Libisemisrõnga asendiandur on pöörlev elektrisõlm, mis edastab võimsust ja signaale pideva 360-kraadise pöörlemise kaudu, teatades samal ajal ka pöörleva konstruktsiooni nurgaasendi juhtsüsteemile. Enamikus pöörlevates masinates on vooluahelate ühendamine vaid pool nõudest. Samuti peab kontroller teadma, kus on poom, laud või torn, kas see on jõudnud algasendisse ja kas see läheneb määratletud piirile.
See kombineeritud funktsioon muudab libisemisrõnga asendianduri kraanade, pöördplatvormide, pöörlevate indekseerimislaudade, mobiilsete seadmete, pakkimisliinide ja muude pöörlevate süsteemide põhikomponendiks. Olenevalt täpsus- ja integreerimisnõudest võib tagasisideelemendiks olla nukk-ja-lüliti, pöördpotentsiomeeter või integreeritud kodeerija, sealhulgas inkrement-, absoluut-, CANopen- või SAE J1939 versioonid.
See juhend selgitab, kuidas libisemisrõnga asendiandurid töötavad, kuhu iga tüüp sobib, kuidas seda oma seadme jaoks määrata ja mida valmistada enne kohandatud pakkumise taotlemist.
Mis on libisemisrõnga asendiandur?
A standardne libisemisrõngasedastab elektrienergiat, juhtsignaale või andmeid statsionaarse raami ja pöörleva osa vahel, vältides kaablite keerdumist pideva pöörlemise ajal. Libisemisrõnga asendiandur viib selle sammu edasi: see integreerib nurgatagasiside samasse pöörlevasse sõlme.
Kombineeritud seade annab juhtimissüsteemile korraga kolm asja:
- Pidev elektriühendus läbi pöörleva liidese
- Nurgaasendi andmed pöördetelje suhtes
- Üks mehaaniline jalajälg, mis säästab ruumi pöördekeskuses
Praktikas tegeleb lülitusrõngas ahelatega, samal ajal kui integreeritud andur teatab olenevalt konstruktsioonist koduimpulsi, piirsignaali, analoognurga või digitaalse absoluutasendi.
Libisemisrõnga ja libisemisrõnga asendiandur: mis vahe on?
Tavaline libisemisrõngas kannab ainult ahelaid. See võib edastada vahelduv- või alalisvoolu, madal{1}}pinge juhtjuhtmeid, analoogsignaale, Etherneti, CAN-siini või segatoite-ja-signaalliine. Sellel puudub teadlikkus nurgaasendist.
Libisemisrõnga asendiandur ühendab sama elektriülekande tagasisideelemendiga, nii et masina pöörlev külg teatab kontrollerile oma nurga. See on oluline, kui kontrollimatu pöörlemine võib põhjustada protsessivigu, kokkupõrkeohtu või seadmete kahjustusi. Kraana peab teadma oma noole pöördenurka. Indekseerimistabel peab peatuma täpses jaamas. Mobiiliplatvorm peab enne keelutsooni jõudmist aeglustama. Ühtegi neist ülesannetest ei saa lahendada lihtsa libisemisrõnga abil.
Millal vajate positsioonide tagasisidet 360-kraadise pööramise korral?
Asendi tagasiside on õigustatud alati, kui masin vajab enamat kui pidevat elektriühendust. Kolm stsenaariumi hõlmavad enamikku rakendusi.
Ohutute töötsoonide määratlemine
Kraanade, tõstukite ja teisaldatavate masinate puhul toetab asendi tagasiside juht{0}}süsteemi funktsioone, mis hoiatavad operaatorit, vähendavad kiirust või peatavad pöörlemise, kui masin läheneb piiratud alale, näiteks hoonele, elektriliinile või{1}}kokkupõrkevastasele piirile. Asendi tagasiside toetab neid juhtimisfunktsioone, kuid see ei asenda täielikku masina ohutussüsteemi. Ohutus-peatused, jälgitavad piirangud ja avariifunktsioonid peavad olema kavandatud vastavalt kehtivatele masinate ohutusstandarditele.
