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Transductor de desplazamiento
Potenciómetros lineales, transductores magnéticos de desplazamiento y sondas ópticas
Guía de sensores de desplazamiento
Contenido
Principio de medición del desplazamiento con sensores de desplazamiento
Los sensores de desplazamiento convierten los "movimientos" en señales eléctricas. En el proceso, se utiliza una varilla de empuje o un actuador guiado o suelto que es movido linealmente de forma mecánica. En el transductor de desplazamiento, el desplazamiento de medición mecánico se detecta eléctricamente a través de un elemento sensor (desplazamiento de medición eléctrico) y se convierte en señales eléctricas. La adquisición de la señal eléctrica depende del principio de medición o de la tecnología del sensor. Las señales adquiridas se transfieren como señales analógicas directamente para su posterior procesamiento o a través de un acondicionamiento de señales interno (amplificador de medición / transductor de medición) a un transductor de medición. Estas señales representan el desplazamiento medido. Los sistemas de medición de desplazamiento se utilizan en todos los ámbitos de la industria y la tecnología médica. Se utilizan allí donde es necesario convertir los movimientos mecánicos lineales en señales eléctricas para el procesamiento posterior de las tareas de control, las mediciones de distancia y la detección de la posición.
Tecnologías de sensores de desplazamiento
Para la medición del desplazamiento lineal, los sensores de desplazamiento están disponibles en cinco principios de medición diferentes:
- Potenciómetro lineal con elemento de resistencia potenciométrica
- Tecnología magnetostrictiva
- Tecnología inductiva (LVDT)
- Tecnología de efecto Hall
- Transductores ópticos con tecnología de sensores optoelectrónicos
Potenciómetro
Un potenciómetro lineal es un componente pasivo cuyo valor de resistencia puede ajustarse continuamente. El cursor se guía por la pista de resistencia y emite el valor de resistencia en función de su posición. Para ello, el potenciómetro lineal dispone de tres conexiones. Dos para la resistencia y uno para el cursor. Ejemplo de aplicación: máquina de inyección, neumática, prensas simples.
- Principio de sensor simple en su mayoría sin electrónica
- El valor medido está disponible inmediatamente
- Resolución casi infinita
- Barato y con muchos diseños diferenciados
- Funciona con tensiones bajas (apenas consume energía)
- Tiene un desgaste debido al funcionamiento
- Las características del sensor cambian en el transcurso del funcionamiento
- Insensible a los campos magnéticos de interferencia
Magnetostrictiva
El sensor consta de una carcasa robusta, una guía de ondas en su interior, un imán permanente que desvía los pulsos generados y un transductor que convierte las oscilaciones de retorno en una señal eléctrica. Como resultado, la posición del imán se determina utilizando la magnetostricción. Ejemplo de aplicación: máquina de moldeo por inyección, cilindro hidráulico, prensas, medición del nivel de los depósitos, trenes de laminación.
- Sensor sellado (alta protección IP) con electrónica
- Principio de medición sin contacto
- Sin mantenimiento ni desgaste
- Precisión duradera y constante
- Largos rangos de medición de hasta 4000 mm
- Insensible a los golpes y las vibraciones
- Resistente a la alta presión - ideal para ejes movidos hidráulicamente
- Insensible a algunos medios químicos
- Pero sensible a los campos magnéticos de interferencia
Inductivo (LVDT)
El LVDT es un sensor analógico en el que funciona un sistema de bobinas, compuesto por una bobina primaria y dos bobinas secundarias. Estos convierten el movimiento lineal en señales eléctricas. Ejemplo de aplicación: sondeo, control de calidad, automatización de fábricas, producción de alimentos.
- Sensor sellado (alta protección IP) con o sin electrónica
- Muy buena linealidad
- Registro de pequeños cambios en las mediciones
- Resolución casi infinita
- Precisión duradera y constante
- Sin mantenimiento ni desgaste
- Adecuado para la alta dinámica
- El punto cero es reproducible
- Salida de señal absoluta
- Insensible a muchos medios químicos
- Pero sensible a los campos magnéticos de interferencia
Efecto Hall
Los sensores Hall utilizan un imán permanente colocado en un émbolo móvil. Uno o más circuitos integrados Hall están situados en el recorrido. Miden la intensidad del campo en la trayectoria e identifican la posición del imán y, por tanto, la distancia de la trayectoria de medición. Ejemplo de aplicación: detección de posición en ascensores o bisagras, en espacios de instalación reducidos.
- Principio de medición sin contacto
- Sin mantenimiento ni desgaste
- Precisión duradera y constante
- Medición fiable incluso con vibraciones
- Detección de roturas de cables y cortocircuitos
- Pero sensible a los campos magnéticos de interferencia
Optoelectrónica
Hay una escala de cristal en el extremo de la varilla de empuje. El emisor y el receptor están dispuestos uno frente al otro. La escala de cristal se mueve entre ellos. Los impulsos eléctricos son convertidos en impulsos luminosos por el emisor y en señales eléctricas por el receptor. El amplificador descendente compara la señal recibida con una onda de conmutación predeterminada. Las posiciones más exactas pueden registrarse con nuestras sondas ópticas. Ejemplo de aplicación: sondas, control de calidad, relojes comparadores, ingeniería mecánica de precisión.
