Движение под пристальным контролем

Во многих видах специальной техники, таких как краны, подъемники и пр., необходим контроль и управление многочисленными процессами движения и перемещения подвижных элементов. Реализация такого управления перекликается с классической промышленной автоматизацией.

Степень автоматизации в обоих случаях примерно одинакова. Датчики, уже зарекомендовавшие себя в привычной среде промышленного предприятия, с не меньшим успехом могут применяться и для автоматизации специальной техники. Здесь, однако, следует учитывать тот факт, что подобное применение зачастую требует специального исполнения, пригодного для работы в значительно более суровых условиях эксплуатации. Немецкая компания POSITAL ("ПОЗИТАЛЬ"), находящаяся в Кельне и специализирующаяся на разработке и производстве абсолютных энкодеров (датчиков углового положения) и инклинометров (датчиков наклона), предлагает широкий выбор датчиков для специальной техники, многие из которых на протяжении долгого времени успешно применяются для решения самых различных задач.

Сложные условия эксплуатации

Сенсоры, применяемые в спецтехнике, должны отвечать особым требованиям надежности. Техника ведущих мировых производителей используется в различных климатических зонах.

Таким образом, применяемые компоненты должны безотказно функционировать в диапазоне температур от минус 40 до плюс 85 °C. Кроме этого, машинам зачастую приходится работать в условиях сильных загрязнений, запыленности, в песке и на зыбких почвах. Нередко техника подвергается мойке под высоким давлением. По этой причине особое внимание уделяется высокой степени защиты (IP) компонентов. В буровых установках и оборудовании для взрывных работ наряду с этим применяемые элементы должны быть устойчивыми к вибрациям и шоковым нагрузкам. При всем этом датчики должны легко интегрироваться в проектируемые схемы, с тем чтобы избежать проблем при их подключении или необходимости замены.

Инклинометры (датчики угла наклона)

Во многих видах спецтехники существует задача определения угла поворота или угла наклона для функционального контроля работы машины. Примерами этого могут служить контроль угла опрокидывания кузова самосвала, контроль перемещения движущихся платформ, установленных на автомобильных шасси, отслеживание угла наклона стрел и выносных опор кранов и автопогрузчиков. В случае управления выносными опорами получение информации обуглена клона требуется также для контроля за проседанием грунта и достижения безопасного положения машины. Инклинометры по сравнению с энкодерами обладают целым рядом преимуществ. Прежде всего такой датчик непосредственно предоставляет информацию об угле наклона без какого-либо механического сочленения с движущимся узлом. Кроме этого, возможно измерение угла наклона по нескольким осям с помощью одного датчика, что упрощает решение подобных задач, позволяя избежать необходимости использования дополнительных монтажных элементов и муфт. Для таких случаев "ПОЗИТАЛЬ" предлагает серию датчиков "АКСЕЛЕНС" (ACCELENS). В основе этих инклинометров используются емкостные чувствительные элементы, базирующиеся на технологии MEMS (микроэлектромеханических систем). Встроенный аналого-цифровой преобразователь позволяет контролировать до150-ти точек в секунду, что дает возможность успешно отфильтровывать влияние вибрации, ударов и уменьшает время успокоения измерительной системы. Датчики выпускаются с диапазоном измерений ±80° или 360° и разрешением 0,01°.

Наряду с CANopen-интерфейсом в распоряжении проектировщиков датчики с аналоговым выходом, SSI- и RS232-подключением. Недавно модельный ряд "АКСЕЛЕНС" был дополнен серией ACS II со степенью защиты IP69K (пригоден для работы в условиях моек высокого давления) в особо компактном корпусе, что позволяет оптимально использовать эти датчики в специальной технике. Новые датчики пригодны для использования в диапазоне температур от минус 40 до плюс 85°C. Предельная шоковая нагрузка составляет 100 g, виброустойчивость до 10 g. Конструктивная простота этих датчиков открывает широкие возможности для решения с их помощью самых разнообразных задач.

