عملکرد سنسور زاویه‌ای

در ادامه بحث سنسور‌‌ زاویه‌‌ای پیش‌تر گفتیم در یک دوره‌‌، Vamp نسبت مستقیم و معکوسی با زاویه چرخش دارد (‌ابتدا با افزایش زاویه چرخش افزایش می‌‌یابد اما سپس با افزایش زاویه چرخش کاهش می‌‌­یابد‌، که این نرخ‌/ نسبت را می‌‌توان با افزایش تعداد قطب‌­‌ها‌‌، بهبود داد‌‌. برای بهینه ­سازی عملکرد سنسور زاویه‌ای سنسینگ هد دیگری را می‌توان به سیستم افزود و در سمت دیگر  MPMR قرار داد‌‌.

فرکانس Hmr نسبت مستقیمی با سرعت چرخش دارد‌. همان طور که پیشتر گفته شد و  قابل مشاهده می‌‌باشد‌، با افزایش سرعت چرخش‌، فرکانس  Hmr همیشه خیلی کم‌تر از 172 کیلو هرتز است. بنابراین‌، سرعت چرخش هیچ تأثیری قابل اندازه گیری و مشخصی بر روی مقدار Vamp ندارد‌، فقط می‌‌تواند فرکانس Vamp ( famp ) را با تغییر رو به رو کند‌. و همان طور که در شکل 7‌، نشان داده شده است‌، بین famp  و سرعت چرخش‌، یک رابطه خطی مشخص وجود دارد‌. طبق رابطه 6‌‌، همان طور که در شکل 7 مشاهده می‌کنید‌‌، نتیجه آزمون سرعت (‌St‌) را با سرعت‌‌های چرخش متفاوت‌‌، می‌­توان محاسبه و اندازه گیری کرد‌، St هم­ چنین نسبت خطی مستقیمی با سرعت چرخش دارد‌‌. شیب خط در حدود 1 است‌، به عبارت دیگر‌‌، سرعت چرخش را می‌‌­توان به دقت (‌‌به درستی‌‌) با famp  محاسبه و اندازه گیری کرد‌‌.

شکل 7‌. رابطه بین فرکانس Vamp و سرعت دورانی

محور افقی‌، سرعت دورانی محور عمودی‌، فرکانس Vamp

شکل 8‌، دقت تشخیص [1] سنسور‌‌های یاده شده را بر حسب تغییرات کوچک زاویه‌‌ی چرخش‌، پیرامون 6 درجه‌، که در آن نرخ تغییر سنسور زیاد و بالا می‌ باشد‌، نشان می‌‌دهد‌. با تنظیم موتور‌، Vamp به صورت پله‌ ­ای تغییر می‌کند‌‌. بدیهی است که تغییرات زاویه چرخش (‌‌ΔƟ‌‌) را که به کوچکی 0.1 درجه است (و توسط سیستم کنترل موتور محدود شده است)‌، می­‌‌توان به راحتی با تغییرات Vamp در حدود 40 میلی ولت (‌‌ΔV=40mV‌) تشخیص داد‌.

ما برآورد می‌‌کنیم که توسط بهینه سازی سیستم کنترل موتور‌، می‌‌توان دقت تشخیص بسیار بالاتر را تست کرد‌. همچنین به شیوه دیگر‌‌، قدرت تفکیک را می‌‌توان از طریق عوض کردن لایه PZT با نوع PMNT یا استفاده از پیکر بندی‌‌های کمپلکس / پیچیده دیگر، افزایش داد‌. در زیر‌، تأثیر فاصله بین MPLC و MPMR روی کاراکتر‌‌های خروجی سنسور یاد شده (پارامتر‌های حاصل از سنسور)‌، مورد بررسی قرار گرفته است‌.

شکل 8. قدرت تشخیص (رزولوشن) سنسور

شکل 9، نشان می‌‌دهد که مقادیر Vamp  تحت فواصل مختلف بین MPLC و MPMR تغییر می‌‌­کند‌. با در نظر گرفتن مقدار بیشینه Vamp (‌Vmax)‌، رابطه تقریباً خطی بین Vmax و فاصله بین MPLC و MPMR وجود دارد‌‌. همان طور که در شکل 10 مشاهده می‌‌دانید V max با افزایش فاصله کاهش می‌‌­یابد‌.
از این رو‌، برای به دست آوردن عملکرد و کارایی بالا از سنسور‌، فاصله بین MPLC و MPMR باید به اندازه کافی کوچک باشد‌. از آن جایی که تغییر فاصله توسط عملیات دستی صورت می‌‌گیرد‌، بنابراین‌‌، وجود نوسان کوچک در خط (‌لاین‌)‌، بدیهی (‌اجتناب ناپذیر‌) است‌.

