חיישן אינקרמנטלי יודע כמה המערכת זזה.
חיישן אבסולוטי יודע איפה היא נמצאת.

מערכות מכניות רבות יודעות לנוע בדיוק גבוה, לבצע פקודות מורכבות ולעבוד בתוך לולאת בקרה מהירה.

אבל ברגע שמנתקים את המתח ומפעילים את המערכת מחדש, עולה שאלה בסיסית:

האם הבקר באמת יודע מהו המיקום המכני הנוכחי של המנגנון?

במקרים רבים, התשובה היא לא.

המנוע אולי נעצר בזווית מסוימת, הזרוע הרובוטית נשארה באמצע המהלך, השסתום נשאר פתוח חלקית או מנגנון ההצבעה נעצר בכיוון מסוים.

כאשר המתח חוזר, הבקר אינו בהכרח יודע היכן המנגנון נמצא בפועל.

כדי לפתור זאת, מערכות רבות מבצעות תהליך Homing – תנועה יזומה לעבר נקודת ייחוס מכנית.

אבל Homing אינו תמיד פתרון פשוט, בטוח או רצוי.

במערכות שבהן נדרשת ידיעת מיקום מיידית לאחר ההפעלה, חיישן מיקום סיבובי אבסולוטי עשוי לשנות לחלוטין את מבנה המערכת.

מהו Homing?

Homing הוא תהליך שבו המערכת נעה לאחר ההפעלה עד שהיא מזהה נקודת ייחוס ידועה.

נקודת הייחוס יכולה להתבסס על:

• Limit Switch
• חיישן קרבה
• סימון אופטי
• נקודת עצירה מכנית
• אינדקס של Encoder
• חיישן נוסף המזהה את מיקום האפס

לאחר זיהוי נקודת הייחוס, הבקר מאפס את מונה המיקום ומתחיל לעקוב אחר התנועה ביחס אליה.

התהליך נפוץ במערכות המבוססות על Encoders אינקרמנטליים, משום שחיישנים אלה מודדים שינוי במיקום, אך אינם תמיד מספקים את המיקום האבסולוטי של המנגנון מיד לאחר ההפעלה.

לדוגמה, Encoder אינקרמנטלי יכול לומר שהציר נע 20 מעלות ימינה מאז ההדלקה.

אבל הוא אינו בהכרח יודע האם נקודת ההתחלה הייתה:

• 10 מעלות
• 90 מעלות
• 180 מעלות
• או כל מיקום אחר

לכן, ללא נקודת ייחוס, הבקר יודע כמה המנגנון נע – אך לא בהכרח היכן הוא נמצא.

מה הבעיה ב-Homing?

במערכת פשוטה, תהליך Homing עשוי להיות פתרון יעיל.

המנוע נע לאט עד שהוא פוגש Limit Switch, נקודת האפס נקבעת, והמערכת מוכנה לעבודה.

אבל במערכות מורכבות, Homing יוצר דרישות נוספות ברמת המכניקה, החשמל, התוכנה והבטיחות.

תנועה לא רצויה בזמן ההפעלה

כדי למצוא את נקודת האפס, המנגנון חייב לנוע.

במקרים מסוימים, התנועה הזו אינה רצויה.

לדוגמה:

• זרוע רובוטית עלולה לפגוע בציוד סמוך
• מנגנון רפואי עלול להיות במגע עם מטופל
• שסתום עלול לשנות את מצב התהליך
• מערכת EO/IR עלולה לאבד את כיוון ההצבעה
• מנגנון בכלי טיס בלתי מאויש עלול לנוע בזמן קריטי
• אקטואטור עלול להפעיל עומס על מבנה קיים
• דלת, מכסה או מנגנון נע עלולים להיתקל בחסימה

במקרים כאלה, עצם הדרישה לבצע תנועה כדי לדעת את המיקום הופכת לבעיה מערכתית.

זמן הפעלה ארוך יותר

תהליך Homing דורש זמן.

המערכת אינה יכולה להתחיל מיד בפעולה, אלא חייבת קודם:

1. להפעיל את הבקר
2. לבדוק את החיישנים
3. להניע את המנגנון
4. לחפש את נקודת הייחוס
5. לזהות אותה
6. לאפס את מונה המיקום
7. לחזור למיקום העבודה

במכונה תעשייתית, זמן זה עשוי להיות זניח.

במערכת שצריכה לחזור לפעולה מיד לאחר הפסקת חשמל, הוא עלול להיות משמעותי.

רכיבים נוספים

Homing דורש בדרך כלל רכיב ייחוס נוסף.

