포지션 센서의 특징과 동작원리
포지션 센서는 정확한 위치 제어를 필요로 하는 모든 시스템에 적용된다.
자동화에 필요한 포지션 정보는 접촉식, 비접촉식 방식의 Linear 포지션으로 회전 운동에 관련된 각도, 속도, 회전수, 회전 방향, 기울기 등으로 구분된다.
Wire를 사용한 접촉식 Linear 포지션은 측정하고자 하는 대상물에 Wire를 직접 연결하여 Linear한 위치를 원하는 출력으로 내보내주는 기본적인 센서이다.
Wire 센서의 구성과 원리
일반적인 Wire 센서의 구성을 보면 가장 중요한 Sensing Device 역할을 하는 Potentiometer와 Encoder가 있다. Potentiometer와 Encoder는 사용하고자 하는 출력 형태에 따라 적용된다. 만약 사용자가 아날로그 0-10v 출력 사용을 원한다면 Sensing Device에 Potentiometer가 적용되며 Electronics에서는 Potentiometer의 저항 출력을 아날로그 0-10v로 변환해 주는 Electronics가 적용되는 것이다.
Wire 고정은 클립형태로 움직이는(측정하고자 하는)물체에 고정시키면 된다. 형식은 클립형식과 M4 나사선 타입이 있다.
Wire Drum에 Spring이 연결되어 있는데 이는 Wire를 항상 안쪽으로 감아주는 힘이 작용된다. Wire에 일정한 장력을 유지시켜주는 역할을 한다.
Wire Drum에 연결된 Shaft를 통해 Wire가 인.입출되며 움직인 거리를 Sensing Device에 전달해 전기적인 신호로 변환해 출력을 보내주는 것이 Wire 센서 작동원리이다.
출력은 아날로그와 디지털 두가지 모든 출력들을 지원하고 있다.
1)아날로그 - potentiometric : R1K, R5K, R10K/current : 4…20mA 2선식, 3선식/ voltage : 0…10V, 0,5…10V, 0,5…4,5V 10V/Programable : 4…20mA, 0…10V
2)디지털 - Incremental digital(10 or 25 pulses/mm with differential A, A/, B, B/, Z,
Z/ outputs/TTL levels/HTL levels)
Absolute digital(SSI/CANopen / CAN J1939/ProfiBus, DeviceNet, InterBus)
Wire 센서는 Sensing Device 구성이 Potentiometer와 Encoder로 구성되어 있기 때문에 많은 사용자들은 Potentiometer와 Encoder로 부르기도 한다.
Wire 센서의 단순한 구성과 작동원리는 아래 그림에 나타냈다.
Wire 센서 계측원리의 장점
0-60000mm의 와이어를 이용한 측정거리를 가지고 있어 측정거리 대비 매우 작은 크기를 가지고 있다. 작은 크기는 기구적으로 자동화 시스템(장비)에 적용 시 많은 이점을 가진다.
또한 Flexible Wire 사용으로 선형 가이드가 필요치 않아 공간의 제약을 덜 받으며, 쉽고 빠른 설치를 도우며 비용적인 효과를 제공한다.
제한된 공간 내에서도 Flexible Wire의 장점으로 가이드 휠을 설치 적용하여 한정된 공간에서의 측정을 가능케 한다. 이때 주의할 점은 가이드 휠과 Wire의 마찰로 인한 수명이 단축된다는 단점이 있다.
환경적인 부분으로는 열악한 환경인 먼지, 액체, 화학물질, 고온지역 등에서 연장 Wire 사용으로 설치, 측정가능하며 연장 Wire 단선 발생시 간단한 Wire 교체만으로 재사용이 가능하다.
또한 레이저 센서와 마찬가지로 검출 체의 표면 상태와 무관하게 설치 사용 가능하다.
Wire 센서의 기술적 고려사항
-Spring Force : 측정물체에 작용되는 tension은 일정해야 하며, 낮은 힘은 좋지 않다.
-Acceleration : 원칙적으로는 제한되어 있지 않으나, 케이블 드럼의 영향으로 인하여 최대 가속도는 무한하지 않다(측정 길이에 따라 최대 70~380m/s2)
-Cable Sag : 수평 설치 측정에 있어서 Cable Sag는 피할 수 없는 문제이다. 하지만 여기서 발생하는 에러율은 측정값에 우려할 만한 영향을 주지 않기 때문에 무시할 수 있다.
-Lifetime : 센서의 수명은 설치 주변 환경 상황이나, Wire의 운동역학에 따라서 영향을 받으며 Wire의 수명은 무한적이지 않다.
가이드 휠 또는 Wire 표면에 어떠한 물체든 접촉시키면 와이어 내성 악화로 인하여 수명은 단축되어 진다.
설치시에도 센서와 Wire는 90도 각도를 유지시켜야 수명단축을 피할 수 있다.
포지션 센서의 적용사례
(주)토마스는 ‘포토센서’, ‘포크센서’, ‘프레임 센서’, ‘위치센서’, ‘근접센서’, ‘엔코더’ 등 타 제품들과는 차별화된 특징을 갖춘 제품들을 공급하고 있다.
열악한 환경에서 사용할 수 있고 성능면에서 특화된 제품을 공급해 온 (주)토마스는 실제 산업현장에서 센서 성능이 뛰어나다는 평가를 받고 있다.
(주)토마스는 창사 이래 ‘프리미엄 시장’을 타겟으로 센서를 공급하고 있으며 고객이 원하는 솔루션 제공을 위해 지속적으로 센서 제품군을 확대하고 있다.
자료제공 | (주)토마스(www.thomas.co.kr)
