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Trasduttori di posizione e spostamento Potenziometri Encoder LVDT Promity.

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Presentazione sul tema: "Trasduttori di posizione e spostamento Potenziometri Encoder LVDT Promity."— Transcript della presentazione:

1 Trasduttori di posizione e spostamento Potenziometri Encoder LVDT Promity

2 Potenziometri Elemento resistivo con un contatto mobile (misura per contatto) Misurano posizioni relative, quindi spostamenti, con uscita proporzionale allingresso 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

3 Strumento di ordine 0 x E0E0E0E0 R tot r V x V lolo Vxl E o o x V E l o o V = R x i RxRxRxRx lolo E0E0E0E0 Potenziometri

4 V EoEoEoEo V EoEoEoEo lolololo x Configurazione lineare Configurazione angolare Potenziometri

5 xV x Luscita è a gradini Potenziometri a filamento avvolto Risoluzione:ln o numero di avvolgimenti Potenziometri 12n lunghezza del filamento

6 Potenziometri a strato depositato V x x Risoluzione: teoricamente infinitesima Potenziometri

7 Portata:2 ÷ 2000 mm Portata:2 ÷ 2000 mm Risoluzione: infinitesima se a strato depositato 0,1% ÷ 1% FS se a filamento avvolto Risoluzione: infinitesima se a strato depositato 0,1% ÷ 1% FS se a filamento avvolto Linearità:0,1% ÷ 0,3% Linearità:0,1% ÷ 0,3% Resistenza:0,5 ÷ 10 K 25 mm Resistenza:0,5 ÷ 10 K 25 mm Vita a fatica:10 8 cicli Vita a fatica:10 8 cicli Velocità massima:1 m/s Velocità massima:1 m/s Potenziometri

8 Potenziometri Angolari

9 Portata: rotazioni di 10° ÷ 60° Portata: rotazioni di 10° ÷ 60° Risoluzione: infinitesima se a strato depositato Risoluzione: infinitesima se a strato depositato 0.05% ÷ 1% FS se a filamento avvolto 0.05% ÷ 1% FS se a filamento avvolto Linearità: 0.1% ÷ 0.5% Linearità: 0.1% ÷ 0.5% Vita a fatica:10 8 cycles Vita a fatica:10 8 cycles Torsione minima: Nm Torsione minima: Nm Velocità massima:3000°/s Velocità massima:3000°/s Potenziometri Angolari

10 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

11 Cursore con estremo libero Basso effetto di carico Basso effetto di carico Il contatto dipende dalla forza Il contatto dipende dalla forza di gravità Basse frequenze Basse frequenze Problemi di montaggio

12 Cursore precaricato a molla Alto effetto di carico Alto effetto di carico Il contatto dipende dalla molla Il contatto dipende dalla molla La frequenza dipende dalla La frequenza dipende dalla molla oltre che dalla massa e molla oltre che dalla massa e dallo smorzamento del cursore dallo smorzamento del cursore

13 X Problemi di montaggio Cursore fissato Alto effetto di carico Alto effetto di carico Il contatto è forzato e Il contatto è forzato emonoassiale Alte frequenze Alte frequenze

14 e ex e s1 e s2 LVDT Linear Voltage Differential Transducer

15 t t t e ex e s1 e s2 e ex e s1 e s2 primario secondario 1 secondario 2 LVDT

16 e ex t t e0e0e0e0 e0e0e0e0 Xo Esiste una posizione in cui e o = 0 nella quale si considera la posizione X 0 di riferimento LVDT

17 Mutua induttanza iRLdidt e ppp p ex 0 eeeMMdidt oss p 1212 () e ex e0e0e0e0 e s2 e s1 L s 2 L s 2Rp L p ipipipip M1M1M1M1 M2M2M2M LVDT

18 lineare180° x |e 0 | LVDT

19 demodulatore Filtropassabasso La maggior parte degli LVDT è dotata di demodulatore Il guadagno dipende dal rapporto delle spire tra primario e secondario 19 LVDT

20 V 180° portantespostamento Segnale demodulato t t t t x VV Segnale modulato LVDT

21

22 Portata (molla):± 2.5 ÷ 7.5 mm Portata (molla):± 2.5 ÷ 7.5 mm (estremo libero): ± 1.25 ÷ 250 mm Sensibilità(ac - ac): 3 ÷ 250 mV/V/mm Sensibilità(ac - ac): 3 ÷ 250 mV/V/mm (dc – dc):0.04 ÷ 8 V/mm Linearità:0.25% Linearità:0.25% LVDT

23 Rotary Variable Differential Transformer e ex e s1 e s2 RVDT

24 Portata:± 30° ÷ 40° Portata:± 30° ÷ 40° Sensibilità(ac - ac): 2 ÷ 3 mV/V° Sensibilità(ac - ac): 2 ÷ 3 mV/V° (dc - dc):125 mV/° Linearità:< ± 0.3% Linearità:< ± 0.3% RVDT

25 ENCODER

26 Encoder

27 Output A: N impulsi al giro Output A: N impulsi al giro Output Z: 1 impulso al giro Output Z: 1 impulso al giro output A output Z (non permette di identificare la direzione ) (non permette di identificare la direzione ) Encoder Monodirezionali

28 Bidirezionale Bidirezionale Output A Output A Output B Output B Output Z Output Z Output Z Output A Output B A anticipa B Rotazione oraria Output A Output B B anticipa A Rotazione antioraria Output Z

29 Può essere utilizzato per stimare la velocità angolare media: Può essere utilizzato per stimare la velocità angolare media: tempo output[V] t t _ = k = k Encoder

30 Disco codificato nel quale n linee (bit) leggono simultaneamente la posizione utilizzando un codice standard (binario, Gray) 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 A ciascun settore angolare è assegnato un unico codice, perciò può essere determinata la direzione Per un singolo disco, il numero Per un singolo disco, il numero di settori angolari N è dato da: N = 2 n Encoder Assoluto

31 La capacità intrinseca del filo limita lintervallo di frequenze, combinandosi con le onde quadre derivanti dallencoder (carica e scarica del condensatore) INOUTIN OUT Encoder

32 Bobina alimentata con corrente alternata (1 MHz) Bobina alimentata con corrente alternata (1 MHz) I campi magnetici inducono sul target correnti parassite proporzionali alla sua distanza dal trasduttore I campi magnetici inducono sul target correnti parassite proporzionali alla sua distanza dal trasduttore Oscillatore bobina correnti parassite superficie metallica Proximity

33 I principio di misura: Le correnti parassite dissipano energia per effetto Joule: lampiezza delle oscillazioni viene smorzata di un fattore proporzionale alla distanza dal taget Proximity

34 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

35 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

36 Le correnti parassite dipendono molto dal materiale del target e sono molto sensibili agli effetti di bordo Per materiali non standard e per geometrie non piane è richiesta unapposita taratura Output [V] Distanza relativa[mm] AISI E4140 AISI 304 Al Cu Proximity

37 Confronto fra trasduttori TrasduttoreVantaggiSvantaggi PotenziometroBasso costo Robusto Alto effetto di carico LVDTMisura le alte frequenze Sonda con estremo libero Richiede un demodulatore e precauzioni nel montaggio EncoderBasso costoRisoluzione A correnti parassite Alta sensibilità Senza contatto Piccoli intervalli di misura Alta sensibilità al tipo di materiale


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