광범위한 응용기술에 적합한 차세대 비접촉 위치 센서 Vert-X

Novotechnik

새로운 세대의 비접촉 위치 센서는 설계 엔지니어에게 유지 관리 비용을 줄일 수 있는 기회를 제공하고 기존 온라인 제어 애플리케이션을 단순화하는 등 여러 문제를 해결한다. 이 센서 기술은 측정에서 샤프트 정렬 문제까지 해결할 수 있다.

Novotechnik의 차세대 비접촉 센서는 자기장 홀 효과를 사용한다. 홀 효과는 전류가 자기장에 흐르는 전기 전도체에 전위차(홀 전압)를 생성하는 것이다. 전위차의 방향은 자기장과 전류 모두에 수직이다.

비접촉식 위치 센서는 회전축에 부착된 영구 자석이 위치 마커로 사용된다. 자기장의 방향은 집적 회로를 사용하여 캡처된다. 아날로그 출력은 계산된 각도를 나타낸다. 위치 마커가 있는 회전 샤프트가 센서와 분리되어 있기 때문에, 이 비접촉식 시스템은 긴 수명, 장착 유연성 또는 공기 또는 비자성 재료를 통한 투과 측정에 뛰어나다. 비접촉 각도 센서는 토크를 최소로 유지해야하는 애플리케이션에도 이상적이다.
  

예로는, 바람의 방향을 측정하는 데 사용되는 장치 또는 애플리케이션(예: 배선, 직물 및 인쇄)이 있다. 과거에 이 애플리케이션은 토크를 0.002 ~ 0.003 Ncm 수준으로 낮추기 위해 특수 베어링이 있는 값 비싼 센서가 필요했다.

비접촉 센서는 수명에 부정적인 영향을 미치는 축 방향 또는 방사형이 없기 때문에 까다로운 응용 분야에 이상적이다. 마찰이 없고 마모될 기계 부품이 없다. 결과적으로 Novotechnik 비접촉식 각도 센서는 기계적 수명에 제한이 없다. 복잡한 제조 공정과 값 비싼 재료를 필요로 하는 기존의 저 토크 각도 센서와 달리 비접촉식 센서는 제조가 간단하고 저렴하다.

비접촉 센서의 작동 방식: Vert-X 기술

Novotechnik U.S. 비접촉 위치 센서는 Novotechnik의 독점 Vert-X(수직 홀 센서) 기술을 기반으로 360도 움직임을 측정한다. 기존의 홀 센서에서 반도체는 소자 자체에 수직인 자기장의 강도를 측정한다. 위치 마커가 회전하면 소자에 정현파 출력 전압이 생성되어 최대 180도까지 각도를 측정할 수 있다. 하지만 Vert-X 기술을 사용하는 Novotechnik U.S. 비접촉 센서는 전체 360도 스펙트럼을 측정한다.

십자형 홀 요소는 사인파 및 코사인 파 출력 신호를 모두 생성한다(그림 1). 이 두 신호를 정규화 함으로써 센서에 내장된 마이크로 프로세서가 자기 위치 마커의 필드 방향을 결정한다. 이것은 자기장 강도를 측정하는 단일 홀 요소가 있는 센서에서 발생하는 자기 위치 마커에 대한 노화 효과를 제거한다.

각도 센서를 회전 요소에 안정적으로 연결하는 것은 특히 설계 기능 및 제조 공차로 인해 회전 구성요소와 센서 축 사이에 축 오프셋이 있는 응용분야처럼 간단하지 않다. 고해상도, 정밀 로터리 센서는 링크의 비틀림을 견딜 수 없으며, 이 경우 축의 비틀림이 잘못된 각도 데이터를 생성하기 때문에 측정 결과에 부정적인 영향을 미친다.

