В статье рассматриваются направления развития линейки датчиков положения, представленные в ней решения, а также основные области применения и категории потребителей данной продукции на российском рынке.
Компания «ИДМ-ПЛЮС», Зеленоград, г. Москва
Энкодеры «ИДМ-ПЛЮС» сегодня
«ИДМ-ПЛЮС» выпускает несколько серий энкодеров, которые различаются как по используемым технологиям определения положения, так и по габаритным размерам. Диапазон габаритных размеров весьма широк. Например, миниатюрные магнитные датчики серий ИДМ20, ИДМ20.2, ИДМ2015, ВМДП имеют порядка 20 мм в диаметре и предназначены для установки в миниатюрные приводы и пульты управления оборудованием (авиация, беспилотники и другое оборудование, где важна компактность). Наряду с этим компания выпускает датчики, предназначенные для установки на крупногабаритных поворотных механизмах, диаметр которых достигает 1800 мм. В таких габаритах выпускаются датчики серии БИМС – безредукторные измерительные масштабируемые системы.
Основные линейки датчиков ИДМ-ПЛЮС:
- магнитные серии ИДМ;
- индуктивные серии ИДП;
- оптические серий ОДП и ВОДП;
- БИМС;
- датчики спецназначения, включая взрывобезопасные;
- датчики перемещения (скорости) на магнитном принципе.
Магнитные датчики построены на принципе определения положения ротора по изменению магнитного поля закрепленного на роторе магнита (однополюсного или многополюсного). Изменение магнитного поля при изменении углового положения фиксируется сенсорной системой на основе элементов Холла и обрабатывается специализированным преобразователем «угол – код», преобразующим аналоговые сигналы в цифровой код положения. Магнитный принцип позволяет создавать датчики положения с разрешением до 14 бит для однополюсных систем и до 18 бит для многополюсных. Дальнейшее увеличение разрешения ограничивается точностью изготовления магнитов. В линейке «ИДМ-ПЛЮС» магнитные датчики представлены сериями ИДМ и ВМДП. Кроме того, на магнитном принципе построены датчики перемещения и скорости, а также БИМС.
Наименьшие по габаритным размерам из магнитных датчиков положения – уже упомянутые ИДМ20, ИДМ20.2 и ВМДП. Датчики ИДМ30 (а также 45, 50, 58) являются приборами широкого применения, для самых разных условий эксплуатации. Например, в рамках одного из проектов «ИДМ-ПЛЮС» поставила датчики ИДМ45 на речной катер в рулевое управление.
Индуктивные датчики построены на основе поглощения электромагнитного поля в металлической мишени благодаря токам Фуко и, соответственно, на уменьшении коэффициента передачи с передающей обмотки на приемные. Такие датчики еще называют вихревыми. В отличие от широко применяемых СКВТ (синусно-косинусные вращающиеся трансформаторы) вихревые индуктивные датчики выполнены печатным способом, а потому не требуют сложных намоточных систем и имеют малые габариты по высоте. Сама технология позволяет создавать датчики под разные диаметры: от 40 до 500 мм и больше. В линейке «ИДМ-ПЛЮС» представлена серия индуктивных датчиков ИДП с разрешением от 13 до 20 бит.
Например, ИДП‑510 (рис. 1) – самый габаритный датчик, построенный на индуктивном принципе. Он имеет внешний диаметр 510 мм и внутренний – 400 мм при высоте менее 50 мм. Это уникальный по размерам прибор. Для сравнения: в линейке ведущего зарубежного производителя индуктивных датчиков Celera Motion максимальный внешний диаметр датчика 300 мм. Датчик ИДП‑510 предназначен для работы в составе поворотной системы с вентильным двигателем и обеспечивает превосходные характеристики по точности и надежности.
Рис. 1. Индуктивный энкодер ИДП‑510
Оптические датчики. Наиболее прецизионная на сегодняшний день технология – оптическая, которая обеспечивает лучшие показатели разрешения и точности определения положения. В линейке «ИДМ-ПЛЮС» представлены три серии оптических датчиков – ОДП, ВОДП и ВОДП-ВТ, которые имеют разрешение измерения положения до 23 бит и точность до 10 угловых секунд.
Датчики специального назначения используются в поворотных и измерительных устройствах тяжелой промышленности, в нефтепереработке, химической и пищевой отраслях, где важна защита оболочки энкодера, взрывобезопасность и стойкость к механическим воздействиям. В этой категории представлены датчики с конструкцией, адаптированной под указанные условия.
Новые модели
В 2024 году продуктовый портфель «ИДМ-ПЛЮС» пополнился рядом датчиков для широкого применения в промышленности. Для удобства была введена сегментация по конструкционным и точностным параметрам, а также по сферам применения. В частности, серии ОДП, ВОДП обозначены как датчики общепромышленного назначения, ИДМ, ИДП, ИСС – как датчики для тяжелых условий эксплуатации, ИДП16EX, ИДП30EX, ИСС-13-4096-EX – датчики для применения в нефтегазовой и химической промышленности.
