A cosa servono i sensori di posizione?

Introduzione

I sensori di posizione sono dispositivi cruciali per misurare con precisione la posizione di un oggetto. Questi sensori includono trasduttori, encoder e potenziometri, e sono ampiamente utilizzati in settori come l’automotive, l’agricoltura, il settore navale e i sistemi di controllo industriale.

I sensori di posizione, impiegati in ambienti industriali, identificano la posizione spaziale di componenti meccanici e convertono questa informazione in segnali analogici o digitali per l’elaborazione successiva. Le misurazioni lineari e angolari sono fondamentali per molte applicazioni industriali, garantendo accuratezza, risoluzione e precisione del dato.

Questi dispositivi devono operare in condizioni ambientali difficili, come:

  • Temperature estreme
  • Vibrazioni costanti
  • Esposizione a sostanze chimiche
  • Immersioni prolungate

Tipologie di sensori di posizione e i loro vantaggi

La scelta del giusto sensore di posizione dipende da diversi fattori, inclusi il tipo di misurazione richiesta (lineare o angolare) e le specifiche esigenze applicative. Ecco una panoramica delle principali tipologie di sensori di posizione:

  1. Sensori Resistivi o Potenziometrici
    • Vantaggi: Alta precisione
    • Svantaggi: Si usurano facilmente
  2. Sensori Ottici o Encoder
    • Vantaggi: Alta precisione e risoluzione anche in ambienti difficili
    • Svantaggi: Sensibili alle temperature estreme (inferiori a -20° C e superiori a 80° C)
  3. Sensori di posizione a filo
    • Vantaggi: Robusti e affidabili per applicazioni con forte vibrazioni a corse elevate
    • Svantaggi: Possono essere meno precisi su distanze molto lunghe rispetto ad altre tecnologie
  4. Sensori Magnetostrittivi
    • Vantaggi: Molto precisi sulle lunghe distanze
    • Svantaggi: Meno efficaci sulle brevi distanze

Come scegliere un sensore di posizione

La scelta del sensore di posizione più adatto alle proprie necessità è un processo che richiede attenzione a diversi aspetti tecnici e funzionali. Inizialmente, è fondamentale determinare se un sensore lineare o un sensore rotativo (anche noto come encoder) sia la scelta migliore per le proprie esigenze specifiche. Una volta definito il tipo di sensore, è essenziale considerare vari fattori quali il campo di misura, la risoluzione e la capacità di ripetibilità del dispositivo.

Prima di finalizzare l’acquisto, è importante anche stabilire la forma del sensore più adatta al tipo di montaggio che si prevede di realizzare, oltre a identificare il metodo di trattamento del segnale in uscita più conforme alle proprie necessità. Infine, è cruciale tenere presente che, a seconda dell’ambito di applicazione, potrebbe essere necessario optare per sensori specializzati. Questi includono modelli dotati di specifici livelli di protezione, come i sensori resistenti a condizioni di umidità e polvere, o i sensori ATEX ideali per ambienti a rischio di esplosione.

Criteri di scelta:

  • lineare o rotativo
  • forma/montaggio
  • range di misura
  • segnale di uscita
  • grado di protezione IP, standard ATEX

Settori Applicativi dei sensori di posizione

I sensori di posizione trovano applicazione in numerosi settori industriali, tra cui:

  • Automotive
  • Agricoltura
  • Settore Navale
  • Controllo Industriale
  • Tessile
  • Plastico
  • Chimico Farmaceutico
  • Food & Beverage

FAQ sui sensori di posizione

1. Che cos’è un sensore di posizione? Un sensore di posizione è un dispositivo che misura la posizione di un oggetto e converte questa informazione in un segnale che può essere utilizzato per ulteriori elaborazioni.

2. Quali sono le principali tipologie di sensori di posizione? Le principali tipologie includono sensori resistivi (potenziometrici), ottici (encoder), a filo e magnetostrittivi.

3. In quali ambienti possono operare i sensori di posizione? I sensori di posizione sono progettati per funzionare in ambienti estremi, inclusi quelli con temperature molto alte o basse, vibrazioni costanti, esposizione a sostanze chimiche e immersioni prolungate.

4. Come scegliere il sensore di posizione giusto per la mia applicazione? La scelta del sensore giusto dipende dal tipo di misurazione richiesta (lineare o angolare), dal campo di misura, dalla risoluzione, dalla ripetibilità, dalla compatibilità di montaggio e dal trattamento del segnale.

