Jste zde

Lineární senzor pro měření pozice pístu pneumatických válců

Antonín Vojáček, 31. Květen 2016 - 22:25

Pro sledování přesné pozice pístu v pneumatických válcích je nutné použít lineární magnetické senzory s analogovým výstupem. Toto splňují například senzory WIM45-UNTL společnosti Turck.

Pro detekci polohy pístů pneumatických válců v automatických průmyslových systémech (nejčastěji polohy plného vysunutí a zasunutí), se obvykle používají magnetické senzory. Obvykle se používají v konfigurace 2 senzory na jeden válec zasunuté to tzv. standardizované T drážky, kdy jeden indikuje horní vysunutou a druhý spodní zasunutou pozici. Pokud je však píst mezi těmito polohami, je pak pro PLC, na které jsou tyto jednoduché spínané senzory připojeny, situace zcela neurčitá. PLC prostě neví, co se děje. Někdy se pak stává, že z různých důvodů (např. již netěsnost pístu, nízký tlak poháněcího tlakového vzduchu apod.) píst zůstane v nějaké mezipoloze viset nebo správně nedojede až do krajní polohy a v tuto chvíli nastává nepříjemná porucha.

Tyto stavy lze pak automaticky řešit pouze za situace, že PLC (řídící jednotka) bude neustále vědět o aktuálním stavu pístu, kde se aktuálně nachází, a zda se pohybuje nebo stojí. Toho lze částečně docílit použitím lineární senzor pro analogové měření na pneumatických válcích, které například nabízí německá společnost Tuck pod označením WIM45-UNTL.

Turck WIM45-UNTL

Snímače Turck řady WIM45-UNTL jsou taktéž jako klasické magnetické snímače se spínaným výstupem určeny pro přímou montáž na pneumatické válce s T drážkou. Na rozdíl od nich se však vyznačují větší délkou, která je úměrná snímané vzdálenosti pozice pístu v rozsahu 45 mm. To není sice mnoho, ale umožňuje narozdíl od skokově spínaných magnetických senzorů umožňuje měřit i například správný dojezd do pozice nebo detekovat vysunutí pístu do finální pozice o něco dříve než a tím plynuleji sladit chod s dalšími funkcemi / pohyby stroje. To ve výsledku může i významně zkrátit čas reakce stroje v časově kritických operacích a polohování.

Princip funkce

Lineární senzory s analogovým výstupem jsou založené na Hallově principu, čímž poskytují výstupní signál přímo úměrný poloze pístu pneumatického válce. Tyto senzory lze použít např. v regulačních obvodech. Polarita magnetů nemá vliv na výstupní signál. Senzory s robustní konstrukcí se vyznačují optimální opakovatelností, rozlišením a linearitou. Dále nabízejí vysokou elektromagnetickou odolnost a široký teplotní rozsah.

Pokud svítí obě LED, nachází se magnet ve snímacím poli senzoru a magnetické pole má optimální sílu. Přesnost a linearita výstupní charakteristiky odpovídají specifikaci. Pokud svítí pouze jedna LED, nachází se magnet sice ve snímacím poli, ale síla magnetického pole není optimální. Výstupní charakteristika může ležet mimo hodnoty uvedené ve specifikaci. Pokud nesvítí žádná LED, není magnet ve snímacím poli senzoru.

Upevnění

Fixační výlisek na snímači umožňuje montáž do drážky shora a to jednou rukou. Senzor je možné upevnit otočením šroubu doprava, což senzor přitlačí dolu a tím je fixován. Pro otřesuzdorné upevnění postačí otočit šroubem o čtvrt otáčky pomocí šroubováku (šířka zářezu 0,5 mm) nebo imbus klíče 1,5 mm. Kabelová úchytka, která je součástí dodávky, umožňuje uchycení kabelu v drážce pro jeho optimální upevnění. Pro montáž na jiné typy válců je třeba zvlášť objednat vhodné příslušenství.

Základní parametry analogových mag. senzorů Turck:

Typové označení WIM45-UNTL-LIU5X2.
Měřicí rozsah: 45 mm (pozice A-B).
Rozlišení: 0,045 mm/10 bitů.
Opakovatelnost: 0,1% z rozsahu.
Reprodukovatelnost: max. 45 μm.
Chyba linearity: max. 1 % rozsahu.
Teplotní drift: max. ± 0.006 % / K.
Provozní okolní teplota: -25 až +70 °C.
Elektrické rozhraní: čtyřdrát, analogový výstup,
- napěťový výstup 0…10 VDC,
- proudový výstup 4…20 mA,
- připojení: kabel s konektorem, M12 x 1.
Pouzdro: kvádrové pouzdro UNTL.
Rozměry: 73 x 5 x 14,5 mm.
Materiál pouzdra: plast, PA12-GF30.
Odolnost vůči vibracím: 55 Hz (1 mm).
Odolnost proti rázům: 30 g (11 ms).
Stupeň krytí: IP67.
Signalizace stavu: 2x žlutá LED.

Zapojení elektrického výstupu snímače a výstupní charakteristika analogového výstupu senzoru Turck WIM45-UNTL-LIU5X2 (pouzice A-B vymezují měřící rozsah, tedy vzdálenost 45 mm).