Articolul discută aspecte legate de măsurarea ratei de eroare de bit (BER) pentru componente de testare a rețelelor optice pasive (PIC), cu o lungime de câțiva kilometri, la o frecvență de 1,25 GHz, legare unitate de emisie-recepție de abonat (SU) al rețelei optice la emisie-recepție al biroului central (CO) al optice line.
Senzorii de proximitate sunt utilizați pe scară largă în industrie - în dispozitivele de numărare pe banda transportoare - pentru a determina poziția instrumentelor sau a altor obiecte. În ultimii ani, acestea au fost utilizate în aparatele de uz casnic și în industria automobilelor. În acest articol, sunt luate în considerare principiile de funcționare a senzorilor de proximitate.
În articol vom vorbi despre termostatele de aplicare generală ale seriei 1NT a companiei Sensata, care s-au dovedit a fi printre producătorii autohtoni de echipamente legate de utilizarea și transformarea energiei termice.
Cele mai recente progrese în tehnologia potențiometrului fac posibilă utilizarea eficientă a acestora în multe aplicații moderne. Articolul descrie caracteristicile potențiometrelor, care trebuie luate în considerare la alegerea unui dispozitiv de poziționare pentru o anumită aplicație. Se realizează compararea potențiometrelor moderne cu alte tehnologii - codificatoare digitale și senzori LVDT.
Recent, sa crezut că potențiometrele pot fi eliminate din piață prin dispozitive de poziționare digitală, cum ar fi encodere și convertoare de coordonate (rezolvatori). Cu toate acestea, progresele tehnologice au îmbunătățit în mod semnificativ caracteristicile potențiometrului, care a permis acum, luând în considerare avantajele inerente ale potențiometrelor, să le utilizeze cu succes în multe aplicații, inclusiv. aerospațială și sisteme medicale.
Înainte de a lua în considerare avantajele și dezavantajele potențiometrelor în comparație cu noile tehnologii digitale, este important să obțineți o idee clară asupra caracteristicilor care afectează parametrii sistemului care trebuie furnizați în aplicații specifice. De obicei, sunt luate în considerare următoarele caracteristici ale potențiometrului.
Caracteristici mecanice. Potențiometrele pot avea diferite modele de cabinet și interfețe. Luați în considerare dimensiunile carcasei (lungime și diametru), configurația arborelui, cuplul, cursa de lucru, jocul radial și axial, cerințele de instalare etc.
Designul elementului rezistiv. Piesele rezistive pot fi realizate din straturi de materiale diferite, pe baza cerințelor de instalare, a condițiilor de mediu și a duratei de viață a produsului. Potențiometrele pot fi rotative sau lineare, instalate în carcase sau integrate într-un subansamblu, de exemplu, în carcasa motorului.
Durata de viață a serviciului. Durabilitatea potențiometrelor este de obicei 5 milioane de cicluri. Durata de viață poate fi mărită datorită utilizării lubrifianților și a diferitelor metale prețioase pentru realizarea unui contact mobil.
Rezistența. Rezistența potențiometrului trebuie aleasă pe baza cerințelor aplicației. Răspândirea valorilor de rezistență ale pastei de carbon, care se aplică substratului, nu este de obicei mai mare de 1%.
Rezoluție. Rezoluția este definită ca schimbarea minimă a tensiunii ca răspuns la mișcarea corespunzătoare a arborelui potențiometrului. Unul dintre principalele avantaje ale potențiometrelor este rezoluția lor practic nelimitată. În sistemele cu feedback închis, acest lucru elimină poziția instabilă a sistemului, ceea ce duce deseori la bruiaj și oferă, de asemenea, un câștig mai mare în circuitele de câștig și un răspuns de frecvență mai bun. Potențiometrul este un dispozitiv capabil să măsoare poziția absolută. Din acest motiv, când dispozitivul este pornit sau oprit, potențiometrul cunoaște întotdeauna poziția în care acesta este și nu necesită o revenire la poziția zero, ca și în cazul altor dispozitive incrementale de poziționare.
Liniaritate. Caracteristica cheie a majorității potențiometrelor este liniaritatea, care este definită ca diferența proporțională între tensiunea reală de ieșire și tensiunea calculată din poziția arborelui (vezi figura 1). Limita dispersiei de liniaritate depinde de lungimea sau de unghiul funcțional, impedanța și dimensiunea pistelor. Cu cât unghiul și dimensiunea pistei sunt mai mari, cu atât rezistența este mai redusă și o precizie mai bună. Liniaritatea poate fi definită în două moduri: fie ca o liniaritate absolută, fie ca o liniaritate independentă.
