Konum Sensörleri – için Basit Anlatımlı Kılavuz

Başlama / Zettlex Endüktif Kodlayıcılar / Konum Sensörleri – için Basit Anlatımlı Kılavuz

Bu belge hızlı bir öğrenme eğrisi elde etmek ve konum algılama ve konum sensörleriyle ilgili temel bilgileri almak isteyen mühendisler, teknisyenler ve öğrenciler içindir. Belge kasten kısa tutulmuştur ve kapsamlı bilgiler yerine genel bir bakış sunmaktadır.

1. Giriş

2. Terminoloji

Mühendisler jargon kullanmayı sever – bunu yapmak biz mühendisleri basit ölümlülerden ayırır. Ne yazık ki, diğer yandan jargon bir alanın ehli olan bir mühendisin başka bir alanla ilgili şeyleri anlamasını zorlaştırır. Konum algılama da bu konuda bir istisna değildir, bu yüzden işe bazı terimleri netleştirmekle başlayacağız.

İlk olarak, ‘sensör’ için farklı terimlerle karşılaşacaksınız – kodlayıcı, iletici, detektör, transdüser ve hatta gönderici. Bunlar arasında bazı farklar bulunmaktadır, ama çoğu durumda hepsinin aynı şeyi ifade eden terimler olduğunu düşünebiliriz. Biz evrensel bir terim olan sensör terimini kullanacağız.

Kafa karıştırıcı olsa da, bazı sensörler – özellikle de yakınlık sensörleri – yakınlık sviçleridir, çünkü bir objenin varlığını ya da yokluğunu tespit ederler. Yani bir konumun sürekli olarak ölçümünü yapmak yerine basit bir dijital veya açık/kapalı çıkışı üretirler. Bu belgede sviçlere değil, gerçek sensörlere odaklanacağız. Diğer bir deyişle, konuma ve bir ölçüm yoluna orantılı bir sinyal (genelde elektriksel) üreten sensörlere.

Ayrıca (lineer ve döner) konuma atıfta bulunan da pek çok terim vardır (deplasman, açı, açısal konum, döner, rotasyon, lineer) ve yine, bu belge kapsamında, hem lineer hem de açısal geometrileri ifade etmek için evrensel bir terim olan ‘konum’ terimini kullanacağız.

Şek. 1 – döner ve lineer konum sensörleri

Hepsi olmasa da, konum sensörlerinin pek çoğu hız ya da velosite sensörleri olarak kabul edilebilir. Hız ya da velosite, konum değiştirme oranı olarak tanımlanabildiğinden, konumu sıklıkla güncellenen tüm konum sensörleri de gerçekten birer hız sensörüdür. Hız, tipik, modern kontrol sistemleri tarafından, sensörün zaman bakımından çıktısının ayırt edilmesi, veya daha basitçe ifade etmek gerekirse, zamana göre konumdaki değişimlerin sayılması ile kolayca belirlenebilir.

Tüm konum sensörleri ya mutlak ya da artımlı olarak sınıflandırılabilir. Artımlı bir sensörün çıktısı yalnızca konum değiştiği zaman değişir. Mutlak sensörler ister sabit ister hareketli olsun, gerçek konumla orantılı bir sinyal üretir. Bir sensörün mutlak mı yoksa artımlı mı olduğunu sınamanın iyi bir yolu, güç arttığında ne olduğunu göz önüne almaktır. Herhangi bir hareket olmayan bir gerçek konum sinyali varsa, bu durumda sensör mutlak bir sensördür.

3. Konum Ölçümünün Temel Prensipleri

Belki de enstrümantasyon teorisini işledikleri gün okulda değildiniz: bilirsiniz doğruluk, çözünürlük, tekrar edilebilirlik ve bütün o şeyler. Hiç yalnız değilsiniz – pek çok mühendis mühendisliğin bu konuyu ya unutmuştur ya da hiç tam olarak anlamamıştır. Enstrümantasyonun terminolojisi ve oldukça özel olan teknik kavramları kafa karıştırıcıdır. Yine de, uygulamanız için doğru konum sensörünü seçmeniz için önemlidir. Yanlış seçimi yaparsanız, konum sensörleriniz için fahiş fiyatlar ödeyebilirsiniz; yanlışını alırsanız ürününüz veya kontrol sisteminizde kritik performans eksik kalabilir.

