Фиксируя ЛЮБЫЕ перемещения: датчики SMART Position Sensor компании Honeywell S&C
Компания Honeywell в 2009 г. представила датчики SMART Position Sensors - новый уникальный тип датчиков перемещения. Они имеют возможность самокалибровки, поскольку используют запатентованную комбинацию специализированной аналоговой микросхемы (ASIC) и массива магниторезистивных (MR) датчиков, чтобы определять положение магнита, прикрепленного к движущемуся объекту. Это расширяет точность и надежность вычисления информации о положении в различных аэрокосмических, промышленных, медицинских и транспортных приложениях. Датчики доступны в трех конфигурациях: линейные (чувствительные к положению магнита относительно датчика на отрезке 0...75 мм или 0...225 мм), дугообразные (0...100° или 0...180°), и полноповоротные (0...360°).
Датчики SMART Position Sensors являются одними из наиболее долговечных, адаптируемых и легких датчиков положения, доступных в отрасли. Датчики позволяют с высокой точностью управлять движением и повышать эффективность и безопасность работы.
Датчики SMART Position Sensors являются первыми бесконтактными датчиками положения компании Honeywell, которые позволяют совместить точность и надежность в приложениях, для которых требуется измерение любого движения. Простая бесконтактная конструкция датчиков
- Устраняет источники механических отказов;
- Уменьшает износ;
- Увеличивает надежность и долговечность;
- Расширяет эффективность и безопасность работы;
- Минимизирует время простоя оборудования.
Линейные датчики SMART Position Sensors Linear 75 mm сконструированы для измерения линейных перемещений в диапазоне 0...75 мм, а SMART Position Sensors Linear 225 mm - линейных перемещений в диапазоне 0...225 мм. Датчики SMART Position Sensors Arc 100 сконструированы для измерения угловых перемещений 0...100°, датчики SMART Position Sensors Arc 180 - угловых перемещений 0...180°, а полноповоротные датчики SmartPosition Sensor Rotary - углов поворота во всем диапазоне 0...360°.
Линейные датчики выпускаются как с аналоговым выходом (конфигурации Linear 75 mm и Linear 225 mm), так и с цифровым RS-232-подобным выходом (только для конфигурации Linear 225 mm) для использования в управляющих системах, требующих обмена по интерфейсу RS-232 со скоростью 57,6 кбит/сек.
Почему датчики SMART Position Sensors интеллектуальные (Smart)?
Слово SMART означает, что перед нами - датчики с возможностью самоконтроля. В платформе SMART Position компания Honeywell использует технологию совмещения MR (магниторезистивных датчиков) и специализированных аналоговых микросхем ASIC (Application-Specific Integrated Circuit) на невиданном прежде уровне. К дугообразным и линейным датчикам семейства SMART Position Sensors компании Honeywell недавно добавились и полноповоротные (вращающиеся) датчики.
Компания Honeywell использует запатентованную комбинацию ASIC и массива MR-датчиков, чтобы увеличить точность и надежность определения положения магнита, присоединенного к вращающемуся объекту таким образом, что положение объекта может определяться, или им можно управлять. Выход и цепочка MR-датчиков определяют ближайшую к расположению центра магнита пару MR-датчиков а выходной сигнал от них используется, для определения точного положения магнита между ними.
Принцип работы датчиков SMART Position Sensors
Линейный датчик чувствителен к положению магнита относительно датчика в диапазоне расстояний 0...75 мм или 0...225 мм. На рисунке 1 в графической форме представлен принцип работы линейного датчика SMART Position: магнит (1) присоединен к движущемуся объекту (например, лифту, подвижной части оборудования, трубе и т.п.). Синие линии вокруг магнита представляют собой силовые линии напряженности магнитного поля, выходящие из магнита и пересекающие MR-мосты (2), которые установлены на основании линейного датчика SMART Position Sensors. Выходной сигнал от MR-мостов поступает на ASIC (3), которые калибруют положение магнита.