Linia absolută ia în considerare unghiul electric real al potențiometrului. Potențiometrele au un anumit grad de abatere unghiulară; toleranțele pot varia în intervalul 0.01-2 ° în funcție de dimensiunea, unghiul și materialul elementului rezistiv.
Fig. 1. Graficul liniarității (abaterea maximă a caracteristicilor ideale de la cea reală)
Liniaritatea independentă nu ia în considerare deviația unghiulară efectivă a potențiometrului (nu există toleranță funcțională a unghiului). Pentru a calcula panta necesară caracteristicii și pentru a determina deviația pentru o anumită poziție a arborelui, se utilizează un tabel pentru unghiul necesar.
Liniaritate funcțională. Liniaritatea poate fi definită fie pentru funcții directe, fie pentru diferite funcții. Cele mai comune funcții sunt sinus / cosinus logaritmic et al. Circuitele auxiliare pentru a genera aceste funcții în potențiometre, spre deosebire de alte tehnici digitale sau magnetice nu sunt necesare.
Sarcina rezistivă. Efectul încărcării rezistive modifică forma teoretică a funcției de ieșire a potențiometrului și poate apărea în trei cazuri diferite:
- între contactul mobil și robinetul de capăt;
- între contactul mobil și robinetul central (plutitor);
- între contactul mobil și robinetul central (împământat).
Tipul și mărimea sarcinii determină efectul acesteia asupra funcției de ieșire.
Smoothness de schimbare de rezistență. Rezistența schimbării rezistenței (vezi figura 2) reprezintă abaterea maximă instantanee a tensiunii de ieșire față de tensiunea de intrare și este măsurată atunci când se deplasează contactul mobil și are un curent de sarcină de intrare. Acest parametru este exprimat ca procent din întreaga tensiune aplicată când potențiometrul se rotește la o frecvență de 4 RPM (rpm). Factorii care afectează netezimea modificării rezistenței sunt rezistența de contact și deformările micro-liniarității potențiometrului.
Zgomot. Zgomotul este cauzat de deviațiile de ieșire cauzate de rezistențele tranzitorii între contactul mobil și suprafața elementului rezistiv care nu este prezent la intrare.
Putere nominală. Puterea nominală este puterea maximă disipată de potențiometru în modul divizor de tensiune, nu în reostat. Acest parametru este de obicei setat pentru temperatura camerei, prin urmare trebuie luat în considerare faptul că puterea maximă este redusă pentru potențiometrele care funcționează la temperaturi ridicate.
Factori de mediu. La îndepărtarea caracteristicilor potențiometrului, este foarte important să se țină seama de condițiile în care acesta funcționează, și anume, creșterea și scăderea temperaturii, umidității, vibrațiilor și șocurilor.
Fig. 2. Netezimea modificării rezistenței (abateri de rezistență parazită)
Peste 10 milioane de cicluri
Encoderele convertesc mișcarea mecanică rotativă într-o serie de impulsuri electrice care sunt folosite pentru a genera semnale de control. Există encodere absolute și encodere incrementale; în ambele tipuri de codificatoare, discul rotativ întrerupe fotodetectorul și generează un semnal de ieșire.
În encodere incrementale, un disc rotativ conține o pistă cu segmente transparente și opace, aranjate la intervale regulate. În encodere incrementale, semnalele de cvadratură la ieșire furnizează date privind viteza și direcția. În modul standard, codificatorul se numără pe marginea anterioară a semnalului undei pătrate. Dacă utilizați atât marginea inițială, cât și marginea de sfârșit a semnalului, puteți dubla rezoluția. Pentru a mări rezoluția, în unele encodere în locul unui semnal de undă pătrat se utilizează semnale sinusoidale, în care este posibilă interpolarea. Codoarele absolute utilizează o metodă sofisticată de codare a discurilor, care asigură o mai mare precizie și o recuperare a poziției după pierderea de putere.
Transformatoarele diferențiale reglabile liniar (LVDT) convertesc mișcarea liniară a obiectului cu care sunt cuplate mecanic la semnalul electric corespunzător. LVDT constă dintr-o înfășurare primară care se află între două înfășurări secundare identice. Partea mobilă se numește miez; Se mișcă liber în interiorul LVDT și este legat mecanic de obiectul în mișcare. În starea de lucru, înfășurarea primară este excitată de amplitudinea și frecvența semnalului corespunzător. Semnalul de ieșire LVDT este tensiunea diferențială dintre două înfășurări secundare, care variază în funcție de poziția de referință a miezului în interiorul bobinei LVDT. Această tensiune de ieșire este apoi convertită la o tensiune DC de nivel ridicat sau la un curent cu care este mai convenabil să lucrați.
