Что определяет выбор измерительной системы
Механизм работает в цехе с высокой запыленностью, постоянной вибрацией и ударными нагрузками. Требуется линейное измерение положения с точностью, достаточной для системы управления. На выбор предлагаются магнитострикционный датчик и оптическая линейка.
Разница не только в цене. Принципы измерения определяют поведение в эксплуатации: чувствительность к загрязнению, реакцию на вибрацию, сложность обслуживания и ремонта. Для тяжелого машиностроения эти различия становятся определяющими.
Принципы измерения и их следствия
Магнитострикционный датчик использует волновод и позиционный магнит. Импульс тока создаёт магнитное поле, взаимодействующее с полем постоянного магнита. Возникает крутильная волна, время распространения которой пропорционально положению. Измерение бесконтактное. Трущиеся поверхности отсутствуют.
Оптическая линейка содержит стеклянную или зеркальную шкалу с периодическими штрихами. Считывающая головка включает источник света и фотодетектор. Положение определяется по модуляции светового потока при перемещении шкалы относительно головки.
Следствие первое: износ. У магнитострикционного датчика нет механического контакта между подвижными частями. Ресурс не ограничен числом циклов. У оптической линейки загрязнение шкалы или оптического окна искажает сигнал. Стеклянная шкала хрупкая, что ограничивает длину и устойчивость к ударным нагрузкам.
Вибростойкость
Магнитострикционные датчики выпускаются с нормированной вибростойкостью. Типичные значения для промышленных серий: 20 g в диапазоне 10–2000 Гц, удар до 150 g / 6 мс.
Оптические линейки чувствительны к вибрации. Стеклянная шкала может растрескаться. Считывающая головка требует точного зазора. Вибрация нарушает юстировку, что приводит к потере сигнала. Для тяжелых условий оптические линейки применяются ограниченно.
Запыленность и стоимость владения
В литейном, кузнечном или деревообрабатывающем производстве пыль присутствует постоянно. Пыль на оптической шкале действует как рассеивающая среда. Сигнал ослабевает, появляются ложные импульсы. Требуется периодическая очистка или продувка.
Магнитострикционный волновод герметизирован. Пыль не влияет на измерение. Позиционный магнит может быть вынесен во внешнюю среду, волновод остаётся в защищённом корпусе.
Стоимость владения. Оптическая линейка с герметичным корпусом стоит дороже. При отказе замена требует юстировки и калибровки. Простой измеряется сменами. Магнитострикционный датчик при отказе заменяется без сложной юстировки. Ремонтопригодность выше.
Для условий высокой запыленности оптические линейки требуют дополнительных мер защиты. Магнитострикционные датчики не требуют обслуживания шкалы.
Критерии выбора
Условия среды. При наличии пыли, влаги, масляного тумана — магнитострикционный принцип. Оптическая линейка требует чистоты.
Вибрация и удары. Магнитострикционные датчики нормируются по вибро- и ударостойкости. Оптические линейки ограничены по этим параметрам.
Длина измерения. Оптические линейки со стеклянной шкалой ограничены длиной. Магнитострикционные датчики работают на длинах до нескольких метров и более.
Точность. Оптические линейки обеспечивают более высокую точность. Магнитострикционные датчики для тяжелого машиностроения дают точность, достаточную для большинства задач позиционирования.
Ремонтопригодность. Магнитострикционный датчик заменяется целиком. Оптическая линейка требует юстировки шкалы и головки.
Стоимость владения. С учётом простоев и обслуживания магнитострикционные датчики в тяжелых условиях имеют более низкий TCO.
Применение и альтернатива
Для тяжелого машиностроения с высокой запыленностью и вибрацией магнитострикционные датчики предпочтительнее. Оптические линейки применяются в чистых условиях, где требуется максимальная точность.
ТрейсЛайн — российский производитель промышленных датчиков и технических аналогов импортного оборудования. Магнитострикционные датчики российского производства от компании ТрейсЛайн выпускаются в исполнениях для тяжелых условий. Конкретная модель подбирается по диапазону, условиям эксплуатации и требованиям системы управления.
Вывод
Для тяжелого машиностроения с высокой запыленностью и вибрацией магнитострикционный принцип предпочтительнее оптического. Бесконтактное измерение исключает износ. Герметичный волновод не чувствителен к загрязнению. Вибро- и ударостойкость нормируется. Оптические линейки сохраняют преимущество по точности, но требуют чистоты и защиты от вибрации. Ремонтопригодность и стоимость владения в тяжелых условиях favor магнитострикционные датчики.