Vaijerivetoanturit

Vaijerivetoanturi (kaapeliasentoanturi) mittaa lineaarista liikettä, vaijerin välittämällä tiedolla pyörivän liikkeen anturin akseliin. Kun kelasta ulos tulevaa teräsköyttä vedetään, aiheuttaa tämä kelaan kiinnitettyyn mitta-anturiin pyörivän liikkeen (potentiometri, pulssianturi tms.) tämä liike muuttaa anturissa köyden kulkeman pituuden, sähköiseksi signaaliksi. Tällainen mekaaninen rakenteellinen toteutus on hyvin robusti, ja sitä voidaan soveltaa eri mittausalueille ja anturityypeille.

Vaijerivetoantureita hyödynnetään yleensä, kun on tarve mitata pitkää tai epäsäännöllistä lineaariliikettä: esimerkiksi rakennuskoneissa, nostureissa, kuljetus- ja logistiikkajärjestelmissä, teollisuuslaitteissa ja mobiilisovelluksissa (ajoneuvot, maanrakennus). Ne soveltuvat hyvin myös mittauksiin, joissa tarvitaan luotettavaa nopeus tai pituuden säätöä suurella mittamatkalla (useita metrejä tai kymmeniä metrejä). Sovelluskohteisiin kuuluu esimerkiksi nostolaitteiden korkeuden ja kulman seurantaa sekä aukkojen, läppien ja ovien asentojen mittausta.

FSG:n anturisarjoissa mittauspituudet vaihtelevat tyypistä riippuen 1 m:stä jopa 60 m:iin. Gefranin langalliset anturit (GSF-sarja) tarjoavat esimerkiksi kiinteitä matkoja 1,8 – 12,5 m väliltä. Anturin tarkkuus on yleensä suhteessa mittausalueeseen: pitkien mittausalueiden antureissa lineaarisuus on tyypillisesti luokkaa ±0,25…0,5 % koko alueesta. Toistettavuus on usein parempi (esim. ±0,1 % FS Gefranilla), mutta roikkumaa ja kitkaa on otettava huomioon suurilla mittausmatkoilla.

Vaijerivetoanturit voivat tarjota sekä analogisia että digitaalisia signaaleja. FSG:n malleissa saatavilla on tyypillisesti 0–10 V, 4–20 mA tai CANopen/CANopen Safety -väylä. Vaijerivetokelaan voidaan asentaa mikä tahansa yleisimmistä pulssi- tai absoluutti-enkoodereista, kunhan niiden kiinnitys vastaa kelan standardia. Gefran GSF-antureissa on langallinen potentiometrilähtö (10…30 VDC käyttöjännitteellä) sekä mahdollisesti analoginen 0,5–4,5 V, 0–10 V tai 4–20 mA ja CANopen-väylälähtö. Sähköisenä liitäntänä käytetään yleensä M12-liittimiä tai kaapelia liittimellä sekä tarvittaessa sovittimia. Liitäntöjen valinta riippuu ohjausjärjestelmästä ja tehdasautomaatiosta.

Useimmat vaijerivetoanturit ovat toteutettu kestävänä alumiini- tai muovikotelona (tarvittaessa myös ruostumaton teräs). FSG:n premium- ja heavy duty -antureissa on suojausluokka tyypillisesti IP66 tai IP67. Joissakin malleissa (esim. räjähdyssuojatut, V4A-kotelot) suojaus voi olla IP68 tai IP69K. Köysi itsessään on tyypillisesti ruostumatonta terästä (esim. Ø0,85 mm AISI316, nylon-pinnoitteella Gefranilla), joka kestää ulkoisia rasituksia. Mekaaniset jousipalautteiset kelat varmistavat riittävän kireyden ja tarkan kelauskäytöksen myös pitkissä mitatuissa matkoissa.