זה יכול להיות Limit Switch, חיישן אופטי, חיישן קרבה או מנגנון מכני.

כל רכיב נוסף מוסיף:

• חיווט
• מחברים
• מקום במערכת
• עלות הרכבה
• נקודת כשל נוספת
• בדיקות
• תחזוקה
• מורכבות תוכנה

העלות האמיתית של Homing אינה רק מחירו של החיישן הנוסף.

יש להביא בחשבון את כל העלות המערכתית סביבו.

תלות בתקינות נקודת הייחוס

אם Limit Switch נשחק, נשבר, זז ממקומו או אינו מזוהה כראוי, המערכת עלולה:

• להמשיך לנוע מעבר לטווח המותר
• לא למצוא את נקודת האפס
• להיכנס לתקלה
• לקבוע מיקום שגוי
• לפגוע במנגנון
• לדרוש התערבות של מפעיל

ככל שהמערכת פועלת בסביבה קשה יותר, כך גדלה החשיבות של אמינות מנגנון ה-Homing.

מהו חיישן מיקום אבסולוטי?

חיישן מיקום אבסולוטי מספק אות המייצג את המיקום המכני הנוכחי של הציר או המנגנון.

כל זווית מקבלת ערך מוגדר.

לדוגמה, בטווח של 0° עד 360°:

• 0° יכול להיות מיוצג על ידי אות נמוך
• 90° על ידי ערך ביניים
• 180° על ידי ערך גבוה יותר
• 360° על ידי סוף טווח המדידה

האות יכול להיות, בהתאם לדגם:

• מתח אנלוגי
• יציאה Ratiometric
• PWM
• יציאה כפולה
• ממשק דיגיטלי

כאשר המערכת נדלקת, הבקר קורא את האות ויודע מיד את מיקום המנגנון.

אין צורך להניע את הציר לנקודת ייחוס כדי לברר היכן הוא נמצא.

ההבדל בין מדידה יחסית למדידה אבסולוטית

ההבדל המרכזי אינו רק בסוג האות, אלא בהתנהגות המערכת לאחר הפעלה מחדש.

מדידה יחסית

חיישן יחסי מודד את השינוי שהתרחש מנקודת ההתחלה.

הוא יכול לומר:

• הציר נע 30° ימינה
• המנוע ביצע 500 פולסים
• המנגנון התקדם 12 מ"מ

אבל אם נקודת ההתחלה אינה ידועה, גם המיקום הסופי אינו ידוע בוודאות.

מדידה אבסולוטית

חיישן אבסולוטי מספק את המיקום הנוכחי עצמו.

לדוגמה:

• הציר נמצא ב-42°
• השסתום פתוח ב-65%
• המנוף נמצא במרכז הטווח
• המנגנון נמצא סמוך לגבול התנועה

המידע הזה זמין מיד לאחר הפעלת המתח, ללא תלות בתנועה שבוצעה לפני הכיבוי.

מה קורה לאחר הפסקת חשמל?

נניח שמנגנון סיבובי נע במהלך העבודה לזווית של 137°.

בדיוק באותו רגע מתרחשת הפסקת חשמל.

המנגנון נשאר במקומו.

לאחר חזרת המתח, קיימים שני מצבים אפשריים.

מערכת המבוססת על מונה אינקרמנטלי בלבד

הבקר מופעל מחדש והמונה מתחיל מאפס.

מבחינת התוכנה, המיקום עשוי להיראות כ-0°, למרות שבפועל המנגנון נמצא ב-137°.

כדי לתקן זאת, המערכת חייבת לבצע Homing.

מערכת עם חיישן אבסולוטי

הבקר קורא את אות החיישן מיד לאחר ההפעלה.

המערכת מזהה שהמנגנון נמצא ב-137° ויכולה להמשיך לפעול בהתאם ללוגיקה שהוגדרה.

אין צורך בתנועה יזומה לנקודת אפס.

מתי Homing עלול להיות בעייתי במיוחד?

רובוטיקה

בזרוע רובוטית, כל מפרק יכול להימצא בזווית אחרת בעת ההפעלה.

תהליך Homing עשוי לגרום לתנועה של כמה צירים בו-זמנית או ברצף.

אם סביבת העבודה אינה פנויה, קיימת סכנת התנגשות.

חיישן אבסולוטי בכל מפרק מאפשר לבקר להבין מיד את תנוחת הזרוע.

מערכות EO/IR ומנגנוני הצבעה

מערכות ייצוב, עקיבה והצבעה נדרשות לעיתים לשמור על כיוון מדויק גם לאחר הפסקה זמנית.

