Kaugusandurid – leidke tootjaid ja tarnijaid

Kaugusandurid mõõdavad anduri ja objekti vahelist kaugust kas füüsilise kontakti puudumisel või puudutusmõõtmise teel.

Neid kasutatakse asukoha määramiseks, objektide olemasolu tuvastamiseks, täitmistaseme jälgimiseks, kokkupõrgete vältimiseks või liikumiste juhtimiseks automatiseeritud masinates ja süsteemides.
Sõltuvalt mõõtmispõhimõttest töötavad kaugusandurid optiliselt, akustiliselt, induktiivselt, mahtuvuslikult, magnetiliselt või mehaaniliselt. See võimaldab neid kohandada erinevate materjalide, mõõteulatuste, täpsusnõuete ja keskkonnatingimustega.
Tüüpilisi rakendusi leidub masina- ja seadmete ehituses, automaatikatehnoloogias, robootikas, konveieritehnoloogias, laologistikas, sõidukitehnoloogias ja kvaliteedikontrollis.
Allpool on esitatud ülevaade kaugusandurite tüüpilistest konstruktsioonidest, rakendustest, eelistest ja olulistest valikukriteeriumidest.

Kaugusandurite tüübid

Optilised kaugusandurid

Optilised kaugusandurid kasutavad objekti kauguse määramiseks valgust.
Sõltuvalt konstruktsioonist töötavad need laser-, infrapuna- või nähtava valguse abil. Kaugus määratakse kindlaks selliste meetodite abil nagu triangulatsioon, lennuaegmõõtmine või faasinihkemõõtmine.
Optilised andurid pakuvad sageli suurt täpsust ja kiireid mõõtmisi. Need sobivad positsioneerimisülesanneteks, kõrgusmõõtmiseks, kohaloleku kontrollimiseks ja kvaliteedikontrolliks.
Mõõtmistulemustele võivad siiski mõju avaldada pinna värv, läige, läbipaistvus, ümbritsev valgus või saaste.

Laserandurid

Lasersensorid on optilised kaugusandurid, millel on eriti väike ja selgesti nähtav mõõtepunkti.
Seetõttu sobivad need täpsete mõõtmiste tegemiseks väikestel objektidel, servadel või raskesti ligipääsetavatel aladel.
Sõltuvalt mõõteulatusest ja konstruktsioonist suudavad laserandurid tuvastada nii lühikesi kui ka pikemaid vahemaid.
Peegeldavate, läbipaistvate või väga tumedate pindade puhul tuleb kontrollida, kas valitud mõõtmismeetod toimib usaldusväärselt.

Ultraheliandurid

Ultraheliandurid saadavad välja helimpulsse ja mõõdavad aega, mis kulub peegeldunud signaali tagasipöördumiseks.
Objektini jääv kaugus arvutatakse selle läbimisaja põhjal.
Kuna mõõtmine ei sõltu värvist ega optilisest läbipaistvusest, sobivad ultraheliandurid ka tumedate, läikivate või osaliselt läbipaistvate materjalide jaoks.
Neid kasutatakse muu hulgas täitmistaseme mõõtmiseks, objektide tuvastamiseks ja kauguse jälgimiseks.
Mõõtmistulemust võivad mõjutada temperatuur, õhuliikumine, pehmed pinnad või ebasoodsad objekti kujud.

Induktiivsed kaugusandurid

Induktiivsed kaugusandurid tuvastavad metallobjektideni jääva kauguse elektromagnetvälja muutuste abil.
Need töötavad kontaktivabalt, on vastupidavad ja sobivad hästi tööstuslikesse keskkondadesse.
Tüüpilised rakendused hõlmavad metallkomponentide asukoha tuvastamist, masinaelementide jälgimist ja lühikeste liikumisvahemike mõõtmist.
Võrreldes optiliste või ultrahelianduritega on nende mõõteulatus tavaliselt piiratud ja sõltub sihtmärgi materjalist.

Mahtuvuslikud kaugusandurid

Kapatsitiivsed kaugusandurid tuvastavad elektrivälja muutusi.
Need suudavad tuvastada nii metallilisi kui ka mittemetallilisi materjale, sealhulgas plastikut, klaasi, puitu, pulbreid ja vedelikke.
Seetõttu sobivad need kauguse mõõtmiseks, täitmistaseme jälgimiseks ja õhukeste materjalikihtide tuvastamiseks.
Mõõtmistulemustele võivad mõju avaldada niiskus, saaste ja materjali omaduste muutused.

Magnetilised kaugusandurid

Magnetilised andurid tuvastavad asukoha või kauguse magnetvälja abil.
Neid kasutatakse näiteks silindritel, lineaarühikutel, klappidel või liikuvatel masinaosadel.
Sõltuvalt konstruktsioonist töötavad need reed-kontaktide, Halli andurite või magnetoresistiivsete mõõtmismeetodite abil.
Need sobivad eriti hästi rakendustesse, kus tuvastatav objekt võib olla varustatud magnetiga.