Korduv protsessi juhtimine
Indekseerimislauad, pakendamismasinad, tanklad ja mähisliinid peavad sageli peatuma täpse nurga all või käivitama toimingu teatud pöörlemispunktis. Lihtne kodulüliti käsitleb ühte asendit. Inkrementaal- või absoluutkooderit on vaja, kui tegemist on mitme jaama, programmeeritavate seadeväärtuste või sünkroniseeritud liikumisega.
Operaator ja HMI tagasiside
Asukohaandmed edastavad ka operaatori kuvasid. Tõelise noolenurga, lauajaama või torni suuna näitamine vähendab oletusi, pikendab tsükliaega ja aitab operaatoril pikkade vahetuste ajal protseduurilisi vigu vältida.
Kuidas libisemisrõnga asendiandur töötab
Koost täidab samal pöörleval liidesel kahte funktsiooni.
Esimene on elektriülekanne. Harjad, kontaktrõngad või kiudude teed kannavad voolu ja signaale staatori ja rootori vahel. Kanalite kombinatsioon oleneb rakendusest ja võib hõlmata kõrge-vooluvõimsust, madalpinge-loogikat, analooganduri liine, Etherneti paare või CAN-siini. Õigekanali disain ja isolatsioonon kriitilised toite- ja tundlike signaaliahelate segamisel ühes korpuses.
Teine funktsioon on nurga tuvastamine. Tagasisideelement on mehaaniliselt seotud pöörlemisteljega, nii et selle väljund tähistab pöörleva konstruktsiooni tegelikku nurka. Sensorprintsiip määrab väljundi tüübi:
- Nukkplaat lülitab ühe või mitu lülitit fikseeritud nurga all välja, andes sisse/välja signaale
- Potentsiomeeter muudab takistust või pinget võrdeliselt võlli nurgaga, tekitades analoogsignaali, näiteks 0–10 V, 4–20 mA või ratiomeetrilist takistust
- Kooder teisendab pöörlemise digitaalseteks impulssideks (inkrementaalne) või kodeeritud nurgaväärtuseks (absoluutne) ja suudab väljastada RS-485, CANopeni, SAE J1939 või muude tööstuslike protokollide kaudu.
Libisemisrõnga positsiooniandurite peamised tüübid
Nukkplaadi ja lüliti tagasiside
Lihtsaim konstruktsioon kasutab vormitud nukki, mis pöörleb koos koostuga ja käivitab ühe või mitu mehaanilist või läheduslülitit eelseadistatud nurga all. Väljund on diskreetne sisse/välja signaal.
Valige see valik, kui:
- Masin vajab ainult kodu,-reisi-lõpu või tsooni tuvastamist
- Kontrolleril on digitaalsed sisendid ja pidevaid nurgaandmeid pole vaja
- Eelarve ja lihtsus kaaluvad üles resolutsiooni
Ärge valige seda valikut, kui kontroller vajab nurgaandmeid kõikjal väljaspool lüliti väljalülituspunkte või kui kasutuselevõtt nõuab ümberprogrammeeritavaid seadeväärtusi. Kui nukk on lõigatud, fikseeritakse väljasõidunurk, välja arvatud juhul, kui nukk on uuesti töödeldud.
Potentsiomeetril{0}}põhine tagasiside
Pöörlev potentsiomeeter annab pideva analoogtagasiside kogu määratletud nurgavahemikus. Väljund on tavaliselt pinge-, takistus- või vooluahela signaal, mida enamik PLC-sid ja masinakontrollereid saab lugeda otse analoogsisendi mooduli kaudu.
Potentsiomeetri tagasiside sobib selliste rakendustega nagu tavaline kraana pöördeekraan, operaatori nurga näidik, juhtkangi-stiilis varustus ja odav-nurkade tagasiside kuivas sisekeskkonnas. Paljud kujundused hõlmavad piiratud ulatust (sageli vähem kui 360 kraadi), seega kontrollige enne täpsustamist kasutatavat nurkade ulatust.
Olge teadlik kolmest kompromissist{0}}. Klaasipuhasti kontaktid kuluvad aja jooksul, eriti suure tsüklite arvu korral. Pikad analoogjooksud elektriliselt mürarikkas keskkonnas vajavad varjestatud kaablit ja hoolikat maandust, et näit oleks puhas. Toorväljundi kaardistamiseks tehniliste ühikutega on vaja kalibreerimist. Vibratsiooni, niiskuse ja EMI-ga välistingimustes kasutatavate mobiilseadmete jaoks on kodeerija tavaliselt vastupidavam valik.