- Sensor preciso con electrónica
- Principio de medición sin contacto
- Sin mantenimiento ni desgaste
- Precisión duradera y constante
- Muy alta resolución
- Temperatura estable
- Montaje sencillo
- Insensible a los campos magnéticos de interferencia
- Pero la escala de cristal es sensible a la rotura por choques o vibraciones
Comparación de tecnologías
| Métodos de medición/requisitos técnicos | Potenciómetro | LVDT | Magnetostrictivo | Efecto Hall | Optoelectrónico |
| Alta resolución (100 μm) | + | + | + | + | + |
| Muy alta resolución (1 μm) | - | - | + | + | + |
| Velocidad de desplazamiento | 0 | 0 | + | + | - |
| Diseño pequeño | + | + | 0 | + | 0 |
| Clase de protección alta (IP65) | 0 | 0 | + | + | 0 |
| Uso en campo magnético | + | - | 0 | - | + |
| Rangos de medición muy pequeños (±1 mm) | - | + | - | 0 | - |
| Se requiere procesamiento digital | - | - | - | + | |
| Se producen fuerzas laterales (transversales) | 0 | 0 | - | - | |
| Alta tasa de medición / fuertes movimientos oscilantes | 0 | + | + | + | + |
Interfaces y señales eléctricas
Con el fin de servir a una variedad de aplicaciones en una amplia gama de industrias, ofrecemos sensores de desplazamiento con sus correspondientes interfaces eléctricas.
Potenciométricos e inductivos Nuestros sensores lineales potenciométricos e inductivos también se han realizado con electrónica integrada para simplificar la integración electrónica. De este modo, es posible una conexión directa a las típicas señales analógicas 0..5 V / ±5 V / 0..10 V / ±10 V / 0..20 mA / 4..20 mA sin amplificador externo.
Efecto Hall Nuestros sensores Hall sin contacto tienen una salida analógica de 0,5..4,5 V. Esto permite la detección de circuitos abiertos y cortocircuitos.
Magnetostrictivo En el sistema de medición de desplazamiento magnetostrictivo, el procesamiento de la señal se integra siempre después de la medición del tiempo de medida. La conexión eléctrica se realiza mediante enchufes de 5, 6 u 8 polos con rosca M12 o M16. Algunos sensores tienen un cable moldeado con una longitud de un metro (estándar) o de hasta 15 m bajo pedido. Además, estos sensores ofrecen salidas analógicas en tensión o corriente para la medición directa del desplazamiento y la velocidad o salidas digitales.
Optoelectrónica La medición de desplazamiento incremental emite los pulsos de conteo en nivel TTL, OC o LD.
Interfaces mecánicas
Barra de empuje guiada con interfaces mecánicas
- Con muelle de retorno y palpador - sensor de recorrido
- Con rótulas: ideal para compensar desviaciones laterales
- Con acoplamiento roscado (con o sin muelle de retorno)
Varilla de empuje suelta
- Sólo en el caso de los sensores LVDT -con acoplamiento roscado- la aplicación requiere una interfaz debidamente adaptada. Extensiones del núcleo de 50 mm a 315 mm disponibles opcionalmente
Cursor guiado (actuador/cursor)
- El cursor está conectado mecánica o magnéticamente al sensor de desplazamiento, la aplicación requiere una interfaz correspondiente.
Cursor suelto (actuador/cursor)
- El cursorse desplaza a una distancia definida por encima de la superficie del sensor de desplazamiento; la aplicación requiere una interfaz adecuada adaptada.
Hay dos tipos de integración mecánica de las barras de empuje en el sensor de desplazamiento:
- La varilla de empuje está guiada por ambos lados. Esto significa que la varilla de empuje "sobresale" horizontalmente en ambas direcciones del alojamiento del sensor. Esto ofrece una mayor robustez para los sensores de desplazamiento miniaturizados, ya que la varilla de empuje es guiada linealmente de forma segura en ambos cojinetes de fricción. Tampoco se requieren rodamientos constructivamente complejos.
- La varilla de empuje está guiada por un lado. Esto significa que la barra de empuje sólo sobresale en el lado de la medición. Los cojinetes del interior de la carcasa dan estabilidad a la varilla de empuje.
Montaje
Según el producto y la aplicación, disponemos de una amplia gama de accesorios para el montaje. Muchos de ellos ya están incluidos en el sensor. Tenga en cuenta también nuestra información en las fichas técnicas.
Básicamente, todo sensor necesita una superficie limpia y uniforme sobre la que apoyarse. Para distancias de medición más largas, se debe considerar un soporte adicional para evitar la desviación. Por favor, no aplique ninguna tensión mecánica a la carcasa del sensor.
Muchos sensores ya vienen con abrazaderas de montaje o de tensión. Algunos tienen bloques de montaje, bridas o cabezales con rótulas.
Nuestros sensores de desplazamiento tienen una alineación óptima en términos de ahorro de espacio, robustez y precisión. Con nuestros sensores lineales puede registrar recorridos de medición mecánicos de hasta 4000 mm. Una amplia selección de interfaces mecánicas y eléctricas permite la mejor integración constructiva y eléctrica posible en su aplicación.
Cubrimos altas exigencias en cuanto a la clase de protección, la compatibilidad electromagnética, los golpes, la presión hidráulica (hasta 350 bar), la precisión (hasta 1 µm) y la dinámica de medición (hasta 10 m/s @ máx. 100 m/s²). Cada principio de medición ofrece sus propias ventajas, que valoraremos conjuntamente con usted durante su consulta.
Sólo los requisitos de la aplicación determinan la elección de los transductores de desplazamiento adecuados. En las aplicaciones más exigentes, en muchos casos se requiere una adaptación técnica del producto. MEGATRON es su especialista para este proceso de adaptación, incluso para pequeñas cantidades.