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传感器和数据接口在工业控制中的重要性 传感器常见问题解决方法

时间:2020-07-23    来源:仪多多仪器网    作者:仪多多商城     

 

在电机控制环路中,有几种类型的传感器提供反馈信息。这些传感器还用于检测可能损坏系统的故障状态,从而提高系统可靠性。以下章节详细介绍了传感器在电机控制中的作用,特别是电流检测放大器、霍尔传感器和可变磁阻(VR)传感器。其它内容包括:利用高速模/数转换器(ADC)监测、控制多通道电流和电压,高精度电机控制所需的编码器数据接口等。

电流是用于检测、监测并反馈给电机控制环路的常见信号。利用电流检测放大器可以轻松地精确监测系统流入、流出的电流。采用电流检测放大器可以省去传感器,因为需要测量的是电信号本身。电流检测放大器能够检测短路和瞬态状况,并监测电源和电池反接故障。

电流测量有很多渠道,但截至目前为止,常见的方案是采用检流电阻进行测量。这种方法的基本原理是:利用基于运放的差分放大器对检流电阻两端的电压进行放大,然后测量放大后的电压信号。传统设计中通常采用分立器件。但分立方案存在一些缺点,例如:需要匹配电阻、具有较差的温漂特性,并占用较大面积。幸运的是,这些缺点可以通过在设计中使用集成电流检测放大器得以解决。放大器不仅测量电流,还可以检测电流方向,具有较宽的共模范围,能够提供高精度测量。

电流测量可以采用低边检测(检测电阻与接地通路串联),也可以采用高边检测(检测电阻与火线串联)。低边检测中,电路的输入共模电压较低,输出电压以地为参考,但低边电阻在接地通路增加了所不希望的外部电阻。高边检测中,负载接地,但高边电阻必须承受相当大的共模信号。高边检测能够对故障状态进行监测,例如,电机外壳或绕组对地短路。

高边电流检测放大器,如MAX4080/MAX4081,将检流电阻放置在电源正端和被监测电路的电源输入之间。这种设计没有在地通道引入外接电阻,大大简化了布局,通常也有助于改善电路的总体性能。Maxim可提供单向和双向电流检测IC (内置或外置检流电阻),如MAX9918/MAX9919/MAX9920。器件的多样性为设计提供极大灵活性,并简化了各种ADC及其应用的器件选型。

霍尔传感器被广泛用于电机速度、位置和方向的检测。这些传感器集成了逻辑电路,能够将数据传送到系统进行实时反馈。传感器还可检测并报告任何形式的电机中断故障,从而采取相应措施。检测运动方向通常需要两个霍尔传感器。

若系统使用的霍尔器件数量与电机相数相同,并且霍尔器件的机械结构与电机每一相的电气特性相关联,换向操作可以同步到霍尔传感器输出边沿。Maxim的MAX9641集成了两路霍尔传感器和传感器信号调理电路,提供位置和方向输出。霍尔传感器还能够配合专用的霍尔传感器接口产品使用,如MAX9621。接口器件提供多种功能:电源瞬态保护、对霍尔传感器的吸收电流进行检测并滤波,以及故障诊断和保护。

与机械式光断路器系统相比,霍尔传感器有效提高了系统的可靠性和可重复性,而前者在灰尘和潮湿环境下无法保证可靠工作。由于霍尔传感器检测的是磁铁或电流产生的磁场,所以能够在这样的恶劣环境下连续工作。有些应用中,振动、灰尘和高温会造成有源传感器工作异常。这种情况下,可以利用无源器件检测电机工作并通过一个接口IC把数据反馈给系统。也可以在极端工作条件下选择使用可变磁阻(VR)传感器。

VR传感器,如MAX9924—MAX9927通过一个线圈检测电机的速度和转动。当电机上安装的齿轮进入磁场时,磁场的磁通量将会发生变化,从而导致线圈发生变化。当齿轮靠近传感器时,磁通量达到最大值。当齿轮离开时,磁通量开始下降。旋转齿轮会产生随时间变化的磁通量,在线圈中感应产生成比例的电压。随后,电子电路对该信号进行处理,获得一个更容易计数和定时的数字波形。集成VR传感器接口方案相对于其它方案具有很多优势,其中包括:提高抗干扰能力、提供准确的相位信息。

监测、控制电机时,需要测量多个电流和电压信号,并需要保持通道间相位信息的完整性。有两种ADC架构供设计人员选择:使用多个单通道ADC,这种设计很难实现同步转换时序;或者使用同步采样ADC。同步采样架构可以是单芯片封装多路ADC,所有通道采用同一转换触发器;也可以在模拟输入端使用多路采样/保持放大器(也称为跟踪/保持放大器)。使用多路采样/保持放大器时,多路模拟输入和单通道ADC之间仍需使用多路复用器。同步采样设计无需复杂的数字信号处理算法。

电机控制应用大多采用100ksps或更高的采样速率。ADC以这样的速率连续监测电机的工作状况,提供任何故障或潜在险情的报警指示。一旦发现故障征兆,系统即可进行修复或在必要时关断系统。如果ADC的采样率不够快,就不能尽早发现故障状态并加以解决。

不同的电机控制应用对于动态测量范围的要求不同。有些情况下,12位分辨率即可满足系统要求。但对于更精密的电机控制应用,16位分辨率则是更为常见的标准。利用高性能16位ADC,如MAX11044或MAX11049,系统可获得高于90dB的动态范围。Maxim提供适合各种电机控制的同步采样ADC。包括带有串口或并口的12/14/16位分辨率等不同类型的器件。

