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如何選擇位置和位移傳感器
2021-07-22
選擇位置傳感器時(shí)的驅(qū)動(dòng)因素包括激勵(lì)、濾波、環(huán)境，以及測(cè)量距離的條件是直線方向上無(wú)遮擋物還是直接的物理連接。雖然我們應(yīng)盡量選用契合需求的傳感器，但實(shí)際上并沒(méi)有萬(wàn)能的傳感器類(lèi)型，正如壓力和力的測(cè)量一樣。由于位置傳感器的發(fā)展已經(jīng)較為成熟，因此偏好和應(yīng)用這兩個(gè)因素都會(huì)影響此決策。
常見(jiàn)的位置傳感器
霍爾效應(yīng)傳感器
使用霍爾效應(yīng)傳感器時(shí)，如果某個(gè)對(duì)象按下了按鈕，則可以確定該對(duì)象存在。這種傳感器要么處于“開(kāi)”的狀態(tài)(相應(yīng)對(duì)象正在觸摸按鈕)，要么處于“關(guān)”的狀態(tài)(對(duì)象可能在任何地方)?；魻栃?yīng)傳感器被用于鍵盤(pán)，甚至在機(jī)器人拳擊比賽中用于確定何時(shí)受到打擊。當(dāng)按鈕處于“關(guān)”的狀態(tài)時(shí)，此類(lèi)傳感器不提供有關(guān)對(duì)象距離傳感器多遠(yuǎn)的測(cè)量信息，但對(duì)于不需要非常詳細(xì)的位置信息的應(yīng)用，此類(lèi)傳感器將會(huì)非常有效。
電位器
電位器將使用滑動(dòng)觸點(diǎn)來(lái)形成一個(gè)用于測(cè)量位置的可調(diào)分壓器。雖然電位器會(huì)對(duì)所連接的系統(tǒng)產(chǎn)生輕微的拉力，但它比其他位置傳感器要便宜，而且可以提供很高的準(zhǔn)確度。
光電編碼器
另一種常見(jiàn)的位置傳感器是光電編碼器，可分為線性和旋轉(zhuǎn)兩種類(lèi)型。此類(lèi)器件可以快速、準(zhǔn)確地確定速度、方向和位置。顧名思義，光電編碼器使用光來(lái)確定位置。一系列條紋形長(zhǎng)條會(huì)將通過(guò)計(jì)數(shù)來(lái)測(cè)量的距離分割成多個(gè)部分。計(jì)數(shù)越多，準(zhǔn)確度越高。一些計(jì)數(shù)多達(dá)3萬(wàn)的旋轉(zhuǎn)光電編碼器可提供超高的準(zhǔn)確度。此外，此類(lèi)編碼器響應(yīng)迅速，因此是許多運(yùn)動(dòng)控制型應(yīng)用的理想選擇。如果有物理部件(如電位器)連接到系統(tǒng)的傳感器，則會(huì)為系統(tǒng)部件的移動(dòng)帶來(lái)少量阻力。而編碼器幾乎不會(huì)在它們移動(dòng)時(shí)產(chǎn)生任何摩擦，且非常輕便。但是，有幾個(gè)重要項(xiàng)目增加了其成本：在惡劣或多塵的環(huán)境中，它們需要配備密封件才能正常使用；在高準(zhǔn)確度應(yīng)用中，為了避免在集成到產(chǎn)品中時(shí)出現(xiàn)錯(cuò)位，它們需要自配軸承。
LVDT
LVDT及其旋轉(zhuǎn)型對(duì)等產(chǎn)品(RVDT)使用磁感應(yīng)來(lái)確定位置。它們堅(jiān)固耐用，因此均可用于工業(yè)和航空航天應(yīng)用。兩者都需要信號(hào)調(diào)理，這增加了成本。此外，此類(lèi)傳感器必須在笨重且昂貴的封裝內(nèi)準(zhǔn)確對(duì)齊，并包含制造成本高昂的繞線線圈。除了成本之外，它們還以其高精確度而聞名。
渦電流傳感器
渦電流傳感器價(jià)格適中，使用磁場(chǎng)來(lái)確定位置。在需要非常詳細(xì)的定位信息或傳感器與目標(biāo)之間存在較大間隙的應(yīng)用中，這些傳感器并不多見(jiàn)。此類(lèi)傳感器更適合在裝配線上使用，可以安裝在合理固定的機(jī)械結(jié)構(gòu)上，測(cè)量附近移動(dòng)的機(jī)械或產(chǎn)品。要獲得更精確的定位信息，請(qǐng)改用光接近傳感器。
反射光接近傳感器
反射光接近傳感器利用光束往返于反射目標(biāo)的傳播時(shí)間來(lái)確定距離。此類(lèi)傳感器響應(yīng)迅速，在傳感器和目標(biāo)之間存在較大間隙的應(yīng)用中表現(xiàn)非常出色。此類(lèi)傳感器需要在直線方向上無(wú)遮擋物，且準(zhǔn)確度和質(zhì)量將直接影響其價(jià)格。
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