Monet nykyaikaiset vaijerivetoanturit on suunniteltu myös turvallisuuskriittisiin sovelluksiin. Esimerkiksi FSG:n premium- ja analogia anturit voidaan toimittaa kahdennettuina (redundantteina) eli PLd-/SIL2-luokiteltuina versioina, joissa yksi anturiin kuluu kaksi itsenäistä mittausta. Lisäksi joissakin Gefranin antureissa on redundantti kenttäväylä (esim. kaksikanavainen CANopen Safety). Vaijerivetoanturissa kuitenkin pääfokus on yleensä pituus- tai nopeudenmittaus, lisänä safety tai kahdennus.

FSG:lla on useita tuotesarjoja eri tarpeisiin. Basic-sarja on kompaktein (pienin runko, 0–1,25 m matkoihin, muoviköysi), Compact-sarja on edullisempi vaihtoehto alumiinirungolle, Premium-sarja mahdollistaa pitkät mittamatkat ja vaativat olosuhteet (teräsköysi, jopa 60 m, CAN-väyläoptio, ATEX-suojaukset). Gefranin GSF on klassinen langallinen potenttiometri (1,8–12,5 m), kun taas heidän Hall-anturiinsa (GSH-sarja) pohjautuvat koskettomaan anturi tekniikkaan ja mittaukset yli 8 m matkoille. Yleisesti mallit eroavat mittausalueen pituuden, mekaanisen suojan, käyttöjännitteen ja signaalien (analogi vs CAN vs potentiometri) suhteen – valittaessa on huomioitava haluttu pituusalue ja sähköinen viesti.

Vaijerivetoanturi toimii parhaiten, kun sen kotelo on tukevasti kiinnitetty ja kelanvaijeri pääsee liikkumaan vapaasti ja suoraan kelasta ulospäin.. Anturi asennetaan niin, että köysi kiinnitetään liikkuvaan kohteeseen. Köyden karabiini kiinnitetään liikuteltavaan osaan siten, että veto kohdistuu suoraan kelan vaijerin ulostuloaukkoon. On tärkeää välttää liiallista taivutusta tai kiertymistä. Asennuksen jälkeen tulee vaijerin mitan riittävyys testata koko mitta-alueella.

Vaijerivetoanturit ovat mekaanisesti melko huoltovapaita, mutta niissä on liikkuva vaijeri ja jousipalautus, jotka kuluvat ajan myötä. Säännöllisesti tulisi tarkistaa vaijerin kunto ja kelan tasainen kelaus toiminto. Tarvittaessa vaijerivetokela voidaan lähettää valmistajalle vaijerin vaihtoon. Usein valmistaja testaa toistojen määrän (elinkaaren) ennen käyttöä, esimerkiksi Gefran GSF:lta ilmoitetaan 250 000 sykliä.

Vaijerivetoanturi soveltuu pitkille mitattaville matkoille, joita tuskin toteuttettaisiin pelkällä lineaarianturilla. Se on luonteeltaan kompakti, koska kela mahdollistaa jopa 60m lineaarisia mittauksia muutaman maitopurkin kokoisella anturilla. Vertailussa optisiin tai magneettisiin lineaariantureihin vaijerivetoanturi sallii suuremman mekaanisen rasituksen ja yleensä edullisemman hinnan pitkien matkojen kohdalla. Lisäksi se soveltuu helposti erilaisiin ympäristöihin kuten pöly, lika, vesi, kunhan suojausluokka valitaan oikein.

Kun valitset vaijerivetoanturia, ota huomioon haluttu mittausalue (määritä mittausalueen maksimi ja minimipituus) ja ympäristö (IP-luokka, materiaali). Käytä sopivaa kaapelia/liitintä. Asenna anturi tukevasti siten, että sen suunta on lähes vaakasuora kallistumatta, ja varmista, että vaijeri pääsee liikkumaan suoraan liikkeen suuntaan. Tarkasta kelan vaijeri, niin vältät sen yllättävän katkeamisen.