Рис. 1. Принцип работы линейного датчика SmartPosition
Датчики линейных перемещений
Датчики SMART Position Sensors компании Honeywell являются одними из наиболее долговечных и адаптируемых датчиков положения, доступных в настоящее время в промышленности. Датчики используют запатентованную комбинацию технологии заказных микросхем (ASIC, Application-Specific Integrated Circuit) и массива MR- (магниторезистивных) датчиков, чтобы обеспечить определение положения объекта с повышенной скоростью и точностью. Их простая бесконтактная конструкция устраняет источники механических отказов, уменьшает износ, увеличивает надежность и долговечность, расширяет надежность и безопасность функционирования и минимизирует время простоя из-за отказов.
Приборы семейства SMART Position Sensor являются бесконтактными датчиками для определения абсолютного положения объекта с повышенной точностью. Они чувствительны к положению магнита относительно датчика в одном из следующих двух диапазонов чувствительности:
- 0...75мм
- 0...225мм
Датчики SMART Position Sensor доступны как с аналоговым выходом (конфигурации 75 мм и 225 мм), так и с цифровым выходом (только конфигурация 225 мм) для использования в системах управления, требующих обмен по RS-232-подобному интерфейсу со скоростью 57,6 кбит/сек (см. таблицы 1 и 2).
Таблица 1. Характеристики линейных датчиков положения| Характеристика | Компоненты | Значение | ||
|---|---|---|---|---|
| 75 мм | 225 мм | |||
| Аналоговый (SPS-L075-HALS) | Аналоговый (SPS-L225-HALS) | Цифровой (SPS-L225-HDLS) | ||
| Диапазон чувствительности, мм | Только датчик | 0...75 | 0...225 | |
| Разрешение, мм | 0,05 | 0,14 | 0,0035 | |
| Напряжение питания, В пост. тока | 6...24 | |||
| Выход | 0...5 В пост. тока | RS-232 | ||
| Потребляемый ток, макс., мА | 32 | 34 | 88 | |
| Линейность | ±0,4% от полной выходной шкалы | |||
| Обратная полярность, В | 26,4 при 125°C | |||
| Чувствительность | 50 мВ/мм тип. | 17,78 мВ/мм тип. | 282,16 отсчетов/мм тип. | |
| Скорость обновления, мксек | 400 | 3200 | ||
| Скорость обмена, кбит/сек | – | 57,6 | ||
| Время начального запуска, мсек | 30 | |||
| Электрическое соединение | Проволочные выводы: красный = напряжение питания, черный = общая шина, зеленый = выход | |||
| Радиус изгиба кабеля мин., мм | 40 | |||
| Рабочая температура, °C | Датчик и магнит | -40...125 | ||
| Температура хранения, °C | -40...150 | |||
| Воздушный зазор, мм | 3,0 ±2,5 | |||
| Степень защиты | IP67, IP69K | |||
| Удары | 50g полусинусоидальная волна длительностью 11 мсек | |||
| Вибрация | 20g в диапазоне 10...2000 Гц | 10g в диапазоне 10...2000 Гц | ||
| Тип корпуса | Термопластик | |||
| Сертификация | CE | |||
| Монтаж: винтами; рекомендованный момент | 1/4-20 или M6; 6...8 Н•м | |||
| Материал | Только магнит | Неодимовый | ||
| Коэрцитивная сила, Гс | 10000 | |||
Таблица 2. Информация для заказа линейных датчиков положения
| Номер по каталогу | Изображение | Описание |
|---|---|---|
| SPS-L075-HALS |  | Датчик SMART Position Sensor, линейная конфигурация 75 мм, диапазон чувствительности 0...75 мм, аналоговый выход 0...5 Vdc, магнит в комплекте |
| SPS-L225-HALS |  | Датчик SMART Position Sensor, линейная конфигурация 225 мм, диапазон чувствительности 0...225 мм, аналоговый выход 0...5 Vdc, магнит в комплекте |
| SPS-L225-HDLS |  | Датчик SMART Position Sensor, линейная конфигурация 225 мм, диапазон чувствительности 0...225 мм, цифровой выход RS-232-типа со скоростью обмена 57,6 кбит/сек, магнит в комплекте |
Другие конфигурации находятся в процессе разработки.