İlk olarak bazı tanımlar:-

Bir sensörün Doğruluğu çıktı doğruluğunun ölçüsüdür
Bir sensörün Çözünürlüğü konumda ölçebileceği en küçük artış ya da azalmanın ölçüsüdür
Bir sensörün Hassasiyeti Tekrarlanabilirliğinin derecesidir.
• Bir sensörün Lineerliği, bir sensörün çıktısının ölçülen gerçek konumla arasındaki farktır

Doğruluk ve hassasiyet arasındaki farkı, bir hedefe atılan ok örneğini kullanarak anlayabiliriz. Doğruluk okun hedefe ne kadar yakın olduğunu anlatır.

Şek. 2 – doğru bir atış (sol) ve hassas atış (sağ)

Pek çok ok atılsaydı, hassaslık ok kümesinin boyutunu gösteren şeydir. Bütün oklar birbirine yakın bir yerde toplanmışsa küme hassas, ya da bir başka deyişle, yüksek seviyede tekrarlanabilir sayılır.

Mükemmel derecede lineer bir konum sensörü aynı zamanda mükemmel derecede doğrudur. Çoğu uygulamada lineerlik ile doğruluk birbirine eşit sayılabilir.

Öyleyse her şey çok kolay – her seferinde çok doğru sensörler belirlerseniz sorun kalmaz, değil mi? Ne yazık ki, bu yaklaşımda bazı büyük engeller bulunuyor. İlk olarak, yüksek doğruluğa sahip sensörler pahalıdır. İkincisi, yüksek doğruluğa, sahip sensörlere dikkatli bir kurulum gerekebilir ve bu, titreşim, diferansiyel ısıl genişleme veya büyük olasılıkla maliyet sebebiyle mümkün olmayabilir. Üçüncüsü, yüksek doğruluğa sahip sensörlerin bazı türleri aynı zamanda narindir ve zorlu ortamlarda bozulabilir veya arızalanabilir.

En uygun strateji gerekli olan özellikleri belirlemektir – ne daha azını, ne daha çoğunu. Örneğin endüstriyel bir akış ölçerdeki bir konum sensöründe, lineerlik kilit bir gereklilik olmayacaktır, çünkü muhtemelen sıvının akış özellikleri yüksek oranda doğrusalsız olacaktır. Daha muhtemel olarak, değişen ortam koşullarındaki tekrarlanabilirlik kilit önemde olacaktır. Çözünürlük ve tekrarlanabilirliğin genelde çoğu mühendislik uygulamasında lineerlikten daha önemli olduğu unutulmamalıdır.

Bir CNC tezgahı aletinde, hem doğruluk hem de hassaslığın kilit gereklilikler olması muhtemeldir. Bu doğrultuda, yüksek doğruluğa (lineerlik), çözünürlüğe ve uzun süreler boyunca kirli, ıslak ortamlarda bile bakım yapılmaksızın yüksek tekrar edilebilirliğe sahip olacak bir konum sensörü muhtemelen elzem gerekliliklerdir.

4. Konum sensörlerinin yaygın olarak kullanılan türleri

Konum sensörleri, yüksek teknoloji askeri uygulamalar ve savunma uygulamalarından düşük maliyetli otomotiv ürünleri ve tüketici aletlerine kadar çeşitli endüstriyel ve ticari uygulamalarında kullanılmaktadır. Gerçekten de, konum ölçümü hayatlarımızda sıcaklık ölçümünden sonra ölçmemiz gereken en önemli ikinci şeydir.

Günümüzde arasında seçim yapabileceğiniz inanılmaz sayıda konum sensörü bulunur, peki doğru olanı nasıl seçeceksiniz? Bu bölümde ana sensör türleri ve her birinin güçlü ve zayıf yönleri özetlenmektedir.

4.1 Potansiyometreler

Temassız sensörler yönünde bir trend olsa da, potansiyometreler (‘potlar’) en yaygın kullanılan konum sensörleri olmayı sürdürmektedir. Bu sensörler, elektriksel kontak(lar) resistif bir yolda kayarkenki voltaj düşüşünü ölçer, yani konum voltaj çıktısıyla orantılıdır. Potların döner, lineer ve eğrisel biçimleri vardır ve genelde kompakt ve hafif olurlar. Basit cihazların fiyatı yalnızca kuruşlarla ölçülürken, yüksek hassasiyete sahip versiyonlarının fiyatları 200 dolara kadar çıkabilmektedir. Resistif yolların lazerle trimlenmesi sonucunda %0,01’den düşük lineerlikler elde edilebilir.

Potansiyometreler basit görev döngülerine, iyicil ortamlara ve rahat performansa sahip uygulamalarda iyi iş çıkarır. Ne yazık ki, potlar özellikle titreşimin yüksek ve/veya resistif yolu aşındıran toz ya da kum gibi yabancı maddelerin bulunduğu ortamlarda yıpranmaya karşı dayanıksızdır. Daha yüksek kalite cihazlar döngü sayısı bakımından uzun ömürlüdür ama bu hesaplanırken genelde titreşimin etkileri göz ardı edilir.

Ayrıca potansiyometrelerin genelde ‘sonsuz çözünürlükten’ bahsettiği unutulmamalıdır. Teorik olarak doğru olsa da, pek çok kontrol sisteminin dijital veriye ihtiyacı vardır ve bu sebeple gerçek çözünürlük analogtan dijitale dönüştürücünün çözünürlüğü olacaktır (bu da maliyet hesaplarına dahil edilmelidir).

Garip bir şekilde, potlar havacılık, tıp ve petrokimya endüstrilerindeki bazı güvenlikle ilgili uygulamalarda ‘basit cihazlar’ olarak sınıflandırılır. Yani, sayısız arıza moduna tabi olsalar da, belgelendirme kuruluşları bunları elektronik sensörlerle aynı titiz tasarıma ve seçim incelemesine tabi tutmamaktadır. Bu, bazı uygulamalardaki güvenilir olmayan potları değiştirmeyi zorlaştıran saçma ama gerçek bir durumdur.

Güçlü Yönleri: Düşük maliyet; basit; kompakt; hafif; doğru hale getirilebilir.
Zayıf yönleri: Yıpranma; titreşim; yabancı madde; aşırı sıcaklıklar.

Şek. 4 – tipik bir tek dönüş potansiyometre

4.2 Optik

Optik sensörler genelde kodlayıcı olarak adlandırılır ve konum sensörlerinin, birkaç dolar fiyatındaki basit cihazlardan, fiyatları 10.000 dolara kadar çıkabilen hassas birimlerine kadar uzanan yaygın bir biçimidir. Bu tür cihazların tümünde temel prensip aynıdır: bir ağın içinden ya da üzerine bir ışık huzmesi verilir; ortaya çıkan ışık bir foto detektörü ve üretilen bir konum sinyali kullanılarak ölçülür.

Şek. 5 – optik sensörler açıyı ölçmek için optik bir disk kullanır

Tipik olarak devir başına 50-50.000 sayım (cpr) paketli, döner kodlayıcılar yaygın olarak bulunur ve bunların iyicil ortamlarda iyi çalıştıkları kanıtlanmıştır. Bununla birlikte, daha zorlu ortamlarda, lens ya da ağ sistemi kir, talaş veya su yabancı maddeler tarafından kapatıldığında ölçümler başarısız olur.

Optik sensör seçilirken, sensörün teknik özelliklerinde 1.000 cpr olduğu olduğu belirtiliyorsa, bunun bir devrin 1/1000’i doğruluğunda anlamına gelmediği unutulmamalıdır. Özellikle kullanıcının sensörü son derece dikkatli bir şekilde monte etmesini veya kontaminasyon olmamasını sağlamasını gerektiren kodlayıcı kitlerinde ya da halka kodlayıcılarda, sensörün veri formunun dikkatli bir şekilde okunması gereklidir.

Kodlayıcının cam bir diski varsa, birimin şok direnci sınırlı olacaktır.

Güçlü Yönleri: Yüksek çözünürlük; doğru monte edilirse yüksek doğruluk; yaygın bulunurluk.
Zayıf yönleri: Yabancı madde; uyarı vermeden katastrofik arıza; şok; aşırı sıcaklıklar.

4.3 Manyetik

Manyetik sensörlerin tümü benzer bir ölçüm ilkesinden yararlanır: bir mıknatıs manyetik detektöre relatif olarak hareket ediyorsa, manyetik alan relatif deplasmanla orantılı olarak değişir. Bunun yaygın bir biçimi, yonga biçiminde bulunan Hall Etkisi cihazıdır. Orta derecede bir ölçüm performansına sahiptirler ve genelde otomotiv ve elektrikli motor uygulamalarında kullanılırlar.

