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GEFRAN位置傳感器被廣泛應用于各種工業和商業應用中,從軍用和防務應用到低成本的汽車和家用電器。事實上,繼溫度測量之后,位置測量是我們生活中需要測量的第二種見的特性。現今,有很多令人眼花繚亂的位置傳感器可供選擇,如何選擇合適的位置傳感器?這一節概述了傳感器的主要類型以及它們各自的優缺點。
1 電位計
雖然有一種傾向于非接觸式傳感器的趨勢,但電位計(pot)仍然是見的位置傳感器。這種傳感器通過測量電觸點沿著電阻條的電壓降,而測量位置與電壓輸出成比例。電位計有旋轉型、直線型和曲線型結構形式,結構緊湊、重量輕。一個簡單的電位計只需花費幾便士,而高精度的電位計則可能需要200美元以上。通過激光對電阻條進行微調,線性度可達到小于0.01%。
電位計在適當的工作循環、良好的環境和性能要求不嚴格的應用場合中工作良好。不幸的是,電位計容易磨損,尤其是在高振動環境,或者灰塵/沙粒等外來物質會使電阻條受到磨損。高質量的電位計以工作循環數給出壽命指標,但往往忽略了振動的影響。
還必須注意的是,電位計指標種經常引用“無限分辨率”。雖然理論上是這樣,但許多控制系統需要數字數據,因此實際的分辨率將是模擬/數字轉換器的分辨率(設計時要考慮這個成本)。
奇怪的是,在航空航天、醫療和石化行業的一些安全相關應用中,電位計被歸類為“簡單傳感器”。這意味著,雖然電位計有很多的故障模式,但它們并不像電子傳感器那樣受到嚴格的設計和選型審查。這是一個但是真實的情形,使得在某些應用中取代不可靠的電位計很困難。
優勢: 低成本;結構簡潔;重量輕;制造精度高。
劣勢: 易磨損;耐振動差;對外來物敏感;不適合苛刻溫度環境。
2 光電式位置傳感器
GEFRAN光電傳感器通常被稱為編碼器,它們是位置傳感器的一種常見形式,從簡單的價格幾美元的編碼器到價格超過1萬美元的高精密編碼器。在所有這些傳感器中,基本原理都是一樣的:光束照射到光柵,光電探測器測量光,產生一個位置信號。
整體式旋轉編碼器應用很廣泛,通常每一轉有50-5000脈沖(cpr)輸出,實踐證明在良好的應用環境中工作良好。然而,在更苛刻的環境中,如果鏡頭或光柵系統被諸如灰塵、碎屑或水等外來雜志遮擋,那么測量就會失效。
在GEFRAN光電傳感器選型時,需要特別注意的是,如果傳感器標稱每一轉1000個脈沖(cpr)輸出,這并不意味著它能達到1/1000轉的準確度。傳感器的數據表需要仔細閱讀,特別是編碼器套件或環形編碼器,傳感器安裝要求非常精密,并且確保沒有被污染。
如果編碼器采用是玻璃編碼盤,該編碼器只有有限的抗沖擊能力。
優勢: 高分辨率;精密安裝可得到良好準確度;廣泛應用。
劣勢: 對外來物體敏感;失效前無任何征兆;耐沖擊差;不適合溫度。
3 磁位置傳感器
GEFRAN磁傳感器都使用類似的測量原理:當永磁體與磁探測器有相對移動時,磁場的變化與它們的相對位移成比例。一種常見的形式是Hall效應傳感器,可以制造成芯片形式。它們常用于汽車和電動機的應用場合,性能適中
磁傳感器克服了許多與光電編碼器有關的缺陷,因為它們對外來物質更有容忍性。然而,這些傳感器很少被用于高準確度要求的應用,這是由于磁滯效應,以及運動和靜止部件之間的精密機械加工的影響。應仔細研究任何磁傳感器數據表中的安裝公差、溫度系數和工作溫度指標。
更進一步,要考慮磁性材料或電纜的接近。永磁體可能吸引一些外部雜質,傳感器失效的一個因素就是雜質碎屑隨時間的累積。
在有惡劣沖擊的環境中,通常不選擇磁傳感器,因為當今的NdFeB永磁體*的脆性。
優點: 非常堅固牢靠;大多數液體沒有影響。
缺點: 溫漂;滯環;不適合高準確度應用;對附近導磁材料、直流磁場敏感;耐沖擊能力差。
4 磁致伸縮位置傳感器
這種GEFRAN傳感器利用一種特殊的現象,叫做“磁致伸縮”。這種現象存在于一些材料中,當磁鐵靠近材料時,它會使沿著材料傳遞的能量發生反射。位置可以從能量脈沖沿著磁致伸縮材料來回移動的時間來測量,磁致伸縮材料通常是一條細線或一條帶。
幾乎所有的磁致伸縮傳感器都是直線傳感器,因為精細的磁致伸縮帶必須小心地安裝在殼體內,比如鋁型。殼體使得磁致伸縮傳感器不受磨損和壽命問題的影響,適用于高壓應用場合,比如液壓油缸。
每一個傳感器,與精密的外殼組合后,都需要由制造商來校準,這使得磁致伸縮傳感器相對昂貴。對飛逝時間的一些影響因素,該技術很敏感,就是對溫度的敏感。
GEFRAN磁致伸縮數據表中的標稱準確度指標通常是在恒定溫度條件下的,因此,設計工程師需要利用給出的溫度系數來計算實際能達到的準確度。
微小的磁致伸縮材料非常精細,其長度兩端的支架至關重要。終的結果是,磁致伸縮傳感器不應被選擇用于嚴酷的沖擊/振動環境中。
優點: 堅固牢靠;適合高壓環境應用;長度增加,準確度提高。
缺點: 相當昂貴;不耐沖擊;溫漂大;短量程準確度低(<100mm)。
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