Sensor de posición angular

Tipos de sensores de posición angular

Los sensores de posición angular son dispositivos que miden el ángulo de rotación de un objeto, como un volante o una articulación de un robot. Ayudan a saber cuánto ha girado algo y en qué dirección. Estos sensores son cruciales para proporcionar retroalimentación precisa de la posición en diversas aplicaciones, asegurando un rendimiento y seguridad óptimos. Dependiendo de la tecnología utilizada para detectar el ángulo del sensor, existen varios tipos de sensores de posición angular.

• Sensores de posición angular de potenciómetro:

  Estos son los tipos de sensores de posición angular más comunes y simples. Utilizan una resistencia variable llamada potenciómetro para medir los cambios de voltaje a medida que un objeto se mueve. El voltaje cambiante indica cuánto o en qué dirección ha girado el objeto. Hay tres tipos principales de sensores de posición angular de potenciómetro. Los potenciómetros rotativos son el tipo más común de sensores de posición angular. Utilizan un limpiaparabrisas conductor rotatorio para cambiar la resistencia y medir los ángulos de rotación. Los potenciómetros lineales tienen un limpiaparabrisas deslizante que cambia la resistencia a lo largo de un camino recto para medir los ángulos de desplazamiento lineal. El tercer tipo son los potenciómetros de varios giros o de alta resolución, que pueden medir ángulos más significativos o ofrecer una resolución más fina mediante el uso de múltiples elementos de mayor resistencia o de mayor resistencia.

• Sensores de posición angular de efecto Hall:

  Estos sensores de posición angular utilizan campos magnéticos y el efecto Hall para medir la rotación. Tienen un imán unido a la parte giratoria y un chip sensor que detecta los cambios en el campo magnético a medida que se mueve. El chip sensor convierte estos cambios en una señal eléctrica que indica el ángulo. Hay dos tipos principales de sensores de posición angular de efecto Hall. Los sensores lineales de efecto Hall emiten un voltaje proporcional a la intensidad del campo magnético. Miden el ángulo en función de la distancia al imán. Mientras que los sensores de efecto Hall de conmutación, solo detectan la presencia o ausencia de un campo magnético. Se utilizan para aplicaciones como interruptores de límite donde se requiere detección de encendido/apagado.

• Sensores de posición angular capacitivos:

  Estos sensores miden los cambios en la capacitancia entre placas conductoras a medida que un objeto gira. La capacitancia variable indica el ángulo de rotación. Hay dos tipos principales de sensores de posición angular capacitivos. El primer tipo son los sensores de capacitancia variable, que tienen placas conductoras cuya distancia entre sí cambia con la rotación, alterando la capacitancia. El segundo tipo son los sensores de capacitancia diferencial, que tienen dos juegos de placas. Su rotación provoca cambios de capacitancia iguales pero opuestos, mejorando la sensibilidad a las variaciones del ángulo.

• Sensores de posición angular inductivos:

  Estos sensores utilizan bobinas y campos magnéticos cambiantes para medir ángulos. Tienen dos bobinas, y el campo magnético de una bobina cambia cuando la otra bobina gira. El acoplamiento magnético variable entre las bobinas indica el ángulo de rotación. Hay dos tipos principales de sensores de posición angular inductivos. El primer tipo son los sensores de inductancia variable, que tienen un núcleo cuya posición en las bobinas cambia con la rotación, alterando la inductancia. El segundo tipo son los sensores de inductancia diferencial, que tienen dos bobinas cuya inductancia cambia en cantidades opuestas con la rotación, mejorando la sensibilidad a las variaciones del ángulo.

Especificación y mantenimiento del sensor de posición angular

Cada sensor de posición angular tiene sus propias especificaciones que determinan su rendimiento. Aquí hay algunas de ellas:

• Elemento sensor

  El elemento sensor de un sensor de posición angular mide el ángulo del eje o del objeto en movimiento. Convierte el movimiento mecánico en una señal eléctrica. El elemento sensor puede ser un elemento resistivo, un elemento magnetoestrictivo o un semiconductor. El elemento sensor utilizado en el sensor de posición angular determina la precisión, la resolución y la sensibilidad del sensor.