Надежные магнитные энкодеры.

Абсолютные энкодеры применяются в специальной технике для измерения угла поворота или линейного перемещения. Примерами такого использования могут служить поворотные краны, в которых измеряется угол поворота башни, или управление движением распределяющей стрелы в бетононасосах. Измерение линейного перемещения осуществляется с помощью тросового механизма, например, в автокранах с выдвижной стрелой или подъемниках. Для подобных применений "ПОЗИТАЛЬ" предлагает особо надежные магнитные энкодеры серии "МАГНЕТОКОД" (MCD). Измерительная электроника в неподвижном состоянии энкодера находится в обесточенном состоянии. В момент возникновения импульса происходит ее краткосрочная активация, оценивается направление перемещения и, соответственно, инкрементируется либо декрементируется сохраненное количество оборотов. Таким образом, помехи, возникающие при отсутствии напряжения, не оказывают на измерительную систему какого-либо влияния. Энкодеры серии MCD позволяют измерять угловые перемещения с максимальным разрешением 12 Бит и могут дополнительно покрывать15 Бит для подсчета количества оборотов. Энкодеры поставляются также в исполнении MDW с интегрированным тросовым механизмом для непосредственного измерения линейного перемещения. Благодаря своей компактной форме эти датчики могут применяться, например, для измерения высоты подъема рабочих площадок или степени выдвижения аутригеров автокранов или подъемников. Чем дальше вынесены аутригеры, тем выше может быть выдвинута стрела и тем выше грузоподъемность крана. За счет точного определения расположения выносных опор. возможно оптимальное безопасное позиционирование машины даже на ограниченном рабочем пространстве. Износоустойчивые энкодеры серии MDW измеряют линейное перемещение, основываясь на магнитных принципах работы, бесконтактно с разрешением 35 мкм. Данные о величине перемещения пригодны для дальнейшей цифровой обработки. Необходимый в других случаях аналого-цифровой преобразователь в данном случае не требуется. Энкодеры MCD производятся в исполнении для тяжелых условий работы в корпусе из нержавеющей стали, со степенями защиты вплоть до IP69K, предельной нагрузкой на ось до 300Н и устойчивостью к вибрации до 300 g.Такие датчики могут успешно применяться в особо суровых условиях эксплуатации, как, например, в оборудовании для взрывных работ. Кроме этого, они защищены от воздействия соленой воды и могут применяться в портовых сооружениях.

Применяемая магнитная технология предлагает потребителям целый ряд преимуществ: такие датчики надежны и износоустойчивы благодаря бесконтактному принципу измерений, стоимость их невысока, а редукторы и источники питания для сохранения данных не требуются. Магнитные энкодеры нечувствительны к шоковым воздействиям и вибрации, влаге и сильным колебаниям температуры влекущим образование конденсата, который в случае наружного применения может быстро возникнуть, например, в результате внезапно нагрянувшей грозы или после посещения мойки высокого давления.

Безопасность превыше всего: оптический энкодер с допуском по безопасности SIL CL 3

Сертифицированный TÜV Рейнланд безопасный энкодер серии "ОПТО-КОД" (OPTOCODE) базируется на уже хорошо зарекомендовавшем себя оптическом принципе работы и также предназначается для измерения угла поворота или линейного перемещения. Такие энкодеры с допуском по безопасности SIL имеют целый ряд преимуществ. Несмотря на свою редундантность, затраты на его применение всего в 1,6 раза выше по сравнению со стандартными продуктами. Разработчики могут, таким образом, с небольшими затратами реализовывать свои самые ответственные проекты. Кроме этого, энкодеры способны обмениваться данными позиционирования как в режиме стандартного CANopen-протокола, так и в смешанном режиме CANopen и CANopen Safety.

Фотографии и материалы предоставлены Posital GMBx