Bester linearer Positionssensor für Kolbenrückmeldung

Ich habe versucht, das Ausfahren / Einfahren eines Kolbens zu messen, um die Lebensdauer des Geräts aufzuzeichnen und vorherzusagen. Wie misst man am besten die Kolbenhübe?

Bisher bin ich auf folgende Vermutungen/Ideen gekommen:

  1. LVDT parallel. Dies ist kostenintensiv.

  2. Linearer Topf. Ich mag diese Idee, aber ich habe keine anständige Quelle für COTS-Lösungen gefunden. Keine Ahnung was der Preis ist.

  3. Optischer Sensor am Kolben, Streifenkolben (Encoder-ähnliche Rückmeldung und die Umgebung ist sehr sauber). Ich stelle mir vor, ich müsste Endschalter hinzufügen und diese Konfiguration möglicherweise kalibrieren. Dies scheint zu kompliziert zu sein.

Ich denke, es gibt andere Lösungen da draußen, aber ich kenne sie derzeit nicht.

Informationen für den Kolben/die Schnittstelle: - 8-Zoll-Hub - Saubere Umgebung mit etwas Staubeindringung (denken Sie an Heimbüro, nicht industriell) - Die Genauigkeit ist bis auf 10 % des Hubs akzeptabel - Maximale Betätigungszeit von 1 Hub pro Sekunde - Umgebungstemperatur beträgt 20 ° C -25 °C ohne große Variation - Zeit spielt keine Rolle, dies ist ein Experiment - Je billiger die Lösung, desto besser. Der ideale Preispunkt liegt bei 5 bis 10 US-Dollar, obwohl er wahrscheinlich unrealistisch ist. Mein Ziel ist es, 10.000 Schläge zu testen. Eine absolute Leistung ist ideal, aber nicht unbedingt erforderlich

Wie immer müssen Sie definieren, was „am besten“ im Kontext Ihres Projekts bedeutet. Wir können deine Gedanken nicht lesen!
„Der beste Linearwegsensor“ hängt von Ihrer Anwendung ab: Wie groß ist der Hub des Kolbens? Ist der Kolben auf einen Freiheitsgrad beschränkt oder kann er zB im Zylinder rotieren? Welche Ungenauigkeit ist tolerierbar? Wie schnell bewegt sich der Kolben? Wäre der Sensor Schmutz/Wasser/Fett ausgesetzt? Ist die Umgebung ätzend? Welcher Temperaturbereich ist zu erwarten? Wie viele Hübe hält der Sensor voraussichtlich aus? Muss der Sensor einen absoluten Ausgang liefern? Wie viel Geld und/oder Zeit sind Sie bereit dafür zu investieren?
Der Kolbenhub beträgt 8 Zoll. Wir sind tatsächlich auf 1 Freiheitsgrad beschränkt. Genauigkeit spielt für mich keine Rolle, solange ich feststellen kann, dass sich der Kolben bewegt hat. Sagen wir 10 %. Der Kolben bewegt sich maximal 1 Sekunde pro Hub über den vollen Hub. Das Eindringen von Schmutz und Fett ist minimal. Die Umgebung ist sauber und die Umgebungstemperatur ist Raumtemperatur ohne große Schwankungen (nicht industriell). Der Zeitaufwand kann etwa einen Monat betragen, aber ich habe Zugang zu einer Maschinenwerkstatt und bin normalerweise schneller als die meisten Engis. Diese soll mindestens 10.000 Hübe halten. Absolute Ausgabe ist ideal, aber nicht notwendig.
Und die endgültigen Kosten des Widgets sind entscheidend. Ich hatte gehofft, ein paar davon zu machen, und das Budget ist fast nicht vorhanden, abzüglich meiner Zeit.
@Optimizer: Am besten bearbeiten Sie Ihre Frage, um diese Details hinzuzufügen, anstatt sie in einem Kommentar zu platzieren (wo sie schwerer zu finden sind und nicht so gut fließen). Sie bilden eine vollständigere Darstellung Ihres Designproblems.
Ich werde so schnell wie möglich aktualisieren.
@Optimizer sind die Endgrenzen des Kolbens vorhersehbar? erreicht der Kolben bei jeder Bewegung diese Endlage? oder kann es zwischen diesen Punkten oszillieren, ohne sie jemals zu erreichen?
Nein. Es könnte sich willkürlich bewegen, je nachdem, was das Steuerungssystem bestimmt. Ich suche hauptsächlich nach Richtungs- und Periodenänderungen dieser Schwingungen.
Gibt es parametrische Messungen, die Sie durchführen könnten? Beispiel: Wenn der Kolben an einer Kurbelwelle befestigt ist, könnten Sie den Winkel der Kurbelwelle messen und daraus die Position des Kolbens ableiten?
Ja, das könnte ich, aber ich habe diese Frage offener gestellt, um die Optionen und die Kreativität aller nicht einzuschränken. Obwohl Sie es jetzt @pgvoorhees erwähnen, ist dies eine andere Lösung. Die aktuelle Länge des Hubs hat einen eindeutigen Winkel relativ zum System, sodass die Montage eines Resolvers/Encoders an einem Ende des Kolbens eine Methode zur Bestimmung der Länge aus dem Winkel sein könnte.
Wenn es eine Option ist, haben Sie eine große Auswahl zur Auswahl.
Ja tut es. Ich weiß diesen Beitrag zu schätzen. Es öffnete sich die Liste der Produkte, die ich mir ansah.

Antworten (1)

Ich würde entweder einen Ultraschall-Entfernungssensor/Entfernungsmesser oder einen parallaxenbasierten IR-Entfernungssensor verwenden .

Beide haben eine geringe Genauigkeit, aber wenn Sie nur 10 % von 8"/203,2 mm benötigen, was 0,8"/20,32 mm entspricht, sollten sie ausreichen. Weitere Nachteile sind die Anfälligkeit für Ultraschall-/IR-Rauschen (beide) und die nichtlineare Ausgabe (hauptsächlich der IR-Sensor), die in der Software kompensiert werden muss.

Die Vorteile sind niedrige Kosten, einfache Verfügbarkeit, berührungsloser, verschleißfreier Betrieb und absolute Leistung.

Ich nehme nicht an, dass Sie eine Teilenummer für den IR-Abstandssensor haben oder etwas dagegen haben, den Mechanismus hinter dem Sensor zu erklären?
@Optimizer Das Datenblatt eines solchen Sensors habe ich als Beispiel bereits verlinkt. Es funktioniert, indem Licht auf die zu erfassende Oberfläche gerichtet wird und dann der Winkel des zurückreflektierten Lichts gemessen wird. i.imgur.com/1Ilauwfh.jpg
Das ist cool! Und ja, der Link hat auf meinem Handy nicht funktioniert, aber ich habe ihn nicht gesehen. Danke schön.
Vielleicht hilft Ihnen ein Drehgeber, die tatsächliche Position des Kolbens zu erkennen. Sehen Sie sich den AMS5048 Hall-Effekt-basierten Sensor an. Die Trägheit, es einzurichten, ist groß, aber die Vorteile sind enorm.
Bester linearer Positionssensor für Kolbenrückmeldung
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