Mehaanilised kaugusandurid

Mehaanilised kaugusandurid kasutavad puutuvat mõõteelementi.
Neid kasutatakse kohtades, kus otsene kontakt on lubatud või spetsiaalselt nõutav.
Need andurid suudavad anda väga täpset liikumis- ja asukohateavet, kuid on mehaanilise kulumise suhtes tundlikud.
Need sobivad kontrollimisülesanneteks, lõppasendi jälgimiseks ja mõõtmisteks tahketel pindadel.

Kaugusandurite rakendused

Mehhaanika ja seadmete ehitamine

Masinaehituses tuvastavad kaugusandurid töödeldavate detailide, tööriistade, liugurite ja muude liikuvate komponentide asukohta.
Need võimaldavad jälgida lõppasendeid, kontrollida töötlemiskaugusi ja juhtida liikumisi automatiseeritud protsessides.
Kontaktivabad andurid on eriti kasulikud kohtades, kus on vaja suuri tsüklisagedusi või kulumiskindlat mõõtmist.

Automatiseerimine ja monteerimistehnoloogia

Automatiseeritud monteerimissüsteemides tuvastavad kaugusandurid, kas komponendid on õigesti paigutatud, täielikult paigaldatud või asuvad ettenähtud kõrgusel.
Need võimaldavad jälgida haaratite liikumist, juhtida etteandmisprotsesse ja tuvastada defektsed töödeldavad detailid varases staadiumis.
Eriti olulised on lühikesed reageerimisaegad ja usaldusväärne ühendus juhtimissüsteemiga.

Robootika ja käitlemistehnoloogia

Robotid kasutavad kaugusandureid objektide tuvastamiseks, positsioneerimiseks ja kokkupõrgete vältimiseks.
Need toetavad töödeldavate detailide poole liikumist, haaramispositsioonide tuvastamist ja ohutuskauguste jälgimist.
Dünaamiliste liikumiste jaoks on vaja kiireid mõõtmisi ja väikest viivitust.

Konveier- ja laotehnoloogia

Konveierisüsteemides tuvastavad kaugusandurid konteinerid, pakendid, kaubaalused ja muud transporditavad kaubad.
Need jälgivad objektidevahelisi kaugusi, tuvastavad ummikuid ja toetavad positsioneerimist ülekandepunktides.
Laosüsteemides saab neid kasutada ka kõrguse mõõtmiseks, ladustamiskohtade täituvuse jälgimiseks ja kokkupõrgete vältimiseks.

Täitmistaseme mõõtmine

Kaugusandurid määravad kindlaks anduri ja keskkonna pinna vahelise kauguse.
Selle väärtuse abil saab arvutada täitmistaseme konteinerites, mahutites või silodes.
Kontaktivabade mõõtmiste jaoks kasutatakse sageli ultraheli- ja optilisi andureid.
Sobivus sõltub keskkonnast, pinna omadustest, mahuti geomeetriast ja keskkonnatingimustest.

Kvaliteedikontroll ja metroloogia

Kontrolli- ja mõõtesüsteemides tuvastavad kaugusandurid komponentide kõrgust, paksust, tasapinnalisust või deformatsiooni.
Erinevuste, profiilide või paralleelsuse kindlaksmääramiseks võib kasutada mitut andurit.
Nende rakenduste puhul on olulised kõrge täpsus, korratavus ja stabiilne signaalitöötlus.

Sõidukite ja mobiiltehnoloogia

Kaugusandureid kasutatakse sõidukites ja liikuvates masinates takistuste tuvastamiseks, positsioneerimiseks ja liikumisalade jälgimiseks.
Nendes rakendustes peavad andurid sageli taluma vibratsiooni, temperatuurikõikumisi, niiskust ja saastumist.

Kaugusandurite eelised

• Asukoha ja kauguse kontaktivaba tuvastamine

• Väiksem mehaaniline kulumine

• Liikuvate objektide kiire mõõtmine

• Sobivus erinevate materjalide ja pindadega

• Integreeritavus automatiseeritud juhtimisprotsessidesse

• Lõppasendite, täitmistasemete ja ohutuskauguste jälgimine

• Kõrge korratavus õige seadistuse korral

• Väikeste objektide ja väikeste kauguse muutuste tuvastamine

• Kvaliteedikontrolli ja protsesside jälgimise toetamine

• Kohandamine lühikeste ja pikkade mõõtevahemikega

Kaugusandurite valiku olulised kriteeriumid

Mõõtevahemik

Nõutav mõõtevahemik sõltub lühimast ja pikimast kaugusest, mida tuleb usaldusväärselt tuvastada.
Lisaks nimimõõtevahemikule tuleb arvesse võtta ka võimalikke tolerantsid, vibratsioone ja objekti asukoha kõikumisi.
Andurit ei tohiks pidevalt kasutada selle mõõtevahemiku äärmistel piiridel.