Potențiometrele sunt mai rentabile decât tehnologiile alternative, mai ales dacă rezoluția ridicată și liniaritatea sunt cerințe importante de aplicare.
Una dintre cele mai importante caracteristici care trebuie luate în considerare la alegerea unui senzor este modul în care sistemul se recuperează după o întrerupere a alimentării. În cazul potențiometrelor, sistemul nu trebuie să revină la starea inițială: potențiometrele oferă o tensiune de ieșire care corespunde poziției sale curente. În cazul dispozitivelor digitale, sistemul nu are capacitatea de a determina poziția curentă: sistemul trebuie indexat din nou sau returnat în poziția inițială. În majoritatea aplicațiilor, revenirea sistemului într-o poziție diferită de poziția actuală este asociată cu o creștere a consumului de energie și a costului timpului. În plus, nu este întotdeauna posibilă relocalizarea sistemului fără modificarea parametrilor critici curenți.
Rezoluția nelimitată este un alt avantaj al potențiometrelor din fața altor dispozitive digitale. Dacă aplicația de scenă nu poate fi utilizată în aplicația dezvoltată, potențiometrele sunt o tehnologie adecvată. Deși rezoluția în dispozitivele digitale moderne a crescut semnificativ, această îmbunătățire implică compromisuri. În mod tipic, pentru a crește rezoluția, dispozitivele digitale au o dimensiune mai mare, un consum mai mare de energie și circuite auxiliare, dar nu pot atinge rezoluția potențiometrului nelimitat.
Potențiometrele dispersează foarte puțină putere, ocupă puțin spațiu și au o greutate foarte mică. În aplicațiile în care sunt necesare multe astfel de dispozitive, acest avantaj crește de mai multe ori.
Potențiometrele pot fi plasate într-o carcasă care îndeplinește toate cerințele de proiectare fără a compromite parametri precum rezoluția sau liniaritatea. Deși construcția codificatoarelor și a senzorilor LVDT poate fi creată în conformitate cu cerințele pentru sistem, acest lucru crește costul acestora.
Orice dispozitive - potențiometre sau alte dispozitive destinate utilizării într-un mediu murdar sau cu umiditate ridicată, trebuie sigilate pentru a împiedica pătrunderea particulelor microscopice. O particulă mică care a intrat în potențiometru poate cauza o scădere în regiunea activă a caracteristicii, dar în majoritatea cazurilor este permisă o singură eroare în sistem și continuă să funcționeze eficient. Pentru dispozitivele optice, contaminarea cu particule poate determina o citire falsă atunci când se determină poziția.
Performanțele de deteriorare la temperaturi extreme afectează performanța potențiometrului mai mult decât caracteristicile dispozitivelor digitale. Cu toate acestea, în majoritatea cazurilor, degradarea performanței are loc cu mult peste cerințele de temperatură ale sistemului.
Multe sisteme moderne de poziționare necesită redundanță sau redundanță, când o secțiune este utilizată pentru controlul poziției, iar cealaltă pentru feedback. În comparație cu encoderele, potențiometrele simplifică această sarcină. Comparația tensiunii la ieșirea potențiometrelor necesită circuite auxiliare minime, iar redundanța în potențiometre se realizează fie cu ajutorul unui număr mare de secțiuni, fie a unui număr mare de linii dintr-o secțiune. Această cerință este deosebit de importantă în acele aplicații în care costurile, spațiul disponibil și consumul de energie sunt parametri critici.
Deși dispozitivele digitale fără contact depășesc potențiometrele pentru durabilitate, potențiometrele moderne au o durată de viață care depășește 5 milioane cicluri, ceea ce este mult mai mare decât cerințele celor mai multe aplicații.
Cele mai recente realizări în producția de potențiometre, incl. reglajul complet al laser al rezistențelor, și-a îmbunătățit semnificativ liniaritatea și stabilitatea pe o gamă largă de temperaturi de funcționare. Introducerea de noi procese tehnologice va asigura creșterea randamentului, îmbunătățirea durabilității și reducerea nivelului de interferență a acestor dispozitive.
1. Brian Rosengrant, Bill Kostik. Potențiometre: o soluție dovedită de sensibilizare a poziției pe care fiecare inginer trebuie să o ia în considerare în modelele moderne // www.sensorsmag.com.
Trimiteți-le prietenilor: