최신기술이 적용된 각도센서 사용방법

Novotechnik

진보된 각도 센서 기술을 이용하는 이점과 비접촉 및 무접촉 각도 센서를 올바르게 구현하는 모범 사례를 소개한다. 이러한 모범 사례는 사용자에 따른 부정확성을 최소화하거나, 피하면서 신뢰할 수 있고 정확한 측정하는데 도움을 준다.

기술의 장점

비 접촉 센서는 종종 전위차 식 트랙 및 와이퍼 구성 요소 및 비접촉 센서에 비해 뚜렷한 장점을 제공하며, 다음과 같은 경우에 더 적합한 기술이다.

•비자성 벽 또는 플레이트를 통한 측정이 필요할 경우

•센서 샤프트와 센서(혹은 센서)가 밀봉되거나 환경에 노출돼서는 안될 극한의 환경에 적용

•드라이브 샤프트가 많이 움직이거나 진동이 있을 때

•마찰 토크가 매우 낮은 적용

•드라이브 샤프트의 오정렬이 문제가 되는 경우

 

정의

‘비 접촉’은 기계적 및 전기적 접촉이 없는 위치 측정 기술을 의미한다. 예를 들어 와이퍼(wipers) 또는 스위치(switchless)를 의미하며, 터치리스(touchless)는 기계 쪽의 회전축과 고정 센서의 하우징과 기구적 연결이 없는 것을 의미한다. 거의 모든 터치리스 기술은 비접촉식(non-contacting, contactless)이다.
 

구성 요소 및 사용

모든 비접촉 및 무 접촉 기반의 홀센서는 홀-이펙트(Hall-Effect) 칩, 전원 공급 장치 및 디지털 또는 아날로그 출력용 회로 같은 전자 부품으로 구성된 센서 하우징 자체, 그리고 회전축에 고정돼 있는 자기마커 두 부분으로 구성된다. 자석 마커는 센서 하우징의 전자 장치를 사용해 감지되고 정의된 출력 신호로 변환되는 360 ° 회전에 대해 지향성 자계 방향을 제공한다.

홀센서는 자기장 방향을 감지해 자기 강도가 아닌 물리적 위치 값을 얻는다. 이 센서에는 또한 온도 변화 및 기구적인 샤프트공차 및 구성된 장착 플레이트로부터의 모든 자기장 변화를 보상하기 위한 스마트 조정 전자 장치가 포함돼 있다.

마운팅 센서 및 자석

터치리스 회전 센서의 설치에는 4단계로 수반되며, (1) 감지 구성 요소(센서)와 자석을 올바르게 고정하는 단계, (2) 자석이 센서에 장착될 근접성을 기준으로 자석 크기를 선택하는 단계, (3) 자석 크기를 선택할 때 자석과 센서 사이의 재질 / 표면을 사용해서 측정하는 경우 및 (4) 자석과 센서 사이의 적절한 정렬을 보장하는 경우를 고려한다.

 

센서 및 자석 고정

홀센서 칩은 기계의 회전 구동축에 장착해야 한다. 하우징에 포함된 센터링 표시가 있으며, 이것은 장착 표면에 있는 표시에 대해 기준으로 사용해야 한다. 이것들은 하우징의 둥근 둘레, 핀 구멍의 위치 또는 다소 덜 정밀한 장착 나사 구멍을 포함한다.

이 센서는 또한 일반적으로 센서 하우징의 상단 또는 하단을 기준으로 삼아 샤프트에 수직으로 장착해야 한다. 최근에는 양면에 많은 센서를 장착할 수 있어 센서를 전면 플레이트 또는 마운팅 플레이트의 특수한 구멍에 장착하는 비자성 벽을 통해 측정할 수 있다.

하우징 사이의 올바른 간격 범위는 데이터 시트에 명시돼 있지만 모든 종류의 자석 마커 크기와 센서를 결합할 수 있으므로, 제조업체의 권장 사항을 따르는 것이 중요하다.

Selecting The Magnet

간격 범위는 사용되는 개별 자석의 강도로 정의된다. 일반적으로 레이디얼 오차에도 불구하고 더 나은 선형성을 위해 더 큰 자석을 사용하는 게 낫다.

자석의 크기가 크면 센서와 자석 마커 사이의 최대 거리가 더 커지며, 자석이 강할수록 축 방향 오차 범위도 증가한다. 자석 강도는 사용 가능한 거리 범위와 허용되는 레이디얼 오차를 제한한다.

자석을 회전 부품 또는 샤프트에 장착하는 많은 방법이 있으며 결과적으로 여러 유형의 자석 마커가 있다. 장착 방법에는 측정하려는 회전 부품의 끝 부분에 볼트를 조이고 중공 축 마그넷을 그 위에 밀어 넣고 영구 접착제로 붙이고 커플 링 장치를 사용해 고정하는 게 있다.

선택은 크기, 샤프트의 플랫(flats)과 같은 특징 및 장착 나사고정을 위한 샤프트 끝의 접근 가능성에 따라 다르다. 고객 측면의 6mm, 8mm, 10mm 및 1/8 , 1/4샤프트 크기가 가장 보편적이다. 이 사이즈들로 백 엔드에 구멍이 있는 자석 마커는 고정 나사를 사용해 쉽게 장착할 수 있다. (그림 4, 유형 2, 3 및 5 참조.) 더 큰 샤프트 끝을 사용해 두 개의 나사로 자석 마커를 고정하면 하나의 비용 효율적인 장착 방법이 될 수 있다.(그림 4, 유형 6 및 7 참조)

마운팅 유형은 설치 중에 각도 인덱스 포인트가 설정되는 방법에 따라 다르다. 각도 조정이 센서 자체를 회전시키거나 전자 오프셋 조정 기능이 있는 센서를 사용해 수행되는 경우 간단한 나사산 자석 마커가 안전한 옵션이다.(유형 1 및 유형 4) 맞춤형 솔루션은 알루미늄 자석 마커 또는 대용량의 경우 비용 효율적인 사출 성형 유형으로 실현 가능하다. 고객은 올바른 자기장 강도를 지닌 다양한 베어 자석 (유형 8 및 유형 9) 중에서 선택할 수 도 있다. 비자성 표면에만 장착할 수 있다.

조정

터치리스 센서는 센터 수직으로 부터의 최대 오차거리를 지정해 사양을 유지한다. 기구적 공차와 기구운동으로 인해 레이디얼 오차증가에 따라 직선성 오차가 증가하고 축 방향 공차는 감소한다 .(예 : 다음 그래프 참조)

일반 사항

일부 센서에는 클램프 및 나사와 같은 하드웨어가 포함돼 있지만 일부 센서는 그렇지 않다. 과도한 토크 또는 역으로 느슨한 기계적 연결을 방지하기 위해 스크류 크기와 나사 장착 토크에 대한 제조업체의 권장 사항을 확인 하는 것이 중요하다.

특히 일부 플라스틱 하우징의 경우 더욱 그렇다. 제조업체의 위치에 따라 나사가 미터법일 수 있다. 필요한 경우 영어 크기로 전환하는 것은 일반적으로 문제가 되지 않는다. 스레드 락커(thread locker)로 장착 하드웨어를 고정하는 것이 항상 권장된다. 장착 표면은 자기 강철로 만들 수 있다. 그러나 반대쪽의 자석 마커가 있는 벽을 통해 측정할 때 비자성 벽 재료만 작동한다.

센서를 애플리케이션에 통합할 때, 케이블 배선도 필요하다. 케이블 출구의 방향은 때때로 유연하다. 축 방향 또는 방사형으로 응용 프로그램의 치수 제한을 극복하는 데 도움이 된다. 제조업체는 또한 케이블의 굽힘 반경을 지정하고, 일회 굽힘을 위해 그리고 때로는 다중 굽힘 작업도 지정한다. 개별 와이어가 있는 센서는 케이블보다 작은 굽힘 반경을 허용하지만 실드 요구 사항에 따라 개별 와이어가 옵션이 아닐 수도 있다. 2~3 인치 거리의 케이블 클램프는 진동과 마모를 줄여준다.
 

결론

선진기술의 무접촉 각도센서는 트랙/와이퍼 기술 또는 심지어 샤프트를 사용하는 센서가 일부 애플리케이션에서는 성능 저하 또는, 성능 저하를 의미할 수 있는 여러 유형의 애플리케이션에 유용하다.

자석 크기, 유형 및 위치에 대한 제조업체의 사양과 장착 지침에 주의를 기울임으로써 터치리스 각도 센서는 많은 응용 분야에서 안정적이고 정확한 솔루션이 될 수 있다. 이 기술을 사용함으로써 얻을 수 있는 추가 이점은 본질적으로 마모가 없으므로 매우 긴 센서 수명을 제공한다는 것이다.

자료 제공 : Novotechnik (www.novotechnik.com)