Şek. 6 – Hall Etkisi sensörleri manyetik sensörlerin en yaygın biçimidir

Manyetik sensörler optik cihazlardaki dezavantajların çoğunu ortadan kaldırır çünkü yabancı maddelere karşı daha toleranslıdırlar. Yine de bu sensörler manyetik histeresizis ve hareketli parçalar ile sabit parçalar arasındaki manyetik mühendisliğin hassas olması sebebiyle yüksek doğruluk gerektiren uygulamalarda nadiren kullanılır. Manyetik sensörlerin veri formları kurulum toleransları, sıcaklık katsayısı ve çalışma sıcaklığı bakımlarından dikkatle incelenmelidir.

Bir diğer konu da manyetik materyallerin veya elektrik kablolarının yakınlığıdır. Mıknatıslar bazı yabancı maddeleri çekebilir ve arıza sebeplerinden birisi zaman içinde metal talaşları veya partiküllerinin birikmesidir. Modern NdFeB mıknatıslar aşırı derecede hassas olduklarından manyetik sensörler zorlu darbe ya da şok koşulları için pek tercih edilmez.

Güçlü Yönleri: Oldukça sağlam; çoğu sıvıdan etkilenmez.
Zayıf yönleri: Sıcaklık; histerezis; hassas makine mühendisliği; yakındaki çelik/DC kaynakları ve kötü darbe/şok performansı.

4.4 Manyetostriktif

Bu sensörler, birkaç materyalde mevcut olan ‘manyetostriksiyon’ isimli bir sıra dışı olgudan yararlanır. Bir mıknatıs materyale yaklaştığında, materyalden geçen enerjinin yansımasına sebep olur. Bir enerji pulsunun manyetostriktif bir materyalden (genelde ince bir tel ya da şerit) geçip geri döndüğü süre kullanılarak konum ölçülebilmektedir.

Neredeyse bütün manyetostriktif sensörler lineerdir çünkü narin manyetostriktif şerit, dikkatli bir şekilde alüminyum ekstrüzyon gibi bir muhafazanın içinde tutulmalıdır. Muhafaza, manyetostriktif cihazların yıpranma ya da hizmet ömrü sorunları yaşamayacağı anlamına gelir ve hidrolik ayaklar gibi yüksek basınçlı uygulamalarda kullanılabilirler.Her sensörün üretici tarafından kalibre edilmesi gereklidir ve bununla birlikte, hassas muhafazaları, manyetostriktif sensörleri nispeten pahalı hale getirmektedir. Ayrıca bu teknik uçuş esnasında, en başta sıcaklık olmak üzere, başka etkilere karşı da hassastır. Manyetostriktif veri formlarında doğruluk genelde sabit bir sıcaklıkta verilir, bu yüzden mühendislerin belirtilen sıcaklık katsayısını kullanarak kendi hesaplamalarını yapması gerekecektir.Çok küçük olan manyetostriktif narin bir yapıya sahiptir ve her iki ucunda yer alan montaj parçaları kritik önemdedir. Net sonuç, manyetostriktif sensörlerin zorlu şok ve darbe ortamlarında kullanılmaması gerektiğidir.
Güçlü Yönleri: Sağlam; yüksek basınçlara uygun; doğruluk %’si uzunlukla birlikte artar.
Zayıf yönleri: Oldukça pahalı; şok; sıcaklık etkileri; kısa mesafelerde (<100mm) doğruluğu az.

Şek. 7 – manyetostriktif sensörler neredeyse her zaman lineerdir

4.5 Kapasitif

Kapasitörler şarj toplayan elektrikli cihazlardır. Tipik olarak, bir yalıtıcı madde tarafından ayrılan iki iletken levhaları vardır. Kapasitörün depolayabileceği şarj levhaların boyutuna, yüzdelik oran çakışmasına, ayrıklıklarına ve levhaların arasındaki materyalin geçirgenliğine göre değişir. En basit biçimiyle, kapasitif konum sensörleri levhaların arasındaki ayrıklığı ölçer. Deplasmanlar genelde yük, gerilme ve basınç ölçümleri için 1 mm’den düşük aralıkların üstüdür.

