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Jun 22, 2023

Tecnologia de sensor de posição para feedback de cilindro hidráulico

Alliance Sensors Group, uma divisão da HG Schaevitz LLC, Moorestown, Nova Jersey Os sensores de feedback de posição para cilindros hidráulicos ou pneumáticos usaram uma das três tecnologias tradicionais:

Alliance Sensors Group, uma divisão da HG Schaevitz LLC, Moorestown, Nova Jersey

Sensores de feedback de posição para cilindros hidráulicos ou pneumáticos usaram uma das três tecnologias tradicionais: magnetostritiva, resistência variável e indutância variável. À medida que a demanda por maior controle e funcionalidade aumenta, os cilindros instrumentados por sensores estão se tornando mais importantes na indústria pesada, no mundo submarino e nos equipamentos móveis. Em última análise, um usuário ou integrador de sistemas deve determinar os requisitos da aplicação e qual tecnologia melhor a satisfaz com base no custo total instalado versus desempenho. Os pontos fortes e fracos dos sensores magnetostritivos, de resistência variável e de indutância variável são mostrados na figura. Essas tecnologias de detecção comuns utilizam uma sonda longa que se estende até um furo cego profundo e de pequeno diâmetro que foi perfurado com pistola na extremidade interna da haste do cilindro.

Sensores do tipo potenciômetro de resistência variável, comumente chamados de potenciômetros, são selecionados onde o custo é um fator determinante e a alta precisão não é fundamental. Um potenciômetro de resistência geralmente é embutido na placa traseira do cilindro, em oposição à montagem da porta de sensores magnetostritivos. Ele usa um suporte redondo isolado que é preso à extremidade interna da haste do cilindro perfurado por pistola e suporta um limpador eletricamente condutor que entra em contato com a superfície de uma sonda de plástico parcialmente condutora. À medida que o limpador se move ao longo deste elemento plástico, sua resistência muda de forma linear, tornando bastante fácil determinar a posição do suporte e, portanto, a posição da haste. Os potenciômetros têm sido vistos como uma boa solução de medição de posição para uso em cilindros devido à sua robustez, relação curso-comprimento favorável e sua grande saída de tensão CC analógica, que representa uma grande porcentagem da tensão de entrada. A principal desvantagem dos potenciômetros de resistência é o desgaste, especialmente se o cilindro for acionado em alta frequência ou, ainda mais importante, pontilhado em um curto intervalo para melhorar as características dinâmicas do sistema. Como um potenciômetro de resistência está embutido no cilindro, a substituição de um potenciômetro desgastado pode ser muito demorada e cara, podendo até resultar na necessidade de um cilindro completamente novo.

Sensores de posição de indutância variável têm sido usados ​​na indústria de cilindros, mas não tiveram o reconhecimento generalizado de sensores magnetostritivos ou potenciômetros de resistência. Esta tecnologia sem contato tem muitas vantagens significativas sobre os potenciômetros de resistência em relação à vida útil do produto e à confiabilidade a longo prazo, e geralmente pode competir favoravelmente com o desempenho dos sensores magnetostritivos em termos de linearidade, resolução e resposta de frequência, mas a um custo significativamente menor. Igualmente importante é o fato de que os sensores de indutância variável podem suportar choques e vibrações muito maiores, como aqueles comumente encontrados em aplicações de equipamentos industriais pesados ​​e móveis.

Sensores de indutância linear variável cobrem o meio-termo entre o nível mais alto de desempenho e flexibilidade de montagem de porta externa associada a um sensor magnetostritivo e a robustez e preço de um potenciômetro de resistência incorporado. Esses sensores operam medindo a frequência de ressonância de um circuito oscilador que utiliza uma sonda indutiva cuja indutância varia de acordo com a posição da haste perfurada sobre ela. Normalmente oferecidos em faixas completas de 4" (100 mm) a 36" (900 mm), estão disponíveis pacotes montados em porta e integrados, com terminações de conector e cabo que correspondem às encontradas na maioria dos sensores magnetostritivos de catálogo. Esses sensores oferecem uma saída analógica de tensão ou corrente CC, com uma saída digital SSI disponível para aplicações OEM. O sensor de indutância variável apresenta uma solução sem contato que não requer um anel magnético. Na verdade, se um sensor de indutância variável for instalado para substituir um sensor magnetostritivo existente, o ímã poderá ser deixado no lugar na extremidade da haste do cilindro sem interferir na operação básica do sensor.