במערכות תעשייתיות, רכביות ומערכות בעלות אופי ביטחוני, נדרש משוב מיקום מדויק בתוך מעטפת מכנית צפופה, בתנאי סביבה קשים, ועם אמינות ארוכת טווח כדרישה שאינה נתונה לפשרה.
אחת מטכנולוגיות החישה שמוכיחות את עצמן שוב ושוב במצבים אלו היא חיישן מיקום לינארי עם קפיץ (Spring-Loaded Linear Position Sensor).
חיישנים אלו מספקים שיטה פשוטה, קשיחה ומוכחת בשטח למדידת מיקום לינארית, כאשר המקום מוגבל ועומסים סביבתיים כגון ויברציה, זעזועים וטמפרטורות קיצון הם חלק משגרת העבודה.
מהו חיישן מיקום לינארי עם קפיץ?
חיישן מיקום לינארי עם קפיץ הוא פוטנציומטר לינארי מבוסס מגע, המשתמש בקפיץ חזרה פנימי כדי לשמור על מגע רציף בין פין המדידה (plunger) לבין האלמנט המכני הנע.
תצורה זו מציעה מספר יתרונות מובנים:
-
משוב מיקום רציף ללא צורך באלקטרוניקה מורכבת
-
חזרה מכנית מיידית למצב המוארך
-
עמידות גבוהה לויברציה ולזעזועים
-
התנהגות צפויה וחוזרת על עצמה לאורך מיליוני מחזורים
בזכות מאפיינים אלו, חיישנים לינאריים עם קפיץ נפוצים מאוד בלולאות משוב מכניות קריטיות.
מאפיינים מרכזיים שמהנדסים מחפשים
בעת הגדרת חיישן מיקום לינארי עם קפיץ ליישומים תובעניים, מהנדסים בוחנים לרוב את הפרמטרים הבאים:
-
מהלך חשמלי בטווח של 10-40 מ"מ, לרוב סביב 25 מ"מ
-
יציאה התנגדותית (Resistive Output) המאפשרת עיבוד אות פשוט
-
כוח הפעלה מוגדר הנוצר ע"י קפיץ פנימי
-
אורך חיים מכני גבוה, לרוב מעל מיליון מחזורים מלאים
-
טווח טמפרטורות עבודה רחב
-
בית קומפקטי המתאים לתכנון במרחב מוגבל
-
עמידות לזעזועים, ויברציה ולחות
קריטריונים אלו חשובים במיוחד בפלטפורמות שבהן שינוי תכן הוא יקר וזמינות ארוכת טווח היא קריטית.
סדרת KTP – מימוש פרקטי של הטכנולוגיה
סדרת KTP של חיישני מיקום לינאריים עם קפיץ פותחה במיוחד כדי לתת מענה ליישומי משוב מיקום במרחב מוגבל ובתנאי סביבה קשים.
הסדרה משלבת תכנון מכני קומפקטי עם מבנה קשיח וביצועים חשמליים יציבים, ומתאימה הן למערכות תעשייתיות והן למערכות מוקשחות.
מאפיינים עיקריים של סדרת KTP
-
אפשרויות מהלך חשמלי עד 25.4 מ"מ
-
לינאריות של ±2% לאורך המהלך החשמלי הפעיל
-
מתח עבודה מרבי של 60V AC/DC
-
אורך חיים מכני של 1,000,000 מחזורים מלאים ו-5,000,000 מחזורי dither
-
טווח טמפרטורות עבודה של -40°C עד +135°C
-
קפיץ חזרה פנימי עם כוח הפעלה מבוקר
-
עמידות גבוהה לויברציה, זעזועים ולחות
מאפיינים אלו מאפשרים שילוב של סדרת KTP במערכות מכניות קיימות עם השפעה מינימלית על תכן המערכת.
מתוכננת לתנאי עבודה קשים
ביישומים מהעולם האמיתי, חיישנים חשופים להרבה מעבר לתנאי מעבדה נקיים.
סדרת KTP מתוכננת לפעול באופן אמין בסביבות הכוללות:
-
ויברציה מתמשכת
-
אירועי זעזוע מכניים
-
לחות גבוהה
-
תנודות טמפרטורה רחבות
מאפיינים אלו הופכים את הסדרה למתאימה לפלטפורמות שבהן הגישה לחיישן מוגבלת ומרווחי התחזוקה ארוכים.
יישומים טיפוסיים
חיישני מיקום לינאריים עם קפיץ מסדרת KTP משמשים בין היתר ביישומים הבאים:
-
משוב מיקום לאקטואטורים
-
ניטור מיקום שסתומים ומנחתים
-
מדידת מהלך ותזוזה מכנית
-
אוטומציה תעשייתית ורובוטיקה
-
מערכות רכב ושטח
-
פלטפורמות מוקשחות וניידות
ברבים מהיישומים הללו, החיישן מהווה חלק אינטגרלי מהמערכת המכנית ונדרש לפעול באמינות לאורך כל חיי המוצר.
שיקולי תכנון בבחירת חיישן
בעת בחירת חיישן מיקום לינארי עם קפיץ, חשוב לבחון מעבר למפרט החשמלי בלבד. בין השיקולים המרכזיים:
-
התאמה למעטפת המכאנית
-
מרווחים בין מהלך חשמלי למהלך מכני
-
כוח הפעלה וחוזק נקודת העצירה
-
עמידות סביבתית
-
זמינות ארוכת טווח ותמיכת יצרן
סדרת KTP תוכננה מתוך ראייה מערכתית זו, במטרה להפחית סיכוני אינטגרציה.
פתרון מוכח למערכות תובעניות
עבור מהנדסים ואנשי רכש המחפשים חיישן מיקום לינארי עם קפיץ שהוא קשיח, קומפקטי ומתועד היטב, סדרת KTP מציעה פתרון פרקטי ומוכח.
השילוב בין פשטות מכנית, עמידות סביבתית והתנהגות חשמלית צפויה הופך אותה לבחירה חזקה הן לתכנונים חדשים והן לפלטפורמות ייצור ארוכות טווח.