工業(yè)設(shè)備和機(jī)械通常涉及大量的旋轉(zhuǎn)和致動(dòng)部件。這些元件的有效自動(dòng)化要求傳感器可靠地檢測(cè)執(zhí)行器和相關(guān)機(jī)構(gòu)的位置。如果僅需要在固定行程結(jié)束時(shí)檢測(cè)硬件的存在或不存在，這可能非常簡(jiǎn)單。即使旋轉(zhuǎn)位置，雖然比較困難，但仍然允許旋轉(zhuǎn)編碼器傳感器定位在軸上。
然而，更具挑戰(zhàn)性的是需要在更長(zhǎng)的工作距離上或更高精度地檢測(cè)線性運(yùn)動(dòng)和位置。例如，門(mén)式起重機(jī)可以跨很遠(yuǎn)的距離，可以在惡劣的室外或工廠環(huán)境中安裝和運(yùn)行，但要求±1英寸。準(zhǔn)確性。另一方面，物料搬運(yùn)機(jī)可能更緊湊，更受保護(hù)，但對(duì)于多軸XYZ托架的位置需要更準(zhǔn)確的反饋。
有幾種線性位置感應(yīng)選項(xiàng)可用，從簡(jiǎn)單的經(jīng)典技術(shù)一直到高級(jí)設(shè)備。本文回顧了一些線性位置傳感技術(shù)，并討論了每種方法最適合用于準(zhǔn)確可靠的檢測(cè)的地方。
圖1.線性位置傳感器，例如此圖中用紅色箭頭指示的位置傳感器，用于檢測(cè)機(jī)械和設(shè)備零件的位置，以便對(duì)其進(jìn)行跟蹤和自動(dòng)化。圖全部由AutomationDirect提供。
讓我們弄清楚它的含義：
線性定位用于極其特定但高度部署的運(yùn)動(dòng)幾何子集，并在傳感方面有多種設(shè)計(jì)考慮，圖1。
旋轉(zhuǎn)編碼器可輕松感應(yīng)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。有時(shí)，使用齒輪或其他機(jī)構(gòu)將旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換為線性運(yùn)動(dòng)。在任何一種情況下，都可以根據(jù)發(fā)生了多少旋轉(zhuǎn)來(lái)推斷線性位置。但是，如果機(jī)構(gòu)出現(xiàn)故障，則旋轉(zhuǎn)傳感器和線性位置將失去它們的關(guān)系，并且傳感將不正確。
限位或位置開(kāi)關(guān)簡(jiǎn)單可靠，但只能在安裝位置檢測(cè)線性位置。這些傳感器可以基于機(jī)械，光學(xué)，接近或超聲方法，但僅提供二進(jìn)制位置或相對(duì)粗略的分辨率。通常將這種類型的位置開(kāi)關(guān)安裝在機(jī)構(gòu)的行程末端，但是可以將目標(biāo)物放置在設(shè)備上，并沿著行程路徑布置許多位置開(kāi)關(guān)。盡管如此，檢測(cè)僅發(fā)生在這些點(diǎn)上，因此，如果設(shè)備遠(yuǎn)離開(kāi)關(guān)，則其位置是不確定的。
最好的真正線性位置傳感技術(shù)將提供連續(xù)的模擬輸出信號(hào)或通過(guò)以太網(wǎng)連接的數(shù)字信號(hào)，以足夠的分辨率實(shí)時(shí)準(zhǔn)確地報(bào)告目標(biāo)位置。
可用技術(shù)
以下是領(lǐng)先的線性位置傳感技術(shù)，簡(jiǎn)要介紹每種技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)和潛在問(wèn)題。
圖2：像這些Gefran傳感器那樣的線性電位器是檢測(cè)設(shè)備位置的基本方法。
甲線性電位是嘗試和真由擦拭器的結(jié)構(gòu)沿著電阻器通過(guò)行程的整個(gè)長(zhǎng)度上的移動(dòng)設(shè)備的移動(dòng)，提供直接相關(guān)的位置的可變電阻，如圖1信號(hào)調(diào)節(jié)器可以將此讀數(shù)轉(zhuǎn)換成其他電氣輸出水平。線性電位計(jì)簡(jiǎn)單，便宜且易于使用，圖2。
但是，由于物理設(shè)備經(jīng)常受到機(jī)械滑動(dòng)，它們會(huì)隨著時(shí)間的推移而磨損，需要更換。它們可能無(wú)法抵抗液體和污染物，并且形狀因數(shù)必須足夠大以適應(yīng)桿的完全伸出和縮回，由于安裝空間的限制，有時(shí)會(huì)限制使用。