5. Quali sono i settori principali che utilizzano sensori di posizione? I sensori di posizione sono ampiamente utilizzati nei settori automotive, agricolo, navale e nei sistemi di controllo industriale.

6. Perché scegliere un sensore di posizione potenziometrico?

Il sensore di posizione potenziometrico, conosciuto anche come sensore resistivo, è un dispositivo che determina la posizione misurando la resistenza lungo una traccia conduttiva tra un punto fisso di riferimento e un cursore connesso a un oggetto mobile o alla sua base. La resistenza rilevata dal sensore è impiegata per calcolare la posizione esatta dell’elemento monitorato.

Grazie alla loro semplicità tecnologica, questi sensori si distinguono per la precisione e il costo contenuto, rendendoli una scelta vantaggiosa per molteplici applicazioni. Tuttavia, è importante considerare che i sensori potenziometrici possono essere soggetti a usura e sono sensibili a vibrazioni, contaminazioni da corpi estranei e fluttuazioni di temperatura estreme. Questi fattori possono influire sulla durata e l’affidabilità del sensore nel tempo.

Punti di forza :

  • Tecnologia semplice
  • Precisione
  • Basso costo d’acquisto

7. Quando scegliere un sensore di posizione lineare o rotativo?

I sensori di posizione lineari e rotativi si basano su un meccanismo che include due trasformatori condividendo un nucleo magnetico comune, collegato all’oggetto o al suo supporto la cui posizione si intende misurare. Il movimento del nucleo magnetico provoca una variazione della tensione elettrica tra i due trasformatori, permettendo così di determinare con precisione la posizione dell’oggetto monitorato.

Questi sensori offrono un’elevata precisione, affidabilità e robustezza, rendendoli particolarmente adatti per applicazioni in ambienti estremi. La loro capacità di operare a distanza dall’unità di controllo li rende versatili per diverse configurazioni di utilizzo. Nonostante i vantaggi, i sensori lineari e rotativi presentano alcuni svantaggi, tra cui il costo elevato, le dimensioni ingombranti e il peso significativo, fattori che possono limitarne l’impiego in determinate applicazioni.

Punti di forza:

  • Alta precisione
  • Affidabilità
  • Robustezza
  • Compatibilità con ambienti estremi

 

8. Quando scegliere un sensore di posizione magnetostrittivo?

Il sensore magnetostrittivo è un dispositivo avanzato che utilizza una guida d’onda per rilevare la posizione. Quando viene applicato un impulso elettrico alla guida, questo genera un campo magnetico. L’interazione tra questo campo e quello di un magnete esterno provoca la generazione di un’onda meccanico-elastica che si propaga lungo la guida d’onda fino a raggiungere la testa di lettura del sensore. La posizione del campo magnetico esterno viene determinata misurando il tempo impiegato dall’onda per raggiungere la testa di lettura.

Questi sensori sono noti per la loro eccezionale robustezza e la precisione di misurazione che offrono, la quale è direttamente proporzionale alla lunghezza della guida d’onda impiegata. Pertanto, risultano particolarmente idonei per la misurazione di distanze estese, fino a diversi metri. La tecnologia magnetostrittiva assicura che le misurazioni siano minimamente influenzate da temperature al di sotto dei 100°C, nonché da vibrazioni e urti, garantendo così affidabilità e stabilità nelle rilevazioni.

Nonostante queste qualità, è importante considerare che le variazioni di temperatura possono avere un impatto sulla precisione delle misurazioni e che il costo iniziale di acquisto dei sensori magnetostrittivi è relativamente alto. Questi fattori possono influenzare la scelta di utilizzo in determinate applicazioni, dove il bilanciamento tra costo e precisione necessaria diventa un criterio di valutazione fondamentale.

Punti di forza:

  • Robustezza
  • Precisione proporzionale alla lunghezza del sensore

 

 

Conclusione

I sensori di posizione sono essenziali per numerose applicazioni industriali, garantendo misurazioni precise e affidabili anche in condizioni ambientali estreme. La scelta del sensore giusto, che si tratti di un sensore resistivo, ottico, a filo o magnetostrittivo, dipende dalle specifiche esigenze applicative e dalle condizioni operative.

Scegliere il sensore di posizione corretto significa migliorare l’efficienza operativa, ridurre i tempi di fermo e aumentare la produttività. Valutare attentamente le caratteristiche e le esigenze dell’applicazione garantirà il successo nell’implementazione di questi dispositivi cruciali.

Per approfondire i sensori di posizione Opkon

Sensori e trasduttori di posizione Opkon