תנועה לנקודת אפס עלולה לגרום לאובדן קו ראייה, לעיכוב בחזרה למשימה או לתנועה מכנית שאינה רצויה.

אקטואטורים ושסתומים

במערכות תהליך, מצב השסתום בעת ההפעלה חשוב מאוד.

המערכת צריכה לדעת האם השסתום:

• סגור
• פתוח
• פתוח חלקית
• או נמצא במצב חריג

הנעת השסתום לנקודת אפס רק לצורך כיול עלולה להשפיע על התהליך עצמו.

ציוד רפואי

במערכת רפואית, מנגנון עשוי להיות במגע עם מטופל, מיטה, כיסא, זרוע תמיכה או מערכת הדמיה.

תנועה אוטומטית בעת ההפעלה אינה תמיד אפשרית או בטוחה.

רחפנים ומערכות בלתי מאוישות

מערכות בלתי מאוישות כוללות מנגנוני היגוי, אנטנות, מצלמות, גימבלים, מדפים ואקטואטורים.

לאחר הפעלה מחדש, הבקר צריך לדעת מיד מהו מצב המנגנונים.

במערכת ניידת, לא תמיד קיימת אפשרות לבצע תנועת Homing מלאה.

מכונות אוטומטיות

מכונה עשויה להיעצר כאשר חומר גלם, כלי עבודה או מוצר נמצאים בתוך אזור התנועה.

תהליך Homing עלול לפגוע בחלק, בכלי או במכונה עצמה.

האם חיישן אבסולוטי תמיד מבטל Homing?

לא בהכרח.

חיישן אבסולוטי יכול לבטל את הצורך ב-Homing לצורך ידיעת המיקום, אך עדיין עשויים להיות מקרים שבהם המערכת מבצעת תהליך בדיקה או אימות.

לדוגמה:

• בדיקת תקינות מכנית
• אימות גבולות תנועה
• זיהוי החלקה בין החיישן לציר
• בדיקת Limit Switches בטיחותיים
• כיול תקופתי
• אימות מצב לאחר תחזוקה

היתרון הוא שהמערכת אינה תלויה בתהליך הזה כדי לדעת מהו המיקום הראשוני.

ניתן לבצע בדיקות בצורה מבוקרת, בזמן מתאים ובמהירות נמוכה, במקום להפוך את Homing לתנאי הכרחי לכל הפעלה.

חיישן אבסולוטי מול Limit Switch

Limit Switch מספק בדרך כלל מידע בינארי:

• הופעל
• לא הופעל

הוא מזהה נקודה מסוימת, אך אינו מודד את כל טווח התנועה.

חיישן מיקום סיבובי מספק מידע רציף על הזווית.

לדוגמה:

מצב	Limit Switch	חיישן אבסולוטי
זיהוי נקודת אפס	כן	כן
ידיעת המיקום בכל הטווח	לא	כן
מידע מיד לאחר ההפעלה	רק אם המנגנון נמצא בנקודה	כן
נדרשת תנועה לצורך ייחוס	בדרך כלל כן	בדרך כלל לא
זיהוי תנועה חריגה	מוגבל	אפשרי
בקרה רציפה	לא	כן

במערכות מסוימות ניתן להשתמש בשניהם:

• חיישן אבסולוטי למדידת המיקום
• Limit Switch כגבול בטיחות עצמאי

כך מתקבלת הפרדה בין פונקציית המדידה לפונקציית ההגנה.

למה Hall Effect מתאים למדידה אבסולוטית?

חיישני מיקום סיבוביים מודרניים רבים מבוססים על טכנולוגיית Hall Effect.

החיישן מודד את השדה המגנטי הנוצר על ידי מגנט המחובר לציר או למנגנון.

מאחר שאין מגע מכני בין אלמנט המדידה לבין הציר, מתקבלים יתרונות חשובים:

• ללא שחיקה של מסלול התנגדות
• חיי עבודה ארוכים
• פעולה במיליוני מחזורים
• עמידות טובה לרעידות ולהלם
• אפשרות למבנה אטום
• התאמה לסביבות אבק, מים ולחות
• יציבות לאורך זמן
• אפשרות לתכנות טווח הזווית

בניגוד לפוטנציומטר מכני, אין מגב הנע על פני מסלול התנגדות ולכן אין שחיקה מכנית של אלמנט המדידה.

מה המשמעות של טווח זווית ניתן לתכנות?

בחיישנים רבים ניתן להגדיר את טווח המדידה בהתאם ליישום.