Линейные датчики перемещения находят применение в промышленности - положение клапанов, обработка материалов, пластмассовая штамповка, обработка подложек, станки с ЧПУ; на транспорте - положение уровня пассажирских автобусов, положение подвижных частей подъемных кранов, идентификация тяжелого оборудования, гидравлические цилиндры (225 мм версия датчика), морские моторы; в медицине - инжекционные насосы; в аэрокосмической отрасли - исполнительные механизмы самолетов.
Датчики угловых перемещений SMART Position Sensor
Дугообразные с углом 100° и 180° (Arc Configuration)
Полноповоротные датчики SMART Position Sensor, Arc Configuration (см. таблицы 3, 4) - это бесконтактные устройства для абсолютного позиционирования повышенной точности. Они способны отслеживать положение магнита относительно датчика в двух диапазонах углов:
- 0...100°
- 0...180°
| Характеристика | Компоненты | Значения | |||
|---|---|---|---|---|---|
| 100 Arc | 180 Arc | ||||
| SPS-A100D-HAMS | SPS-A100D-VAMS | SPS-A180D-HAMS | SPS-A180D-VAMS | ||
| Диапазон чувствительности, ° | Только датчик | 0...100 | 0...180 | ||
| Разрешение, ° | 0,06 | 0,11 | |||
| Напряжение питания, В пост. тока | 6...24 | 18...40 | 6...24 | 18...40 | |
| Выходной сигнал, В пост. тока | 0,5...4,5 (10...90% от 5 В пост. тока) | ||||
| Потребляемый ток макс., мА | 45 | ||||
| Линейность | ±0,4% от полной выходной шкалы | ||||
| Обратная полярность, В пост. тока | 26,4 | 40 | 26,4 | 40 | |
| Чувствительность, мВ | 40/±4% FS | 22,22/±4% FS | |||
| Частота измерения тип., Гц | 312 | ||||
| Разъем | 4-контактный разъем M12 | ||||
| Рабочая температура, °C | Датчик и магнит | -40...85 | |||
| Температура хранения, °C | -40...150 | ||||
| Воздушный зазор, мм | 7,8 ±2,5 мм | 8,58 ±2,5 мм | |||
| Степень защиты | IP67, IP69K | ||||
| Удары | 50g полу-синусоидальная волна длительностью 11 мсек | ||||
| Вибрационная устойчивость | 20g в диапазоне 10...2000 Гц | ||||
| Тип корпуса | Термопластик | ||||
| Сертификация | CE | ||||
| Монтаж: винтами; рекомендованный момент | M6 или 1/4-20; 6...8 Н•м | ||||
| Материал | Только магнит | Неодим | |||
| Коэрцитивная сила, Гс | 10000 | ||||
Таблица 4. Информация для заказа дугообразных датчиков угловых перемещений
| Номер по каталогу | Изображение | Описание |
|---|---|---|
| SPS-A100D-HAMS |  | Датчик SMART Position Sensor, конфигурация 100 arc, измеряемые углы поворота 0...100°, напряжение питания 6...24 В пост. тока, аналоговый выход 0,5...4,5 В пост. тока, магнит в комплекте |
| SPS-A100D-VAMS |  | Датчик SMART Position Sensor, конфигурация 100 arc, измеряемые углы поворота 0...100°, напряжение питания 18...40 В пост. тока, аналоговый выход 0,5...4,5 В пост. тока, магнит в комплекте |
| SPS-A180D-HAMS |  | Датчик SMART Position Sensor, конфигурация 180 arc, измеряемые углы поворота 0...180°, напряжение питания 6...24 В пост. тока, аналоговый выход 0,5...4,5 В пост. тока, магнит в комплекте |
| SPS-A180D-VAMS |  | Датчик SMART Position Sensor, конфигурация 180 arc, измеряемые углы поворота 0...180°, напряжение питания 18...40 В пост. тока, аналоговый выход 0,5...4,5 В пост. тока, магнит в комплекте |
Другие конфигурации находятся в процессе разработки.