• Señal de salida

  La señal de salida de un sensor de posición angular es la señal generada por el elemento sensor. La señal de salida se utiliza para comunicarse con otros sistemas o dispositivos. La señal de salida puede ser una señal analógica, una señal digital o una señal PWM. La señal de salida del sensor de posición angular determina la compatibilidad con otros sistemas y dispositivos y determina la velocidad de respuesta.

• Suministro eléctrico

  El suministro eléctrico de un sensor de posición angular alimenta el sensor. El suministro eléctrico puede ser una tensión de CC o una tensión de CA. El suministro eléctrico de un sensor de posición angular determina el consumo de energía y el ruido eléctrico.

• Rango de medición

  El rango de medición de un sensor de posición angular es el rango de ángulos que el sensor puede medir. El rango de medición se expresa en grados. El rango de medición de un sensor de posición angular determina las aplicaciones y la resolución angular.

• Histéresis

  La histéresis de un sensor de posición angular es la diferencia entre el ángulo medido y el ángulo real. La histéresis se expresa como un porcentaje del rango de medición. La histéresis de un sensor de posición angular determina la precisión y la repetibilidad.

• No linealidad

  La no linealidad de un sensor de posición angular es la desviación de la señal de salida de la señal de salida esperada. La no linealidad de un sensor de posición angular afecta la precisión y la precisión.

Es importante mantener los sensores de posición angular para que puedan funcionar correctamente. Aquí hay algunos consejos:

• Inspeccione los sensores con regularidad para asegurarse de que no tengan daños.
• Limpie los sensores para evitar la acumulación de suciedad y residuos.
• Compruebe la conexión eléctrica de los sensores para asegurarse de que estén seguros.
• Calibrar los sensores periódicamente para mantener su precisión.
• Reemplace los componentes desgastados o dañados de los sensores.

Cómo elegir un sensor de posición angular

Al elegir un sensor de posición angular para un proyecto o aplicación, considere lo siguiente:

• Tecnología del sensor: Diferentes tecnologías detectan ángulos de formas distintas. Como se mencionó anteriormente, hay sensores de contacto y sin contacto. Los primeros utilizan fricción para detectar ángulos, mientras que los segundos utilizan métodos magnéticos u ópticos. Los sensores sin contacto son más populares porque tienen varias ventajas sobre los sensores de contacto, como una mayor durabilidad.
• Voltaje de entrada y consumo de energía: Elija un sensor cuyo voltaje de entrada coincida con el del sistema existente. Además, considere el consumo de energía del sensor. Si el sistema está diseñado para utilizar baja potencia, un sensor con bajo consumo de energía es ideal.
• Señal de salida: La señal de salida del sensor de posición angular debe ser compatible con el sistema al que está conectado. Las señales de salida comunes incluyen voltaje analógico, corriente o protocolos digitales.
• Rango de medición: El rango de medición es el ángulo máximo y mínimo que el sensor puede detectar. Un sensor con un rango de medición más amplio es más versátil. Sin embargo, el rango de medición debe ser adecuado para la aplicación específica.
• Resolución y precisión: Un sensor de alta posición angular tiene una mejor precisión de medición, precisión y repetibilidad. Estos sensores son adecuados para aplicaciones que requieren un control fino y precisión.
• Consideraciones ambientales: Elija un sensor de posición angular que pueda resistir las condiciones ambientales como la humedad, el polvo, las temperaturas extremas y la exposición a productos químicos o vibraciones. Los sensores diseñados para ser utilizados en entornos hostiles tienen recintos y revestimientos protectores.
• Montaje y tamaño: Considere el espacio disponible para el sensor y sus opciones de montaje. Es recomendable elegir un sensor de posición angular que se pueda montar fácilmente y sea lo suficientemente compacto como para caber en el espacio disponible.
• Histéresis y banda muerta: La banda muerta es el rango de error en el que una salida no cambia, mientras que la histéresis es la diferencia entre la salida para una entrada creciente y una entrada decreciente. Para aplicaciones que requieren alta precisión, es importante elegir un sensor de posición angular con una histéresis y una banda muerta mínimas.
• Costo: Al igual que cualquier otro producto, los sensores de posición angular tienen diferentes precios dependiendo de varios factores, como el tipo y la tecnología utilizada. Por lo tanto, es importante establecer un presupuesto antes de comprar un sensor de posición angular. Dicho esto, asegúrese de que el sensor elegido cumpla con los requisitos del proyecto.

