Sensori lineari

Potenziometri lineari, trasduttori lineari magnetici e ottici e sonde di misura

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Principio di misura dei sensori lineari

Lo scopo dei sensori di spostamento è quello di convertire il movimento lineare in segnali elettrici. A tal fine, si utilizza un'asta di spinta o un attuatore guidato o sciolto per muoversi meccanicamente in modo lineare lungo il percorso di traslazione.
Nel trasduttore, lo spostamento meccanico viene rilevato elettricamente da un elemento del sensore (percorso di misura elettrico) e convertito in segnali elettrici. L'acquisizione del segnale elettrico dipende dal principio di misura o dalla tecnologia del sensore. I segnali acquisiti vengono trasmessi come segnali analogici direttamente a un trasduttore per un'ulteriore elaborazione oppure tramite un condizionamento interno del segnale (amplificatore di misura / trasduttore).
Questi segnali rappresentano il percorso misurato. I sistemi di misura dello spostamento sono utilizzati in tutti i settori dell'industria e della tecnologia medica. Ovunque i movimenti meccanici lineari devono essere convertiti in segnali elettrici per l'ulteriore elaborazione di compiti di controllo, misurazione della distanza e rilevamento della posizione.


Tecnologie dei sensori lineari

Per la misura dello spostamento lineare, i sensori lineari sono disponibili in cinque diversi principi di misura:


Potenziometrico

Il potenziometro lineare è un componente passivo il cui valore di resistenza può essere regolato in modo continuo. Il cursore viene spostato sulla traccia della resistenza, che emette il valore della resistenza in base alla sua posizione. Il potenziometro lineare ha tre connessioni: due per la resistenza e una per il cursore.
Esempio di applicazione: macchine per lo stampaggio a iniezione, pneumatica, presse semplici

  • Principio del sensore semplice, per lo più senza elettronica
  • Il valore misurato è immediatamente disponibile
  • Risoluzione quasi infinita
  • Prezzo ragionevole e molti design differenziati
  • Funziona con basse tensioni (quasi nessun consumo di energia)
  • Ma funziona con l'usura
  • Le caratteristiche sensoriali cambiano nel corso del funzionamento
  • Insensibile ai campi di interferenza magnetica

Magnetostrittivo

Il sensore è costituito da un robusto alloggiamento, una guida d'onda all'interno, un magnete permanente che devia gli impulsi generati e un convertitore che converte le vibrazioni di ritorno in un segnale elettrico. La posizione del magnete viene quindi determinata dalla magnetostrizione.
Le applicazioni comprendono: macchine per lo stampaggio a iniezione, cilindri idraulici, presse, misurazione del livello dei serbatoi, laminatoi.

  • Sensore sigillato (elevata protezione IP) con elettronica
  • Principio di misura senza contatto
  • Esente da manutenzione e usura
  • Accuratezza durevole e costante
  • Lunghe distanze di misura fino a 4000 mm
  • Insensibile a urti e vibrazioni
  • Resiste a pressioni elevate - ideale per assi movimentati idraulicamente
  • Insensibile a molti agenti chimici
  • Ma sensibile ai campi di interferenza magnetica

Induttivo (LVDT)

L'LVDT è un sensore analogico che utilizza un sistema di bobine, composto da una bobina primaria e due bobine secondarie. Queste bobine convertono il movimento lineare in segnali elettrici.
Esempio di applicazione: sonde, controllo qualità, automazione di fabbrica, produzione alimentare

  • Sensore sigillato (elevata protezione IP) con o senza elettronica
  • Con un'ottima linearità
  • Registrazione di piccole variazioni di misura
  • Risoluzione quasi infinita
  • Accuratezza durevole e costante
  • Esente da manutenzione e usura
  • Adatto a dinamiche elevate
  • Punto zero riproducibile
  • Segnale assoluto in uscita
  • Insensibile a molte sostanze chimiche
  • Ma sensibile alle interferenze magnetiche

Effetto Hall

I sensori di Hall utilizzano un magnete permanente su uno stantuffo in movimento. Uno o più circuiti integrati di Hall sono posizionati sul percorso di traslazione. Misurano l'intensità del campo lungo il percorso e identificano la posizione del magnete e quindi la distanza del percorso di misura.
Esempio di applicazione: Rilevamento della posizione in ascensori o cerniere dove lo spazio è limitato.

  • Principio di misura senza contatto
  • Esente da manutenzione e usura
  • Accuratezza duratura e costante
  • Misura affidabile anche in presenza di vibrazioni
  • Rileva rotture di fili e cortocircuiti
  • Sensibile alle interferenze magnetiche

Optoelettronico

All'estremità dell'asta di spinta si trova una scala di vetro. Il trasmettitore e il ricevitore sono posizionati l'uno di fronte all'altro. La scala di vetro si muove tra loro. Gli impulsi elettrici vengono convertiti in impulsi luminosi dal trasmettitore e in segnali elettrici dal ricevitore. Questo è il principio di un encoder lineare a riga di vetro. L'amplificatore a valle confronta il segnale ricevuto con un'onda di commutazione predeterminata. Con le nostre sonde ottiche è possibile rilevare posizioni precise.
Esempio di applicazione: sonde, controllo qualità, comparatori, ingegneria di precisione

