¿Qué es un Sensor Rotativo de Posición/Ángulo?
Los sensores rotativos de posición/ángulo son sensores que detectan información angular a partir de la posición de un objeto.
Recientemente, la necesidad de detección de posición de alta precisión ha aumentado debido al mecanizado de precisión, la fabricación de semiconductores, los automóviles y la robótica, y la necesidad de medir ángulos precisos para la detección de posición también está aumentando.
Los sensores rotativos de posición/ángulo suelen estar disponibles con métodos de detección de ángulos magnéticos, ópticos, inductivos o potenciométricos. Es importante seleccionar el método más adecuado en función de la aplicación de uso.
Además, los sensores giroscópicos, que detectan fuerzas inerciales como la velocidad angular y la aceleración además del ángulo, han atraído recientemente la atención para apoyar la conducción automatizada. La tendencia es hacia los sensores giroscópicos, además de los sensores de ángulo convencionales.
Usos de los Sensores Rotativos de Posición/Ángulo
Entre las aplicaciones de los sensores rotativos de posición/ángulo se encuentran el mecanizado de precisión, la fabricación de semiconductores, la automoción y la robótica.
1. Automóviles
La detección del ángulo del cigüeñal y del ángulo de la leva con sensores angulares permite calcular la sincronización y la duración óptimas de la inyección de combustible. Otras aplicaciones son la dirección asistida eléctrica y la suspensión controlada electrónicamente.
2. Robots
Los sensores de ángulo se utilizan para detectar y controlar la posición de los brazos de los robots.
Principio de los Sensores Rotativos de Posición/Ángulo
Existen cuatro tipos generales de principios de los sensores rotativos de posición/ángulo: magnético, óptico, inductivo y potenciómetro.
1. Tipo Magnético
Este método detecta ángulos midiendo la tensión generada cuando se aplica un campo magnético perpendicularmente a un elemento Hall cuando circula una corriente a través de él. Este fenómeno se conoce como efecto Hall.
2. Método Óptico
Este método detecta los ángulos a partir del número de impulsos luminosos detectados al hacer pasar la luz a través de un disco con una rejilla en forma de rendija. Este método se conoce como el tipo de transmisión, mientras que otro método es el tipo de reflexión.
El tipo de reflexión mide el ángulo a partir de los impulsos de luz que rebotan del elemento emisor de luz al disco y son recibidos por el elemento receptor de luz.
3. Tipo Inductivo
El tipo inductivo consta de una bobina primaria, una bobina secundaria y un núcleo en forma de leva que gira entre ellas; cuando se aplica una tensión a la bobina primaria, la bobina secundaria emite una tensión que depende de la posición del núcleo, y el ángulo puede detectarse a partir de la magnitud de esta tensión.
4. Tipo Potenciómetro
Los potenciómetros tienen terminales y escobillas que giran sobre un elemento resistivo. Midiendo la resistencia entre los terminales, se puede medir el ángulo de rotación de la escobilla.
Otra Información sobre los Sensores Rotativos de Posición/Ángulo
1. Ventajas de los Sensores Rotativos de Posición/Ángulo Magnéticos
Los sensores rotativos de posición/ángulo magnéticos utilizan el efecto Hall para convertir los cambios en el campo magnético en un valor de tensión y emitir la señal como una salida analógica. A diferencia de los sensores de ángulo potenciométricos, los sensores de ángulo magnéticos pueden tener dos sistemas de salida: los dos valores de salida son generalmente diferentes, excepto para la posición neutra.
Los dos sistemas de salida aumentan el valor detectado y la fiabilidad de los sensores rotativos de posición/ángulo. Los centros de ángulo potenciométricos requieren dos sensores de ángulo para proporcionar una detección de ángulo de 360°, ya que siempre hay un punto ciego en el sensor de ángulo debido a su estructura.
En cambio, los sensores rotativos de posición/ángulo magnéticos pueden detectar 360° con un solo sensor de ángulo, lo que tiene la ventaja de reducir el número de componentes. Como los sensores rotativos de posición/ángulo no tienen contacto, presentan menos factores de fallo y tienen una vida útil más larga que los sensores con contacto, como los sensores de ángulo con potenciómetro.
Sin embargo, si se produce un fallo, debe prestarse atención a la distancia al cuerpo sensor. Si no se tiene en cuenta el ajuste de la distancia al reinstalar el sensor, se producirá un fallo prematuro del sensor rotativos de posición/ángulo en caso de contacto, y no podrá detectar el ángulo correctamente si la distancia al cuerpo sensor es demasiado grande.
2. Salida Analógica del Sensor Rotativo de Posición/Ángulo
La salida analógica de un sensor rotativos de posición/ángulo, el valor de tensión, se produce por un cambio en la resistencia eléctrica. El método de salida suele ser tensión, pero también puede ser corriente, y el rango de salida de la salida analógica difiere según el sensor rotativos de posición/ángulo. En el caso de la tensión, el rango no sólo es de 0-5 V, sino también de 0-10 V. Es importante comprobar detenidamente las especificaciones del fabricante.
Los sensores rotativos de posición/ángulo necesitan un circuito de alimentación y una masa (GND) para proporcionar una salida analógica. Por lo tanto, el sensor rotativos de posición/ángulo tiene tres terminales, que son, respectivamente, el terminal de alimentación, el terminal de tierra (GND) y el terminal de salida analógica. Si la salida analógica es anormal, la causa puede ser un cableado o conexión anormal, así como un fallo en el propio sensor rotativos de posición/ángulo.