לדוגמה, אותו חיישן יכול להיות מוגדר למדידה של:

• 0° עד 30°
• 0° עד 90°
• 0° עד 180°
• 0° עד 360°

כאשר טווח היציאה החשמלית מותאם לטווח התנועה המכני, ניתן לנצל טוב יותר את רזולוציית הבקר.

לדוגמה, אם המנגנון נע רק לאורך 60°, אין תמיד צורך לפרוס את אות היציאה על פני 360° מלאים.

ניתן לתכנת את החיישן כך שכל טווח האות החשמלי ייצג את 60° הרלוונטיים.

כך מתקבלים:

• רגישות גבוהה יותר
• ניצול טוב יותר של כניסת ה-ADC
• זיהוי מדויק יותר של שינויים קטנים
• התאמה טובה יותר ללולאת הבקרה

אות Ratiometric – למה זה חשוב?

בחיישן עם יציאה Ratiometric, אות היציאה משתנה ביחס למתח ההזנה.

לדוגמה, בחיישן המוזן מ-5V:

• אות נמוך עשוי להיות כ-0.5V
• מרכז הטווח כ-2.5V
• אות גבוה כ-4.5V

אם מתח ההזנה משתנה מעט, גם אות היציאה משתנה ביחס דומה.

כאשר החיישן וה-ADC משתמשים באותו מתח ייחוס, ניתן להפחית את השפעת השינויים במתח ההזנה על תוצאת המדידה.

זו תצורה נפוצה במערכות רכב, OEM, אקטואטורים ובקרים משובצים.

מהי יציאה כפולה ולמה צריך Redundancy?

במערכות מסוימות נדרשת יציאה כפולה.

החיישן מספק שני ערוצי מדידה, לעיתים עם פונקציות העברה שונות.

לדוגמה:

• ערוץ אחד עולה עם הזווית
• ערוץ שני יורד עם הזווית

הבקר יכול להשוות בין הערוצים ולזהות:

• נתק
• קצר
• סטייה
• תקלה באחד הערוצים
• אות שאינו סביר
• חוסר התאמה בין המדידות

יציאה כפולה אינה הופכת כל מערכת לבטיחותית באופן אוטומטי.

יש לבדוק גם:

• האם הערוצים עצמאיים
• האם קיימת הפרדה חשמלית
• האם שני הערוצים משתמשים באותו אלמנט מדידה
• כיצד הבקר מאמת את האותות
• מהו המצב הבטוח במקרה של אי-התאמה

עם זאת, Redundancy יכולה להוסיף שכבת אבחון חשובה במערכות קריטיות.

Shaft או Puck – איזו תצורה מתאימה?

בחירת חיישן מיקום סיבובי אינה מסתיימת בטווח הזווית ובאות היציאה.

הממשק המכני משפיע ישירות על דיוק, אמינות וקלות האינטגרציה.

חיישן עם ציר

בחיישן Shaft, הציר המכני של המנגנון מחובר לציר החיישן.

החיבור יכול להתבצע באמצעות:

• קופלונג
• גלגל שיניים
• מנוף
• חיבור D-Shaft
• ציר קפיצי
• חיבור ישיר

תצורה זו מתאימה כאשר:

• קיימת גישה מכנית לציר
• ניתן לשמור על יישור מתאים
• יש מקום לחיישן ולקופלונג
• רוצים יחידה עצמאית ונוחה להתקנה

יש לשים לב לעומסים ציריים ורדיאליים.

חיישן מיקום אינו בהכרח מיועד לשמש כמיסב או לשאת עומסים מכניים משמעותיים.

חיישן Puck ללא ציר

בחיישן Puck, המגנט מותקן על החלק הנע והחיישן מותקן מולו.

אין חיבור מכני ישיר בין שני החלקים.

תצורה זו יכולה להתאים כאשר:

• המקום מוגבל
• אין אפשרות להוסיף ציר
• רוצים להפריד בין החיישן לבין העומס המכני
• קיימת תנועה בתוך גוף אטום
• רוצים למנוע שחיקה של קופלונג
• האינטגרציה קומפקטית

עם זאת, יש להקפיד על:

• מרחק נכון בין המגנט לחיישן
• מרכזיות
• כיוון המגנט
• סטייה רדיאלית
• סטייה צירית
• תנאי ההתקנה המוגדרים על ידי היצרן

חיישן Puck יכול להיות פתרון מצוין, אך התקנה לא נכונה עלולה להשפיע על הלינאריות ועל דיוק המדידה.

האם החיישן צריך להיות מותקן לפני הגיר או אחריו?

זו אחת השאלות החשובות במערכות עם Gearbox.