Kodeerija-põhine tagasiside
Kodeerija teisendab pööramise digitaalseteks andmeteks. See on õige valik, kui kontroller vajab korratavaid nurgaväärtusi, programmeeritavaid piire või võrguühendust. Kodeerijad jagunevad kahte põhiperekonda:
- Inkrementaalsed kodeerijadväljundimpulsse (A, B ja sageli Z indeks) võlli pöörlemisel. Need annavad suhtelist liikumist ja nõuavad pärast iga sisselülitamist{1}}kodurutiini, et luua absoluutne viide. Sobib kiiruse tuvastamiseks, liikumise sünkroonimiseks ja rakenduste jaoks, mis käivituvad.
- Absoluutkooderidväljastab iga nurgaasendi jaoks ainulaadse digitaalse väärtuse, mida säilitatakse toitetsüklite kaudu. Ühe-pöördega versioonid katavad 0–360 kraadi ; mitme -pöördega versioonid arvestavad ka täispöördeid. Valige absoluutne, kui seadmed peavad teadma oma asukohta kohe pärast sisselülitamist{6}}, mis on tavaline kraanade, teleskooppoomide ja välistingimustes kasutatavate liikurmasinate puhul.
Mobiilseadmete ja sõidukipõhiste{0}}seadmete jaoks absoluutkooder koosCANopenvõiSAE J1939väljund integreerub puhtalt olemasolevasse sõidukivõrku. CANopen on tavalisem tööstusautomaatikas, samas kui J1939 domineerib raskeveokite{2}}mobiilseadmete, põllumajandusmasinate ja ehitussõidukite puhul. Vale protokolli valimine ei muuda integreerimist mitte ainult keeruliseks; see võib sundida kontrollerit välja vahetama.
| Juhtimissüsteemi nõue | Soovitatav tagasiside tüüp | Tüüpiline väljund |
|---|---|---|
| Ainult kodu või üksikpiirang | Nukkplaat + lüliti | Sees/väljas, NPN/PNP |
| Pidev nurgaekraan, piiratud ulatus, siseruumides | Potentsiomeeter | 0–10 V, 4–20 mA, takistus |
| Kiiruse tuvastamine või liikumise sünkroonimine kodukoha määramise rutiiniga | Inkrementaalne kodeerija | A/B/Z impulsid, liinidraiver |
| Tugevdage-positsiooniteadmisi, programmeeritavad piirangud | Ühe{0}}pöördega absoluutkooder | SSI, analoog absoluutne, CANopen |
| Õues liikuv varustus, sõiduki CAN võrk | Mitme-pöördega absoluutkooder | SAE J1939 või CANopen |
| Ohutusega-seotud hoiatus või tsooni juhtimine | Absoluutkooder + ohutu{1}}reitinguga kontroller | Masina ohutusprojekti järgi |
Libisemisrõnga asendiandurite levinumad rakendused
Kraanad ja tõsteseadmed
Kraanad on üks suuremaid{0}}mahulisi rakendusi, kuna pöörlev pealisehitus vajab nii pidevat jõuülekannet kui ka pöördenurga tagasisidet. Integreeritud absoluutkoodriga libisemisrõngas asub tavaliselt pöörderõnga keskel ja jagab sama vertikaaltelge. Asendisignaal toidab laadimismomendi indikaatorit,-kokkupõrkevastaseid tsoone ja operaatori HMI-d. Pühendatudasendi tagasisidega kraana libisemisrõngasühendab tavaliselt suure-voolu toiteahelad, madala-pinge juhtimise ja koodri väljundi ühes korpuses. Väljas paigaldamine, vibratsioon, temperatuuri kõikumine ja kaabli väljumissuund mõjutavad disaini.
Pöördlauad, indekseerimis- ja montaažielemendid
Pöörlevad indekseerimisplatvormid vajavad täpseid peatusasendeid. Nukklülitist võib piisata jämeda koduimpulsi jaoks, kuid absoluutkooder on praktiline valik mitme-jaamaga tabelite jaoks, kus kontroller peab enne pressimise, keevitamise või valimisjada-ja-paigaldamist kinnitama aktiivse jaama.Usaldusväärne libisemisrõnga jõudlus automatiseeritud tootmisliinidelsõltub sama palju signaali terviklikkusest kui ka kodeerija valikust.
