KONTINUALNI MERAČI POLOŽAJA

MERENJE POMERANJA I BRZINE

KARAKTERISTIKE, TIPOVI I PRIMENA

OSNOVNI POJMOVI I METODE 1

Linearni pomeraj: promena dužine između 2 tačke na pravoj liniji. Kao sekundarni pretvarači se koriste za merenje pritiska, sile, nivoa.

Ugaoni pomeraj: promena ugaonog položaja tela koje rotira oko neke ose.

Metode merenja:a) Mehaničke (mikrometri, trake) b) Električne – konverzija pomeraja u električni parametar (otpornički, kapacitivni, induktivni, laserski, induktosin, resolver, enkoder)c) Radijacione (spektrometarske, talasne)

Analogni i digitalni merači pomeraja Direktno i indirektno merenje pomeraja Apsolutno i relativno merenje položaja

OTPORNIČKI: sastoji se od otpornika i pokretnog kontakta. Minimalni pomeraj nastaje pri prelaženju sa žice na žicu namotaja otpornika, napon se menja skokovito. Mogu biti sa žičanim ili poluprovodničkim slojem (kvaliteniji, precizniji, dugotrajniji).

Max. rezolucija senzora je 0.025mm, klizač podložan prikupljanju nečistoća, trenju i habanju.

Tačnost žičanog senzora 1% mernog opsega, meri u opsegu od 10mm do 1500mm, temp. osetljivost ±0.8%, max. brzina klizača do 0.25m/s

Poluprovodnički i do 30 puta dugotrajniji, tačnost 0.01% mernog opsega

Na krajevima opsega se smanjuje linearnost karakteristike

Translatorni, obrtni helikoidalni potenciometar

TIPOVI SENZORA POMERAJA 1UI

U

R

r

L

l

OTPORNIČKI

TIPOVI SENZORA POMERAJA 1a

UI

U

R

r

L

l

OTPORNIČKI

TIPOVI SENZORA POMERAJA 1b

UI

U

R

r

L

l

KAPACITIVNI: za male pomeraje se menja razmak d0 između ploča (npr. merenje hrapavosti). Pomeraj je reda veličine 0.1 do 1mm, rezolucija 0.01μm. Za veće pomeraje se vrši relativno kretanje ploča kondenzatora između dielektrika – promena aktivne površine elektroda.

Max. rezolucija senzora je 1μm, tačnost ± 0.01%, nema nečistoća, trenja i habanja, temp. osetljivosti

osetljiv na smetnje kao posledica parazitivne kapacitivnosti

INDUKTIVNI: princip rada je pomeranje feromag. jezgra u kalemu i promena induktivnosti, mali pomeraji od 1 do 50cm, tačnost 0.5% opsega, diferencijalni ili obični

TIPOVI SENZORA POMERAJA 2

TIPOVI SENZORA POMERAJA 2a

KAPACITIVNI

TIPOVI SENZORA POMERAJA 2b

INDUKTIVNI

LASERSKI DALJINOMERI: koriste se za veće pomeraje, meri se vreme dvostrukog puta snopa svetlosti o reflektujuću površ.

LINEARNI INDUKTOSIN: specijalni tip transformatorskog em. senzora – inkrementalni enkoder visoke rezolucije. Primarni namotaj (skala) u vidu četvrtki koraka 2mm na ploči – lenjiru (dužne od 250 do 1000mm). Sekundarni namotaj na klizaču ima dva navoja na r=0.125mm od skale.

Naizmenični napon visoke frekvencije 1-20kHz napaja namotaj lenjira, a na namotajima klizača se generišu naponi, koji su u zavisnosti od položaja u odnosu na skalu min ili max. Rezolucija je 2μm. Može da se odredi smer kretanja

Rotacioni induktosin - resolver

TIPOVI SENZORA POMERAJA 3

LINEARNI INDUKTOSINTIPOVI SENZORA POMERAJA 3a

APSOLUTNI (kodirani) ENKODERI: merenje ugla od 0 do 360° ili do punih 1000 obrtaja. Vrsta AD konvertora. Na cilindričnoj ploči se sistemom fotoćelije prijemnik – predajnik očitavaju kodovi za binarni zapis. Spoljašnji prsten ima kod 20, sledeći 21

itd... U zavisnosti od osvetljenosti polja dobija se kod koji predstavlja ugaoni pomeraj. Koristi se Grejev kod da bi se sprečile greške pri očitavanju.