חיישן לפני הגיר

כאשר החיישן מותקן על ציר המנוע, הוא מודד את מיקום המנוע.

יתרונות:

• מהירות תגובה גבוהה
• התקנה לעיתים פשוטה יותר
• התאמה לבקרת מנוע
• יכולת למדוד סיבובים רבים

אבל החיישן אינו מודד ישירות את מיקום העומס.

Backlash, גמישות פיתול, החלקה או חופש בגיר יכולים ליצור הבדל בין מיקום המנוע למיקום היציאה.

חיישן אחרי הגיר

כאשר החיישן מותקן על ציר העומס, הוא מודד את המיקום המכני החשוב למערכת.

יתרונות:

• מדידת מיקום העומס בפועל
• זיהוי השפעת ה-Backlash
• פיצוי על שגיאות בתמסורת
• בקרה מדויקת יותר על המנגנון הסופי

במערכות מדויקות, לעיתים משתמשים בשני חיישנים:

• Encoder על המנוע לבקרת מהירות וקומוטציה
• חיישן אבסולוטי על העומס למדידת המיקום המכני האמיתי

הטעות הנפוצה: לבחור חיישן רק לפי 0°–360°

שני חיישנים המוגדרים ל-0° עד 360° אינם בהכרח זהים.

יש לבחון גם:

• לינאריות
• רזולוציה
• Repeatability
• זמן תגובה
• רוחב פס
• התנהגות באזור המעבר בין 0° ל-360°
• כיוון הסיבוב
• טווח מתח ההזנה
• סוג אות היציאה
• הגנות חשמליות
• אטימות
• טווח טמפרטורה
• עמידות לרעידות
• חופש מכני
• עומסים מותרים על הציר
• דרישות התקנת המגנט
• מספר מחזורי העבודה
• צורך ביציאה כפולה

טווח המדידה הוא רק נקודת ההתחלה.

מה קורה באזור 0° ו-360°?

במדידה סיבובית מלאה, קיימת נקודת מעבר בין סוף הטווח לתחילתו.

לדוגמה, מעבר מ-359° ל-1° הוא תנועה של 2° בלבד.

אבל מבחינת ערך מספרי, ללא טיפול נכון, הוא עשוי להיראות כשינוי גדול.

לכן חשוב לבדוק:

• כיצד אות החיישן מתנהג בנקודת המעבר
• האם המערכת צריכה לעבור דרך נקודה זו במהלך העבודה
• כיצד התוכנה מחשבת את השגיאה
• האם נדרש Wrap-Around
• האם טווח מדידה חלקי יהיה מתאים יותר

בקרת מיקום סיבובית חייבת להבין ש-359° ו-1° הם מיקומים סמוכים.

אחרת, הבקר עלול לנסות להניע את המנגנון כמעט סיבוב מלא בכיוון הלא נכון.

האם חיישן אבסולוטי מחליף Encoder?

לא תמיד.

Encoder וחיישן מיקום אבסולוטי יכולים למלא תפקידים שונים.

Encoder עשוי להתאים במיוחד ל:

• מדידת מהירות גבוהה
• קומוטציה
• בקרת מנוע
• רזולוציה גבוהה
• מעקב אחר מספר סיבובים

חיישן מיקום אבסולוטי יכול להתאים במיוחד ל:

• ידיעת זווית מיד לאחר ההפעלה
• מדידת מצב של מנגנון
• ביטול Homing
• משוב על מיקום העומס
• טווח תנועה מוגדר
• מערכות OEM קומפקטיות

במערכות רבות, השילוב בין השניים הוא הפתרון הנכון.

מתי חיישן אבסולוטי הוא הבחירה המתאימה?

כדאי לשקול חיישן מיקום אבסולוטי כאשר:

• המערכת חייבת לדעת את המיקום מיד לאחר ההפעלה
• לא ניתן לבצע תנועת Homing בטוחה
• זמן ה-Startup חשוב
• המנגנון עלול להיעצר בכל נקודה
• נדרש לזהות מיקום גם לאחר הפסקת חשמל
• רוצים לצמצם Limit Switches
• קיימת שחיקה בפוטנציומטרים מכניים
• נדרשת פעולה במיליוני מחזורים
• סביבת העבודה כוללת רעידות, אבק או לחות
• נדרשת יציאה כפולה
• נדרשת התאמה של טווח הזווית
• המערכת צריכה למדוד את מיקום העומס ולא רק את ציר המנוע

מתי Homing עדיין יכול להספיק?

