Журнал «ИСУП». (Информатизация и системы управления в промышленности)
ИТ, КИПиА, метрология, АСУ ТП, энергетика, АСКУЭ, промышленный интернет, контроллеры, экология, электротехника, автоматизации в промышленности, испытательные системы, промышленная безопасность

Датчики положения компании «ИДМ-ПЛЮС»

В статье представлены датчики углового положения разных типов, разработанные и изготовленные компанией «ИДМ-ПЛЮС». Перечислены их характеристики и конструктивные особенности. Также представлена разработанная компанией безредукторная масштабируемая измерительная система (БИМС) для определения абсолютного положения объектов значительных размеров.

ООО «ИДМ-ПЛЮС», г. Зеленоград, Москва

IDM_logo.png

скачать pdf >>

ООО «ИДМ-ПЛЮС» бы­ло основано в 2004 го­ду при поддержке Московского института электронной техники (НИУ МИЭТ). Сегодня на счету компании более 100 успешно реализованных проектов по различным направлениям разработки интегральных микросхем, микроэлектронной техники и функционально завершенных устройств. «ИДМ-ПЛЮС» специализируется на проектировании и производстве микросхем, датчиков и измерительно-испытательного оборудования. При разработке датчиков применяется собственная элементная база.

В структуре компании «ИДМ-ПЛЮС» сформирована уникальная научно-производственная ба­за в составе нескольких центров: проектирования интегральных микросхем, метрологии и измерений, радиоэлектронной аппаратуры и разработки устройств управления электродвигателями. На предприятии работают более 100 квалифицированных специалистов, среди которых 8 кандидатов и 1 доктор наук.

Одно из основных направлений деятельности компании – разработка и производство датчикового оборудования. «ИДМ-ПЛЮС» предлагает три ти­па датчиков: то­ка, напряжения и положения. Последние относятся к датчикам (преобразователям) углового положения, или угла поворота, ли­бо линейного перемещения. Достаточно часто датчики угла поворота также называют энкодерами (кодировщиками). По способу вывода информации датчики угла поворота подразделяются на накапливающие (инкрементные, или инкрементальные) и абсолютные (позиционные). Накапливающие датчики выдают импульсы, подсчет которых в вышестоящей системе позволяет вычислить текущее положение, угловое или линейное. Абсолютные датчики выводят сигнал, который сразу можно интерпретировать как текущее положение.

В линейке «ИДМ-ПЛЮС» представлены абсолютные и инкрементальные датчики положения следующих типов:
- датчики угла поворота ротора на основе магнитного принципа определения углового положения с использованием диаметрально намагниченного магнита (ИДМ20, ИДМ30, ИДМ45);
- датчики углового положения на основе многополюсных магнитных систем, в том числе встраиваемые в изделие заказчика;
- индуктивные (на основе вихревых токов) датчики углового и линейного положения серии ИДПххх;
- безредукторные измерительные масштабируемые системы для измерения углового и линейного перемещения объектов значительных размеров.

Датчики углового положения серии ИДМхх предназначены для измерений с разрешающей способностью 12–16 двоичных разрядов. Эти приборы обладают компактными размерами и широким набором выходных интерфейсов, в том числе SPI (serial peripheral interface – последовательный периферийный интерфейс); интерфейсами типа SSI (synchronous serial interface – последовательный синхронный интерфейс), например RS‑485; инкрементальным, то есть импульсным, интерфейсом для обратной совместимости с унаследованным оборудованием; линейным аналоговым и Modbus RTU. Датчики выпускаются как на отечественной, так и на импортной элементной базе.

Интеллектуальный датчик магнитный, или энкодер, ИДМ28 (рис. 1) отлично заменяет зарубежные модели для измерения углового положения (например, PIHER PSC‑360U), обеспечивая разрешающую способность 12 разрядов при ошибке преобразования ±0,4 градуса, несколько выходных интерфейсов (аналоговый и инкрементный SPI/SSI). Диапазон рабочих температур прибора составляет –40…+105 °C. Датчик предназначен для повышения точности позиционирования вращающихся деталей в редукторах и системах управления электродвигателями ли­бо для применения на исполнительных устройствах промышленной автоматики и систем слежения. Встроенная отечественная микросхема К5331НХ025 позволяет подобрать нужный заказчику интерфейс. Энкодер ИДМ28 – это компактный, высокоскоростной прибор для использования в жестких условиях эксплуатации.

Ris_1.jpg

Рис. 1. Интеллектуальный датчик магнитный (энкодер) ИДМ28

Низкопрофильный по своим габаритам датчик (энкодер) ИДМ28 отличается полностью бесконтактным принципом действия: закрепленный на ва­лу постоянный магнит остается единственным подвижным элементом. Такая компоновка обеспечивает нечувствительность прибора к изменениям свойств магнита со временем или под воздействием внешних влияющих факторов, а также к осевому и радиальному смещению приводного ва­ла и управляющей электроники. Это значительно увеличивает надежность в зависимости от температуры и времени по сравнению с другими доступными техническими решениями. Бесконтактный принцип действия идеально подходит для работы в экстремальных условиях, когда неизбежны удары, вибрация и пыль. Кроме то­го, ожидаемый срок службы планируется на уровне 50 млн циклов, не говоря уже о лучшем в своем классе диапазоне рабочих температур и высокой точности.

