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Jun 30, 2023

Alinhando a solução correta de detecção de posição linear

Por Paul Heney | 26 de agosto de 2020 Por Andrew Waugh, AutomationDirect Equipamentos e máquinas industriais geralmente envolvem uma boa quantidade de peças rotativas e atuantes. Automação eficaz destes

Por Paul Heney | 26 de agosto de 2020

Por Andrew Waugh, AutomationDirect

Equipamentos e máquinas industriais geralmente envolvem uma boa quantidade de peças rotativas e atuantes. A automação eficaz destes elementos exige sensores para detectar de forma confiável a posição dos atuadores e mecanismos associados. Isto pode ser bastante simples se for necessário apenas detectar a presença ou ausência de hardware num fim de curso fixo. Mesmo a posição rotativa, embora mais difícil, ainda permite que um sensor codificador rotativo seja localizado em um eixo.

Mais desafiador, entretanto, é a necessidade de detectar movimento linear e posição em uma distância operacional muito maior ou com maior precisão. Por exemplo, um guindaste de pórtico pode percorrer grandes distâncias e pode ser instalado e operar em ambientes externos ou de fábrica adversos, mas requer ± 1 pol. precisão. Por outro lado, uma máquina de manuseio de materiais pode ser mais compacta e protegida, mas requer um feedback muito mais preciso para a localização de transportadores XYZ multieixos.

Existem diversas opções de detecção de posição linear disponíveis, desde tecnologias clássicas simples até dispositivos avançados. Este artigo analisa algumas tecnologias de detecção de posição linear e discute onde cada método é melhor utilizado para uma detecção precisa e confiável.

Figura 1. Sensores de posição linear, como o indicado com uma seta vermelha nesta imagem, são utilizados para detectar a localização de peças de máquinas e equipamentos para que possam ser rastreados e automatizados. Figuras todas cortesia da AutomationDirect.

Vamos esclarecerO posicionamento linear é usado para um subconjunto de geometrias de movimento extremamente específico, mas altamente implantado, com múltiplas considerações de projeto para detecção, Figura 1.

O movimento rotacional é facilmente detectado com codificadores rotativos. Às vezes, o movimento rotativo é traduzido em movimento linear por meio de engrenagens ou outros mecanismos. Em ambos os casos, é possível inferir a posição linear com base na quantidade de rotação ocorrida. Porém, se houver alguma falha no mecanismo, o sensor rotativo e a posição linear perderão a relação e a detecção não será correta.

Os interruptores de limite ou de posição são simples e confiáveis, mas só podem detectar uma posição linear no ponto onde estão instalados. Esses sensores podem ser baseados em métodos mecânicos, ópticos, de proximidade ou ultrassônicos, mas fornecem apenas uma posição binária ou talvez uma resolução relativamente grosseira. Chaves de posição deste tipo são geralmente instaladas no final do percurso do mecanismo, mas é possível colocar um alvo no equipamento e organizar muitas chaves de posição ao longo do percurso. Ainda assim, a detecção ocorre apenas nesses pontos, portanto, se o equipamento se afastar de uma chave, sua posição fica indeterminada.

As melhores tecnologias de detecção de posição linear verdadeira fornecerão um sinal de saída analógico contínuo ou um sinal digital via conectividade Ethernet, para relatar com precisão a posição do alvo em tempo real com resolução suficiente.

Tecnologias disponíveisA seguir estão as principais tecnologias de detecção de posição linear, com uma breve análise das vantagens e problemas potenciais de cada uma.

Figura 2: Potenciômetros lineares como estes sensores Gefran são um método fundamental para detectar a posição de equipamentos.

Apotenciômetro linear é uma configuração testada e comprovada que consiste em um limpador que se move ao longo de um resistor à medida que o equipamento se move ao longo de todo o curso, fornecendo uma resistência variável relacionada diretamente à posição, Figura 1. Os condicionadores de sinal podem converter essa leitura em outra saída elétrica níveis. Os potenciômetros lineares são simples, baratos e fáceis de trabalhar, Figura 2.

No entanto, por serem dispositivos físicos sujeitos a constantes golpes mecânicos, eles se desgastam com o tempo e precisam ser substituídos. Eles podem não ser resistentes a líquidos e contaminantes, e o formato deve ser grande o suficiente para acomodar o curso da haste totalmente estendido e retraído, o que às vezes limita o uso devido a restrições de espaço de instalação.