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。它們看起來像電位計(jì)，但使用感應(yīng)技術(shù)來監(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，可以通過沿著行程長(zhǎng)度安裝刻度尺來實(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)過程中行進(jìn)通過它。光學(xué)單元在歷史上更常見，并且通過使用封閉的直通光束傳感器使用光脈沖讀取編碼間隙來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，矩形單位也很常見。
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。