Döner ve lineer pozisyon algılamada, bir dizi levhanın ölçüm ekseni boyunca kesildiği ya da oyulduğu bir biçimi de kullanılmaktadır. Başka bir levha bunların üzerinde hareket ederken, eksen boyunca uzanan devrelerin direnci değişerek iki parçanın nispi konumunu gösterir. Kapasitif konum sensörleri yaygın değildir ve güvenlikle ilgili uygulamalarda nadiren kullanılır. Ne yazık ki,levhaların üst üste gelmesi, vs.’nin yanı sıra, direnç sıcaklık, nem, çevredeki materyaller ve yabancı maddelere göre de değişir, bu da stabil, yüksek doğruluğa sahip bir konum sensörü yapmayı zorlaştırır.

Neredeyse 30 yıldır sensörler, otomasyon ve elektronik üzerine çalışıyorum. Bugüne kadar kapasitif konum sensörlerini seçtiği için mutlu olan bir tasarım mühendisiyle karşılaşmadım. Kapasitif sensörlerin deneyimli mühendisler arasındaki itibarı kötüdür ve güvenlikle ilgili uygulamalar için seçilmeleri olası değildir. Bazı üreticiler ‘kapasitif’ terimini kullanmayı bırakmıştır ve bunun yerine kafa karıştırmak için şarj depolama, şarj eşleme ve elektrik etkisi gibi alternatif terimler kullanmaktadır. İyi değil. Yolunda gitmeyecek o kadar fazla şey vardır ki, son derece stabil ve klinik uygulamalarda yüksek doğruluğa sahip ölçümlere ihtiyaç duyulmadığı müddetçe bunların kullanımından kaçınılmaktadır.

Güçlü Yönleri: Kompakt; düşük enerji.
Zayıf yönleri: Ciddi sıcaklık ve nem katsayıları; yabancı maddelere karşı hassas; dar kurulum toleransları.

4.6 Geleneksel Endüktif

Geleneksel endüktif konum sensörleri endüksiyon ya da dönüştürücü ilkelerine göre çalışır ve 100 yılı aşkın süredir kullanılmaktadır. Zorlu koşullarda güvenli ve güvenilir çalışmakla ilgili mükemmel bir itibara sahip olduklarından, güvenlikle ilgili çoğu uygulamada neredeyse otomatikman tercih edilirler.

Şek. 8 – Geleneksel endüktif sensörler güvenli ve güvenilir çalışma bakımından mükemmel bir itibarı vardır.

Lineer endüktif konum sensörleri genelde değişken relüktans ya da lineer değişken diferansiyel transformatörler (LVDT’ler) olarak adlandırılır. Döner biçimde olanları sychro, çözücü ya da RVDT olarak bilinmektedir. LVDT’ler, bir adet birincil ve iki adet ikincil olmak üzere en az üç tel kangalına sahip bir transformator yapısı kullanır. Çubuk hareket ettikçe, birincil ve ikincil kangallar arasındaki kuplajı değiştirir. Endüklenen sinyallerin oranı çubuğun kangallara göre konumunu gösterir. Rasyometrik teknik, LVDT’lein yüksek stabilite ve ölçüm performansında kilit role sahiptir.

Optik ve manyetik sensörler algılama noktasının bitişiğinde elektronik devreler olmasını gerektirirken, endüktif sensörler elektronikleri algılama alanından ayırabilir, böylece elektronikler daha iyicil konumlarda olduğundan sensör daha zorlu ortamlara yerleştirilebilir.

Ancak sarılı transformatör yapısından ötürü genelde büyük, hacimli ve pahalıdırlar.

Güçlü Yönleri: Yüksek doğruluk; güvenilir; sağlam; aşırı koşullar; yaygın olarak bulunur.
Zayıf yönleri: Pahalı; hacimli; ağır.

4.7 Yeni Nesil Endüktif ya da Kodlayıcılar

Genelde kodlayıcılar olarak adlandırılan yeni nesil endüktif sensörler geleneksel endüktif sensörlerle aynı ilkeleri kullanır, bu nedenle zorlu ortamlarda iyi, temassız performans sağlar. Bununla birlikte, hacimli tel kangalları kullanmak yerine, bu sensörler esnek ve sert altlıklar üzerinde baskı devreler kullanır.

Baskı sargılara geçilmesi başka bazı avantajlar da getirir:

Üretim maliyeti, boyut ve ağırlıkta büyük miktarda düşüş
Biçim faktöründe daha fazla esneklik
Sarma sürecinden doğruluktan sağma kaynaklarının çıkarılması
Eğrisel, 2D ve 3D konum algılama gibi karmaşık ölçüm geometrileri
Çok katmanlı devre kartlarının kullanılarak aynı alana birden çok sensör koyulabilir (örn. güvenlikle ilgili uygulamalarda yedekli sensörler).

Şek. 9 – yeni nesil Kodlayıcı örneği

EMC performansı genelde çözücüler veya LVDT’ler kadar iyidir. Bu durum, havacılık uygulamaları ve askeri uygulamalarda yeni nesil endüktif cihazların giderek daha fazla tercih edilmesiyle kendisini göstermektedir.

Güçlü Yönleri: Yüksek doğruluk; güvenilir; sağlam; farklı geometriler; kompakt; hafif.
Zayıf yönleri: Potansiyometrelerden daha pahalı

5. Yaygın hatalar

Aşağıda mühendislerin konum sensörleriyle ilgili en yaygın olarak olarak yaptıkları hatalar listelenmektedir:-

Sensör arızasının maliyetini hesaplamamak. Bütün mühendisler düşük maliyetli çözümleri seçmek ister. Bu, en düşük maliyetli sensörün seçilmesi kadar basit bir iş değildir. Genel bir kural olarak, bu alanda sensör arızasının maliyeti, bir konum sensörünün maliyetinden daha fazla sorun çıkarır ve çok daha pahalıya patlar. Bir diğer deyişle, sahada arızalanmayacak bir sensör seçilmesi genelde en iyi ve en düşük maliyetli çözümdür. Ayrıca göz önüne alınacak arızanın mahiyeti de önemlidir. Bozulan ve duran bir sensör genelde arızalanan ve yanlış sonuç veren bir sensörden çok daha az sorun ve maliyet çıkarır. Yanlış bir sensörün maliyet ve güvenlik açısından doğuracağı sonuçlar, sadece duran veya hata mesajı veren bir sensörden daha yüksek olabilir.

Tekrarlanabilirlik, çözünürlük ve doğruluk arasındaki farkı anlamamak. Geriye dönüp 3. bölüme bir göz atın ve bu temel kavramları anladığınızdan emin olun. Çözünürlük ve doğruluğu birbirine karıştırma hatasını yapmamalısınız (konum sensörü endüstrisi tarafından genelde yapılan bir hata). Optik bir kodlayıcının devir başına bir milyon sayım üretiyor olması, kesinlikle bir devirin milyonda biri oranında doğruluğa sahip olduğu anlamına gelmez. Tersine, çoğu mühendislik uygulamasında tekrarlanabilirlik en önemli gereksinimdir ve yüksek doğruluğa (ve dolayısıyla yüksek maliyete) sahip sensörlerin kullanılması gerekli değildir.

Sensör türü ve ortamı yanlış eşleştirmek. İnsanoğlu optik, manyetik, kapasitif, resistif ve endüktif tekniklerini kullanarak konumu ölçmekle ilgili temel fiziksel olguların çoğundan yararlanmanın yollarını bulmuştur. Her tekniğin kendine has güçlü ve zayıf yönleri bulunmaktadır. Genel bir kural olarak şunları tercih etmeyin

Kirli veya ıslak ortamlar için resistif (potansiyometrik), optik veya kapasitif sensörler. Dış mekan ekipmanlarında yoğunlaşma ve yüzey buzu sık karşılaşılan bir sorundur.
Aşırı çalışma sıcaklıklarında optik, manyetik veya kapasitif sensörler (çoğu 125C’nin üzerinde çalışmaz)
Manyetik alanları ortadan kaldırmak ve mekanik sensör montajını hassas olarak ayarlamak da mümkün olmadığı müddetçe yüksek ölçüm performansının gerekli olduğu manyetik sensörler
Zorlu ya da uzun süreli titreşim olan uygulamalarda potansiyometreler. Çünkü bunların kayan elektriksel kontakları yıpranabilir ve titreşimden kaynaklanan fazla miktardaki mikroskobik hareketlerden ötürü arızalanabilir.