Homing עשוי להיות פתרון מתאים כאשר:

• ניתן לבצע תנועה בטוחה בכל הפעלה
• זמן ההפעלה אינו קריטי
• המערכת פשוטה וזולה
• נקודת האפס נגישה ואמינה
• אין חשיבות למיקום לפני תהליך האיפוס
• טווח התנועה פתוח וללא חסימות
• Limit Switch כבר קיים כחלק מהמערכת
• הסיכון במקרה של כשל נמוך

אין פתרון אחד שמתאים לכל מערכת.

המטרה היא להבין את המחיר המערכתי של כל גישה.

דוגמה מערכתית: אקטואטור סיבובי

נניח שאקטואטור שולט על מנגנון הנע בין 0° ל-120°.

המערכת מבוססת על מנוע, Gearbox ו-Encoder אינקרמנטלי.

בעת הפסקת חשמל, המנגנון נעצר ב-73°.

כאשר המערכת נדלקת מחדש, ה-Encoder מתחיל לספור מאפס.

הבקר אינו יודע שהמנגנון כבר נמצא ב-73°.

כדי למצוא את נקודת הייחוס, האקטואטור נע לכיוון Limit Switch הנמצא ב-0°.

תהליך זה דורש:

• תנועה של 73°
• זמן הפעלה נוסף
• Limit Switch
• חיווט
• קלט נוסף בבקר
• לוגיקת Homing
• טיפול במקרה שבו ה-Switch אינו מזוהה
• הגבלת מומנט בזמן חיפוש האפס

אם מותקן חיישן אבסולוטי על ציר היציאה, הבקר קורא מיד 73°.

המערכת יכולה:

• להמשיך מהמיקום הקיים
• לנוע ישירות ליעד הבא
• לבדוק שהמיקום נמצא בתחום המותר
• להשוות בין פקודת המנוע למיקום העומס
• לזהות תנועה לא צפויה

כך החיישן אינו רק מחליף רכיב.

הוא משנה את ארכיטקטורת ההפעלה של המערכת.

אילו חיישני מיקום סיבוביים מציעה Variohm?

Variohm מציעה מגוון חיישני מיקום סיבוביים ללא מגע, המבוססים בעיקר על טכנולוגיית Hall Effect.

הפורטפוליו כולל:

• חיישנים עם ציר
• חיישני D-Shaft
• חיישנים קומפקטיים
• חיישני Puck ומגנט
• חיישנים אטומים IP67 ו-IP68
• טווחי זווית ניתנים לתכנות
• יציאות אנלוגיות ו-PWM
• אפשרויות ליציאה כפולה
• פתרונות OEM
• חיישנים אבסולוטיים ל-0° עד 360°

Euro-MXPS

חיישן קומפקטי עם Micro-Shaft, המתאים לאינטגרציה במערכות שבהן המקום מוגבל.

הסדרה זמינה עם טווחים ניתנים לתכנות ועם אפשרויות המתאימות ליישומים הדורשים אטימות ועמידות סביבתית.

Euro-MXPD

חיישן קומפקטי עם D-Shaft, המאפשר חיבור מכני ברור ומניעת החלקה בין הציר לחיישן.

Euro-MXPK ו-Euro-XPK

חיישני Puck ללא ציר, המתאימים לאינטגרציה צפופה ולהפרדה מכנית בין החיישן לחלק הנע.

AM-RSS

סדרת חיישנים ניתנים לתכנות, עם מגוון אפשרויות מכניות וטווחי זווית של עד 360°.

Euro-CMRT, Euro-CMRK ו-Euro-CMRS

חיישנים קומפקטיים במבנה מוקשח, המתאימים ליישומים שבהם נדרשים מבנה מתכתי, אטימות גבוהה ואינטגרציה בתנאי סביבה קשים.

R2 ו-R3

חיישנים אבסולוטיים למדידת זווית בטווח של עד 360°, המתאימים ליישומי OEM ולמערכות הדורשות ידיעת מיקום מיידית לאחר ההפעלה.

סדרת R3 מציעה פתרון אבסולוטי חסכוני עם רזולוציה של 12 ביט, יציאה אנלוגית Ratiometric או PWM ואפשרות לתכנות פונקציית ההעברה.

איך לבחור את החיישן המתאים?

לפני בחירת חיישן, כדאי להגדיר את הדרישות ברמת המערכת.

דרישות מכניות

• מהו טווח הזווית?
• האם התנועה רציפה או מוגבלת?
• האם נדרש Shaft או Puck?
• מהו קוטר הציר?
• האם קיים חוסר יישור?
• האם קיימים עומסים ציריים או רדיאליים?
• האם החיישן יותקן לפני הגיר או אחריו?
• מהו המקום הזמין?