Õhuplatvormid, teleskooplaadurid ja ehitusseadmed
Poomid, korvid ja torn{0}}paigaldatud lisaseadmed mobiilsetele masinatele töötavad tavaliselt CAN{1}}põhisel juhtimisarhitektuuril. Sisseehitatud libisemisrõngas J1939 absoluutkoodriga sobib loomulikult sõidukivõrku, arvutab ohutu tööümbruse ja teatab juhi ekraanile orientatsiooni. Paljudlibisemisrõngad tööplatvormide tõstmisekson määratud mitme{0}}pöörde absoluutkooderitega just sel põhjusel.
Pakkimis-, kerimis- ja täitmisliinid
Lõikamis-, täitmis-, märgistamis- või pakkimistsüklitega sünkroniseerimiseks on vaja korratavaid nurgaviiteid. Inkrementkooderid töötavad hästi, kui liin töötab käivitamisel; Absoluutkooderid väldivad koduotsimise rutiini ja taastuvad pärast peatust kiiremini.
Mere-, avamere- ja väliseadmed
Soolapihustus, pesemine, UV-kiirgus ja pidev vibratsioon muudavad disainilahenduse raskemaks: kõrgem IP-reiting, tihendatud pistikud,{0}}korrosioonikindlad korpused ja asendi tagasiside tehnoloogia, mis ei sõltu kontaktide pühkimisest. VaadakeIEC IP reitingustandardeluaseme kaitsetaseme vastavusseviimisel tegeliku töökeskkonnaga.
Kuidas valida õige libisemisrõnga asendi andur
1. Määratlege, mida kontroller peab teadma
Alustage juhtimisloogikast, mitte andurite kataloogist. Küsige: kas masin peab ainult teadma, et see on koju jõudnud või vajab ta pöördenurka kuskil? Kas see peab sisselülitamisel kohe{1}}asendit teadma? Kas funktsioon toetab turvatsooni või ainult operaatori ekraani? Vastus osutab enne mis tahes muu parameetri käsitlemist lülitile, potentsiomeetrile, inkrementaalkoodrile või absoluutkooderile.
2. Sobitage väljund kontrolleriga
Tagasisideelement peab rääkima kontrolleri keeles. Kinnitage:
- Pinge tase ja signaali tüüp (digitaalsisend, analoogsisend, koodri loendur, väljasiini port)
- Protokoll (CANopen, J1939, SSI, Modbus, EtherCAT), kui digitaalne
- Eraldusvõime, sealhulgas bitid pöörde kohta ja pöörete arv absoluutse mitme{0}}pöörde jaoks
- Kaabli tüüp, varjestus ja maksimaalne pikkus
3. Määrake täpsus, eraldusvõime ja korratavus
Täpsus on see, kui lähedal on näit tegelikule nurgale. Eraldusvõime on väikseim juurdekasv, mida väljund võib esindada. Korratavus on see, kas sama füüsiline nurk annab pärast mitut tsüklit sama näidu. Koormuse jälgimise,-kokkupõrkevastaste ja indekseerimise puhul on korratavus olulisem kui absoluutne täpsus. Tavalise nurgakuvari jaoks on vastuvõetav madalam eraldusvõime.
4. Kinnitage mehaaniline ümbris ja kinnitus
Tagasisideelement muudab koostu jalajälge. Kinnitage:
- Saadaval kõrgus, välisläbimõõt ja läbi{0}}ava
- Võlli või õõnes{0}}ava suurus ja kontsentrilisus pöördtelje suhtes
- Kaabli või pistiku väljumissuund (aksiaalne, radiaalne)
- Maksimaalne pöörlemiskiirus p/min
- Vibratsiooni ja löökide tase paigalduskohas
- Juurdepääs teenindusele kontrollimiseks ja asendamiseks
Kehv joondamine pöörlemistelje suhtes on enneaegse kulumise ja mürasignaalide sagedane põhjus, eriti tagantjärele paigaldatavate seadmete puhul.
