Trasduttori di posizione e spostamento Potenziometri Encoder LVDT Promity.

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Trasduttori di posizione e spostamento Potenziometri Encoder LVDT Promity

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Trasduttori di posizione e spostamento

Potenziometri Encoder LVDT Promity

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Potenziometri

• Elemento resistivo con un contatto mobile (misura per contatto)

• Misurano posizioni relative, quindi spostamenti, con uscita proporzionale all’ingresso

• Di solito sono economici and robusti• Sensibili alle temperature molo basse.• Possono essere causa di alti effetti di carico per via della configurazione di montaggio lungo un asse principale

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Strumento di ordine 0

x

E0

Rtot

r

Vx

V

lo

V xl Eo

o x VE l

oo

V = Rx i

i ERtot

0

R R xlx tot0

V RR

xl Etot

toto

0

Rx

lo

E0

Potenziometri

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V Eo

V

Eolo

x

Configurazione lineare Configurazione angolare

Potenziometri

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x V

x

L’uscita è a gradini

Potenziometri a filamento avvolto

Risoluzione: lno

numero di avvolgimenti

Potenziometri

1 2 n

lunghezza del filamento

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Potenziometri a strato depositato

V

x

x

Risoluzione: teoricamente infinitesima

Potenziometri

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Portata: 2 ÷ 2000 mm

Risoluzione: infinitesima se a strato depositato

0,1% ÷ 1% FS se a filamento avvolto

Linearità: 0,1% ÷ 0,3%

Resistenza: 0,5 ÷ 10 K25 mm

Vita a fatica: 108 cicli

Velocità massima: 1 m/s

Potenziometri

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Potenziometri Angolari

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Portata: rotazioni di 10° ÷ 60°

Risoluzione: infinitesima se a strato depositato

0.05% ÷ 1% FS se a filamento

avvolto

Linearità: 0.1% ÷ 0.5%

Vita a fatica: 108 cycles

Torsione minima: 10-4 Nm

Velocità massima: 3000°/s

Potenziometri Angolari

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Quando è necessario convertire uno

spostamento lineare in uno spostamento angolare, è possibile utilizzare un filo

flessibile.

Questa configurazione, che può lavorare anche con un encoder, riduce gli effetti di carico e i problemi assiali

quando si misura la distanza piuttosto che lo

spostamento assiale

Bobine Potenziometriche

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Cursore con estremo libero

Basso effetto di carico

Il contatto dipende dalla forzadi gravità

Basse frequenze

Problemi di montaggio

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Problemi di montaggio

Cursore precaricato a molla

Alto effetto di carico

Il contatto dipende dalla molla

La frequenza dipende dalla molla oltre che dalla massa e

dallo smorzamento del cursore

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X

Problemi di montaggio

Cursore fissato

Alto effetto di carico

Il contatto è forzato e monoassiale

Alte frequenze

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eex

es1 es2

LVDT

Linear Voltage Differential Transducer

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t

t

t

eex

es1

es2

eex

es1

es2

primario

secondario 1

secondario 2

LVDT

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eext

t

eex

e0

e0

XoEsiste una posizione in cui eo = 0 nella quale

si considera la posizione X0 di riferimento

LVDT

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Mutuainduttanza

i R Ldi

dtep p p

pex 0 e e e M M

di

dto s sp 1 2 1 2( )

eex

e0

es2

es1

Ls2

Ls2

Rp

Lp

ip

M1

M2

+

-

+

-

-

+

LVDT

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lineare

180° x

|e0|

LVDT

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demodulatore

Filtropassabasso

La maggior parte degli LVDT è dotatadi demodulatoreIl guadagno dipende dal rapporto delle spire tra primario e secondario 19

LVDT

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V

180°

portante spostamento

Segnale demodulato

t

t

t

t

x

VV Segnale modulato

LVDT

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LVDT

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Portata (molla): ± 2.5 ÷ 7.5 mm

(estremo libero): ± 1.25 ÷ 250

mm

Sensibilità (ac - ac): 3 ÷ 250 mV/V/mm

(dc – dc): 0.04 ÷ 8 V/mm

Linearità: 0.25%

LVDT

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Rotary Variable Differential Transformer

eex

es1

es2

RVDT

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Portata: ± 30° ÷ 40°

Sensibilità (ac - ac): 2 ÷ 3 mV/V°

(dc - dc): 125 mV/°

Linearità: < ± 0.3%

RVDT

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ENCODER

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Encoder

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Output A: N impulsi al giro

Output Z: 1 impulso al giro

output A

output Z

(non permette di identificare la direzione)

Encoder Monodirezionali

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Bidirezionale

Output A

Output B

Output Z Output Z

Output A

Output BA anticipa B

Rotazione oraria

Output A

Output BB anticipa A

Rotazione antioraria

Output Z

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Può essere utilizzato per stimare la velocità angolare media:

tempo

output[V]

t

t

_ = k

Encoder

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Disco codificato nel quale n linee (bit) leggono simultaneamente la posizione utilizzando un codice standard (binario, Gray)

A ciascun settore angolare è assegnato un unico codice, perciò può essere determinata la direzione

Per un singolo disco, il numerodi settori angolari N è dato da:

N = 2n

Encoder Assoluto

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La capacità intrinseca del filo limita l’intervallo di frequenze, combinandosi con le onde

quadre derivanti dall’encoder (carica e scarica del condensatore)

IN OUT

IN

OUT

Encoder

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Bobina alimentata

con corrente alternata (1 MHz)

I campi magnetici inducono sul target correnti parassite proporzionali alla sua distanza dal trasduttore

Oscillatore

bobina

correnti parassite

superficie metallica

Proximity

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I principio di misura:

Le correnti parassite dissipano energia per effetto Joule: l’ampiezza delle oscillazioni viene smorzata di un fattore proporzionale alla distanza dal taget

Proximity

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II principio di misura:

Le correnti parassite generano un campo magnetico: questo si concatena con una bobina secondaria e con un ponte di wheatstone bridge vengono misurate le variazioni di induttanza

Proximity

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Campo di misura: 0.25 ÷ 2 mm

1 ÷ 4 mm

Diametro della sonda: 5 ÷ 14 mm

Sensibilità: 8 ÷ 4 V/mm

Linearità: 0.05 ÷ 0.2 mm

Proximity

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Le correnti parassite

dipendono molto dal materiale del

target e sono molto sensibili agli

effetti di bordoPer materiali non

standard e per geometrie non

piane è richiesta un’apposita

taratura0

1 2 3 4 50

5

10

15

20

Ou

tpu

t [V

]

Distanza relativa[mm]

AISI E4140AISI 304AlCu

Proximity

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Confronto fra trasduttori

Trasduttore Vantaggi Svantaggi

Potenziometro Basso costoRobusto

Alto effetto di carico

LVDT Misura le alte frequenzeSonda con estremo libero

Richiede un demodulatore e precauzioni nel montaggio

Encoder Basso costo Risoluzione

A correnti parassite

Alta sensibilitàSenza contatto

Piccoli intervalli di misuraAlta sensibilità al tipo di materiale