เซ็นเซอร์วัดมุม NOVOTECHNIK Encoder Rotary Sensor IP-6501-A502 IP6501A502 IP-6501-A502

Novotechnik IP-6501-A502 | โพเทนชิโอมิเตอร์เพลาหมุน — 355°, 5kΩ, ±0.075% ความเป็นเส้นตรง, IP65, พลาสติกนำไฟฟ้า, 100 ล้านรอบ, −40°C ถึง +100°C

ภาพรวม

Novotechnik IP-6501-A502 เป็นโพเทนชิโอมิเตอร์เพลาหมุนจากซีรีส์ IP6000 สำหรับอุตสาหกรรมของ Novotechnik ครอบคลุมช่วงการหมุนทางไฟฟ้า 355° พร้อมองค์ประกอบความต้านทานพลาสติกนำไฟฟ้า 5kΩ และความเป็นเส้นตรงอิสระ ±0.075%

มันแปลงตำแหน่งเชิงมุมของเพลาให้เป็นเอาต์พุตแรงดันอนาล็อกที่เป็นสัดส่วนผ่านหลักการแบ่งแรงดัน — แรงดันเอาต์พุตที่ตัวปัดจะแปรผันโดยตรงกับตำแหน่งเชิงมุมของเพลาภายในระยะการเดินทางทางไฟฟ้า 355° ทำให้เป็นอินเทอร์เฟซที่ตรงไปตรงมาสำหรับช่องอินพุตอนาล็อก, ตัวปรับสัญญาณ หรือตัวควบคุมตำแหน่งใดๆ ที่รับเอาต์พุตแรงดันแบบต้านทานหรือแบบอัตราส่วน

Novotechnik สร้างซีรีส์ IP6000 โดยมีลำดับความสำคัญทางวิศวกรรมสามประการที่สำคัญในการตรวจจับตำแหน่งในอุตสาหกรรม: อายุการใช้งานยาวนานโดยไม่ต้องปรับเทียบใหม่, ทนทานต่อสภาพแวดล้อมของเครื่องมือกลและตำแหน่งเครื่องจักรในอุตสาหกรรม, และความแม่นยำที่การควบคุมตำแหน่งแบบวงปิดต้องการ

องค์ประกอบความต้านทานพลาสติกนำไฟฟ้าบรรลุทั้งสามประการพร้อมกัน ต่างจากโพเทนชิโอมิเตอร์แบบพันลวดที่ตัวปัดจะเคลื่อนที่ผ่านลวดแต่ละเส้นและสร้างสัญญาณรบกวนทางไฟฟ้าที่จุดสัมผัสแต่ละจุด พื้นผิวพลาสติกนำไฟฟ้าจะต่อเนื่อง — ตัวปัดจะเคลื่อนที่ผ่านรางความต้านทานที่เรียบและสม่ำเสมอ โดยไม่มีการเปลี่ยนแปลงขั้นบันได, ไม่มีสัญญาณรบกวนข้ามลวด, และมีการสึกหรอทางกลน้อยที่สุดต่อรอบ

ผลลัพธ์คือโพเทนชิโอมิเตอร์ที่ได้รับการจัดอันดับสำหรับ 100 ล้านรอบการทำงานทางกล — อายุการใช้งานที่แปลเป็นความน่าเชื่อถือในการทำงานหลายทศวรรษในการใช้งานเครื่องจักรส่วนใหญ่ เครื่องจักรที่หมุนแกนตำแหน่ง 1000 ครั้งต่อวัน จะใช้เวลามากกว่า 270 ปีในการถึง 100 ล้านรอบ

ตัวเลขนี้ไม่ใช่ขีดจำกัดทางทฤษฎี แต่เป็นคุณสมบัติที่ผ่านการทดสอบของเทคโนโลยีพลาสติกนำไฟฟ้าที่ทำให้เซ็นเซอร์ของ Novotechnik เป็นส่วนประกอบมาตรฐานในเครื่องจักรสำหรับอุตสาหกรรมที่มีอายุการใช้งานยาวนาน

ข้อมูลจำเพาะหลัก

องค์ประกอบความต้านทานพลาสติกนำไฟฟ้า — ทำไมจึงสำคัญ

การเลือกพลาสติกนำไฟฟ้าแทนโครงสร้างแบบพันลวดเป็นการตัดสินใจข้อมูลจำเพาะพื้นฐานที่กำหนดความเหมาะสมของโพเทนชิโอมิเตอร์นี้สำหรับการใช้งานในอุตสาหกรรมที่ต้องการความแม่นยำ