Области применения: транспорт - платформы подъемников для наружных работ, определение положения ковшей погрузчиков и землеройных машин/экскаваторов, определение положения лифта; оборудование для перекрестков, мобильная регулировка подъемных кранов; промышленность - телескопические подъемники конвейеров, угловые контакты генераторов электроэнергии, положение режущего инструмента на пилорамах, встроенные загрузчики весов; оборонная промышленность - управление подъемом артиллерийских стволов, управление ходовой частью, системы позиционирования дверей боевой техники; аэрокосмическая отрасль - развертывание и поворот панелей солнечных батарей, управление спутниковыми антеннами; медицина - положение управляемых роботами хирургических инструментов, подъем кровати пациента.
Полноповоротные с углом 360° (Rotary Configuration)
Полноповоротные датчики SMART Position Sensor, Rotary Configuration - это бесконтактные устройства для абсолютного позиционирования повышенной точности. Они способны отслеживать положение магнита относительно датчика в диапазоне углов 0...360° (см. таблицы 5, 6).
Таблица 5. Характеристики полноповоротных датчиков угловых перемещений| Характеристика | Компоненты | Значение |
|---|---|---|
| Диапазон чувствительности, ° | Только датчик | 360 |
| Разрешение, ° | 0,01 | |
| Напряжение питания, В пост. тока | 12...30 | |
| Выход, мА | Токовая петля 4...20 | |
| Потребляемый ток макс., мА | 90 | |
| Линейность: 25°C TC: >85°C | -0,03% FS мин., 0,030% FS макс. 0,0011%FS/°C | |
| Смещение: 25°C TC: >85°C | -0,044% FS мин., -0,011% FS тип., 0,022% FS макс. 0,0033%FS/°C | |
| Точность | -0,069% FS мин., 0,069% FS макс. | |
| Чувствительность: 25°C TC: >85°C | 44,43 мкА/° мин., 44,43 мкА/° тип., 44,48 мкА/° макс. 80 ppm/°C | |
| Обратная полярность, В пост. тока | -12...-30 | |
| Время начального запуска тип., мсек | 130 | |
| Тип выводов | Разъем M12, штекер 5 выводов | |
| Рабочая температура, °C | Датчик и магнит | -40...85 |
| Температура хранения, °C | -40...150 | |
| Воздушный промежуток тип., мм | 3,0±2,0 | |
| Степень защиты | IP67, IP69K | |
| Удары | 50g полусинусоидальная волна с продолжительностью 11 мсек | |
| Вибрации | 20g в диапазоне 10...2000 Гц | |
| Материал корпуса | Алюминий с порошковым покрытием | |
| Аттестация | CE | |
| Монтаж: винтами; рекомендованный момент | M5 или UNC 10-24 5…7 Н•м | |
| Материал | Только магнит | Неодимовый сплав (NdFeB) |
| Коэрцитивная сила, Гс | 3700 |
Таблица 6. Информация для заказа полноповоротных датчиков угловых перемещений
| Номер по каталогу | Изображение | Описание |
|---|---|---|
| SPS-R360D-NBMS0101 |  | SMART Position Sensor, полноповоротная конфигурация, диапазон 360°, выход 4...20 мА (без магнитного воротника) |
| SPS-MAG-0021 |  | Магнитный воротник для диаметра вала 25,4 мм (приобретается отдельно) |
| SPS-AUX-AS100-11 |  | Сборочный инструмент, из 1 части, 25,4 мм, алюминий (приобретается отдельно) |
| SPS-AUX-AS100-21 |  | Сборочный инструмент, из 2 частей, 25,4 мм, алюминий (приобретается отдельно) |
Датчики SMART Position Sensor, Rotary Configuration предназначены для работы на валу диаметром 25,4 мм. Монтажные инструменты (приобретаются отдельно) обеспечивают повторяемую установку датчика.