RELATIVNI (inkrementalni) ENKODERI: kontinuirano merenje ugla (relativne pozicije)

LINEARNI (direktni – merna letva) I OBRTNI (indirektni) ENKODERI

Zaštita od dejstva sile radijalno na vratilo enkodera, IP zaštita, otpornost na vibracije

TIPOVI SENZORA POMERAJA 4

APSOLUTNI (kodirani) ENKODERI

TIPOVI SENZORA POMERAJA 4a

METODA DIREKTNOG MERENJA POZICIJE

И.О. Радни сто С.

Кодирана летва Дигитални давач

З.В.

METODA INDIREKTNOG MERENJA POZICIJE

Кодирани диск

И.О.

З.В.

Радни сто

С.

TIPOVI SENZORA POMERAJA 5

Fotoćelija A receiver

Fotoćelija B receiver

Smer levo

Fotoćelija A receiver

Fotoćelija B receiver

Smer desno

A tr

B tr

A re

B re

PRINCIP RADA enkodera: Disk enkodera je podeljen po obimu na prozirna i neprozirna polja. Pri rotiranju diska prozirna i neprozirna polja presecaju snop svetlosti tako da se generiše izlazni signal u vidu četvrtki. Ugaoni zakretaj ose je direktno proporcionalan broju ostvarenih impulsa, a ugaona brzina frekvenciji. Ostvarene impulse detektuje brojač. Fizički, sa obe strane diska postavljena su dva para fotoćelija fazno pomerena 90º za detekciju smera obrtanja.

TIPOVI SENZORA POMERAJA 6

Enkoderi imaju 3 tipa signala:a) pozicija (broj impulsa)b) drugi signal za reverzibilno obrtanje ili

linearno pomeranje c) treći signal markera punog kruga

Spregnuti sa brojačima impulsa i tajmerima pa mere poziciju, brzinu i smer obrtanja.

REZOLUCIJA: Inkrementalni: broj markera po krugu, 10 do

3600 impulsaApsolutni: broj pozicija po jednom punom

obrtaju, 6 do 1024 impulsa po obrtaju

TIPOVI SENZORA POMERAJA 7

MODELI I NAČIN MONTAŽE

METODE:a) enkoderima (ne opterećuju vratilo)b) tahogeneratorimac) reluktantni i induktivni senzori

Reluktantni: obrtanjem nazubljenog manetnog diska u blizini kalema menja se induktivnost kalema ili reluktansa (magnetna otpornost) sekundarnog namotaja sa magnetom.

Izlaz je naizmenični napon u impulsnom obliku f=f0*BrZubaDiska, f - frekvencija napona

Nepogodan za male brojeve obrtaja jer su amplitude napona veoma male, mešaju se sa šumovima i smetnjama, privlačna sila

Amplituda i frekvencija napona su proporcionalni broju obrtaja. Do 15000 obrtaja u minuti.

TIPOVI SENZORA BRZINE 1

RELUKTANTNI

TIPOVI SENZORA BRZINE 1a

Tahogeneratori: jednosmerni i naizmenični Jednosmerni: izlazni generisani napon tahoa je

linearno srazmeran ugaonoj brzini. Stator je stalni magnet, a rotor sa kolektorom se obrće. Nedostatak habanje četkica, preko kojih se odvodi generisani (izlazni) napon. Meri od 0 do 5000 obrtaja u minuti. Tačnost ±1%.

Asinhroni naizmenični: ima rotor i dva statorska namotaja (jedan je pobudni)

Detekcijom promene faze može da se meri i smer obrtanja od 0 do 4000 obrtaja u minuti naizmenični

Tačnost ±0.05%. Ne opterećuju vratilo.

TIPOVI SENZORA BRZINE 2

Tahogeneratori: jednosmerni i naizmenični

TIPOVI SENZORA BRZINE 2a