خط کش اهمی (پتانسیومتر مقاومتی)، سنسور موقعیت خطی در ماشین آلات ریسندگی

تهیه و تدوین: قاسم حیدری، فوق لیسانس تکنولوژی نساجی

در ماشین آلات اتوماتیک، موقعیت اجزای ماشین توسط سنسورهای اندازه گیری موقعیت شناسایی می شود. تعیین مکان به دو صورت تغییراات مکانی خطی و تغییرات مکانی زاویه ای دورانی اندازه گیری می شود. یکی از متداولترین کاربرد سنسور موقعیت یابی خطی، خط کش کولیس دیجیتال است.

در این مقاله به بررسی پتانسیومترمقاومتی که یک سنسور اندازه گیری تغییرات طولی است پرداخته خواهد شد. انواع سنسورهای اندازه گیری تغییر مکان خطی شامل این موارد می باشد: پتانسیومتر مقاومتی، ترانسفورمر متغیر تفاضلی خطی، ترانسفورمر تغییر مکان به روش القائی متغییر، ترانسدیوسر تغییر مکان بروش ظرفیت متغیرخازنی، استرینگیج، تیغه و نازل، اینتوفرومتر لیزری، سنسور فتونیک، پتانسیومتر دورانی و استوانه باردار یافته توسط فنر و سنسور هایرنج. برای بررسی پتانسیومتر مقاومتی (خط کش اهمی)، تعاریفی اولیه بیان خواهد شد و یک مثال کاربردی ارائه خواهد شد.

مقاومت یا رزیستور یکی از قطعات الکترونیکی مصرف‌کنندهٔ انرژی و کم کننده جریان عبوری است. مقدار مقاومت به جنس و شکل ماده بستگی دارد و با افزایش طول و کاهش سطح مقطع افزایش می یابد.

در مقاومت های متغیر، مقاومت این قطعه الکتریکی توسط افزایش طول مقاومت افزایش و جریان عبوری کاهش می یابد. از این خاصیت پتانسیومتر مقاومتی جهت اندازه گیری تغییرات طولی استفاده می شود. پتانسیومتر مقاومتی شامل یک مقاومت و یک عنصر لغزنده می باشد. عنصری که تغییر مکان آن اندازه گیری می شود باید به عنصر لغزنده پتانسیومتر متصل شود.به عبارت دیگر می‌توان گفت که مقاومت در یک پتانسیومتر متناسب با موقعیت است.

پتانسیومتر دارای یک اتصال لغزان با یک شفت مکانیکی است که می‌تواند حرکت زاویه‌ای (چرخشی) و یا خطی (در نوع لغزنده) داشته باشد. در پتانسیومتر، مقاومت بین تیغه لغزان و مسیر مقاومتی در اثر حرکت تغییر می‌کند و می‌تواند یک سیگنال الکتریکی خروجی را تولید کند. در یک پتانسیومتر، رابطه نسبی بین محل قرارگیری تیغه لغزان بر روی مسیر مقاومتی و مقدار مقاومت وجود دارد که سیگنال خروجی هم به صورت متناسب با این مقادیر تغییر می‌کند. بنابراین اگر به عنوان مثال، یک ولتاژ ۱۰ ولت را به المان مقاومتی پتانسیومتر اعمال کنیم، آن‌گاه بیشینه ولتاژ خروجی برابر با ولتاژ تغذیه ۱۰ ولت و کمینه ولتاژ خروجی برابر با ۰ ولت خواهد بود. پس تیغه لغزان پتانسیومتر می‌تواند سیگنال خروجی را از ۰ تا ۱۰ ولت تغییر دهد و بر همین اساس مقدار خروجی ۵ ولت نشان می‌دهد که تیغه لغزان در موقعیت وسط یا مرکزی قرار گرفته است.

مزایای اندازه‌گیری موقعیت با استفاده از پتانسیومتر اهمی شامل: قیمت پایین، تکنولوژی ساده و کاربرد راحت آن می باشد و معایب آن شامل دقت پایین، نویز بالا، پاسخ فرکانسی بعضا محدود، تکرارپذیری پایین، طول عمر مکانیکی پایین نام برد. البته برای کاربردهای با دقت بالا و نویز پایین و طول عمر بالا، این امکان وجود دارد که بجای لغزنده سیم پیچ و کربنی، از المان مقاومتی با پلاستیک رسانا نوع فیلم پلیمری یا سرامیکی استفاده کرد.
یکی از کاربردهای خط کش اهمی در ماشین الات ریسندگی، بهره گیری آن در اندازه گیری تغییرات ارتفاع میز ماشین فلایر نیمچه نخ ریتر می باشد.

مطابق شکل، بدنه سنسور به بدنه ماشین وصل است و سر لغزنده سنسور به میز بوبین ها متصل است. بدین ترتیب موقعیت ارتفاع میز بوبین، قابل اندازه گیری و ارسال به سیستم پردازنده می باشد. در شکل زیر تنظیمات نقطه صفر سنسور در زیر بوبین نیمچه نخ نشان داده شده است.

با توجه به موقعیت سنسور، هریک از فرمانهای لازم جهت شکل گیری هندسه نیمچه نخ متناسب با موقعیت میز به پردازنده انتقال داده می شود و متناسب با آن جهت و سرعت حرکت میز و بوبین و پروانه تنظیم می گردد.

باتوجه تنوع و اهمیت سنسورها در مکانیزم های ماشین آلات صنعتی، در این مقاله سنسور پتانسومتر مقاومتی (خط کش اهمی) ماشین نیمچه نخ فلایر بررسی گردید. در سایر مقالات به بررسی دیگر سنسورها پرداخته شده است.