Полноповоротные датчики дугообразных перемещений находят применение на транспорте - для определения угла поворота руля, углов шарнирных соединений, определения степени выдвижения крановой стрелы; в промышленности - в солнечных панелях, в ветровых турбинах.
Потенциальные области применения датчиков SmartPosition
Датчики положения находят применение во многих отраслях промышленности, хозяйства, в военной отрасли. Ниже приведены примеры возможных применений.
В промышленности
- Контроль за положением вентилей и заслонок (например, в автоматах для бутилирования жидкостей, кулинарных, химических процессах, оборудовании для регулирования напора воды, и т.п.).
- грузоподъемный механизм между ленточными конвейерами.
- позиционирование инжекторов при литье платсмасс.
- управление местоположением резака в целлюлозно-бумажной промышленности.
- определение правильного положения заготовок перед обработкой.
- наблюдение за положением и движением инструмента в станках с ЧПУ.
На транспорте
- управление положением уровня подножки для пассажиров.
- контроль положения стрелы подъемного крана.
- идентификация подключения оборудования
- бесконтактное определение положения поршня в немагнитных гидравлических цилиндрах.
- подстройка положения внутренних/внешних моторов на морском транспорте для повышения долговечности и производительности.
В медицине
- определение положения поршня инжекционного насоса.
В авиации и космонавтике
- управление положением исполнительных механизмов различного применения в двигателях и системах жизнеобеспечения самолета.
Заключение
Ряд особенностей и преимуществ датчиков перемещения SmartPosition компании Honeywell делают в настоящий момент эти изделия поистине уникальными на рынке электронных компонентов. Среди них:
- Надежность и долговечность: бесконтактная конструкция уменьшает износ, повышает надежность и долговечность и минимизирует время простоя оборудования;
- Простота установки: установка производится за четыре простейших шага (1- позиционирование устройства; 2- сверление крепежных отверстий; 3- монтаж датчика; 4- определение местонахождения магнита/подключение трех выводов датчика) против 14 шагов, которые необходимы для установки некоторых конкурирующих продуктов. Такая простота установки уменьшает общую стоимость ввода изделий в эксплуатацию;
- Стойкость: поскольку датчики не имеют движущихся частей, то компания Honeywell может позволить себе использовать для корпусов датчиков уникальные материалы, которые делают датчики более стойкими к вибрации, ударам и экстремальным температурам;
- Гибкость: воздушный промежуток величиной до 3,0±2,5мм между датчиком и магнитом расширяет возможности применения; чему еще более способствует доступность различных вариантов представления выходного сигнала, начиная от стандартного аналогового выхода, и заканчивая вариациями интерфейса RS-232 с различными скоростями обмена;
- Рентабельность: адаптируемая бесконтактная конструкция позволяет клиентам устранять ненужные действия при установке, таким образом уменьшая количество установочных шагов, время установки и количество установочных компонентов;
- Точность: 75мм конфигурация с высокой точностью измеряет значения вплоть до 0,05мм, в то время как 225мм конфигурация точно измеряет значения вплоть до 0,14мм (при аналоговом выходе) и до 0,0035мм (при цифровом выходе);
- Адаптивность: встроенные электронные схемы обеспечивают гибкость при выборе корпуса и компонентную совместимость с существующими системами;
- Уменьшенный вес: более чем на 50% по сравнению с датчиками, выполненными по технологии LVDT (Linear Variable Differential Transformer);
- Упрощенное проектирование: простой для конфигурирования массив датчиков можно приспособить к обслуживанию практически любого типа линейного или кругового движения, что значительно упрощает разработку конечных изделий;
- Функция самодиагностики может уменьшить время простоя оборудования, обеспечивая своевременное информирование о начинающихся неполадках в системе;
- Комбинация специализированных микросхем (ASIC) и массива магниторезистивных датчиков обеспечивает высокую производительность и точность измерений;
- Защита по уровню IP67 и IP69K позволяет использовать датчики в самых жестких условиях эксплуатации;
- Совместимые с RoHS материалы удовлетворяют требованиям Директивы 2002/95/EC.
Получение технической информации, заказ образцов, поставка - e-mail: [email protected]