5. Sobitage töökeskkond
Keskkonnaspetsifikatsioon määrab korpuse, tihenduse ja materjali valiku. Võtke arvesse tolmu, õliudu, hüdraulikavedeliku pritsmeid, soolapihustust, loputusrõhku, ümbritseva õhu temperatuuri vahemikku, kondenseerumist, UV-kiirgust ja vibratsiooni. Siseruumides olev IP54 disain ei pea ellu väliskraana paigaldamist; avamerekeskkond nõuab tavaliselt vähemalt IP66, hermeetilised pistikud ja korrosioonikindlad{4}kinnitused.
6. Hoolduse ja kasutusea plaan
Pintsli-kontakti libisemisrõngastel ja klaasipuhastite{1}}tüüpi potentsiomeetritel on kulumisomadused, mis sõltuvad tsüklitest ja voolust. Kontaktivabad kodeerijad vajavad tavaliselt ainult perioodilist kontrolli. Masinate puhul, mille seisakuaeg on kallis, eelistage konstruktsioone, mis toetavad kiiret harjavahetust, ligipääsetavaid pistikuid ja etteaimatavaid hooldusaknaid.
Levinud vead, mida vältida
Anduri valimine enne kontrolli nõuet
Paljud spetsifikatsioonid algavad sõnadega "me vajame kodeerijat", enne kui keegi on kinnitanud, mida vastutav töötleja andmetega teeb. Esmalt määrake juhtimisfunktsioon; järgneb anduri tüüp.
Protokolli ühilduvuse ignoreerimine
Vale protokolliga absoluutkooder on kasutu enne, kui kodeerija või kontroller on välja vahetatud. CANopen J1939 sõidukivõrgus nõuab lüüsi. Kontrollige alati protokolli, edastuskiirust, aadressivahemikke ja lõpetamist.
Keskkonna alahindamine
Välistingimustes kasutatavad mobiilsed seadmed, laevakraanad ja pesumasinad vajavad keskkonnakaitset algusest peale. Tihendite või sekundaarse ümbrise tagantjärele lisamine vastab harva korralikult suletud sõlme töökindlusele. Valik vahelstandardsed ja kohandatud libisemisrõngadsageli taandub sellele, kas keskkonnanõue ületab kataloogi reitingut.
Positsioonitagasiside käsitlemine järelmõttena
Kui libisemisrõngas ja asendiandur hankitakse eraldi ja monteeritakse hiljem kokku, kannatavad sageli paigaldustolerantsid, kaablite marsruut ja vooluahela isoleerimine. Integreeritud disain väldib koaksiaaljoondusprobleeme ja lühendab BOM-i.
Üksi ühikuhinna optimeerimine
Odavaim tagasiside meetod on harva madalaim kogukulu. Potentsiomeeter, mis kulub iga 18 kuu järel pideva välistingimustes töötamise korral, maksab seisaku ja väljavahetamise ajal rohkem kui suletud absoluutkooder, mis on ette nähtud seadme kogu kasutusea jaoks.
Millal vajate kohandatud libisemisrõnga asendiandurit?
A kohandatud libisemisrõngas integreeritud asendiandurigaon tavaliselt õigustatud, kui kehtib üks või mitu järgmistest:
- Paigaldusruumi on vähe ja standardne kataloogi jalajälg ei mahu pöördekeskusesse
- Segaahelaid on vaja ühes korpuses: suur-vool, madal-pinge juhtimine, Ethernet ja CAN samas komplektis
- Juhtsüsteem nõuab kindlat protokolli (CANopen, J1939, EtherCAT) või mittestandardset eraldusvõimet
- Töökeskkond ületab kataloogi reitingud (kõrge IP, soolapihusti, vibratsiooniklass, äärmuslik temperatuur)
- Mehaaniline liides on mitte-standardne (spetsiaalne äärik, ava suurus, võll, pistik või kaabli väljund)
- Asukoha tagasiside toetab masina ohutus- või tsooni{0}}juhtimisfunktsiooni koos dokumenteeritud nõuetega
KKK
K: Mis vahe on libisemisrõngal ja pöörleval kodeerijal?
V: Libisemisrõngas edastab võimsust ja signaale läbi pöörleva liidese. Pöördkooder teatab nurgaasendist. Libisemisrõnga asendiandur ühendab mõlemad funktsioonid ühes komplektis.
K: Kas libisemisrõngas võib sisaldada kodeerijat?
