Precyzyjne czujniki do bezkontaktowego pomiaru pozycji i przemieszczenia
| TechnikaJaki czujnik wybrać, gdy otoczenie jest wyjątkowo trudne, a jaki, gdy zależy nam na bardzo wysokiej precyzji pomiarów? W artykule omawiamy dwie bardzo interesujące technologie pomiarowe dostępne w ofercie WObit, polskiego dystrybutora firmy Micro-Epsilon.
Pomiar wiroprądowy
Tam, gdzie wymagany jest precyzyjny i stabilny pomiar, a czujnik pozostaje narażony na mocno zanieczyszczone otoczenie, warto rozważyć zastosowanie czujników wiroprądowych, przeznaczonych do pomiarów względem elementów metalowych. Obiekty mierzone metodą wiroprądową mogą mieć ferromagnetyczne oraz nieferromagnetyczne właściwości. Te czujniki indukcyjne mają stopień ochrony IP67, a niektóre modele odporne na ciśnienie do 2000 barów są także odporne na olej, pył i brud.
Zasada pomiaru opiera się na indukowaniu prądów wirowych w elementach przewodzących prąd. W rezultacie powstaje zmienne pole elektromagnetyczne (pole początkowe). Wspomniane prądy wirowe wytwarzają przeciwne pole magnetyczne (pole wtórne), które przeciwdziała zmianom pierwotnego pola magnetycznego, zgodnie z prawem Lenza. Zanik pola początkowego zależy od odległości między uzwojeniem czujnika a obiektem pomiarowym. Innymi słowy, wytworzony sygnał elektryczny jest proporcjonalny do odległości między mierzonym obiektem a głowicą czujnika. Wysokoczęstotliwościowe pole elektromagnetyczne emitowane przez uzwojenie czujnika z łatwością przenika przez niemetalowe materiały, pozwalając na precyzyjny pomiar nawet przy wysokim poziomie zabrudzenia przez pyły, smar, kurz czy wysokie ciśnienie. Czujniki z łatwością mogą mierzyć metalowe detale pokryte np. tworzywem sztucznym, takie jak izolowane przewody, sprawdzą się też w najbardziej wymagających aplikacjach, jakimi są szybkie procesy przemysłowe.
W kontekście czujników zbliżeniowych warto zwrócić uwagę na model eddyNCDT 3001, który w kompaktowej obudowie (równej wymiarom tej do czujników indukcyjnych i zbliżeniowych) mieści również zintegrowaną elektronikę. Konstrukcja kompensująca temperaturę zapewnia wysoką stabilność, nawet w otoczeniu o zmiennej temperaturze. eddyNCDT 3001 ma zakres pomiarowy do 8 mm i pozwala uzyskać rozdzielczość pomiarową do 4 μm oraz liniowość na poziomie ± 0.7% F.S.O.
Czujniki pojemnościowe - tam gdzie obowiązuje najwyższa precyzja pomiarów
Bezkontaktowe czujniki pojemnościowe służą do pomiaru przemieszczenia, odległości i grubości materiałów przewodzących prąd. Micro-Epsilon w swoich czujnikach pojemnościowych stosuje idealnie gładką płytkę kondensatora. Czujnik składa się z pierścienia ekranującego, elektrody i uziemienia, umieszczonego na krawędzi czujnika wraz z elektrodą pomiarową.
Działanie czujnika pojemnościowego polega na wykryciu zmiany pojemności elektrycznej. W przypadku kondensatora płytowego pojemność między dwiema płytkami o stałej wielkości zmienia się przez zmianę odległości lub przez umieszczenie dielektryka w szczelinie pomiarowej. Dzięki pojemnościowej metodzie pomiaru czujnik (elektroda pomiarowa) i przewodzący obiekt pomiarowy działają jak idealny kondensator płytowy. Jeżeli prąd przemienny o stałej częstotliwości przepływa przez kondensator czujnika, amplituda napięcia przemiennego na czujniku jest proporcjonalna do odległości mierzonego obiektu (elektrody uziemiającej). Ze względu na konstrukcję czujników z podwójnym pierścieniem ekranującym, w praktyce uzyskiwana jest niemal idealna charakterystyka liniowości. Do stałego pomiaru wymagana jest stała dielektryczna między czujnikiem a obiektem testowym.