我司是一家专业给国内外供货的产品供应商,公司不仅具有的技术水平,更有良好的售后服务和的解决方案。以下是我司的技术人员为大家所做的报告,详情如下:
无论何处需要查询角度,都可以使用蒂芬巴赫控制系统的倾角传感器。这些高精度测量标尺可用于解决许多复杂问题。所以我们有z。B. 实现了输送机的无线电倾斜控制。我们的自动刀片高度检测还可以从不同的倾角传感器中计算数据。
Tiefenbach蒂芬巴赫倾角传感器经常用于系统的水平角度变化测量,水平仪从过去简单的水泡水平仪到现在的电子水平仪是自动化和电子测量技术发展的结果。作为一种检测工具,它已成为桥梁架设、铁路铺设、土木工程、石油钻井、航空航海、工业自动化、智能平台、机械加工等领域不可缺少的重要测量工具。电子水平仪是一种非常的测量小角度的检测工具,用它可测量被测平面相对于水平位置的倾斜度、两部件相互平行度和垂直度。
一般意义上的Tiefenbach蒂芬巴赫倾角传感器是静态测量或者准静态测量,一旦有外界加速度,那么加速度芯片测出来的加速度就包含外界加速度,故而计算出来的角度就不准确了,因此,现在常用的做法是增加mems陀螺芯片,并采用优先的卡尔曼滤波算法。加速度3个轴,陀螺仪3个轴,所有这里产品也叫6轴或VG(vertical gyro)。
Tiefenbach蒂芬巴赫倾角传感器的用途:
倾角传感器用于各种测量角度的应用中。例如,高精度激光仪器水平、工程机械设备调平、远距离测距仪器、高空平台安全保护、定向卫星通讯天线的俯仰角测量、船舶航行姿态测量、盾构顶管应用、大坝检测、地质设备倾斜监测、火炮炮管初射角度测量、雷达车辆平台检测、卫星通讯车姿态检测等等。
Tiefenbach蒂芬巴赫倾角传感器的应用场合
角度测量,零位调整,水平调整
倾角开关(十二路开关信号)
安全控制,报警,监控
机械臂,大坝,建筑,桥梁角度测量
对准控制,弯曲控制。
初始位置控制,倾角姿态记录仪
汽车四轮定位
高空作业车
Tiefenbach蒂芬巴赫倾角传感器可以调节输出频率,内置零位调整,可以根据要求定制零位调整按钮,从而实现在一定的角度置零的功能。这对于要测量相对倾角的场合非常有用,使用完毕后可以重新回归零位。Tiefenbach蒂芬巴赫倾角传感器在这种场合使用,只要将传感器固定在一定的平面,测量前使用零位按钮实现清零功能,传感器在此之后读出来的数据就是相对于该平面的相对倾角。
后,我再为大家介绍一下使用Tiefenbach蒂芬巴赫倾角传感器应注意的事项
1.防爆的必要性:防爆形式分为隔爆型和本安型,多数为隔爆型。
2.是否需要带指示:根据客户指示。
3. 接点数量:一接点(一个输出)或两接点(两个输出)。
4.设定值和压力范围的确定:推荐设定范围在压力范围的30%—65%之间,可设定范围为压力范围的15%—90%之间。
5.接断差的形式:可调式或固定式。
6.是否有脉动:如果压力有脉动或振动,需要带节流阀用以抑制脉动压力对仪表的损伤。
7.带隔膜的场合:测定腐蚀性、高黏度或温度过高时,需要选用带隔膜。
希望以上的Tiefenbach蒂芬巴赫倾角传感器资料可以帮助到大家,如有不同意见,请电联我们。

关于传感器的原理如何?

    传感器形象的说就是电五官,如同人的五官,但比人的五官灵敏多了。

    它是获取所研究对象信息的窗口,为控制系统提供进行处理与决策必不可少的信息,是如今自动化系统,甚至尖端科技不可或缺的重要组成部分。传感器是将物理、化学、生物等自然学科及工程技术中的非电量转换为电信号的检测设备。

 

    由上所述,于是传感器从不同角度进行类分。从被测变量的不同进行分类,有几何机械量、热工量、声学量、医学量、光学量等。

    几何机械量;尺寸、位移、速度、加速度、速度、角速度、角位移、角度等等。热工量;温度、压力、流量、液位、成分、密度、质量等。声学量;生物参数等。医学量;生理参数等。光学量;波长、频率、相位、脉宽、折射率等。

    传感器的工作机理是基于物理学、生物学、化学等各种效应和定律,因此也促进人们对具有新效应的敏感材料探索,为研制出具有新原理的新型传感器提供重要途径。

    传感器作为信息时代的三大支柱之一,与计算机技术和通讯技术相比,唯独传感器技术是拖后腿的,至于落后的原因因素众多。

    在今后的社会传感器会遍布我们生活各个方面,谁能有支配传感器技术的能力,在新时代就能把握机遇与挑战。

    因此,二十一世纪传感器技术是人们在高新技术发展方面争夺的一个制高点,于是各个国家将传感器技术视为高新技术发展的重中之重。

    物联网应该不陌生,物联网的实现就是将整个物理世界信息打通,从而更好地利用我们生活的环境为生产生活提供服务。

    物联网工程涉及众多科学领域,其中首要环节就是检测技术在物联网的应用,而检测技术离不开传感器。

    因此,决定物联网是否能实现,传感器技术直接决定了物联网工程的成败。

标签: 传感器
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