SOEST, 18 augustus 2009 13:22

Contactloos hoeken meten met gemakkelijk bereikbare sensoren

"Hoe kan ik eenvoudig en goedkoop de hoek meten van machine constructiedelen, en dan het liefst contactloos?" Dat is een veelgestelde vraag van engineers en constructeurs.

Er zijn bekende oplossingen zoals inductieve naderingsschakelaars en reedschakelaars. Maar vaak is dan de volgende vraag: "Hoe en waar monteer ik de schakelaars?" Belangrijke punten daarbij zijn: eenvoudige montage, bereikbaarheid (in verband met service) en inbouwmaten. Dewit Industrial Sensors (DIS) in Soest biedt hiervoor oplossingen aan.

Wil men een absolute hoek meten dan kan dat met de contactloze hoeksensor type QR. Deze sensor meet de hoek ten opzichte van een permanente magneet, die boven de sensor gemonteerd dient te worden. Zo kan de QR-sensor de hoek tussen twee machine onderdelen meten. Deze hoek wordt omgezet in een analoog uitgangssignaal, naar keuze een analoge spanning (0-5 V) of een analoge stroom (4-20 mA).

De QR sensor kan een hoek van 0 - 360º meten of een deelgebied daarvan. Dit brede bereik  maakt hem ook geschikt voor mobiele machines zoals kranen met één of meer ‘armen' waarvan de maximale draaihoek groter dan 180º kan zijn. De sensor is verkrijgbaar in twee resoluties: 10 of 12 bit. De sensor is ook uit te voeren met een digitaal uitgangssignaal voor bijvoorbeeld indicatie van open of dicht of minimum of maximum stand. Verschillende voedingsspanningen kunnen gekozen worden.

Toepassing in graasrobot

De QR sensor is bijvoorbeeld gebruikt in de Lely Voyager, een automatisch graassysteem voor koeien van de firma Lely. Per graasrobot zijn drie QR sensoren toegepast. Bij het graassysteem is aan beide zijden van het weiland een volgdraad gespannen. De graasrobot heeft een arm met drie scharnierpunten. Daarmee volgt de robot de volgdraad. De hoeken van de scharnierpunten worden met de sensoren gemeten. De drie sensorsignalen worden gebruikt om de graasrobot bij te sturen, zodat de volgdraad netjes gevolgd wordt.

Inclinatie

Als de hoek gemeten moet worden van een machine onderdeel ten opzichte van de zwaartekracht, dan kan daarvoor de QG inclinatiesensor gebruikt worden. De G staat voor gravitatie, zwaartekracht.
De QG-sensor bevat een MEMS (Micro Electro Mechanical System) component. DIS monteert deze MEMS component in haar gepatenteerde Quadro-behuizing. Door de elektronica van de sensor in te gieten is deze bestand tegen vocht (IP67) en tegen mechanische schokken van maximaal 20.000 g. Deze robuuste constructie maakt het mogelijk dat de sensor zonder verdere aanpassingen kan worden gebruikt in zwaardere industriële toepassingen zoals land- en tuinbouw, bouw en transport.
Een belangrijk voordeel van de QG-sensor is de flexibiliteit ten aanzien van de plaats waar de sensor gemonteerd kan worden. Bestaat een machine constructie bijvoorbeeld uit meerdere beweegbare delen dan kan met de QG-sensor de stand ten opzichte van de zwaartekracht van elk deel gemeten worden. De sensor meetwaarden kunnen met behulp van een besturing (vaak een PLC) en de benodigde software met elkaar vergeleken worden en vertaald worden naar een werkelijke stand. De software kan ook een overschrijding van een maximale draaihoek aangeven, zodat er geen eindschakelaars nodig zijn.
Afhankelijk van de uitvoering kan de QG-sensor de hoek ten opzicht van de zwaartekracht meten van de X-as, de X en de Y-as, de X en de Z-as. Er is ook een variant die zowel de X, Y als Z-as meet. Met de QG-sensor kan zowel de inclinatie gemeten worden (de statische hoek ten opzichte van de zwaartekracht) als ook de acceleratie (de versnelling). De QG-sensoren zijn ook beschikbaar met een CAN open interface, zodat ze eenvoudig in een CAN open netwerk kunnen worden ingepast.

Ontwerp en productie

Zowel de QR- als de QG-typen sensoren kunnen worden uitgevoerd met een microprocessor, die voorzien kan worden van custom made embedded software. Dewit Industrial Sensors kan hiervoor zorgen. Het bedrijf heeft als specialiteit het in nauw overleg met haar klanten ontwerpen en produceren van kostenefficiënte en betrouwbare oplossingen op het gebied van sensoren en motion control.Afbeelding 1. Een drietal QR sensoren wordt toegepast in de graasrobot van de firma Lely.

Lees het volledige artikel in a&b 7/8 - 2008

bron: Dewit Industrial Sensors

Foto's:

DIS 1

Drie QR sensoren wordt toegepast in de graasrobot van de firma Lely

© Aandrijvenenbesturen.nl