Doğrudan ölçmek yerine bir ölçüm çıkarmak. İlgilendiğiniz objenin konumunu ölçmek konum sensörleri için iyi bir tasarım kuralıdır. Bir diğer deyişle, konumunu doğrudan ölçün. Örneğin transmisyon hattının sonundaki bir dişli gibi başka bir parçanın konumunu ya da bir tahrik motorunun konumunu ölçerek bir parçanın konumunu çıkarsamaya veya hesaplamaya çalışmayın. Muhtemelen kaçınılmaz olarak ölçüm performansını ve güvenilirliği azaltacak olan boşluklar, aralıklar, parçadan parçaya farklılıklar, mekanik hatalar, diferansiyel termal genişleme/daralma, vs. olacaktır.

Kablolar ve konektörleri unutmak. Kablolar ve konektörler sensöz hatalarının en önemli sebeplerinden biridir. Tüm tasarımlarda bunların hesaba katılması ve özellikle de hareket, şok ve darbeye maruz olan tüm uygulamalarda kablolardaki gerginliğin azaltılması gerekir.

Bir sensörün veri formunda küçük karakterlerle yazılmış bölümleri okumamak. Konum sensörü endüstrisindeki rekabet fazladır. Ne yazık ki, bu durum bazı üreticilerin teknik özellik verilerinde biraz fazla ticari zeka kullanmasına yol açmaktadır. Genelde bu yanlarına kalır, çünkü endüstri çoğu mühendisin bunun gibi bir belge okumamış olduğunu bilmektedir. Sonuç olarak sensörler örneğin 10.000 cpr’ye sahip olarak pazarlanmakta, ama doğruluktan bahsedilmemektedir. Bir diğer örnek etkileyici derece yüksek çözünürlüğe, ama çok daha az tekrarlanabilirliğe sahip sensörlerdir – bir diğer deyişle çözünürlük çok fazla, ama diğer yandan sensör çıktısındaki parazit de yüksektir. İşin bir veri formunun sırrı başlıklarındaki rakamlara takılmamak, küçük harfle yazılanları okumaktır.

6. Bir Konum Sensörü nasıl seçilir

Projeniz için bir konum sensörü seçerken ilk ve en önemli adım, özellikle sensör çözünürlüğü, tekrarlanabilirliği ve lineerliği konularında neye ihtiyaç duyulduğu konusunda kesinlikle net olmaktır. Bu özelliklerin herhangi biriyle ilgili yanlış seçim yapılması gereksiz masrafa yol açar. İşin sırrı asgari toplam maliyetle amaca uygun bir sensör bulmak – ayrıca analizinizde saha arızası için yer ayırmayı unutmamaktır.

Seçiminizde önemli olan her şeyi göz önüne almak için aşağıdakileri bir kontrol listesi olarak kullanabilirsiniz. Bunu konum sensörü tedarikçinize zarfın mekanik bir çizimiyle birlikte sağlamanız görüşmeleriniz için sağlam bir zemin oluşturacaktır:

Geometri – örneğin lineer ya da döner ya da eğri-lineer ya da 2D ya da 3D
Alan zarfı– mekanik sabitleme noktaları, kablo rotaları ve alan zarfı
Ölçüm türü– artımlı ya da mutlak
Tam ölçek – örneğin 360 derece ya da 600mm
Çözünürlük – diğer bir deyişle, ölçülmesi gereken en küçük değişiklik, örneğin 0,1 derece ya da 0,2mm
Tekrar edilebilirlik – diğer bir deyişle, ölçümün aynı noktaya geri dönülmesi bakımından stabilitesi – örneğin tekrar edilebilirlik = +/-0,025mm
Lineerlik – mükemmel doğrulukta bir ölçümden izin verilen azami sapma. Bu konuda dikkatli düşünmeniz gerekebilir, çünkü genellikle çoğu uygulama için en önemli şeyin bu olduğunu görüyoruz.
Çalışma ve saklama sıcaklık aralığı – -40 + 85 Celsius en yaygınıdır
Elektrik kaynağı – örneğin, 5V, 12V veya 24V
Elektrik çıkışı – örneğin Seri Veri, A/B pulsları, 0-10V, 4-20mA
Olağan dışı şeyler – örneğin – “güç tüketimini mümkün olduğunca düşük tutmak istiyoruz” ya da “sıcak sülfürik asitin içine sokulacak” ya da “kapasitif bir cihaz kullanıyoruz ve güvenilirlik sorunlarımız mevcut”