그림 2는 비접촉 각도 센서의 XYZ 좌표를 보여준다. 자석과 측정 시스템 사이의 작동 거리와 Z축의 허용 설치 공차는 적합한 자석을 선택하는 기준이다. 자석의 크기에 따라 일정한 선형성을 유지하면서 XY 방향으로 다양한 축 오프셋 거리가 가능하다. 실제 구성은 자석 크기와 가능한 축 오프셋 간의 균형을 나타낸다. 그러나 X, Y 및 Z의 축 오프셋은 물리법칙의 한계 내에서 재현성에 변화가 없다.

비접촉식 감지가 필요한 곳

비접촉 위치 센서는 기계적 수명에 제한이 없는 이점 외에도 기존 센서를 사용하여 구현하기 어렵거나 불가능했던 많은 애플리케이션을 가능하게 해준다. 여기에는 회전축과 센서 사이에 물리적 장벽이 필요한 애플리케이션이 포함된다.

예를 들어, 비자성 금속 또는 플라스틱 하우징에 밀봉된 밸브 위치를 측정하기 위해 비접촉 센서를 사용할 수 있다. 위치 마커는 내부 샤프트에 장착되고 센서는 외부에 배치된다. 씰을 움직이지 않고도 사고 가압 하우징을 측정할 수 있다.

Vert-X 기술 센서는 스위치 및 아날로그 출력 등 옵션 기능과 통합되어 부품 및 제조비용을 크게 줄일 수 있다. 다음은 5가지 실용적인 예를 보여준다.

• 4 ~ 20mA 또는 0 ~ 10V 출력을 사용하면 긴 배선 거리를 처리하기위한 외부 신호 컨디셔너가 거의 필요하지 않다.
• 비접촉 기술인 Vert-X 센서에는 샤프트가 없다. 애플리케이션에서 구동축과 베어링의 공차와 유격은 Vert-X 센서에 영향을 미치지 않는다. 결과적으로 애플리케이션에 값 비싼 기계적 커플링이 필요하지 않다.
• Vert-X 센서는 매우 작은 하우징 직경과 14 비트 분해능으로 제공된다. 이 기술을 사용하는 센서가 값 비싼 인코더를 대체할 수 있다.
• Vert-X 기술이 포함된 마이크로 칩은 스위치가 내장된 버전으로 제공된다. 사용자가 프로그래밍 할 수 있으며 특정 각도에서 장치를 켜거나 끄는 신호를 제공하는 데 PLC를 대신할 수 있다.

비접촉 센서는 최대 IP69K까지 밀봉할 수 있고 기계적 연결이 없을 때 비틀림이나 진동으로 인한 마모가 없기 때문에 위험한 환경의 애플리케이션에 이상적이다. Novotechnik U.S. Vert-X 비접촉 센서는 선형성을 제공한다. 이는 선형성이 360º 이상 유지됨을 의미한다. 또한 이 센서는 프로그래밍된 모든 전기 각도에서 해상도와 정확도를 유지하므로 소모적인 조정없이 설치할 수 있다.

Vert-X 비접촉 센서는 최대 14 비트 분해능과 0.1º 이하의 반복성, 360º까지 프로그래밍 가능한 각도 범위를 제공하는 표준 및 맞춤형 설계로 개발됐다. 몸체 직경 13 ~ 37mm, 분해능 최대 14- 선형성이 ± 0.3 % 인 비트. IP69K로 밀봉된 센서를 사용할 수 있으며 -40ºC ~ + 125ºC의 온도에서 작동할 수 있다. Novotechnik 비접촉 센서의 출력 옵션에는 아날로그 전압 및 전류, 증분, SPI 및 PWM이 포함된다. 비선형 출력 곡선도 사용할 수 있다.

소프트웨어 선형화는 사용자 정의의 이점을 제공한다. 이 센서는 현재 산업, 자동차, 고속도로 외 차량, 로봇, 항공 우주, 자재 취급, 사출 성형, 의료 장비 및 실험실 장치의 광범위한 응용 분야 문제를 해결하는 데 사용되고 있다.

자료 제공: Novotechnik(www.novotechnik.com)