شکل‌ 9‌‌. Vamp تحت d‌‌های مختلف (‌d= فاصله بین  MPLC و MPMR‌) با سرعت دورانیِ 10 rpm

محور افقی‌، فاصله بین MPLC و MPMR

در این مقاله‌، یک سنسور زاویه‌­ای بر مبنای اثر مگنتو  الکتریک طراحی و ساخته شد و ویژگی‌های آن عملاً تعیین شد‌. سنسور زاویه‌‌­ای متشکل از کامپوزیت لایه‌ای مگنتو استریکتیو و پیزو الکتریک‌، حلقه آهنربایی 4  قطبی‌‌، یک سیم پیچ  مدولاسیون  و یک محور استوانه‌‌ای می‌‌­باشد‌‌. سیم ­پیچ مدولاسیون‌، از قبل یک میدان مغناطیسی AC را در کامپوزیت لایه‌ ای (‌‌ MPLC‌ ) اعمال می‌‌­کند که می‌تواند سیگنالی را با فرکانس 172 کیلوهرتز‌، توزیع کند‌. بنابراین‌، کامپوزیت ورقه‌ای (‌MPLC‌) می‌‌تواند به صورت دینامیکی و استاتیک‌‌، میدان مغناطیسی تولید شده توسط حلقه آهنربا را تشخیص دهد‌. آنالیز نظری و نتایج آزمایشگاهی نشان دادند که سیگنال خروجی از سنسور زاویه‌‌­ای‌‌، تحت تأثیر میدان مغناطیسی ایجاد شده توسط حلقه آهنربایی قرار می‌گیرد‌‌. سیگنال خروجی تحت سرعت‌های چرخشی مختلف‌‌، ثابت است (‌‌تغییر نمی‌­کند‌‌)‌‌. مقدار ماکزیمم و مینیمم سیگنال خروجی مربوط می‌شود به کامپوزیت لایه‌ای که در مقابل (‌‌مخالف‌‌) سطح مشترک دو قطب و قطب N یا S است‌‌.

بنابراین‌‌، بزرگی سیگنال خروجی (‌دامنه سیگنال خروجی‌) مورد استفاده قرار گرفت تا زاویه چرخشی اندازه گیری شود‌‌. فرکانس متغیر دامنه‌‌، رابطه خطی با سرعت چرخشی دارد‌‌. دقت تشخیص 0.1 درجه‌‌، در سرعت چرخش 10 rpm را می‌­‌توان از این سنسور به دست آورد‌‌، بنابراین‌‌، تغییر اندک اندک زاویه چرخشی (‌‌یعنی 0.1 درجه‌‌) را می‌‌توان  براحتی توسط این سنسور تشخیص داد‌‌. علاوه بر این‌‌، نقش فاصله بین  MPLC و حلقه آهنربا‌‌، مورد بررسی قرار گرفت‌‌. با افزایش فاصله بین این دو‌‌، عملکرد خروجی سنسور زاویه‌­‌ای کاهش می‌‌یابد‌‌. این ویژگی‌‌ها‌‌، نشان می‌دهد که از اثر مگنتو الکتریک می‌‌توان با موفقیت در آزمایش پارامتر‌‌های چرخشی استفاده کرد و سنسور زاویه‌‌ای مطرح شده را به وسیله‌‌ای پیشنهادی برای ابزار چرخشی‌‌، از جمله ربات‌‌­ها‌‌، موتور‌‌ها‌‌، صحنه گردان‌ها [4] و غیره تبدیل کرد‌‌.

دقت تجهیز با بکار گیری نیروی زبده و متخصص خود همواره در راستای ارتقای دانش فنی و گسترش اطلاعات در زمینه پیشرفت‌های نوین در صنعت اتوماسیون و فناوری‌های به روز این حوزه گام برداشته است و امید است با حمایت مخاطبین و مشتریان گرامی قدم‌های بیشتری در راستای ارتقای این صنعت برای ایران عزیز بردارد‌. امروزه اتوماسیون صنعتی و خانگی جز لاینفک جوامع صنعتی بوده و روز به روز بر کاربرد این حوزه اضافه خواهد شد‌.
بر خود می‌بالیم که به عنوان یکی از پیشگامان موفق در این بخش از صنعت همواره مورد اعتماد و همراهی صنعت گران عزیز قرار گرفته‌ایم و نهایت تلاش خود را برای افزایش دانش بومی این صنعت در کشور به کار خواهیم بست‌. در آینده مطالب متنوع‌تری در خصوص فناوری‌های نوین اتوماسیون و کارکرد زیمنس plc و ifm سنسور تقدیم می‌گردد‌.

[1] resolution
[2] modulation coil
[3] shaft
[4] revolving stage

0 پاسخ

دیدگاه خود را ثبت کنید

میخواهید به بحث بپیوندید؟
مشارکت رایگان.

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *