Lineární senzory polohy

Lineární senzory polohy

Pro odměřování vzdálenosti a nastavování polohy jsou určeny senzory lineárního posunutí (tzv. lineární senzory polohy). Lze se s nimi setkat v širokém spektru aplikací v obráběcích, vstřikovacích, licích, rovnacích, dřevoobráběcích, řezacích a balicích strojích, lisech a zvedacích, tvarovacích, válcovacích a slévárenských zařízeních, dopravních systémech, portálových robotech, letových trenažérech, výtazích atd.

Princip činnosti

Lineární senzory polohy řady LT, dodávané společností Turck, pracují na magnetostrikčním principu (obr. 1). Vlnovod uvnitř senzoru je torzně rozkmitán vysokofrekvenčním pulsním signálem. Magnetické pole permanentního magnetu, umístěného ve snímacím prvku, způsobí ve vlnovodu proudový impuls. Časová prodleva mezi počátky torzního a proudového impulsu je přímo úměrná vzdálenosti snímacího prvku. Elektronický převodník pak mění naměřený čas na odpovídající analogový signál. Protože pracovní princip je bezdotykový, senzory se neopotřebovávají a vyžadují skutečně jen minimální údržbu. Senzory řady LT jsou k dispozici s měřicími rozsahy od 100 do 4 500 mm, nastavitelnými s krokem 2,5 mm, při délce mrtvé zóny na straně konektoru 76,2 mm a na protilehlém konci senzoru 38,1 mm (obr. 2). Různé výstupy umožňují připojit senzory k tradičním vyhodnocovacím i řídicím jednotkám. Výborná linearita, reprodukovatelnost a rozlišovací schopnost zaručují přesné měření, popř. nastavení polohy. Měření je absolutní, bez nutnosti vracet se po výpadku napětí do referenčního bodu.

Lineární senzory polohy řady LT se vyrábějí ve dvou základních variantách – standardní a cenově výhodné (ekonomické).

U senzorů LT ve standardním provedení lze potřebnou délku měřicí stupnice a sílu pole magnetu nastavit jednoduchým zapojením programovacího vstupu. Další pomocná zařízení nejsou zapotřebí. Je-li požadována např. měřicí stupnice o délce 165 mm a k dispozici je standardní senzor s měřicím rozsahem 200 mm, lze na něm požadovanou délku stupnice nastavit. Měřicí stupnice 0 až 165 mm je pak nastavena i na zvoleném výstupu. Toto řešení s sebou přináší větší přesnost měření, jednodušší, a tudíž rychleji proveditelnou mechanickou justáž a menší počet položek náhradních dílů ve skladech.

Mezi standardními lineárními senzory polohy jsou k dispozici modely s analogovým nebo pulsním výstupem.

Senzory polohy s analogovým výstupem
Pod typovým označením LT...M-Q2-L..X3-H1141 se nacházejí tři typy lineárních senzorů polohy ve standardním provedení s výstupy 0 až 10 V; ±10 V nebo 4 až 20 mA a indikací stavu senzoru tříbarevnou LED (zelená, červená, žlutá – viz dále).

U těchto senzorů je možné pomocí tzv. programovacího vývodu na připojovacím konektoru nastavovat potřebnou intenzitu magnetického pole (Automatic Gain Control – AGC) a počáteční a konečný bod měřicí stupnice. Jejich rozlišovací schopnost je ±0,1 % délky měřicí stupnice, min. ±1,3 mm.

Senzory polohy s pulsním výstupem
Senzory polohy s pulsním výstupem

Lineární senzory polohy s pulsním výstupem, typové označení LT...M-Q21-LQ-...-HR110, jsou srovnatelné s inkrementálními senzory posunutí. K vyhodnocovací jednotce jsou připojeny pomocí desetikolíkového konektoru. Vnitřní rozlišovací schopnost pulsních senzorů je 0,025 mm. Frekvence výstupu může být zvolena mezi 10 kHz a 1 MHz.

Pro stanovení polohy jsou na výstupu senzoru k dispozici tři rozdílné výstupy (A+ a A-, B+ a B-, Z+ a Z-). Signály z výstupů A a B jsou navzájem posunuty o 90°, takže je možné identifikovat směr pohybu. Signál Z je určen pro detekci počátečního bodu měřicí stupnice. Výstupy jsou v úrovních odpovídajících RS-422 (kompatibilní s TTL, typ R) nebo v úrovni 10 až 30 V DC (typ L). Senzory tedy mohou být připojeny ke standardním vyhodnocovacím jednotkám s inkrementálním dekodérem.

Senzory s pulsním výstupem navíc mají pracovní režimy BURST a NULLPUNKT, které mohou být aktivovány prostřednictvím jednoho ze dvou vstupů. Režim BURST slouží k identifikaci aktuální polohy snímacího prvku senzoru po výpadku nebo vypnutí napájení. Je-li vstup BURST pod napětím, vysílá senzor počet impulsů, které odpovídají aktuální poloze snímacího prvku senzoru. Tím tedy odpadá nutnost návratu do referenčního bodu. Režim NULLPUNKT umožňuje měnit počáteční bod měřicí stupnice za provozu senzoru. I u tohoto typu je možné nastavit intenzitu pole použitého magnetu.

Stav pulsního senzoru indikuje dvoubarevná LED (zelená, červená).

Cenově výhodná varianta senzorů (LC)

Cenově výhodná varianta dodávaná pod obchodním názvem Ekonom (s kódem LC v typovém označení) vykazuje obecně známé vlastnosti standardních lineárních senzorů polohy LT s možností dodatečného nastavení požadované měřicí stupnice senzoru.

Pod označením LT...M-Q21-LC-…-H1141 jsou k dispozici senzory s výstupy 0 až 10 V a 4 až 20 mA. Tyto senzory nemají žádný indikátor stavu a na rozdíl od standardního provedení se nastavují pomocí přídavného magnetu. Nastaven může být počáteční a konečný bod měřicí stupnice. Je-li počáteční bod stupnice nastaven na konec a konečný bod na začátek měřicího rozsahu senzoru, je výstupní signál invertován (rozsah 0 až 10 V se změní na 10 až 0 V a podobně ze 4 až 20 mA na 20 až 4 mA).

Společné vlastnosti senzorů LT

Mimo zmíněné odlišnosti mají senzory řady LT mnoho vlastností společných. K nejvýznamnějším patří, spolu s již uvedeným měřicím rozsahem 100 až 4 500 mm:

• uložení v hliníkovém profilu s příčnými rozměry pouhých 20 × 35 mm (v × š);
• připojení k vyhodnocovací jednotce čtyřkolíkovým konektorem M12;
• indikace stavu senzoru dvoubarevnou nebo tříbarevnou LED takto:
  • zelená: snímací prvek senzoru se nachází na nastavené měřicí stupnici,
  • červená: senzor neindikuje polohu snímacího prvku (ta se např. nachází ve slepé zóně),
  • žlutá: snímací prvek senzoru se nachází mimo nastavenou měřicí stupnici, ale stále ještě v aktivní oblasti (měřicím rozsahu) senzoru;
• nelinearita ±0,05 % délky měřicí stupnice, max. ±0,7 mm;
• opakovatelnost ±0,1 % délky měřicí stupnice, min. ±0,35 mm u analogových a ±0,25 mm u pulsního provedení;
• přípustná teplota okolí –20 až +70 °C;
• perioda zobrazení (měření) 2 ms;
• napájení 10 až 30 V DC, spotřeba asi 1 W (24 V DC ±20 % v provedení LC);
• odolnost proti rázům do 40 g, 11 ms;
• odolává vibracím 20 Hz až 20 kHz do 10 g;
• stupeň krytí IP67.

Svou vynikající stabilitou v širokém rozsahu teplot i elektromagnetickou kompatibilitou spolu s extrémně robustním provedením, zaručujícím odolnost proti otřesům, vibracím, nečistotám a vlhkosti (stupeň krytí IP67 dovoluje montáž bez dalších ochranných opatření), jsou lineární snímače polohy řady LT přímo určeny k nejširšímu použití v průmyslu. A to i tam, kde stísněné prostorové podmínky odměřování vzdálenosti dosud znemožňovaly.

Společnost Turck v rámci svých služeb nabízí bezplatné vypracování návrhu řešení s lineárními senzory polohy řady LT a jeho vyzkoušení u zákazníka.

Jan David, Turck s. r. o.

TURCK s. r. o.
Hradecká 1161
500 03 Hradec Králové
tel.: 049 52 107 66, 55 103 31-3
fax: 049 52 107 67
mobil: 0602 0602 44 37 10
e-mail: turck@turck.cz
http://www.turck.cz
http://www.bannerengineering.com