如何选择位置传感器，第二部分

目前市场上最广泛使用的解决方案分为5个主要类。

电位计

广泛使用的电位器(罐)是一个接触位置传感器,使用雨刷接触器,连接到移动部分,沿电阻轨道移动。输出量会随雨刷在轨道上的位置而变化,所以电阻与位置成正比。通过使轨道设计弯曲,罐可以用于旋转和线性测量。

这种简单的测量主方法罐已在低成本的应用中使用多年,性能标准要求不高,其最简单的是一些最便宜的位置传感器。它们易于使用,并且可以在各种尺寸和几何形状中使用。

然而,除了良性环境之外,它们不被推荐使用;电阻轨道很容易被灰尘或振动侵蚀,准确性和重复性很低。如果高性能和耐久性是一个问题,那么罐不是一个很好的适合,虽然与大多数的东西一样,如果花费足够的钱在密封,安装和保护他们的性能可以改进。

磁致伸缩位置传感器

一些铁磁材料(钴、镍、铁)在放置在磁场中时会改变尺寸或形状。磁致伸缩传感器利用这种效果。对这些材料施加磁场会产生应力,这可以用来估计磁场的位置。

一个基本的磁致伸缩位置传感器将连接到目标物体上的磁体,与连接到机器固定部分的波导导线一起。磁铁用来产生磁场脉冲,它会在目标位置对波导导线产生应力。这种应力产生的应变脉冲沿着波导的速度传播到采集线圈,在那里测量脉冲和采集之间的时间。

这是一种适用于线性位置而不是旋转位置的技术.波导条和精致的接收器必须有良好的保护,以避免外部的应力源,这意味着这些传感器的制造具有挑战性,需要单独的校准。因此,它们往往价格较高(通常为100美元),并用于高价值的应用程序。

即使有了外壳,这些传感器也不适合于高振动或高冲击的应用。飞行时间的计算意味着还有一个最小长度(大约100mm),低于该长度的测量是不可能的。

较不明显的是温度的影响--极端温度,通过引起膨胀,会影响磁致伸缩传感器的精度,阅读数据表时应该牢记这一点。

编码器-磁编码器

编码器通常使用比例尺来测量目标对象相对于机器固定部分的位置。在磁编码器中,这个尺度用若干磁极标记出来--通过在固定点上安装传感器并测量通过传感器的磁极,可以确定目标的位置。

有许多传感器选择测量磁极,但大多数流行的是霍尔效应传感器,它改变他们的电压成比例的磁场。

这些是高体积、低成本的传感器,适用于不需要线性度低于1%的应用,换句话说,不需要主要关注精度的应用。需要考虑的其他设计考虑:

他们的工作是严格的机械公差,可以增加一些复杂性和成本的制造.为此仔细阅读数据表。

有相当大的温度影响。如果准确性很重要,则需要小心控制温度。如果数据表中没有提到,请谨慎行事

磁编码器可以对一系列外部因素敏感,包括磁滞、外部直流/交流场和磁渗透材料(E.G.钢)的扭曲效应。

随着时间的推移,磁编码器可以吸引金属微粒,这也会影响它们的准确性。

因此,总之,这些是高体积传感器,适合于成本敏感的设计,在这些设计中,线性度/精度不是首要问题,其他因素,如温度和机械定位,可以很好地控制。

编码器-光学

一个受欢迎的替代品,磁编码器,光学编码器,如名称所示,使用光识别目标的位置。通过将光线照射到光探测器上,用编码目标位置的栅格或光栅打断光源,光探测器将产生可用于找到目标位置的数字输出。

与磁编码器一样,这个简单的原理涵盖了许多不同的变体:光可以通过光栅或反射回光,可见光或红外光可以使用,编码器光盘可以是玻璃或其他透明材料。

光学编码器可用于确定线性和旋转位置,更昂贵的产品可以提供高精度和分辨率,如果使用正确。因此,它们在许多工业自动化应用中很受欢迎.

在要求不高的环境中,它们的性能是好的,但是必须非常谨慎地精确地安装它们,因为任何不一致都会对线性度产生重大影响。由于这个原因,编码器光盘、传感器和处理电子产品通常被包装在包括轴承在内的外壳内。通常在灰尘、冲击或潮湿的环境中添加密封。湿气的这些问题意味着光学编码器也不适合在寒冷或高湿度环境中工作的产品;凝结会影响可靠性。