Specjalna konstrukcja czujnika, trójosiowy przewód i modularna konstrukcja sterownika zapewniają idealnie dopasowany system pomiarowy. Dlatego systemy pomiarowe capaNCDT oznaczają wysoką precyzję i stabilność sygnału. Nawet w zastosowaniach przemysłowych czujniki pojemnościowe osiągają rozdzielczości w zakresie poniżej mikrometra!
Do zastosowań w środowiskach o silnym polu magnetycznym Micro-Epsilon oferuje czujniki i przewody czujników wykonane z materiałów niemagnetycznych, takich jak tytan i stal nierdzewna. Osłona uzyskana dzięki trójosiowej konstrukcji zapewnia wyjątkowo wysoką odporność na zakłócenia.
Zastosowania w próżni i przestrzeni sterylnej
Pojemnościowe czujniki przemieszczenia Micro-Epsilon są często stosowane w aplikacjach próżniowych i w sterylnych pomieszczeniach, gdzie osiągają rozdzielczości na poziomie nanometrów w otoczeniu bez cząstek. Do zastosowań próżniowych Micro-Epsilon oferuje specjalne czujniki, przewody i akcesoria przelotowe. Te czujniki i przewody są w dużym stopniu pozbawione cząstek i stosowane w pomieszczeniach sterylnych do klasy czystości ISO1.
Najwyższa precyzja w ekstremalnych temperaturach
W przeciwieństwie do tradycyjnych bezkontaktowych technik pomiarowych pojemnościowe czujniki przemieszczenia Micro-Epsilon charakteryzują się najwyższą dokładnością pomiaru. Ponieważ indukowane termicznie zmiany przewodności obiektu pomiarowego nie mają wpływu na pomiary, rezultaty pomiarowe pozostają stabilne nawet przy zmiennych temperaturach.
Przykładowo, pojemnościowe czujniki przemieszczenia są używane do pomiaru odległości magnesów nadprzewodzących. Odporna na temperaturę konstrukcja czujnika umożliwia realizację pomiaru w temperaturze otoczenia do +800°C, przy zachowaniu maksymalnej rozdzielczości. Modele tego rodzaju stosowane są np. do monitorowania poziomu stopionego szkła czy pomiaru grubości tarcz hamulcowych.
Pełna kompatybilność: wymiana czujnika i sterownika bez kalibracji
Czujniki, przewody i kontrolery capaNCDT można szybko i łatwo wymieniać. Ze względu na modularność systemu ich dodatkowa kalibracja i linearyzacja nie są wymagane. Łatwa wymienialność elementów capaNCDT i prosta wymiana czujników o różnych zakresach pomiarowych mogą być przeprowadzone na miejscu w krótkim czasie.
Nowoczesna i łatwa w obsłudze technologia sterowania
Nowoczesne kontrolery capaNCDT są wyposażone w różne interfejsy, takie jak analogowy, Ethernet, EtherCAT i ProfiNet. Pojemnościowe systemy pomiarowe można łatwo regulować za pomocą interfejsu sieciowego z dostępem za pomocą przeglądarki internetowej. Kontroler jest podłączony do komputera za pomocą interfejsu Ethernet. Ustawienia, filtry i funkcje arytmetyczne są następnie zapisywane bezpośrednio w sterowniku.
Zapraszamy po więcej informacji na stronę www.micro-epsilon.pl – oraz do kontaktu ze specjalistami firmy WObit, pod numerem tel. 61 22 27 422.
P.P.H. WObit E. K. Ober s.c.
Dęborzyce 16, 62-045 Pniewy
wobit@wobit.com.pl
tel. +48 61 22 27 422
fax +48 61 22 27 439
www.wobit.com.pl
