پوزیشن سنسور
در بسیاری از صنایع و دستگاههای مدرن، اندازهگیری و کنترل موقعیت (Position) اهمیت بسیار زیادی دارد. فرض کنید یک روبات صنعتی باید بازوی خود را دقیقاً در یک نقطه متوقف کند یا یک آسانسور باید بدون خطا در طبقه مشخصی بایستد. در چنین شرایطی، پوزیشن سنسور (Position Sensor) نقش کلیدی ایفا میکند.
به زبان ساده، پوزیشن سنسور وسیلهای است که موقعیت یک جسم متحرک را نسبت به یک مرجع مشخص اندازهگیری میکند و این داده را به سیستم کنترلی میفرستد. همین اطلاعات باعث میشود دستگاهها با دقت و ایمنی بیشتری کار کنند.
پوزیشن سنسور Position Sensor یا سنسورهای وضعیت به سنسورهایی گفته می شود که موقعیت مکانی جسم را تعیین میکنند. اکثر این سنسورها به صورت آنالوگ بوده و خروجی (20-4)mA یا(10-0)V دارند. ساده ترین نوع پوزیشن سنسور، سنسور القایی است که محدوده موقعیت جسم فلزی را تعیین میکند. البته سنسورهای مجاورتی اکثرا خروجی NPN یا PNP داشته و به صورت صفر و یک کار می کنند یعنی یا جسم در محدوده دید سنسور وجود دارد یا ندارد. البته انواعی از سنسورهای القایی آنالوگ هم هستند که فاصله در حد چند میلی متر را دیده و موقعیت فلز نسبت به سنسور را اعلام می کنند.با توجه به تعریف فوق کلیه سنسور التراسونیک، انواع خط کش ها، انکودر چرخشی ، سنسور شیب، سنسورهای شیر (Valve Sensor)، سنسورهای فاصله و سنسورهای جابجایی (displacement sensor) و … در دسته پوزیشن سنسور قرار می گیرند. چون وضعیت طولی، مکانی یا زاویهای جسم را نشان میدهند. برندهای مختلف، دسته بندی های متفاوتی برای سنسورهای وضعیت یا پوزیشن سنسور انجام داده اند. “الکترو ملل” با توجه به تجربیات خود در زمینه سنسورها ترجیح داده تا در این بخش بیشتر به معرفی انواع خط کشها و LVDT پرداخته و الباقی سنسورهای وضعیت را در دسته های جداگانه مورد بررسی قرار دهد.
انواع پوزیشن سنسور
پوزیشن سنسور چیست؟
پوزیشن سنسور یا سنسور موقعیت، یکی از مهمترین ابزارهای اندازهگیری در اتوماسیون صنعتی است. این سنسور میتواند موقعیت خطی (حرکت در یک خط مستقیم) یا موقعیت زاویهای (چرخش) را تشخیص دهد.
به بیان ساده، این حسگر تعیین میکند یک جسم “کجاست”. اطلاعات بهدستآمده توسط پوزیشن سنسور به کنترلر ارسال میشود و کنترلر تصمیم میگیرد چه عملی انجام دهد.
انواع پوزیشن سنسور
پوزیشن سنسورها بسته به نوع حرکت (خطی یا زاویهای) و تکنولوژی اندازهگیری به چند دسته تقسیم میشوند.
سنسور موقعیت خطی (Linear Position Sensor)
این سنسورها جابهجایی خطی یک جسم را اندازهگیری میکنند. به عنوان مثال در یک دستگاه تزریق پلاستیک، پوزیشن سنسور خطی میزان حرکت سیلندر را اندازهگیری میکند. انوع پتانسیومتری خطی، LVDT (مبدل اختلاف ولتاژ خطی)، سنسورهای نوری و مغناطیسی را دارد.
