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如何選擇位置和位移傳感器
2021-07-22
選擇位置傳感器時的驅(qū)動因素包括激勵、濾波、環(huán)境，以及測量距離的條件是直線方向上無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，但實際上并沒有萬能的傳感器類型，正如壓力和力的測量一樣。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)用這兩個因素都會影響此決策。
常見的位置傳感器
霍爾效應(yīng)傳感器
使用霍爾效應(yīng)傳感器時，如果某個對象按下了按鈕，則可以確定該對象存在。這種傳感器要么處于“開”的狀態(tài)(相應(yīng)對象正在觸摸按鈕)，要么處于“關(guān)”的狀態(tài)(對象可能在任何地方)?；魻栃?yīng)傳感器被用于鍵盤，甚至在機器人拳擊比賽中用于確定何時受到打擊。當按鈕處于“關(guān)”的狀態(tài)時，此類傳感器不提供有關(guān)對象距離傳感器多遠的測量信息，但對于不需要非常詳細的位置信息的應(yīng)用，此類傳感器將會非常有效。
電位器
電位器將使用滑動觸點來形成一個用于測量位置的可調(diào)分壓器。雖然電位器會對所連接的系統(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確度。
光電編碼器
另一種常見的位置傳感器是光電編碼器，可分為線性和旋轉(zhuǎn)兩種類型。此類器件可以快速、準確地確定速度、方向和位置。顧名思義，光電編碼器使用光來確定位置。一系列條紋形長條會將通過計數(shù)來測量的距離分割成多個部分。計數(shù)越多，準確度越高。一些計數(shù)多達3萬的旋轉(zhuǎn)光電編碼器可提供超高的準確度。此外，此類編碼器響應(yīng)迅速，因此是許多運動控制型應(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，則會為系統(tǒng)部件的移動帶來少量阻力。而編碼器幾乎不會在它們移動時產(chǎn)生任何摩擦，且非常輕便。但是，有幾個重要項目增加了其成本：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；在高準確度應(yīng)用中，為了避免在集成到產(chǎn)品中時出現(xiàn)錯位，它們需要自配軸承。
LVDT
LVDT及其旋轉(zhuǎn)型對等產(chǎn)品(RVDT)使用磁感應(yīng)來確定位置。它們堅固耐用，因此均可用于工業(yè)和航空航天應(yīng)用。兩者都需要信號調(diào)理，這增加了成本。此外，此類傳感器必須在笨重且昂貴的封裝內(nèi)準確對齊，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
渦電流傳感器價格適中，使用磁場來確定位置。在需要非常詳細的定位信息或傳感器與目標之間存在較大間隙的應(yīng)用中，這些傳感器并不多見。此類傳感器更適合在裝配線上使用，可以安裝在合理固定的機械結(jié)構(gòu)上，測量附近移動的機械或產(chǎn)品。要獲得更精確的定位信息，請改用光接近傳感器。
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的傳播時間來確定距離。此類傳感器響應(yīng)迅速，在傳感器和目標之間存在較大間隙的應(yīng)用中表現(xiàn)非常出色。此類傳感器需要在直線方向上無遮擋物，且準確度和質(zhì)量將直接影響其價格。
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