Cómo hacer bricolaje y reemplazar un sensor de posición angular

Al hacer bricolaje y reemplazar un sensor de posición angular, es muy importante tener las herramientas adecuadas y conocimientos mecánicos básicos. A continuación se detallan los pasos sobre cómo hacer bricolaje y reemplazar un sensor de posición angular:

Herramientas Necesarias

• Juego de zócalos
• Juego de llaves
• Destornilladores
• Brocas Torx
• Multímetro
• Nuevo sensor de posición angular
• Grasa para conectores eléctricos

Guía paso a paso

• Identifique la ubicación del sensor de posición angular en el vehículo.
• Retire cualquier cubierta o escudo que pueda estar protegiendo el sensor.
• Utilice las herramientas adecuadas para quitar los pernos o tornillos que sujetan el sensor en su lugar.
• Tire con cuidado del sensor de su ubicación de montaje.
• Desconecte el conector eléctrico presionando la pestaña de liberación y tirando de él.
• Aplique una pequeña cantidad de grasa para conectores eléctricos a los pines del nuevo sensor.
• Conecte el conector eléctrico al nuevo sensor, asegurándose de que esté completamente asentado.
• Monte el nuevo sensor en su ubicación designada utilizando pernos o tornillos.
• Reemplace cualquier cubierta o escudo que haya sido removido.
• Arranque el vehículo y utilice una herramienta de escaneo para verificar que el nuevo sensor funcione correctamente.

P y R

P1: ¿Dónde se utiliza el sensor de posición angular?

R1: Los sensores se utilizan en diversas aplicaciones para detectar la posición angular de un componente giratorio. Esto incluye su uso en robótica, sistemas automotrices como el control de la dirección y el acelerador, maquinaria industrial, servomotores, ajuste de enfoque de lentes de cámara y sistemas aeroespaciales.

P2: ¿Cuál es el principio de funcionamiento del sensor de posición angular?

R2: El sensor de posición angular mide el ángulo de rotación de un eje o componente. A medida que un componente gira, el sensor detecta su posición angular y convierte esta información en una señal eléctrica. Esta señal eléctrica se utiliza entonces para determinar el ángulo de rotación y se transmite a un sistema de control para su interpretación y acción.

P3: ¿Cuáles son los diferentes tipos de sensores de posición angular?

R3: Hay varios tipos de sensores de posición angular, incluidos los sensores potenciométricos, los sensores de efecto Hall, los sensores magnéticos, los sensores capacitivos y los sensores ópticos. Cada tipo utiliza una tecnología diferente para medir la posición angular, lo que los hace adecuados para diversas aplicaciones y ofrece opciones dependiendo de los requisitos específicos.

P4: ¿Cuáles son las características del sensor de posición angular?

R4: Los sensores de posición angular tienen varias características, incluida alta precisión y resolución, amplio rango de medición, robustez y durabilidad, tiempos de respuesta rápidos y compatibilidad con diversas señales de salida. Dependiendo del tipo de sensor, algunos también pueden tener capacidades de autodiagnóstico y ser programables para satisfacer requisitos específicos.

P5: ¿Son los sensores de posición angular adecuados para su uso en entornos hostiles?

R5: Sí, los sensores de posición angular se pueden diseñar para que sean adecuados para entornos hostiles. Características como carcasas robustas, protección contra polvo y humedad (por ejemplo, clasificación IP) y temperaturas extremas se pueden incorporar. Seleccionar sensores específicamente diseñados para condiciones desafiantes es esencial para garantizar un rendimiento fiable.