Newsletter WObit

Kąt pod wzmożoną obserwacją

W nowoczesnych, zautomatyzowanych procesach produkcji, wszędzie tam, gdzie raportowane musi być osiągnięcie określonej pozycji kątowej, pokonanie założonej drogi lub zmierzone przemieszczenie kątowe rotujących części, niezbędne staje się zastosowanie czujników kąta. Kontrolować można w zasadzie każdą poruszającą się część. Obok starej technologii czujników potencjometrycznych, uznanej technologii czujników optoelektronicznych znaczenia nabierają czujniki magnetyczne.

Zadaniem czujników kąta jest przekształcenie ruchu osi mechanicznej lub wałka w sygnał elektryczny i przekazanie go do sterowania maszyny jako sygnału sprzężenia zwrotnego. Właśnie zautomatyzowane przebiegi ukierunkowane są na ciągłe, praktyczne i sprawne sprzężenie zwrotne, tak aby ewentualne zakłócenia nie spowodowały błędów produkcji. Dlatego pomiar i jego wynik muszą być natychmiast dostępne w bieżącym procesie produkcyjnym. Na przykład we wstępnej obróbce drewna, tzw. przetarciu, coraz częściej zastosowanie znajdują odporne na wszelkie zakłócenia mechaniczne czujniki magnetyczne. Cały obszar zastosowań czujników umożliwia stworzenie warunków zapewniających poprawną i nieprzerwaną pracę automatyki produkcyjnej.

Specjalizowane do aplikacji specyficznych
Przy wyborze odpowiedniego czujnika, pod względem technicznym można orientować się na aspekty techniczne kierując się mottem: „duży może więcej”, lub poszukiwać komponentu precyzyjnie spełniającego oczekiwane wymagania. Bardzo często, jedynym właściwym wyborem może okazać się przyjęcie rozwiązania specjalnego.

W firmie Megatron generalnie możliwe jest odejście od standardowego rozwiązania w jednym czy wielu parametrach, takich jak np. długość osi, rodzaj przyłącza czy kąt roboczy. Siłą firmy, stanowiącą również o jej atrakcyjności dla klienta, jest możliwość przygotowania wykonań specjalnych już przy małych seriach produkcyjnych. „Widzimy siebie jako partnera zarówno w budowie maszyn i urządzeń, jak i w technice automatyzacyjnej”, opisuje swój kierunek produkt menedżer George Ackermann odpowiedzialny za czujniki kąta. W Putzbrunn korzysta się z blisko pięciu dziesięcioleci doświadczenia w obszarze czujników do pomiaru wielkości geometrycznych.

Wybór właściwego czujnika
Po określeniu priorytetów wynikających z wymagań aplikacji, narzucają się pewne metody pomiarowe, które muszą być brane pod uwagę jako pierwsze, podczas kiedy inne mogą być traktowane drugorzędnie. Wymagana w wielu aplikacjach wysoka bezawaryjność i długa żywotność stanową niezaprzeczalną przewagę czujników bezstykowych nad innymi, tradycyjnymi już rozwiązaniami. Także możliwość zabudowy w miejscach praktycznie niedostępnych dla np. optoelektronicznego przetwornika obrotowo-kodowego (z uwagi na dużą tarczę kodową), przy jednoczesnym zachowaniu wysokiej rozdzielczości stanowi o technicznej przewadze czujnika bezstykowego.

W wymagających aplikacjach, gdzie dodatkowym wymogiem są krótkie czasy pomiaru, bardzo często stosowane są enkodery. Stanowią pewną alternatywę w wyborze przy sterowaniu elektronicznym maszyny i mogą służyć jednocześnie jako przetworniki absolutne lub inkrementalne. Pracują bardzo wydajnie i przekształcają przemieszczenia mechaniczne w niezbędne dla sterownia sygnały elektryczne. Ponieważ przemieszczenia liniowe powstają często z napędów obrotowych, enkoder występuje także w roli urządzenia do pomiaru drogi. Wówczas zamiast przebytego kąta mierzy przebytą drogę.

W ogólnej klasyfikacji przetworników absolutnych rozróżnia się takie, które odczytują tylko jeden obrót i zaczynają ponownie od zera (jednoobrotowe) oraz te, które są w stanie w sposób ciągły mierzyć wiele obrotów (wieloobrotowe). Jeśli trudno jest znaleźć uniwersalne rozwiązanie, ponieważ maszyny i ich zadania są zbyt odmienne, wówczas metoda zastosowania czujników magnetycznych wyróżnia się na tle innych jako najbardziej uniwersalna. Jednocześnie w wielu wypadkach stanowi ona najbardziej optymalne rozwiązanie przy dobrym stosunku ceny do możliwości.