В 2024 году были добавлены три серии оптических энкодеров (рис. 2): ОДП (оптические датчики положения), ВОДП (встраиваемые оптические датчики положения) и ВОДП-ВТ (высокоточные встраиваемые оптические датчики положения), ключевой особенностью которых является сочетание высокого разрешения и компактных размеров. Благодаря использованию оптического принципа и дифференциального интерфейса датчики способны работать в условиях сильных электромагнитных помех, а также могут применяться в станках, поворотных столах и механизмах, промышленной автоматизации и робототехнике.
Рис. 2. Оптические датчики положения: а – ОДП‑38; б – ВОДП‑60; в – ВОДП-ВТ‑58
В линейку индуктивных датчиков положения серии ИДП было добавлено более 10 моделей абсолютных датчиков. Эти бесконтактные приборы могут работать в жестких условиях. Датчики обеспечивают измерение абсолютного углового положения ротора с выдачей данных по цифровому последовательному интерфейсу. Особенность датчика – раздельные статор и ротор, что обеспечивает гибкость интеграции в изделия заказчика. Теперь доступны датчики с внешним диаметром от 80 до 510 мм и внутренним от 20 до 450 мм.
Для применения в нефтегазовой промышленности разработаны и поставляются датчики взрывозащищенного исполнения. Например, недавно был разработан взрывозащищенный инкрементальный энкодер ИДП16И‑ЕХ (рис. 3), аналог энкодера Leine&Linde Ex 841. Кроме того, компания завершила разработку взрывозащищенного инкрементального энкодера ИДП30И‑EX (аналог Baumer-Hubner EExHOG 161 DN 1024 I), малогабаритного взрывобезопасного энкодера ИДМ20.2EX с абсолютным интерфейсом SSI RS‑485 и измерительной системы ИСС‑13-4096‑EX (аналог ASPAH 60 KK-13-FG-4096/4096G-90G-NG/50P).
Рис. 3. Взрывозащищенный инкрементальный энкодер ИДП16И‑ЕХ
ИСС-13-4096-EX (рис. 4), функциональный аналог Hubner ASSH 60 / ASPAH 60, представляет собой специализированную измерительную систему для нефтеперекачивающего оборудования. Ее особенность – наличие двух независимых измерительных каналов: инкрементального (A/B/Z) и абсолютного параллельного (либо SSI). Разрешение каждого канала – до 13 бит. Присоединительная система обеспечивает надежное соединение в условиях высоких нагрузок, корпус изделия мощный, рассчитан на тяжелые условия эксплуатации. Область применения – транспортировка нефтепродуктов, крановые системы, определение положения прокатных станов, тяжелая промышленность.
Рис. 4. Специализированная измерительная система ИСС‑13-4096‑EX
Энкодер ИДП30И-EX (рис. 5) представляет собой инкрементальный индуктивный датчик углового положения во взрывозащищенном исполнении. Обеспечивает преобразование углового положения ротора в инкрементальный квадратурный сигнал A/B/Z с разрешением до 16 384 импульсов на оборот. Датчик является конструктивным аналогом энкодера Baumer EExHOG 161 с диаметром вала 30 мм. Область применения такого исполнения – химическая и нефтехимическая промышленность, транспортировка нефтепродуктов, энергетика. Датчик предназначен для использования в установках, к которым предъявляются требования взрывобезопасности класса «взрывобезопасная оболочка», категории II 2 G Ex db eb IIC T6 Gb по ATEX и Ex db eb IIC T6 Gb по IECEx.
Рис. 5. Инкрементальный индуктивный датчик углового положения ИДП30И‑EX
Также в текущем году компания «ИДМ-ПЛЮС» завершила разработку индуктивных датчиков положения ИДП 100C, ИДП 100К, которые сейчас уже поставляются заказчикам. ИДП 100C и ИДП 100К предназначены для встраивания в малогабаритные приводы с жесткими ограничениями по высоте. Такие приводы бывают в робототехнических комплексах, технике специального назначения и другом подобном оборудовании. Цифра «100» в названии – это внешний диаметр, внутренний диаметр может быть 50 или 60 мм, а глубина (толщина) – всего 15 мм. Энкодеры построены по индуктивному бесконтактному принципу и рассчитаны на работу в тяжелых полевых условиях эксплуатации, где вероятны удары, высокие линейные ускорения и сильная вибрация. Датчики полностью залиты компаундом, монолитные.
Опубликовано_в журнале ИСУП № 5(113)_2024
Компания «ИДМ-ПЛЮС»,
Зеленоград, г. Москва,
тел.: +7 (495) 018‑1231,
e-mail: sales@idm-plus.ru
Иллюстрации предоставлены компанией ООО «ИДМ-ПЛЮС»
_big.jpg'); "2(116)_small.jpg")