V: Jah. Paljud tööstuslikud libisemisrõngad on varustatud integreeritud inkrementaal- või absoluutkoodriga, mis on paigaldatud pöörlevate kontaktidega samale teljele. See on tavaline kraanade, indekseerimislaudade ja mobiilsete seadmete puhul.
K: Kumb on parem libisemisrõnga positsiooni tagasiside jaoks, potentsiomeeter või kodeerija?
V: Kooder on parem, kui kontroller vajab digitaalseid andmeid, programmeeritavaid piiranguid, võrguühendust või pikka kasutusiga minimaalse kulumisega. Potentsiomeeter võib olla vastuvõetav piiratud pöörlemissageduse ja analoogsisendiga odavate{1}}siserakenduste jaoks. Välis- või vibreerivas keskkonnas võidab kodeerija peaaegu alati.
K: Kas libisemisrõnga asendiandurid sobivad kraanadele?
V: Jah. Kraanad on üks levinumaid rakendusi. Koost asub pöördekeskuses, kannab toite- ja juhtimisahelaid ning annab koormusmomendi süsteemile, -kokkupõrkevastastele aladele ja operaatori ekraanile pöördenurga. Tavaliselt eelistatakse absoluutkooderit, nii et kraana teaks kohe sisselülitamisel oma asukohta.
K: Mis vahe on selles kontekstis CANopeni ja SAE J1939 vahel?
V: Mõlemad töötavad füüsilisel CAN-kihil, kuid kasutavad erinevaid kõrgema{0}}kihi protokolle. CANopenit kasutatakse laialdaselt tööstusautomaatikas, samas kui SAE J1939 on raskeveokite{3}}mobiilseadmete, põllumajandusmasinate ja tarbesõidukite standard. Valiku teeb seadmetes olemasolev kontroller ja võrk, mitte ainult kodeerija.
K: Millist IP-reitingut vajab välimine libisemisrõnga asendiandur?
V: Enamiku välistingimustes kasutatavate mobiilsete ja kraanarakenduste jaoks on IP65 või IP66 praktiline miinimum. Mere-, avamere- ja pesemisrakendused nõuavad tavaliselt IP67 või kõrgemat ja korrosioonikindlaid materjale. Sobitage hinnang pigem tegelikule kokkupuutele kui üldisele "välistingimustes kasutatavale" sildile.
K: Millist teavet peaksin tarnijale saatma, et saada täpne pakkumine?
V: Minimaalselt: pöörlemisvahemik ja kiirus, vooluringide loend pingete ja vooludega, tagasiside tüüp ja väljundprotokoll, täpsuse ja eraldusvõime eesmärgid, mehaaniline ümbris koos paigaldusjoonisega, täielik keskkonnaspetsifikatsioon ja eeldatav kasutusiga. Eelnevalt selles juhendis esitatud tsitaatide kontroll-loend hõlmab kogu komplekti.
Järeldus
Libisemisrõnga asendiandur laseb pöörlevatel seadmetel ühe pöörleva liidese kaudu teha kahte tööd: hoida ahelad ühendatud ja anda teada, kus pöörlev struktuur asub. Õige disaini valimine algab juhtimisfunktsioonist, mitte anduri tüübist.
Kui kontroller vajab ainult kodu- või piirsignaali, on nukkplaat ja lüliti õige tööriist. Kui see vajab operaatori näidiku jaoks pidevat, kuid vähenõudlikku nurka, võib potentsiomeeter töötada. Kui see vajab korratavaid, võrgu-valmidusega, toite-sisselülitatud-nurkandmeid, eriti välis- või mobiilseadmetes, on praktiline valik absoluutkooder, sageli üle CANopeni või J1939.
Enne spetsifikatsiooni lõplikku vormistamist kinnitage kontrolleri liides, mehaaniline ümbris pöördekeskuses ja täielik keskkonnaprofiil. Kui kataloogi standardvalikud ei sobi rakendusega, on integreeritud kohandatud koost tavaliselt kiirem ja töökindlam kui eraldi anduri kinnitamine olemasoleva libisemisrõnga külge. Järgmise sammuna vaadatakse koos libisemisrõnga insenerimeeskonnaga üle oma vooluringide loend, kontrolleri liides ja paigaldusjoonis ning teisendada nõue toimivaks kujunduseks.