1. Переваги застосування індуктивних датчиків
2. Принципи функціонування індуктивних датчиків
3. Нові індуктивні датчики Microsemi сімейства LX33xx
4. Приклади практичного застосування індуктивних датчиків
5. налагодження набори
6. висновок

Датчики є одним з ключових елементів забезпечення зворотного зв'язку в системах управління самого різного призначення. Індуктивні датчики в порівнянні з магніторезистивну, резистивним і датчиками на ефекті Холла мають ряд переваг. Завдяки цьому, вони знаходять широке застосування в АСУ в таких сферах, як автоматизація виробництва або автоматичні вимірювальні системи, медичне або автомобільне устаткування, і багато інших. У статті показані типові приклади пристроїв, в яких використані нові індуктивні датчики виробництва компанії Microsemi.

Переваги застосування індуктивних датчиків

Індуктивні датчики широко використовуються в складі обладнання АСУ самого різного призначення і служать для безконтактного збору даних про лінійному, обертальному та кутовому переміщенні і наближенні робочих частин механізмів, роботів і машин.

Завдяки технології, що використовується індуктивні датчики реагують тільки на металеві предмети, а до решти матеріалів не сприйнятливі.

Це означає, що вони мають дуже високою захищеністю від перешкод. Так, потрапляння води, емульсій, мастил або знаходження рук оператора в активній зоні датчика гарантовано не призводить до помилкового спрацьовування обладнання. Це дозволяє застосовувати індуктивні датчики на найвідповідальніших ділянках контролю систем управління, в тому числі, коли мова йде про великому промисловому виробництві або про збереження життя і здоров'я людини.

У таблиці 1 показані порівняльні характеристики датчиків різних типів: індуктивних, магніторезистивних, резистивних, на ефекті Холла.

Як видно з таблиці 1, індуктивні датчики мають наступні переваги: ​​високу надійність і стійкість до електромагнітних завад, а також слабкий вплив температури на зниження продуктивності.

В цілому індуктивні датчики характеризуються високою надійністю і оптимальним співвідношенням експлуатаційних показників і вартості в порівнянні з датчиками інших типів.

Таблиця 1. Основні параметри світлодіодних драйверів для зовнішнього застосування

Принципи функціонування індуктивних датчиків

Для кращого розуміння принципів роботи індуктивних датчиків наведемо німого теорії.

В основі роботи індуктивних датчиків лежить явище електромагнітної індукції, а принцип їх дії полягає в перетворенні механічного переміщення в зміну індуктивності котушки датчика.

Мал. 1. Електрична схема індуктивного датчика

Самі датчики виконані у вигляді котушок з магнітними сердечниками, при подачі живлення в них утворюється змінюється магнітне поле. При внесенні в активну зону датчика металевого, магнітного, феромагнітного або аморфного матеріалу певних розмірів утворюються вихрові струми, які призводять до зміни амплітуди коливань генератора. В результаті виробляється вихідний сигнал, величина якого змінюється від відстані між датчиком і контрольованим предметом [1].

На рис. 1 показана електрична схема індуктивного датчика.

Нові індуктивні датчики Microsemi сімейства LX33xx

Компанія Microsemi випускає на ринок лінійку нових індуктивних датчиків сімейства LX33xx, що мають найрізноманітніше застосування. Зокрема, це виявлення лінійного і кутового зміщення (для LX3301A, LX3302, LX3311), зміни тиску, температури, фіксація вібрацій (для LX3310) [2] [3] [4].

Мал. 2. Схема підключення ІС LX3xx до фізичного індуктивному датчику

Технічно ІС сімейства LX3xx здатні забезпечувати інтерфейс між датчиками і системними контролерами, а також реалізовувати функції самих системних контролерів.

Таким чином, підключення зовнішнього мікропроцесора не потрібно, що спрощує розробку нових пристроїв і знижує вартість виробництва.

Схема підключення ІС LX3xx до фізичного датчику приведена на рис. 2. Місце розташування ІС LX3xx в системах управління показано на рис. 3.

Мал. 3. Місцезнаходження ІС LX3xx в АСУ

Ключові технічні характеристики індуктивних датчиків сімейства LX33xx представлені в таблиці 2.

Компанія Microsemi надає повну інженерну підтримку та готова самостійно розробити топологію друкованої плати під конкретне застосування замовника.

коментар фахівця

Євген Потьомкін, інженер по впровадженню департаменту активних компонентів холдингу PT Electronics, [email protected]
Компанія Microsemi є виробником високонадійних компонентів для відповідальних застосувань. Нові індуктивні датчики - не виняток. Нарівні з високою чутливістю вони володіють чудовою роздільною здатністю, що, в свою чергу, дозволяє домогтися високої точності роботи всього пристрою в цілому. За допомогою інженерних ресурсів компанії Microsemi можлива розробка топології друкованої плати датчика під конкретне застосування, щоб скоротити час розробки і забезпечити більш швидкий вихід вироби на ринок.

