距离和角度测量面临的最大挑战是当前位置到测量系统的传输问题。不同的测量系统各有利弊,但到目前为止,一直没有一个解决方案能满足所有的传感要求。
最简单的角度测量方法是用机械连接直接把被测位置和传感器连接起来,类似于电位计解决方案。电位计价格便宜,但有其缺点。例如,安装困难,尤其是对轴向进行精确调整时。对于快速的旋转,还需要一个额外的转矩弹簧联轴器来补偿震动。此外,出于安全因素考虑,如果电位里程表需要伸出机器之外,需使用盖子对其进行保护。最后,重要的是,不可能仅仅为这些传感器而安装外壳,因为这会带来更高的维护费用,并且更容易出现问题。
通过使用磁位置发生器,传感器无需机械连接。由于传感器有封闭的外壳,能够避免磨损并且系统也可以提供精确的测量。尽管采用了磁位置发生器的距离和角度的传感器价格较高,其仍在众多领域得到应用。但是,磁测量系统不适于在有铁磁性金属碎片或电磁场存在的场所应用。此外,磁致伸缩线性位移传感器每侧有多达80mm的盲区,如果测量范围为50mm,那么用户就不得不将安装长度提高到210mm。
新型LI - Q17系列的电感式线性位移传感器适用于极小的角落,并且由于位置发生器内的振荡器,其不受电磁干扰的影响
谐振电路原理带来突破
图尔克开发的新型位移和角度测量传感器弥补了这些不足。不同于磁致伸缩或传统的使用磁体的电感式位移传感器,新的传感器通过谐振定位装置检测物体的位置。其功能原理为:置于防护等级为IP67的外壳内的发射线圈产生一个高频交变磁场(190kHz),以激发集成于定位装置中的谐振器。每次当发射线圈停止发射时,传感器中的两个接收线圈接收到谐振器感应电压。电压强度取决于定位装置与接收线圈重叠部分。集成的16位处理器则会提供不同格式的相应比例的输出信号:0-10V、4-20mA、IO-Link或SSI。
不同于磁致伸缩传感器,谐振电路原理完全不受大型电机或焊接单元产生的外部电磁场影响,并且由于没有磁性物质的介入,碎片不会在定位装置上面累积。不同于电位检测的解决方案,由于有了完全密封的IP67等级的外壳,该传感器甚至不受灰尘和湿气的影响。
LI-Q17扩展谐振器组合
图尔克在三个系列的传感器中使用了谐振电路测量原理:小型直线位移传感器是专为50-200mm的短测量范围设计的;紧凑的微型传感器组合包括电感式RI系列角度传感器和测量范围为100-1000mm的电感式LI-Q25系列位移传感器。
强大的LI-Q17拥有IP67防护等级的外壳,有四种不同的型号,测量范围分别为50、100、150和200mm。传感器使用12位数模转换器,最小测量范围可至0.012-0.05mm。4月上市的首批传感器有模拟输出(0-10V,4-20mA,0.5-4.5V),而SSI型还在开发阶段。不仅外型设计非常紧凑,而且图尔克新系列的传感器的盲区极小,仅在连接端和头端分别有10mm和22mm。电气输出连接方面,有带30cm长预注电缆的M12接插件或直接2m出线的开放式连接电缆。
预装配概念使得用户可以更快更方便的安装和操作LI-Q17传感器及其标准附件。外壳配有坚固的金属夹,可水平安装也可竖直安装。位置发生器的电子模块安装在枢轴上,可在不同安装条件下提供精确位置信号。如某应用需要特定的测量范围,带试教功能的适配器可满足具体需求。传感器上的LED灯显示了位置发生器是否位于测量范围内。
图尔克提供测量范围为100-1000mm的可编程直线位移传感器LI-Q25。
用于长距离测量范围的LI-Q25
LI-Q17是图尔克首次采用谐振技术的直线位移传感器LI-Q25系列的新一代产品。LI-Q25传感器分辨率达1μm(重复准确性10μm),特别适用于如压榨机、注塑机或金属加工机器等已建设好测量系统但由于技术限制而存在问题的应用。Q25传感器的外壳使用铸铝材质,通过可选的安装附件可进行灵活应用。通过不锈钢附件可保证传感器安全灵活和正确的安装。其两端仅有30mm的极小盲区,可耐受-40-70°C的宽温范围,并且可以通过编程使传感器适应不同测量范围,因此用户无需为特殊应用选用其它传感器。对于100-1000mm测量范围,仅需使用同一系列的传感器,可显著减少库存,帮助用户降低总的拥有成本。
Q25传感器系列有多种不同的输出。除了电流/电压和SSI接口外,图尔克还提供带可编程IO-Link接口的高端型号,其支持用户定义测量范围以及输出信号。例如,其在汽车工业的应用中可输出0.5-4.5V信号。此外,有最多4个开关点可调。
RI-传感器测量旋转角度
除了直线位移传感器,谐振器产品组合也包括一系列角度传感器。RI-传感器的测量范围是360°,精确度为全量程的0.15%。传感器单元和定位装置是分开单独进行安装的,安装误差可在±4 mm之间,因而其安装方便、运行安全。RI-传感器可以使用两个实心或空心轴螺栓安装。通过一个直径为6mm和8mm的集成适配器,标准的空心轴传感器可以改装成实心轴传感器。非接触原理补偿了特殊应用的轴承公差,例如由轴颠簸引起的振动。传感器输出为0-10V、4-20mA、0.5-4.5V和SSI接口。
结论
由于具有良好的抗干扰能力以及高分辨率,LI和RI传感器几乎可以取代所有领域中常规测量系统的位移和角度传感器。无论长距离还是短距离、有限安装空间还是外部有干涉,图尔克的LI和RI传感器都可以提供灵活的解决方案,轻松地集成于已有的结构中,应对不同的应用。通过M12x1连接,直线位移传感器和角度传感器可以轻松与现场总线相连,如BL20、BL67或BL compact。图尔克开发了真正符合其理念“Sense it, Connect it, Bus it, Solve it”的新型传感器,意味着其不仅提供单个元件还提供系统解决方案。
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