磁致伸縮線性位置感測(cè)技術(shù)可能看起來(lái)與電位計(jì)相似，但是它們采用了沿著剛性線性外殼移動(dòng)的磁體。磁體可以布置在外殼的表面上，也可以布置成圍繞外殼的環(huán)，從而提供大量的安裝靈活性，更重要的是避免了機(jī)械磨損問(wèn)題。這些傳感器通常具有車載電路，可將輸出調(diào)節(jié)至各種所需的信號(hào)水平。磁致伸縮技術(shù)比電位計(jì)或線性感應(yīng)解決方案的成本更高，但是增加的優(yōu)勢(shì)通常可以抵消額外的成本，尤其是在具有挑戰(zhàn)性的應(yīng)用中。
圖3：線性電感式位置傳感器看起來(lái)像電位計(jì)類型，但非接觸式，因此避免了物理傳感器技術(shù)的損耗。
在技術(shù)上和商業(yè)上，線性電感式位置變送器（圖3）都位于電位計(jì)和磁致伸縮設(shè)備之間的中間位置。它們看起來(lái)像電位計(jì)，但使用感應(yīng)技術(shù)來(lái)監(jiān)視電樞的桿行程。這些帶有車載電子設(shè)備的非接觸式設(shè)備可避免物理傳感器的磨損，并提供一系列輸出信號(hào)。
與磁致伸縮一樣，線性可變差動(dòng)變壓器（LVDT）技術(shù)也使用電樞來(lái)識(shí)別可變位置。電樞是自由浮動(dòng)的，可以固定連接到目標(biāo)，也可以是彈簧加載的，因此它們可以始終主動(dòng)推動(dòng)電樞與運(yùn)動(dòng)的目標(biāo)接觸。這些傳感器在電樞中使用一塊磁鐵，該磁鐵的位置與通過(guò)的主殼體中的初級(jí)繞組和次級(jí)繞組電相關(guān)。LVDT在許多方面與線性電感式傳感器相似，但主要區(qū)別在于它們還可以設(shè)計(jì)用于交流電壓電路，從而具有更大的安裝靈活性。
拉線傳感器實(shí)際上是一種旋轉(zhuǎn)設(shè)備，通過(guò)將電纜機(jī)械地拉入或拉出設(shè)備進(jìn)行操作。電纜連接到移動(dòng)設(shè)備，并且拉線傳感器外殼處于固定位置。這有點(diǎn)像卷尺，但在繞線裝置上裝有旋轉(zhuǎn)罐或編碼器以進(jìn)行測(cè)量。這些通常用于無(wú)法實(shí)際安裝行程長(zhǎng)度設(shè)備的長(zhǎng)距離定位。
對(duì)于某些物理配置，可以通過(guò)沿著行程長(zhǎng)度安裝刻度尺來(lái)實(shí)現(xiàn)線性位置感測(cè)。該線性編碼器，其可以是光學(xué)的，磁性的，或甚至電容，被布置為“看到”該帶，因?yàn)樗\(yùn)動(dòng)過(guò)程中行進(jìn)通過(guò)它。光學(xué)單元在歷史上更常見(jiàn)，并且通過(guò)使用封閉的直通光束傳感器使用光脈沖讀取編碼間隙來(lái)提供良好的線性信號(hào)。磁性版本使用編碼磁鐵秤，這種秤更耐用，可以安裝更長(zhǎng)的長(zhǎng)度。它們還提供更好的分辨率，并且對(duì)負(fù)面的環(huán)境影響具有更大的抵抗力。
當(dāng)精度很重要并且可以適當(dāng)保護(hù)安裝環(huán)境時(shí)，基于激光的線性位置傳感器通常會(huì)提供最佳解決方案。激光設(shè)備可提供出色的分辨率和響應(yīng)性反饋，但前提是視線保持暢通且目標(biāo)物準(zhǔn)備妥當(dāng)。這些設(shè)備完全是非接觸式的，但是如果環(huán)境條件，表面反射甚至物理干擾使信號(hào)模糊，則該技術(shù)可能無(wú)法工作。
現(xiàn)場(chǎng)安裝
許多先前的位置傳感器設(shè)備都具有相似的外殼樣式和外形尺寸，使其易于使用，更換和升級(jí)-根據(jù)應(yīng)用程序的需求選擇特定的解決方案。圓柱孔為?英寸。和?英寸。常見(jiàn)，矩形單位也很常見(jiàn)。
許多線性位置感測(cè)設(shè)備的實(shí)際安裝實(shí)踐通常非常相似，傳感器外殼安裝在固定表面上，而軸部分則連接到要測(cè)量的移動(dòng)或移動(dòng)物體上。一些安裝附件可樞轉(zhuǎn)以提供一定程度的運(yùn)動(dòng)自由度，同時(shí)仍可沿單個(gè)軸跟蹤線性運(yùn)動(dòng)。傳感器可以牢固地固定在其目標(biāo)上，也可以加載彈簧以跟蹤運(yùn)動(dòng)，同時(shí)接受一定程度的滑動(dòng)。
線性位置解決方案
通常需要線性位置測(cè)量來(lái)監(jiān)視和控制機(jī)械和設(shè)備的運(yùn)行。對(duì)于給定的環(huán)境，正確的配置將以足夠的精度可靠地檢測(cè)目標(biāo)硬件的位置。
用戶可以從簡(jiǎn)單到高級(jí)的多種技術(shù)中進(jìn)行選擇，以獲得適合其應(yīng)用的最佳解決方案。出現(xiàn)問(wèn)題時(shí)，可以咨詢提供廣泛解決方案的供應(yīng)商以獲取建議和最佳實(shí)踐。
