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如何选择位置和位移传感器

时间:2021-07-22
摘要:选择位置传感器时的驱动因素包括激励、滤波、环境,以及测量距离的条件是直线方向上无遮挡物还是直接的物理连接。虽然我们应尽量选用契合需求的传感器,但实际上并没有万能的传感器类型,正如压力和力的测量一样。由于位置传感器的发展已经较为成熟,因此偏好和应用这
选择位置传感器时的驱动因素包括激励、滤波、环境,以及测量距离的条件是直线方向上无遮挡物还是直接的物理连接。虽然我们应尽量选用契合需求的传感器,但实际上并没有万能的传感器类型,正如压力和力的测量一样。由于位置传感器的发展已经较为成熟,因此偏好和应用这两个因素都会影响此决策。

常见的位置传感器

霍尔效应传感器

 
使用霍尔效应传感器时,如果某个对象按下了按钮,则可以确定该对象存在。这种传感器要么处于“开”的状态(相应对象正在触摸按钮),要么处于“关”的状态(对象可能在任何地方)。霍尔效应传感器被用于键盘,甚至在机器人拳击比赛中用于确定何时受到打击。当按钮处于“关”的状态时,此类传感器不提供有关对象距离传感器多远的测量信息,但对于不需要非常详细的位置信息的应用,此类传感器将会非常有效。
 
 

电位器

 
电位器将使用滑动触点来形成一个用于测量位置的可调分压器。虽然电位器会对所连接的系统产生轻微的拉力,但它比其他位置传感器要便宜,而且可以提供很高的准确度。
 
 

光电编码器

 
另一种常见的位置传感器是光电编码器,可分为线性和旋转两种类型。此类器件可以快速、准确地确定速度、方向和位置。顾名思义,光电编码器使用光来确定位置。一系列条纹形长条会将通过计数来测量的距离分割成多个部分。计数越多,准确度越高。一些计数多达3万的旋转光电编码器可提供超高的准确度。此外,此类编码器响应迅速,因此是许多运动控制型应用的理想选择。如果有物理部件(如电位器)连接到系统的传感器,则会为系统部件的移动带来少量阻力。而编码器几乎不会在它们移动时产生任何摩擦,且非常轻便。但是,有几个重要项目增加了其成本:在恶劣或多尘的环境中,它们需要配备密封件才能正常使用;在高准确度应用中,为了避免在集成到产品中时出现错位,它们需要自配轴承。
 
 

LVDT

 
LVDT及其旋转型对等产品(RVDT)使用磁感应来确定位置。它们坚固耐用,因此均可用于工业和航空航天应用。两者都需要信号调理,这增加了成本。此外,此类传感器必须在笨重且昂贵的封装内准确对齐,并包含制造成本高昂的绕线线圈。除了成本之外,它们还以其高精确度而闻名。
 
 

涡电流传感器

 
涡电流传感器价格适中,使用磁场来确定位置。在需要非常详细的定位信息或传感器与目标之间存在较大间隙的应用中,这些传感器并不多见。此类传感器更适合在装配线上使用,可以安装在合理固定的机械结构上,测量附近移动的机械或产品。要获得更精确的定位信息,请改用光接近传感器。
 
 

反射光接近传感器

 
反射光接近传感器利用光束往返于反射目标的传播时间来确定距离。此类传感器响应迅速,在传感器和目标之间存在较大间隙的应用中表现非常出色。此类传感器需要在直线方向上无遮挡物,且准确度和质量将直接影响其价格。
 

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