Täpsus ja korratavus

Nõutav täpsus sõltub rakendusest.
Lihtsa kohaloleku tuvastamise puhul piisab sageli ligikaudsest kaugusteabest. Mõõte- ja positsioneerimisülesanded võivad nõuda märkimisväärselt suuremat eraldusvõimet ja korratavust.
Arvesse tuleb võtta ka temperatuuri triivi, lineaarsuse kõrvalekallet ja mõõtmismüra.

Sihtmärgi materjal ja pind

Mõõtmispõhimõte peab olema sihtmärgile sobiv.
Induktiivsed andurid sobivad ainult metalliliste materjalide jaoks. Optilisi andureid võivad mõjutada värv, läige või läbipaistvus. Ultraheliandurid vajavad piisavalt peegeldavat pinda.
Seetõttu tuleks enne valikut kontrollida tegelikult esinevaid materjale, värve ja pindu.

Reaktsiooniaeg ja mõõtesagedus

Kiiresti liikuvate objektide ja lühikeste masinatsüklite puhul on vaja andureid, millel on lühike reageerimisaeg ja kõrge mõõtesagedus.
Aeglaselt muutuvate täitmistasemete või asukohtade puhul piisab sageli madalamast mõõtesagedusest.
Anduri jõudlus peab olema kohandatud protsessi kiirusele ja juhtimissüsteemi reageerimisajale.

Mõõtepunkt ja tuvastusala

Optilistel anduritel on kindlaksmääratud valguslaik, samas kui ultrahelianduritel on tavaliselt koonusekujuline tuvastusala.
Mõõteala tuleb kujundada nii, et soovitud objekti tuvastataks usaldusväärselt, ilma et tuvastataks ka naaberkomponente.
Väike mõõtepunkti suurus on eriti oluline väikeste objektide, kitsaste vahede või struktureeritud pindade puhul.

Keskkonnatingimused

Mõõtmistulemusi võivad mõjutada tolm, niiskus, õli, vibratsioon, temperatuurikõikumised ja elektromagnetilised häired.
Seetõttu peavad anduritel olema sobiv kaitseklass, mehaaniline tugevus ja temperatuuritaluvus.
Hügieenilistes, plahvatusohtlikes või agressiivsetes keskkondades võivad olla vajalikud spetsiaalsed korpuse materjalid ja sertifikaadid.

Väljundsignaal ja liidesed

Sõltuvalt konstruktsioonist edastavad kaugusandurid lülitussignaale, analoogmõõteväärtusi või digitaalseid protsessandmeid.
Lihtsaks kohaloleku tuvastamiseks piisab sageli binaarsignaalist. Pidevaks kauguse mõõtmiseks on vaja analoog- või digitaalseid mõõteväärtusi.
Liides peab olema ühilduv olemasoleva kontrolleriga, andmete töötlemisseadmega või väljavõrgu keskkonnaga.

Paigaldamine ja suunamine

Paigaldusasend mõjutab mõõtmise usaldusväärsust.
Andur tuleb kindlalt kinnitada ja suunata nii, et mõõtesignaal jõuaks sihtmärgini sobivates tingimustes.
Vibratsioonid, muutuvad nurgad või takistused mõõteväljas võivad põhjustada mõõtmisvigu.

Parameetrite seadistamine ja diagnostika

Reguleeritavate andurite puhul on võimalik kohandada mõõtevahemikku, lülituspunkte, filtreerimist ja väljundkäitumist.
Lihtne parameetrite seadistamine lihtsustab seadme kasutuselevõttu ja kohandamist muutuvate toodetega.
Diagnostikafunktsioonid võimaldavad varakult hoiatada saastumise, signaali kadumise või sobimatute mõõtmistingimuste eest.

Kokkuvõte

Kaugusandurid tuvastavad anduri ja objekti vahelise kauguse ning annavad olulist teavet juhtimiseks, positsioneerimiseks, seireks ja kvaliteedi tagamiseks.
Sõltuvalt rakendusest kasutatakse optilisi, akustilisi, induktiivseid, mahtuvuslikke, magnetilisi või mehaanilisi mõõtmispõhimõtteid.
Peamised valikukriteeriumid hõlmavad mõõteulatust, täpsust, sihtmaterjali, reageerimisaega, keskkonnatingimusi ja liideseid.

Kaugusandureid pakuvad mitmed tootjad ja tarnijad. Põhjalikku teavet kogu maailma kaugusandurite tootjate ja tarnijate kohta leiate veebisaidilt Exportpages.