Приклади практичного застосування індуктивних датчиків

Датчики LX33xx орієнтовані на такі варіанти типового застосування як:

• визначення положення, лінійного, обертального і кутового зміщення;
• вимір відстані, швидкості і прискорення, кута повороту;
• перемикання при виявленні наближення (для лінійного і обертального руху);
• визначення умов навколишнього середовища (температури, вологості, і т. д.);
• температурні вимірювання;
• визначення щільності, зусилля, рівня і тиску;
• вимірювання швидкості потоку рідини;
• контроль мікрозазори.

Таблиця 2. Ключові технічні характеристики індуктивних датчиків сімейства LX33xx

Це відкриває широкі можливості успішного застосування датчиків LX33xx в АСУ в самих різних областях: в автомобільних, медичних, промислових та аерокосмічних системах управління.

Так, вимір кутового або обертального руху необхідно для:

• контролю обертання;
• управління роботизованою рукою;
• визначення положення обертових валів (розподільного вала, ротора і т. д.), педалей, важелів, дросельних заслінок, вентилів;
• визначення швидкості дискових приводів.

На рис. 4 показані типові приклади пристроїв, де індуктивні датчики застосовуються для визначення обертального руху, а на рис. 5 - кутового руху.

Мал. 4. Типові приклади застосування індуктивних датчиків для виявлення обертального руху

Мал. 5. Типові приклади застосування індуктивних датчиків для виявлення кутового руху

Мал. 6. Типові приклади застосування індуктивних датчиків для виявлення лінійного руху

Мал. 7. Типові приклади застосування індуктивних датчиків для безконтактного виявлення наближення

Крім того, вимірювання лінійного руху і виявлення наближення необхідно для:

• відстеження рівня рідин;
• визначення поточного стану коробки передач (трансмісії) і зміни передач;
• визначення положення приводів і активності підвіски;
• безконтактного виявлення наближення.

На рис. 6 показані типові приклади пристроїв, де індуктивні датчики застосовуються для визначення лінійного руху, а на рис. 7 - наближення.

налагодження набори

Мал. 8. Налагоджувальний набір для тестування схем збору даних з датчиків лінійного переміщення

Для тестування характеристик і параметрів роботи датчиків сімейства LX33xx виробник пропонує спеціальні налагоджувальні набори, які дозволяють в максимально короткі терміни протестувати і реалізувати недорогі компактні схеми збору даних з датчиків лінійного (LX3301AEVB14LK, LX3302EVB14LK, рис. 8) і кутового (LX3301AEVB14RK, LX3302EVB14RK, рис. 9) переміщення [5, 6].

У стандартний комплект поставки входить об'єднана конструкція з тестових датчиків (двох котушок індуктивності, виконаних на друкованій платі) і схеми збору даних (LX33xx). Також в наборі присутній CD-ROM з технічною документацією і ПО, яке реалізує графічний інтерфейс користувача.

Харчування здійснюється від звичайного USB-порту персонального комп'ютера. Для конфігурації вбудованої EEPROM передбачений модуль USB-перетворювача LXM9516.

Слід зазначити, що можливість конфігурації підвищує гнучкість використання тестової системи і дозволяє збільшити число можливих застосувань.

висновок

Мал. 9. Налагоджувальний набір для тестування схем збору даних з датчиків кутового переміщення

Нові індуктивні датчики Microsemi LX33xx мають високу надійність і оптимальним співвідношенням експлуатаційних показників і вартості.

Висока стійкість і стабільність при зміні температури гарантує високу точність і достовірність наданих ними даних. Це дає можливість включати датчики LX33xx до складу кінцевого обладнання на найвідповідальніших ділянках автоматизованих систем управління і контрольно-вимірювальних систем різного застосування, що робить Microsemi LX33xx конкурентним і ефективним продуктом на ринку сучасних засобів електроніки.

1. Датчики. Довідковий посібник / За заг. ред. В. М. Шарапова, Е. С. Поліщука. М .: Техносфера, 2012.
2. LX3301A Smart Inductive Sensor Interface ICs Datasheet, 2016. microsemi.com
3. LX3302 Smart Inductive Sensor Interface ICs Datasheet, 2016. microsemi.com
4. LX3310 Smart Inductive Sensor Interface ICs Technical Sheet, 2016. microsemi.com
5. LX3301A Linear and Rotary EVB Kit User Guide, 2016. microsemi.com
6. LX3302 Linear and Rotary EVB Kit User Guide, 2016. microsemi.com