  • Sensore preciso con elettronica
  • Principio di misura senza contatto
  • Esente da manutenzione e usura
  • Precisione duratura e costante
  • Risoluzione molto elevata
  • Stabile in temperatura
  • Facilità di montaggio
  • Insensibile ai campi di interferenza magnetica
  • Ma la scala di vetro è fragile

Confronto tra le tecnologie

Metodo di misura / Requisiti tecnici Potenziometrico LVDT Magnetostrittivo Effetto Hall Optoelettronico
Alta risoluzione (100 μm) + + + + + +
Altissima risoluzione (1 μm) - - + + + +
Velocità operativa 0 0 + + -
Forma ridotta + + 0 + 0
Alta classe di protezione (IP65) 0 0 + + 0
Utilizzo in campo magnetico + - 0 - +
Distanze di misura molto ridotte (±1 mm) - + - 0 -
È necessaria l'elaborazione digitale - - - - - +
Si verificano forze laterali (trasversali) 0 0 0 0 - -
Elevata velocità di misura/movimenti fortemente oscillanti 0 + + + + -

Interfacce e segnali elettrici

Per un'ampia gamma di applicazioni in diversi settori, offriamo sensori di spostamento con le interfacce elettriche appropriate.

Potenziometrici e induttivi
I nostri sensori lineari potenziometrici e induttivi sono stati progettati con elettronica integrata per semplificare l'integrazione elettronica. Ciò consente il collegamento diretto ai tipici segnali analogici 0...5 V / ±5 V / 0...10 V / ±10 V / 0...20 mA / 4...20 mA senza amplificatori esterni.

Effetto Hall
I nostri sensori di Hall senza contatto hanno un'uscita analogica di 0,5...4,5 V. Ciò consente di rilevare la rottura dei fili e i cortocircuiti.

Magnetostrittivo
Nei sistemi di misurazione dello spostamento magnetostrittivo, l'elaborazione del segnale è sempre integrata. Il collegamento elettrico avviene tramite connettori a 5, 6 o 8 pin con filettatura M12 o M16. Alcuni sensori sono dotati di un cavo incapsulato di lunghezza pari a un metro (standard) o fino a 15 metri su richiesta.
Inoltre, questi sensori offrono uscite analogiche in tensione o corrente per la misura diretta dello spostamento e della velocità, oppure uscite digitali.

Optoelettronica
Le uscite di misura dello spostamento incrementale contano gli impulsi a livello TTL, OC o LD.


Interfacce meccaniche

Asta di spinta guidata con interfacce meccaniche

  • Con ritorno a molla come sonda
  • Con snodo sferico - ideale per la compensazione del disallineamento laterale
  • Con giunto filettato (con o senza molla di ritorno)

Asta di spinta libera

  • Solo per i sensori LVDT - con accoppiamento filettato - l'applicazione richiede un'interfaccia adeguata. Estensioni del nucleo da 50 mm a 315 mm disponibili come opzione

Carrello guidato (attuatore/cursore)

  • Il carrello è collegato meccanicamente o magneticamente al sensore di spostamento; l'applicazione richiede un'interfaccia adeguata.

Carrello libero (attuatore/cursore)

  • Il carrello viene spostato a una distanza definita sopra la superficie del sensore di spostamento; l'applicazione richiede un'interfaccia adeguata.

Esistono due tipi di integrazione meccanica delle aste di spinta nel sensore di spostamento:

  • L'asta di spinta è guidata su entrambi i lati. Ciò significa che l'asta di spinta "sporge" orizzontalmente in entrambe le direzioni dell'alloggiamento del sensore. Ciò garantisce una maggiore robustezza nei sensori di spostamento miniaturizzati, poiché l'asta di spinta è guidata in modo lineare in entrambi i cuscinetti. Inoltre, elimina la necessità di complesse disposizioni dei cuscinetti.
  • La biella di spinta è guidata su un lato. Ciò significa che la biella sporge solo sul lato di misura. I cuscinetti all'interno dell'alloggiamento conferiscono stabilità alla barra di spinta.

Montaggio

Offriamo un'ampia gamma di accessori per l'installazione, a seconda del prodotto e dell'applicazione. Molti accessori sono inclusi nel sensore. Consultare anche le informazioni contenute nelle schede tecniche dei prodotti.

Come regola generale: Ogni sensore richiede una superficie di montaggio pulita e piana. Per distanze di misura maggiori, è necessario considerare un supporto aggiuntivo per evitare la deviazione. Non sottoporre la custodia del sensore a sollecitazioni meccaniche.

Molti sensori sono già forniti con morsetti di fissaggio. Alcuni sono dotati di blocchi di montaggio, flange o giunti sferici.


I nostri sensori di spostamento sono progettati per essere poco ingombranti, robusti e precisi. Con i nostri sensori lineari è possibile misurare distanze meccaniche fino a 4000 mm. Un'ampia gamma di interfacce meccaniche ed elettriche consente la migliore integrazione elettrica e progettuale possibile nella vostra applicazione.

Soddisfiamo i requisiti più esigenti in termini di classe di protezione, EMC, urti, pressione idraulica (fino a 350 bar), precisione (fino a 1 µm) e dinamica di misura (fino a 10 m/s @ max. 100 m/s²). Ogni principio di misura ha i suoi vantaggi, che vi illustreremo.

I requisiti dell'applicazione determinano la scelta del trasduttore. In molti casi, le applicazioni più complesse richiedono un adattamento tecnico del prodotto. MEGATRON è il vostro specialista per questo processo di adattamento, anche per piccole quantità.