องค์ประกอบแบบพันลวดจะสร้างขั้นบันไดแรงดันเล็กน้อยเมื่อตัวปัดเคลื่อนที่จากลวดหนึ่งไปยังอีกเส้นหนึ่ง ทำให้เกิดขีดจำกัดความละเอียดเท่ากับระยะห่างของลวดหนึ่งเส้น — โดยทั่วไปคือ 0.05° ถึง 0.5° ขึ้นอยู่กับความหนาแน่นของการพัน

นอกจากนี้ยังสร้างสัญญาณรบกวนเป็นช่วงๆ ที่จุดตัดของลวดแต่ละเส้น ซึ่งอาจรบกวนวงจรอินพุตอนาล็อกที่ละเอียดอ่อนและทำให้ระบบควบคุมไม่เสถียร

องค์ประกอบพลาสติกนำไฟฟ้าไม่มีขีดจำกัดความละเอียดดังกล่าว — แรงดันเอาต์พุตจะเปลี่ยนแปลงอย่างต่อเนื่องและราบรื่นตามตำแหน่งเชิงมุม โดยความละเอียดถูกจำกัดโดยตัวแปลงอนาล็อกเป็นดิจิทัลที่อ่านสัญญาณเท่านั้น

สิ่งนี้ทำให้ IP-6501-A502 เหมาะสำหรับการใช้งานควบคุมตำแหน่งแบบวงปิดที่ต้องการความละเอียดของส่วนเพิ่มตำแหน่งที่ละเอียดอ่อนและต้องการความแม่นยำ และที่ภูมิคุ้มกันสัญญาณรบกวนของสัญญาณตำแหน่งส่งผลโดยตรงต่อเสถียรภาพของวงจรควบคุม

ลักษณะการสึกหรอของพลาสติกนำไฟฟ้าก็แตกต่างจากแบบพันลวดอย่างสิ้นเชิง องค์ประกอบแบบพันลวดจะสึกหรอจากการเสียดสีทางกลของตัวปัดกับลวด ทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงความต้านทานและในที่สุดก็เกิดวงจรเปิดที่ตำแหน่งที่ใช้งานหนัก

พลาสติกนำไฟฟ้าจะสึกหรออย่างสม่ำเสมอบนพื้นผิว โดยชุดตัวปัดแบบหลายนิ้วที่ทำจากโลหะมีค่าจะกระจายแรงกดสัมผัสและยืดอายุการใช้งานทั้งองค์ประกอบและตัวปัดไปพร้อมๆ กัน

±0.075% ความเป็นเส้นตรง — ความแม่นยำของตำแหน่งเชิงมุมในการใช้งานจริง

ข้อมูลจำเพาะความเป็นเส้นตรง ±0.075% หมายความว่าค่าเบี่ยงเบนที่แย่ที่สุดของแรงดันตัวปัดจริงจากเส้นตรงที่สมบูรณ์แบบที่เชื่อมต่อแรงดันปลายทั้งสอง จะไม่เกิน 0.075% ของช่วงแรงดันเต็มสเกล

สำหรับช่วงทางไฟฟ้า 355° ที่แรงดันกระตุ้นเต็มสเกล 10V นี่แสดงถึงข้อผิดพลาดตำแหน่งสูงสุด 0.27° สำหรับแรงดันกระตุ้น 5V ข้อผิดพลาดแรงดันสูงสุดคือ 3.75 mV

นี่คือค่าความเป็นเส้นตรงอิสระ — เส้นตรงคือค่าที่เหมาะสมที่สุดกับเส้นโค้งการถ่ายโอนจริง ไม่ใช่จากปลายถึงปลาย

สำหรับการใช้งานที่ความเป็นเส้นตรงจากปลายถึงปลายมีความสำคัญ (เมื่ออุปกรณ์ถูกใช้งานแบบอัตราส่วนโดยใช้แรงดันไฟเลี้ยงเป็นค่าอ้างอิง) ค่าอาจแตกต่างกันเล็กน้อย

ความสามารถในการทำซ้ำ 0.007° เป็นข้อมูลจำเพาะแยกต่างหากที่ยืนยันว่าเซ็นเซอร์กลับไปยังเอาต์พุตทางไฟฟ้าเดิมที่ตำแหน่งทางกลเดิม — เล็กพอที่จะไม่สำคัญในการใช้งานใดๆ ที่ความเป็นเส้นตรง ±0.075% เป็นที่ยอมรับได้