דרישות חשמליות

• מהו מתח ההזנה?
• האם נדרשת יציאה אנלוגית, PWM או יציאה אחרת?
• מהי כניסת הבקר?
• האם נדרשת יציאה Ratiometric?
• האם נדרש ערוץ כפול?
• אילו הגנות חשמליות נדרשות?
• מה אורך הכבל?
• האם קיימת סביבה רועשת מבחינת EMI?

דרישות סביבתיות

• מהו טווח הטמפרטורה?
• האם קיימים מים, שמן, אבק או לחות?
• האם נדרשת אטימות IP67 או IP68?
• מהי רמת הרעידות וההלם?
• האם החיישן מותקן בתוך המערכת או מחוצה לה?
• האם נדרשים תקנים או אישורים מיוחדים?

דרישות מערכתיות

• האם נדרש מיקום מיד לאחר ההפעלה?
• האם ניתן לבצע Homing?
• מה קורה לאחר הפסקת חשמל?
• האם תנועה אוטומטית בזמן Startup בטוחה?
• מהו המצב הבטוח במקרה של אות לא תקין?
• האם הבקר צריך לזהות תקלות בחיישן?
• האם נדרש אימות מול חיישן נוסף?

חיישן מיקום הוא חלק מלולאת הבקרה

חיישן המיקום אינו רק רכיב שמדווח מספר לבקר.

הוא משפיע על:

• דיוק המערכת
• יציבות הבקרה
• זמן התגובה
• התנהגות בעת הפעלה
• בטיחות
• יכולת אבחון תקלות
• תחזוקה
• זמן השבתה
• עלות כוללת

בחירה לא נכונה עלולה לגרום למערכת שנראית תקינה על שולחן המעבדה, אך אינה יציבה או אמינה בתנאי העבודה האמיתיים.

לעומת זאת, בחירה נכונה יכולה לפשט את המכניקה, לקצר את זמן ההפעלה, להפחית רכיבים ולשפר את התנהגות המערכת לאחר תקלה או הפסקת חשמל.

סיכום

השאלה אינה רק כיצד למדוד את זווית הציר.

השאלה החשובה יותר היא:

מה המערכת יודעת ברגע שבו היא נדלקת?

מערכת המבוססת על מדידה יחסית עשויה להזדקק לתנועה, Limit Switch ותהליך Homing לפני שתוכל להתחיל לעבוד.

חיישן מיקום אבסולוטי מאפשר לבקר לקבל מידע מיידי על המיקום המכני הנוכחי.

ביישומים רבים, המשמעות היא:

• ביטול או צמצום תהליך ה-Homing
• זמן Startup קצר יותר
• פחות רכיבים
• פחות נקודות כשל
• תוכנה פשוטה יותר
• פעולה בטוחה יותר
• חזרה מהירה יותר לפעולה לאחר הפסקת חשמל
• מדידה אמיתית של מיקום המנגנון

הבחירה בין Homing לבין מדידה אבסולוטית אינה רק בחירה בין שני סוגי חיישנים.

זו החלטה על האופן שבו המערכת מתנהגת לאורך כל מחזור החיים שלה.

אמירוניק בע"מ היא הנציגה הרשמית של Variohm בישראל.

נשמח לסייע בבחירת חיישן מיקום סיבובי, בהתאמת טווח הזווית, סוג היציאה והממשק המכני לדרישות היישום.

Case Study הנדסי – מנגנון EO/IR שחייב לדעת את מיקומו מיד לאחר חזרת המתח

שאלות נפוצות

האם חיישן אבסולוטי שומר מידע גם ללא מתח?

במקרים רבים אין צורך שהחיישן ישמור מידע בזיכרון.

חיישן Hall Effect אבסולוטי מודד את מיקום המגנט או הציר ברגע ההפעלה ומספק אות המתאים לזווית הנוכחית.

הוא אינו חייב לזכור את המיקום שהיה לפני הכיבוי, משום שהוא מודד מחדש את המיקום המכני הקיים.

מה ההבדל בין Encoder אבסולוטי לחיישן Hall Effect אבסולוטי?

שניהם יכולים לספק מיקום לאחר ההפעלה, אך הם עשויים להיות מיועדים לדרישות שונות.

Encoder אבסולוטי יכול לספק רזולוציה גבוהה וממשקים דיגיטליים מתקדמים.

חיישן Hall Effect אבסולוטי מציע בדרך כלל פתרון קומפקטי, פשוט וחסכוני למדידת זווית, עם יציאות כגון מתח אנלוגי או PWM.

