Зачем одному датчику несколько магнитов
Механизм имеет две или более подвижные каретки на общей направляющей. Требуется контроль положения каждой. Установка отдельного датчика на каждый элемент не всегда возможна: посадочные места ограничены, кабельные трассы заняты, габариты не позволяют.
Решение — один магнитострикционный датчик линейного перемещения с несколькими позиционерами. Волновод общий, постоянных магнитов несколько. Электроника разделяет отклики и передаёт в контроллер положение каждого подвижного элемента.
Датчики Novotechnik, Gefran, WayCon, TR-Electronic в отдельных исполнениях поддерживают работу с несколькими позиционерами. При замене этих датчиков аналоги подбираются с учётом числа магнитов и алгоритма обработки.
Формирование откликов
Импульс тока в волноводе создаёт магнитное поле. В точке расположения постоянного магнита возникает крутильная волна, распространяющаяся к приёмнику. Время прихода пропорционально расстоянию от магнита до приёмника.
При нескольких магнитах формируется последовательность волн. Каждая имеет свою задержку относительно стартового импульса. Временная диаграмма содержит несколько откликов, разделённых интервалами. Порядок прихода зависит от взаимного расположения магнитов.
Алгоритмы разделения откликов
Временное разделение. Отклики распознаются по порядку прихода. Применимо, если магниты не сближаются на расстояние, при котором волны перекрываются.
Кодирование позиционеров. Магниты различаются по полярности или напряжённости поля. Электроника идентифицирует каждый отклик. Требуются специальные позиционеры.
Амплитудная дискриминация. Отклики различаются по амплитуде в зависимости от расстояния до приёмника. Метод ограничен, если магниты могут меняться местами.
Комбинированные методы. Сочетание временного разделения и кодирования. Применяется при сближении или пересечении позиционеров.
Конкретный алгоритм определяется исполнением датчика. Параметры обработки приводятся в документации.
Ограничения при эксплуатации
Минимальное расстояние между магнитами. Определяется длительностью отклика и разрешающей способностью электроники. При сближении ближе допустимого отклики перекрываются. Значение зависит от исполнения.
Скорость перемещения. При высокой скорости положение магнитов меняется за время обработки. Частота опроса должна соответствовать динамике механизма.
Взаимное пересечение. Если позиционеры проходят один мимо другого, алгоритм должен отслеживать траектории. Не все исполнения поддерживают такой режим.
Вибрация и удары. Механические воздействия влияют на зазор между магнитом и волноводом. Для каждого позиционера зазор должен сохраняться в допустимых пределах.
Температура. Неоднородность затухания по длине волновода компенсируется электроникой в пределах, определяемых исполнением.
Критерии подбора при замене
Число позиционеров. Проверяется, сколько магнитов должен обслуживать датчик. Не все исполнения поддерживают несколько позиционеров.
Алгоритм обработки. Соответствие метода разделения задаче. Для сближающихся или пересекающихся магнитов требуется специальное исполнение.
Минимальное расстояние. Укладывается ли взаимное расположение позиционеров в допустимый диапазон по документации.
Электрический интерфейс. Тип выхода и питание должны соответствовать входу контроллера. Для многопозиционных датчиков выход может быть цифровым или специализированным.
Механическое исполнение. Диаметр стержня, присоединение, глубина погружения. Посадочное место определяет допустимые варианты.
Условия эксплуатации. Температура, вибрация, загрязнение. Требования те же, что и для однопозиционных датчиков.
Применение
Многопозиционный датчик позволяет контролировать несколько подвижных элементов на одной оси без установки дополнительных измерительных элементов. Алгоритм обработки разделяет отклики и передаёт в контроллер положение каждого позиционера.
ТрейсЛайн — российский производитель промышленных датчиков и технических аналогов импортного оборудования. Для замены датчиков Novotechnik, Gefran, WayCon, TR-Electronic с несколькими позиционерами аналоги импортных датчиков от компании ТрейсЛайн подбираются по числу позиционеров, алгоритму обработки, диапазону и электрическому интерфейсу. Конкретная модель определяется по схеме механизма и требованиям системы управления.
Вывод
Работа магнитострикционного датчика с несколькими позиционерами требует разделения откликов по времени, амплитуде или кодированию. Минимальное расстояние между магнитами и скорость перемещения определяют применимость исполнения. При подборе аналога проверяются число позиционеров, алгоритм обработки, электрический интерфейс и условия эксплуатации. Многопозиционные датчики сокращают число измерительных элементов, но требуют согласования с системой управления по формату выходных данных.