ตัวเรือนซีล IP65 และเพลาสแตนเลส

ระดับ IP65 ครอบคลุมการป้องกันฝุ่นสมบูรณ์และป้องกันละอองน้ำ — เหมาะสำหรับสภาพแวดล้อมของเครื่องมือกลที่เซ็นเซอร์ป้อนกลับตำแหน่งมักจะติดตั้ง เพลาสแตนเลสพร้อมช่องซีลเป็นรายละเอียดการออกแบบที่ทำให้ IP65 สามารถทำได้ที่ทางออกเพลา: ระยะห่างมาตรฐานระหว่างเพลาและตัวเรือนจะเป็นเส้นทางเปิดสำหรับการปนเปื้อน ช่องซีลจะปิดช่องว่างนี้โดยไม่เพิ่มแรงเสียดทานที่อาจเพิ่มแรงบิดเริ่มต้นให้สูงกว่าข้อกำหนด <1.5 Ncmตัวเรือนอะลูมิเนียมอโนไดซ์ให้ความทนทานต่อการกัดกร่อนและความเสถียรของมิติในช่วงอุณหภูมิการทำงาน −40°C ถึง +100°C

ค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวทางความร้อนของอะลูมิเนียมแตกต่างจากเหล็ก แต่ขนาดของตัวเรือนที่ปลายสุดของช่วงอุณหภูมิยังคงอยู่ในเกณฑ์ที่ยอมรับได้สำหรับการติดตั้งทางกลกับหน้าแปลนยึดและข้อต่อเพลา

การใช้งาน: เมื่อโพเทนชิโอมิเตอร์แบบหมุนมีประสิทธิภาพเหนือกว่าเอ็นโค้ดเดอร์

สำหรับการใช้งานที่ต้องการเอาต์พุตตำแหน่งอนาล็อกที่ง่ายและตรงไปตรงมา โดยไม่ต้องมีความซับซ้อนในการนับพัลส์, การโฮมมิ่ง, และการสำรองแบตเตอรี่ของเอ็นโค้ดเดอร์แบบเพิ่มค่าหรือแบบสัมบูรณ์ โพเทนชิโอมิเตอร์แบบหมุนคุณภาพสูงเช่น IP-6501-A502 เป็นตัวเลือกที่เหมาะสม

การป้อนกลับตำแหน่งวาล์วควบคุม, การตรวจจับตำแหน่งคันเร่ง, การควบคุมมุมเงยของเสาอากาศ, การวัดมุมตะขอเครน, และการป้อนกลับมุมพวงมาลัยในยานพาหนะอุตสาหกรรม ล้วนเป็นการใช้งานที่แรงดันอนาล็อกที่เป็นสัดส่วนโดยตรงกับมุมจะสะดวกกว่าการนับพัลส์ดิจิทัลที่ต้องแปลงเป็นมุมในซอฟต์แวร์

ช่วงทางไฟฟ้า 355° — เหลือแถบตายทางกล 5° ที่จุดพันกลับ — เข้ากันได้กับการตรวจจับตำแหน่งการหมุนส่วนใหญ่ที่ไม่ต้องการการวัดแบบต่อเนื่อง 360°

สำหรับการตรวจสอบการหมุนอย่างต่อเนื่อง IP-6501-A502 ไม่เหมาะสม (มีโซนตายทางไฟฟ้า); สำหรับการใช้งานแบบรอบเดียวและการหมุนบางส่วนภายใน ±177.5° จากจุดศูนย์กลาง ถือว่าเหมาะสมอย่างยิ่ง

คำถามที่พบบ่อย

คำถามที่ 1: รหัสรุ่น "A502" หมายถึงอะไร และมีความหมายอย่างไรต่อความต้านทาน?

รหัส A502 ระบุค่าความต้านทานปกติ ในการเข้ารหัสซีรีส์ IP6000 ของ Novotechnik "502" สอดคล้องกับ 5kΩ (5 × 10²) มีค่าความต้านทานอื่นๆ ในซีรีส์ IP6501 สำหรับความต้องการอิมพีแดนซ์แหล่งกำเนิดที่แตกต่างกัน

ความต้านทาน 5kΩ เป็นการสร้างสมดุลระหว่างการให้ความต้านทานเพียงพอเพื่อลดการสูญเสียพลังงานที่แรงดันไฟเลี้ยงสูงสุด 42V (ที่ 42V กระแสรวมขององค์ประกอบคือ 8.4mA) และการรักษาอิมพีแดนซ์แหล่งกำเนิดให้ต่ำพอที่กระแสที่แนะนำ ≤1 µA ของวงจรตัวปัดจะไม่ทำให้เกิดข้อผิดพลาดในการโหลดที่อินพุตอนาล็อก

จับคู่ความต้านทานกับอิมพีแดนซ์อินพุตของวงจรรับ

คำถามที่ 2: สามารถใช้ IP-6501-A502 เป็นเอาต์พุตเครื่องส่งสัญญาณ 4–20mA ได้หรือไม่?