Датчики ИДМ20, ИДМ20.2 (рис. 2) и ИДМ30 конструктивно совместимы с резисторами СП5‑21 (ИДМ20, ИДМ20.2) и СП4‑8 (ИДМ30), широко используемыми в следящих системах, и предназначены для их замены. Датчики поддерживают линейный аналоговый выход (прямая замена резисторов), а также имеют исполнения с цифровым последовательным интерфейсом SSI для новых систем с цифровым управлением.

Ris_2.jpg

Рис. 2. Датчик углового положения ИДМ20.2

ООО «ИДМ-ПЛЮС» выпускает датчик ИДМ2015 (рис. 3), являющийся полным аналогом широко применяемого энкодера Bourns ENC1J.

Ris_3.jpg

Рис. 3. Датчик углового положения ИДМ2015

Многополюсные магнитные системы позволяют повысить разрешающую способность магнитных датчиков положения. Компания «ИДМ-ПЛЮС» совместно с ООО «Валтар» освоила выпуск датчиков углового положения и датчиков скорости на таких системах. В частности, разработан абсолютный датчик углового положения с полым валом и кодовым магнитным диском, имеющим 128 полюсов по окружности диаметра примерно 80 мм, что обеспечивает измерение положения с разрешающей способностью 18 двоичных разрядов и ошибкой менее ±0,05° (рис. 4).

Ris_4.jpg

Рис. 4. Датчик на основе многополюсной магнитной системы

Индуктивные датчики положения стали новым направлением деятельности компании «ИДМ-ПЛЮС». Здесь бы­ла разработана базовая конструкция абсолютного датчика положения, на которой может быть построена целая линейка датчиков в разных конструктивных исполнениях. Первым датчиком этого ти­па стала модель ИДП115 (рис. 5). Индуктивный датчик положения ИДП115 предназначен для измерения углового положения ротора диаметром 115 мм с разрешающей способностью до 20 разрядов и погрешностью до ±30″. Датчик имеет интерфейс SSI RS‑485. Как и типовые индуктивные датчики положения, модель ИДП115 отличается компактными габаритными размерами (∅225 × 36 мм) и невысокой стоимостью. Датчик обладает высокой точностью, может работать в жестких условиях эксплуатации (воздействие сильной вибрации, ударов, диапазон температур от –50 до 55 °C), причем реализован на отечественной элементной ба­зе. Ведутся работы по импортозамещению ключевого компонента датчика – микросхемы первичного преобразователя индуктивной системы с частотой возбуждения 1…6 МГц.

Ris_5.jpg

Рис. 5. Индуктивный датчик положения ИДП115

Компания «ИДМ-ПЛЮС» разработала концепцию безредукторных измерительных систем для определения абсолютного положения объектов значительных размеров (БИМС). Эти системы представляют собой комплект из специальных кодовых дисков (или линеек) из ферромагнитной стали и считывающего блока. Такой блок создает фоновое магнитное по­ле и измеряет его изменение при движении ферромагнитного диска. Система содержит несколько каналов. Благодаря специальной конструкции и математическим алгоритмам обработки обеспечивается получение абсолютной величины углового положения. 

В линейке «ИДМ-ПЛЮС» представлено несколько вариантов БИМС, в частности, изготовлена система для установки на ротор диаметром 1400 мм, а в разработке находится система на ротор диаметром 1800 мм. Системы данного ти­па выпускаются полностью на отечественной элементной ба­зе и предназначены для тяжелых условий эксплуатации.

Например, безредукторная масштабируемая измерительная система БИМС‑250‑1 (рис. 6) рассчитана на внутренний диаметр 250 мм, имеет разрешающую способность до 18 разрядов, температурный диапазон –60…+85 °C, выходные интерфейсы SSI RS‑485 / оптический и ошибку (точность) преобразования ±20″, тем самым заменяя собой импортную продукцию компании Lenord+Bauer.

Ris_6.jpg

Рис. 6. Безредукторная масштабируемая измерительная система БИМС-250-1

Основное применение БИМС – контроль положения и скорости ротора турбин в энергетике, габаритных поворотных систем, габаритных вентильных двигателей. БИМС обеспечивает практически неограниченный срок эксплуатации, высокую надежность, повышенную долговечность и прецизионную точность.

Достоинства безредукторных масштабируемых измерительных систем БИМС:
- прямое измерение положения валов (а также линейных размеров) диаметром свыше 200 и вплоть до 2000 мм (а в перспективе и более) без использования дополнительного редуктора;
- измерение значительных линейных размеров;
- возможность адаптации под конструктив заказчика;
- используемый бесконтактный способ измерения позволяет получить датчики практически без износа, с неограниченным сроком службы;
- благодаря малым (относительно диаметра ротора) габаритным размерам требуется минимум места для монтажа;
- оптимальный выбор для оборудования, для которого необходимы длительные измерения в непрерывном режиме;
- независимо от места установки и условий эксплуатации всегда обеспечен стабильно высокий уровень точности измерений.

ООО «ИДМ-ПЛЮС» постоянно совершенствует линейку датчиков положения, адаптируя ее под конкретные требования.

Опубликовано_в журнале ИСУП № 4(100)_2022

Г. В. Прокофьев, начальник отдела аналоговых ИС, главный конструктор направления датчиков положения,
Е. В. Стахин, исполнительный директор,
ООО «ИДМ-ПЛЮС», г. Зеленоград, Москва,
тел.: +7 (495) 018‑1231,
e‑mail: sales@idm-plus.ru,
сайт: idm-plus.ru


Реклама. ООО «НПО РИЗУР»   ИНН 6234114269  LjN8KASZz

Реклама. ООО «НПО РИЗУР»   ИНН 6234114269  LjN8KASZz