הבחירה תלויה ברזולוציה, במהירות, בממשק, בסביבה ובעלות המערכתית.

האם אפשר להשתמש בחיישן אבסולוטי יחד עם Encoder?

כן.

זו תצורה נפוצה במערכות מדויקות.

ה-Encoder משמש לבקרת המנוע ולמדידת מהירות, בעוד שהחיישן האבסולוטי מודד את מיקום העומס ומספק את המיקום מיד לאחר ההפעלה.

האם חיישן אבסולוטי מבטל את הצורך ב-Limit Switch?

לא תמיד.

ניתן לבטל Limit Switch המשמש רק לאיפוס, אך במערכות רבות עדיין כדאי להשתמש ב-Limit Switch כגבול בטיחות עצמאי.

חשוב להפריד בין מדידת מיקום לבין הגנה מפני חריגה מכנית.

מה עדיף – חיישן עם ציר או Puck?

חיישן עם ציר מתאים לחיבור מכני ישיר ופשוט.

חיישן Puck מתאים לאינטגרציה קומפקטית ולמצבים שבהם רוצים להימנע מחיבור מכני ישיר.

הבחירה תלויה במבנה, במקום הזמין, ביישור, בעומסים ובתנאי הסביבה.

האם חיישן 360° מתאים לכל מערכת סיבובית?

לא בהכרח.

יש לבדוק האם נדרשת מדידה רציפה, כיצד החיישן מתנהג באזור 0°/360° וכיצד הבקר מטפל בנקודת המעבר.

במערכת הנעה לאורך טווח מוגבל, לעיתים עדיף לתכנת את החיישן לטווח העבודה האמיתי.

האם Hall Effect נשחק עם הזמן?

אלמנט המדידה עצמו פועל ללא מגע מכני ולכן אינו סובל משחיקת מסלול כמו פוטנציומטר.

עם זאת, יש להביא בחשבון את המיסבים, הציר, האטמים, החיווט ושאר מרכיבי החיישן.

האם ניתן להתאים את אות היציאה לטווח התנועה?

בדגמים ניתנים לתכנות ניתן לעיתים להגדיר את זווית ההתחלה, זווית הסיום, כיוון האות ופונקציית ההעברה.

כך ניתן להתאים את החיישן למכניקה ולכניסת הבקר.

מילון מונחים

Absolute Position Sensor – חיישן מיקום אבסולוטי

חיישן המספק את המיקום הנוכחי של המנגנון מיד לאחר ההפעלה, ללא צורך בהסתמכות על נקודת התחלה קודמת.

Homing – איפוס לנקודת ייחוס

תהליך שבו המערכת מניעה את המנגנון עד לנקודה ידועה, כדי לקבוע את מיקום האפס.

Incremental Encoder – אנקודר אינקרמנטלי

חיישן המודד שינוי במיקום באמצעות פולסים. לאחר הפעלה מחדש הוא עשוי להזדקק לנקודת ייחוס כדי לקבוע את המיקום האבסולוטי.

Limit Switch – מפסק גבול

מפסק המופעל כאשר המנגנון מגיע לנקודה מכנית מסוימת. משמש להגבלת תנועה, לאיפוס או להגנה.

Hall Effect

טכנולוגיית מדידה המבוססת על זיהוי שדה מגנטי. מאפשרת מדידת מיקום ללא מגע מכני בין אלמנט המדידה לבין החלק הנע.

Ratiometric Output

אות יציאה המשתנה ביחס למתח ההזנה. נפוץ בחיישנים המוזנים מ-5V ובמערכות OEM ורכב.

PWM

אות דיגיטלי שבו המיקום מיוצג באמצעות Duty Cycle.

Redundancy – יתירות

שימוש ביותר מערוץ מדידה אחד, לצורך השוואה, אבחון תקלות ושיפור אמינות המערכת.

Shaft Sensor – חיישן עם ציר

חיישן המתחבר מכנית לציר הנמדד.

Puck Sensor – חיישן ללא ציר

חיישן המודד מגנט המותקן על החלק הנע, ללא חיבור מכני ישיר בין החיישן למנגנון.

Backlash – חופש מכני

תנועה חופשית בין חלקי תמסורת לפני שהכוח עובר מצד אחד לצד השני. נפוץ בגירים ובמערכות גלגלי שיניים.

Startup

רצף הפעולות שהמערכת מבצעת לאחר הפעלת המתח, לפני תחילת העבודה הרגילה.

Wrap-Around

הטיפול המתמטי במעבר בין סוף טווח זוויתי לתחילתו, לדוגמה בין 359° ל-1°.