc daudziem cikliem. Slodzes uzraudzībai, pret-sadursmēm un indeksēšanai atkārtojamība ir svarīgāka par absolūtu precizitāti. Pamata leņķa displejam ir pieņemama zemāka izšķirtspēja.

4. Apstipriniet mehānisko aploksni un stiprinājumu

Atgriezeniskās saites elements maina montāžas nospiedumu. Apstiprināt:

• Pieejamais augstums, ārējais diametrs un caurums{0}}
• Vārpstas vai dobās{0}}urbuma izmērs un koncentriskums pret pagrieziena asi
• Kabeļa vai savienotāja izejas virziens (aksiālais, radiālais)
• Maksimālais griešanās ātrums apgr./min
• Vibrācijas un trieciena līmenis montāžas vietā
• Servisa piekļuve pārbaudei un nomaiņai

Slikta izlīdzināšana ar rotācijas asi ir biežs priekšlaicīga nodiluma un trokšņainu signālu cēlonis, īpaši modernizētās instalācijās.

5. Saskaņojiet darbības vidi

Vides specifikācijas nosaka korpusu, blīvējumu un materiālu izvēli. Ņemiet vērā putekļus, eļļas miglu, hidrauliskā šķidruma šļakatas, sāls aerosolu, mazgāšanas spiedienu, apkārtējās temperatūras diapazonu, kondensāciju, UV iedarbību un vibrāciju. Iekštelpu IP54 dizains neizturēs āra celtņa uzstādīšanu; ārzonas vidē parasti ir nepieciešams vismaz IP66, hermētiski savienotāji un korozijizturīgi{4} stiprinājumi.

6. Apkopes un kalpošanas laika plāns

Birstes-kontaktu slīdgredzeniem un tīrītāju-stila potenciometriem ir nodiluma raksturlielumi, kas ir atkarīgi no cikliem un strāvas. Bezkontakta kodētājiem parasti ir nepieciešama tikai periodiska pārbaude. Iekārtām, kuru dīkstāve ir dārga, dodiet priekšroku dizainiem, kas atbalsta ātru sukas nomaiņu, pieejamus savienotājus un paredzamus apkopes logus.

Biežākās kļūdas, no kurām jāizvairās

Sensora izvēle pirms kontroles prasības

Daudzas specifikācijas sākas ar "mums ir nepieciešams kodētājs", pirms kāds ir apstiprinājis, ko kontrolieris darīs ar datiem. Vispirms definējiet vadības funkciju; seko sensora tips.

Protokolu saderības ignorēšana

Absolūtais kodētājs ar nepareizu protokolu ir bezjēdzīgs, kamēr netiek nomainīts kodētājs vai kontrolleris. CANopen J1939 transportlīdzekļu tīklā ir nepieciešama vārteja. Vienmēr pārbaudiet protokolu, datu pārraides ātrumu, adrešu diapazonus un izbeigšanu.

Vides nenovērtēšana

Āra mobilajām iekārtām, kuģu celtņiem un mazgājamām pārtikas iekārtām jau no paša sākuma ir nepieciešama vides aizsardzība. Blīvju vai sekundārā korpusa pievienošana pēc fakta reti atbilst pareizi noslēgta mezgla uzticamībai. Izvēle starpstandarta un pielāgoti slīdēšanas gredzenibieži vien ir atkarīgs no tā, vai vides prasības pārsniedz kataloga vērtējumu.

Atsauksmes par pozīciju traktē kā pēcpārdomas

Ja slīdēšanas gredzens un pozīcijas sensors tiek iegādāti atsevišķi un samontēti vēlāk, bieži tiek ietekmētas montāžas pielaides, kabeļu maršrutēšana un ķēdes izolācija. Integrēta konstrukcija novērš koaksiālās izlīdzināšanas problēmas un saīsina MK.

Optimizēšana tikai vienības cenai

Lētākā atgriezeniskās saites metode reti kad ir zemākās kopējās izmaksas. Potenciometrs, kas nolietojas ik pēc 18 mēnešiem, nepārtraukti strādājot ārpus telpām, dīkstāves un nomaiņas laikā maksā vairāk nekā noslēgts absolūtais kodētājs, kas paredzēts visam aprīkojuma kalpošanas laikam.

Kad jums ir nepieciešams pielāgots slīdēšanas gredzena stāvokļa sensors?

A pielāgots slīdēšanas gredzens ar integrētu pozīcijas sensoruparasti ir pamatots, ja ir spēkā viens vai vairāki no tālāk norādītajiem nosacījumiem:

• Uzstādīšanas vieta ir ierobežota, un standarta kataloga nospiedums nederēs pagriešanas centrā
• Vienā korpusā ir nepieciešamas jauktas shēmas: liela-strāvas jauda, ​​zema-sprieguma vadība, Ethernet un CAN vienā komplektā
• Vadības sistēmai ir nepieciešams īpašs protokols (CANopen, J1939, EtherCAT) vai nestandarta izšķirtspēja
• Darbības vide pārsniedz kataloga vērtējumus (augsts IP, sāls izsmidzināšana, vibrācijas klase, ekstremāla temperatūra)
• Mehāniskais interfeiss nav-standarta (īpašs atloks, urbuma izmērs, vārpsta, savienotājs vai kabeļa izeja)
• Pozīcijas atgriezeniskā saite atbalsta mašīnas drošības vai zonu{0}}vadības funkciju ar dokumentētām prasībām

Secinājums

Slīdes gredzena stāvokļa sensors ļauj rotējošai iekārtai veikt divus darbus, izmantojot vienu rotējošu interfeisu: saglabāt ķēdes savienotas un ziņot, kur atrodas rotējošā struktūra. Pareiza dizaina izvēle sākas ar vadības funkciju, nevis sensora veidu.

Ja kontrolierim nepieciešams tikai mājas vai ierobežojuma signāls, izciļņa plāksne un slēdzis ir pareizais instruments. Ja operatora displejam ir nepieciešams nepārtraukts, bet mazprasīgs leņķis, potenciometrs var darboties. Ja tam ir nepieciešami atkārtojami,-tīklam gatavi, ieslēgšanas-ieslēgšanas-leņķiskie dati, it īpaši āra vai mobilajā aprīkojumā, praktiskā izvēle ir absolūtais kodētājs, bieži izmantojot CANopen vai J1939.

Pirms specifikācijas pabeigšanas apstipriniet kontroliera saskarni, mehānisko apvalku pagriešanas centrā un pilnu vides profilu. Ja standarta kataloga opcijas neatbilst lietojumprogrammai, integrēta pielāgota montāža parasti ir ātrāka un uzticamāka nekā atsevišķa sensora pieskrūvēšana uz esoša slīdgredzena. Nākamais solis ir pārskatīt ķēžu sarakstu, kontrollera interfeisu un montāžas rasējumu ar slīdgredzenu inženieru komandu un pārveidot prasību par praktiski izmantojamu dizainu.