ไม่. IP-6501-A502 เป็นตัวแบ่งแรงดันแบบพาสซีฟ — ให้เอาต์พุตแรงดันแบบอัตราส่วน ไม่ใช่เอาต์พุตกระแส การเชื่อมต่อกับลูป 4–20mA จำเป็นต้องมีโมดูลปรับสัญญาณหรือเครื่องส่งสัญญาณแยกต่างหากที่จ่ายแรงดันกระตุ้นให้กับโพเทนชิโอมิเตอร์และแปลงแรงดันตัวปัดให้เป็นกระแสลูป 4–20mA ที่เป็นสัดส่วนกับตำแหน่ง Novotechnik และผู้ผลิตรายอื่นนำเสนอโมดูลเครื่องส่งสัญญาณที่เข้ากันได้สำหรับการแปลงนี้

อีกทางเลือกหนึ่ง โมดูลอินพุตอนาล็อก PLC จำนวนมากรับอินพุตโพเทนชิโอมิเตอร์ (ความต้านทาน) หรือแรงดันแบบอัตราส่วนโดยตรง ซึ่งทำงานร่วมกับ IP-6501-A502 ได้โดยตรงโดยไม่ต้องปรับสัญญาณ

คำถามที่ 3: IP-6501-A502 เชื่อมต่อทางกลกับเพลาหมุนที่กำลังวัดอย่างไร?

เพลาของ IP-6501-A502 เองจะต้องเชื่อมต่อกับองค์ประกอบที่หมุนที่กำลังวัด สำหรับการวัดตำแหน่งเชิงมุมที่เซ็นเซอร์ติดตั้งบนโครงสร้างที่อยู่กับที่และเพลาที่วัดผ่านข้อต่อไปยังเพลาเซ็นเซอร์ ขอแนะนำให้ใช้ข้อต่อแบบยืดหยุ่นเพื่อรองรับการเยื้องศูนย์ระหว่างเพลาเซ็นเซอร์และเพลาที่วัด

ข้อต่อแบบแข็งจะส่งแรงบิดที่เกิดจากการเยื้องศูนย์ไปยังเพลาเซ็นเซอร์ ซึ่งอาจเพิ่มแรงบิดเริ่มต้นและเร่งการสึกหรอของตลับลูกปืน ข้อกำหนดแรงบิดเริ่มต้น <1.5 Ncm สมมติว่าเพลาเซ็นเซอร์ได้รับการจัดตำแหน่งอย่างถูกต้องและไม่มีภาระด้านข้างที่สำคัญ

คำถามที่ 4: จะเกิดอะไรขึ้นที่แถบตาย 5° ระหว่าง 355° และ 360°?เมื่อสิ้นสุดระยะการเดินทางทางไฟฟ้า 355° ตัวปัดจะออกจากรางพลาสติกนำไฟฟ้าและเข้าสู่โซนตายที่เอาต์พุตไม่แน่นอน

ในการใช้งานที่เพลาอาจหมุนเกิน 355° จากตำแหน่งศูนย์ ระบบควบคุมจะต้องจัดการกับการเปลี่ยนแปลงนี้ — โดยทั่วไปโดยการจำกัดระยะการเดินทางทางกลให้อยู่ภายในช่วงทางไฟฟ้า 355° หรือโดยการตรวจจับการเปลี่ยนแปลงและจัดการว่าเป็นสภาวะนอกช่วง 

IP-6501-A502 รองรับการหมุนทางกลอย่างต่อเนื่อง (360° และเกินกว่านั้น) แต่เอาต์พุตทางไฟฟ้าจะถูกกำหนดสำหรับช่วง 355° ± 2° เท่านั้น

คำถามที่ 5: IP-6501-A502 ใช้ขั้วต่อประเภทใด และการกำหนดพินเป็นอย่างไร?

IP-6501-A502 ใช้ขั้วต่อ 5 พินที่จุดเชื่อมต่อทางไฟฟ้า การกำหนดพินเป็นไปตามมาตรฐานของ Novotechnik: โดยทั่วไปสองพินสำหรับปลายองค์ประกอบ (แหล่งจ่ายไฟกระตุ้นและขากลับ), หนึ่งพินสำหรับเอาต์พุตตัวปัด, และอีกสองพินเพิ่มเติมสำหรับกราวด์ตัวเรือนและการเชื่อมต่อสำรอง/ชีลด์

การกำหนดพินที่แน่นอนจะระบุไว้ในเอกสารข้อมูลซีรีส์ IP6501 ของ Novotechnik ขั้วต่อที่เข้าคู่กันเป็นแบบวงกลม 5 พินมาตรฐาน — ยืนยันขนาดเปลือกและการจัดเรียงหน้าสัมผัสจากเอกสารข้อมูลก่อนระบุชุดสายเคเบิล