Sensor de deslocamento
Um sensor de distância / deslocamento é usado para medir a distância entre um objeto e um ponto de referência ou mudanças no comprimento . A mudança no caminho é convertida em um sinal padrão ou transmitida para a unidade de controle por meio de um fieldbus . Outros termos para isso são sistema de medição de deslocamento , transdutor de deslocamento , sensor de distância , sensor de posição ou sensor de distância . Este artigo fornece uma visão geral dos princípios funcionais do campo da tecnologia de automação ; existem outros métodos fora deste → consulte medição de distância . Uma descrição detalhada pode ser encontrada nos artigos vinculados.
Em contraste com isso, os interruptores de proximidade geram um sinal de comutação quando um objeto é abordado.
Princípios operacionais
Mudança na resistência
- O transmissor do potenciômetro tem um limpador em um resistor ao qual uma tensão constante é aplicada. Ele fornece diretamente uma tensão de saída que é linearmente dependente do caminho. A desvantagem é o desgaste causado pelo atrito da retificadora.
- O medidor de tensão muda sua resistência elétrica mudando seu comprimento e seção transversal.
Indutância variável
Com um sensor indutivo , a indutância de uma bobina muda. O objeto metálico é medido sem contato ou um núcleo metálico é movido na bobina com uma sonda (armadura de êmbolo).
- O transformador diferencial (LVDT) possui um núcleo móvel que influencia o fator de acoplamento a duas bobinas secundárias.
- No caso do sensor de âncora transversal , o entreferro de um circuito magnético é alterado.
- Com o codificador de anel de curto-circuito , o entreferro efetivo de um circuito magnético é alterado.
- O sensor de distância magneto-indutivo (MDS) mede a distância de um campo magnético, mesmo atrás de uma partição não magnética.
- O sensor de corrente parasita também pode medir materiais não magnéticos, mas condutores de corrente, sem contato.
Capacidade variável
O sensor capacitivo consiste em duas partes metálicas isoladas uma da outra. Junto com o objeto de medição, ele forma um capacitor com capacitância variável . O efeito de medição é baseado em uma mudança geométrica na distância entre as duas superfícies do capacitor ou um deslocamento lateral destas, o que leva a uma mudança na superfície efetiva do capacitor.
Fluxo luminoso variável
- Após o método da silhueta , uma cortina de luz disposta perpendicularmente para o movimento é sombreada e a partir daí determina a distância (mícrons ópticos).
- O sensor de deslocamento de fibra óptica avalia o brilho de uma barreira de luz.
- O extensômetro de vídeo usa uma câmera disposta em ângulos retos ao movimento para medir o deslocamento sem contato e o alongamento durante os testes de tração .
Contar impulsos
O codificador incremental possui um padrão de medição periódica (linhas em vidro ou metal, magnetização em fita magnética, dentes em rack). A cabeça do sensor é movida para além dele e emite sinais que são contados para cima e para baixo na eletrônica de avaliação. Ele apenas mede a diferença para a posição após ligar. Os codificadores absolutos têm várias trilhas e mostram imediatamente a posição absoluta.
A resolução pode ser aumentada medindo a intensidade dos sinais dentro de um período de graduação .
- A escala de vidro usa este princípio.
- O interferômetro de laser conta a interferência da luz do laser.
Medição de tempo de execução
A distância é calculada medindo o tempo que um sinal leva para percorrer a seção de medição.
- Telêmetro a laser , sensor PMD , sensores LIDAR e radar medem o tempo de trânsito das ondas eletromagnéticas.
- Sensores ultrassônicos e o sonar medem o tempo de trânsito das ondas sonoras.
- O transdutor de deslocamento magnetostritivo determina a distância entre um ímã anular medindo o tempo de trânsito de uma onda de torção em um tubo.
Triangulação
A distância pode ser calculada pela medição precisa do ângulo dentro de triângulos.
- O sensor de triangulação a laser usa este princípio.
Procedimentos adicionais
- Um fotodiodo com resolução espacial converte a posição de um ponto de luz em mudanças na corrente.
- Na tecnologia de fluidos , um pequeno caminho (0,017–0,02 mm) pode ser convertido em um sinal de pressão com o sistema bico-defletor .
Com a conversão em um movimento rotativo, muitos codificadores de posição angular também podem ser usados, por exemplo:
- Codificador de comprimento de cabo
- Gerador de pulso de distância para veículos ferroviários
Menores distâncias, por exemplo B. na medição da rugosidade são opticamente medidos por:
- Tecnologia confocal : mudança do plano focal, medição usando um sensor de deslocamento separado.
- Medição de distância cromática-confocal : a distância é derivada do comprimento de onda refletido.
- Holografia conoscópica : Reconstrução da distância da informação do ângulo da luz refletida.
calibração
A atribuição da mudança de caminho a um sinal analógico ou digital e, se necessário, a definição de um ponto zero é realizada por calibração . Por exemplo, uma mudança no curso de 1 mm corresponde a uma tensão de 1 V.
Na tecnologia de medição , a calibração é realizada por laboratórios de calibração . Muitas vezes, são certificados pelo organismo de acreditação alemão .
Formulários
A medição de distância é usada, por exemplo, ao operar controles CNC ou sistemas de posicionamento . Um sensor de deformação é usado em máquinas de teste ou monitoramento de materiais .
Sensores de deslocamento podem ser usados em tecnologia de automação, por ex. B. pode ser usado para garantia de qualidade e para monitorar um processo em execução . Desta forma, as mudanças na altura, diâmetro externo, espessura e comprimento do objeto podem ser controladas durante o processo de produção. Se o valor correspondente se desviar do valor alvo, você pode intervir na produção.
Referências e literatura
- ↑ Sensores de distância magneto-indutivos da Micro-Epsilon
- ↑ Jörg Böttcher: Tecnologia de medição de compêndio online e tecnologia de sensor: Sensores de distância capacitivos e indutivos. Recuperado em 31 de julho de 2019 .
- ↑ Hans-Jürgen Gevatter (Ed.): Tecnologia de automação 2: Dispositivos , Springer, 2000, p. 229, ( visualização limitada na pesquisa de livros do Google)
- T.Burkhardt, A.Feinäugle, S.Fericean, A.Forkl: Sensores de deslocamento e distância linear : Sistemas de medição sem contato para uso industrial , Neuhausen 2004, ISBN 3937889078
- David S. Nyce: Sensores de posição lineares: teoria e aplicação. , New Jersey, John Wiley & Sons Inc. (2003)