سنسور موقعیت زاویهای یا چرخشی (Rotary Position Sensor)
این نوع برای اندازهگیری زاویه چرخش یا موقعیت دورانی به کار میرود. به عنوان مثال در فرمان برقی خودرو یا بازوی روباتیک، این سنسور زاویه دقیق چرخش را گزارش میدهد. در انواع انکودرهای چرخشی (Rotary Encoders)، سنسورهای مغناطیسی زاویهای کاربرد دارد.
پوزیشن سنسور نوری (Optical Position Sensor)
بر اساس تغییر نور و سایه یا قطعشدن پرتو نور عمل میکند. در پرینترها، اسکنرها، تجهیزات پزشکی کاربرد دارد.
پوزیشن سنسور مغناطیسی (Magnetic Position Sensor)
از میدان مغناطیسی برای تعیین موقعیت استفاده میکند. دارای مقاومت بالا در برابر گردوغبار، ضربه و شرایط سخت محیطی می باشد و در محیطهای صنعتی خشن، موتورهای الکتریکی کاربرد دارد.
پوزیشن سنسور خازنی (Capacitive Position Sensor)
بر اساس تغییر ظرفیت خازنی بین دو سطح عمل میکند. و در میکرومکانیک، روباتیک دقیق، ابزارهای آزمایشگاهی کاربرد دارد.
پوزیشن سنسور چگونه کار میکند؟
مکانیزم عملکرد پوزیشن سنسورها بسته به نوعشان متفاوت است، اما بهطور کلی:
- جسم متحرک روی سنسور یا نزدیک آن حرکت میکند.
- سنسور تغییرات فیزیکی (نور، مغناطیس، ولتاژ یا ظرفیت خازنی) را تشخیص میدهد.
- این تغییرات به سیگنال الکتریکی تبدیل میشود.
- سیگنال به سیستم کنترلی ارسال میگردد.
- سیستم کنترلی با استفاده از دادهها، حرکت دستگاه را تنظیم میکند.
کاربردهای پوزیشن سنسور
- در روباتها، حرکت دقیق بازوها و مفاصل بدون پوزیشن سنسور غیرممکن است.
- در صنعت خودرو در فرمان برقی برای تعیین زاویه چرخش فرمان و در سیستم تعلیق هوشمند برای تشخیص ارتفاع خودرو استفاده می شود.
- برای آسانسورها و بالابرها برای ایستادن دقیق در طبقه موردنظر کاربرد دارد.
- در صنایع پزشکی در دستگاههای جراحی و تصویربرداری، حرکت دقیق قطعات حیاتی است.
- در خطوط تولید و بستهبندی برای کنترل موقعیت نوار نقاله، محصولات و دستگاههای برش استفاده می شود.
- در صنایع انرژی برای توربینهای بادی برای کنترل زاویه پرهها و افزایش بازدهی استفاده می شود.
- در صنایع هوایی و نظامی برای اندازهگیری دقیق موقعیت سطوح کنترلی مانند بالچهها و سکان هواپیما کاربرد دارد.
مزایای استفاده از پوزیشن سنسور
- دقت بالا: حرکتها با میلیمتر یا حتی میکرومتر اندازهگیری میشوند.
- سرعت واکنش سریع: برای دستگاههای پرسرعت مناسب است.
- انعطافپذیری: در نسخههای خطی و زاویهای موجود است.
- قابلیت اعتماد: در محیطهای صنعتی سخت نیز عملکرد مناسبی دارد.
نمای شماتیک پوزیشن سنسور مغناطیسی
جمع بندی
پوزیشن سنسور (Position Sensor) یکی از حیاتیترین ابزارها در اتوماسیون صنعتی، روباتیک، خودرو و صنایع پیشرفته است. این سنسور موقعیت خطی یا زاویهای اجسام را با دقت بالا اندازهگیری میکند و دادههای حیاتی را به سیستمهای کنترلی میفرستد.
اگر قصد خرید پوزیشن سنسور دارید، باید نوع حرکت، دقت، شرایط محیطی و سرعت پاسخ را در نظر بگیرید تا انتخابی درست و بهصرفه داشته باشید.