Bardzo mocnym atutem czujników magnetycznych jest również to, że w porównaniu z czujnikami optycznymi lub potencjometrycznymi są praktycznie nieczułe na drgania. Także warunki pracy, takie jak na przykład zanieczyszczenia, wilgotność czy zmiany temperatury mają niewielki wpływ na pomiary dokonywane przez czujnik. Dodatkowo użytkownik może zastosować magnesy zewnętrzne. Podanie wartości absolutnej ma tę zaletę, że informacja o położeniu dostępna jest od razu po włączeniu bez tzw. jazdy na punkt referencyjny. Dzięki ciągłemu, dynamicznemu rozwojowi technicznemu czujniki absolutne stają się coraz bardziej konkurencyjne pod względem kosztu, niezawodności i trwałości.

Wszechstronne przetworniki absolutne
Trendowi temu odpowiada najnowsza rodzina firmy Megatron – magnetyczne przetworniki absolutne z serii MAB. Standardowo gwarantują one rozdzielczości 10 lub 12 bitów. Oznacza to możliwość określania kąta z rozdzielczością wyższą niż 0,1 stopnia kątowego. Kąt obrotu jest dowolnie definiowalny pomiędzy 0 i 360 stopni, co stanowi dodatkowy atut konstrukcyjny, gdyż odpada żmudna czynność precyzyjnego ustawiania mechanicznego kąta czujnika. Możliwe jest także parametryzowanie początku i końca sygnału oraz zakresu użytecznego sygnału czujnika dla wymaganego kąta, np. 270 stopni.

Wykonanie przetwornika MAB25 w obudowie o średnicy 25mm oferuje, jako ważną nowość, wysokiej jakości polimerowe łożysko ślizgowe dla średnicy osi 6mm. Dzięki temu czujnik nadaje się do zastosowania przy średnich prędkościach obrotowych ok. 3000obr/min. Jego plastikowa obudowa również znacznie obniża cenę przetwornika przy jednoczesnym zachowaniu solidności budowy i żywotności przekraczającej 50 mln obrotów osi. Poprzez poddanie go długotrwałym testom obciążeniowym upewniono się, że czujniki będą pracować poprawnie przez całą łączną żywotność maszyny.

Dla zastosowań, w których oczekuje się krótkich czasów odpowiedzi czujnika dostępna jest wersja z szybkim,  10-bitowym przetwornikiem. Przetwarza on ruch kątowy w ciągu poniżej 0,1 milisekundy na wartość analogową lub podaje wynik w postaci cyfrowej. W wykonaniu analogowym czujniki mogą być podłączane bezpośrednio do wejścia analogowego sterownika programowalnego PLC.Tutaj klient ma wybór pomiędzy wyjściem napięciowym od 0 do 10V lub wyjściem prądowym 4 ..20 mA.

Przetwornik MAB25A z obudową aluminiową i serwokryzą nadaje się do trudnych środowisk (kliknij aby powiększyć)

Czujnik MAB25A znajduje wiele zastosowań w robotyce, w technice medycznej przy tomografii komputerowej lub mikroskopach. Obszar zastosowań obejmuje praktycznie wszystkie zakresy przemysłowej budowy maszyn i urządzeń.

Nadaje się w wielu wypadkach do istniejących aplikacji w miejsce rozwiązań potencjometrycznych. Nakład na projektowanie jest wówczas niewielki lub prawie żaden, bo konstrukcja obudowy ściśle odpowiada obudowie standardowego potencjometru. Czujnik ten jest więc szczególnie pożądany w odnawianiu i remontach, ale także nowych projektach z uwagi na niewielki nakład pracy przy projektowaniu. 

Seria MAB oferuje ponadto wielkości obudowy o średnicy 28 mm i 36 mm w wykonaniu z aluminium. Są one szczególnie odporne, precyzyjne i trwałe. Dzięki łożyskowaniu kulkowemu osi osiąga się prędkości obrotowe rzędu 5000 obr/min i zalicza przez to do obszaru zastosowań normalnie przeznaczonych dla optoelektronicznych przetworników obrotowo-kodowych.

Seria MAB rozwijana jest obecnie o kolejne wersje, np. z wysoką klasą stopnia ochrony IP, wykonanie z otworem na oś oraz miniaturowe. Pojawiają się także wersje w obudowach o średnicach: 18 mm, 22 mm i 40 mm. Cytując menedżera produktu Georgea Ackermanna: „Dla każdej nowej wersji lub rozwinięcia poprzedniej stoi teraz do dyspozycji zaawansowana technika w atrakcyjnej cenie. Tutaj klienci znajdą to czego potrzebują do udoskonalenia maszyny”.

Przetworniki magnetyczne MAB (kliknij aby powiększyć)

Firma Megatron oferuje również optymalizowane rozwiązań dla czujników, przy czym hasłem przewodnim są „ekonomiczne czujniki”. Czujniki nie są dla niej tematem realizowanym jako dodatkowy, ale kompetencja w tej dziedzinie jest dla firmy z Putzbrunn sprawą najważniejszą

Dzięki temu często ostatecznie zalecany produkt odpowiada nie początkowemu zapytaniu klienta, ale w idealny sposób, dokładnie wymaganiom stawianym przez wymagany sposób pomiaru kąta lub drogi.
 

Więcej informacji na stronie www.enkodery.pl.