Kontrola położenia tłoka siłowników pneumatycznych

Sposoby kontroli położenia tłoka siłowników pneumatycznych

Poprzez umieszczenie na tłoku elementu magnetycznego możliwe jest odczytywanie pozycji siłownika pneumatycznego. Dzieje się tak za pomocą czujników pola magnetycznego, które można zamontować w dowolnym miejscu tulei lub profilu, z których zbudowany jest siłownik. W siłownikach profilowych są do tego celu przeznaczone specjalne rowki, natomiast przy siłownikach okrągłych (ISO 6432) czujniki montuje się specjalnymi uchwytami.

Magnes, który znajduje się na tłoku siłownika powoduje załączenie się czujnika w momencie zbliżenia się do tegoż czujnika tłoka. Moment ten jest sygnalizowany za pośrednictwem diody LED umieszczonej w czujniku oraz przekazany do układu sterowania. Czujniki możemy podłączyć do sterowników PLC, lub bezpośrednio z układem wykonawczym o małym poborze prądu. Najczęstszym rozwiązaniem jest mocowanie czujników w krańcowych położeniach siłowników, aby móc określić pełny cykl pracy.
Ze względu na budowę możemy rozróżnić dwa typy czujników do siłowników:

Czujniki półprzewodnikowe – w tego typu czujnikach rolę sensora pełni czujnik pola magnetycznego zał.-wył. Działający w oparciu o efekt Halla. Nie biorą one pod uwagę wartości pola magnetycznego, a jedynie jego wystąpienie.

Czujniki kontaktronowe – rolę sensora pełni w nich kontaktron. Generują one pojedynczy sygnał jak w przypadku czujników półprzewodnikowych, ale jedynie w określonych wartościach pola magnetycznego. Przed montażem tego typu czujników należy dokonać stosownych prób.

Jak zatem prawidłowo dobrać czujnik do siłownika?
Dla czujników pola magnetycznego ustala się parametr indukcji pola magnetycznego zadziałania (włączenia) oraz pola magnetycznego zwolnienia (wyłączenia). Te dwie wielkości wynikają z histerezy. Prawidłowy dobór czujnika do siłownika zapewnia badanie maksymalnej wartości indukcji pola magnetycznego w rowku na profilu siłownika. Pomiary wykonuje się dla całych grup siłowników, z którymi ma współpracować czujnik. Spośród otrzymywanych wartości wybierana jest najmniejsza, aby ustalić poziom minimalnej czułości sensora. Biorąc pod uwagę wszelkie niedoskonałości wykonania czujników, czy magnesów oraz błędy montażowe określa się dopuszczalny zakres zmian pola magnetycznego. Należy to uwzględnić dobierając czujnik o indukcji zadziałania o wartości mniejszej niż otrzymana doświadczalnie. Wartość indukcji wyłączenia wpływa na szerokość strefy działania czujnika.

Sensory półprzewodnikowe są zwykle bardziej polecane z uwagi na brak kilkukrotnych przełączeń sensora spowodowanych zbyt silnym polem magnetycznym (brak bocznych obszarów przełączania, jak w kontaktronowych).

Półprzewodnikowe czujniki położenia tłoka są dwustanowe załącz-wyłącz. Aby poprawnie wykrywać położenie tłoka z magnesem czujnik musi posiadać charakterysytykę przełączania typu unipolarnego, czyli reagować na określoną polaryzację pola magnetycznego. Czujniki działają na podstawie zjawiska histerezy – załączają się i rozłączają przy określonych parametrach pola magnetycznego.

W poszczególnych siłownikach rozkłady pola magnetycznego znacznie się różnią. Poprawna konstrukcja czujnika wymaga odpowiedniego dopasowania sensora Halla do rzeczywistego rozkładu pola magnetycznego, które jest wytwarzane przez magnes na tłoku siłownika pneumatycznego.
Podsumowując możemy przyjąć, że do większości zastosowań lepszym rozwiązaniem jest wykorzystanie czujników położenia tłoka półprzewodnikowych, gdyż mają one większą trwałość, mają większą tolerancję dla błędów układu nie powodując kilkukrotnych przełączeń, szybszy czas reakcji.