GEFRAN位置传感器被广泛应用于各种工业和商业应用中,从军用和防务应用到低成本的汽车和家用电器。事实上,继温度测量之后,位置测量是我们生活中需要测量的第二种见的特性。现今,有很多令人眼花缭乱的位置传感器可供选择,如何选择合适的位置传感器?这一节概述了传感器的主要类型以及它们各自的优缺点。 1 电位计 虽然有一种倾向于非接触式传感器的趋势,但电位计(pot)仍然是见的位置传感器。这种传感器通过测量电触点沿着电阻条的电压降,而测量位置与电压输出成比例。电位计有旋转型、直线型和曲线型结构形式,结构紧凑、重量轻。一个简单的电位计只需花费几便士,而高精度的电位计则可能需要200美元以上。通过激光对电阻条进行微调,线性度可达到小于0.01%。 电位计在适当的工作循环、良好的环境和性能要求不严格的应用场合中工作良好。不幸的是,电位计容易磨损,尤其是在高振动环境,或者灰尘/沙粒等外来物质会使电阻条受到磨损。高质量的电位计以工作循环数给出寿命指标,但往往忽略了振动的影响。 还必须注意的是,电位计指标种经常引用“无限分辨率”。虽然理论上是这样,但许多控制系统需要数字数据,因此实际的分辨率将是模拟/数字转换器的分辨率(设计时要考虑这个成本)。 奇怪的是,在航空航天、医疗和石化行业的一些安全相关应用中,电位计被归类为“简单传感器”。这意味着,虽然电位计有很多的故障模式,但它们并不像电子传感器那样受到严格的设计和选型审查。这是一个但是真实的情形,使得在某些应用中取代不可靠的电位计很困难。 优势: 低成本;结构简洁;重量轻;制造精度高。 劣势: 易磨损;耐振动差;对外来物敏感;不适合苛刻温度环境。
2 光电式位置传感器 GEFRAN光电传感器通常被称为编码器,它们是位置传感器的一种常见形式,从简单的价格几美元的编码器到价格超过1万美元的高精密编码器。在所有这些传感器中,基本原理都是一样的:光束照射到光栅,光电探测器测量光,产生一个位置信号。 整体式旋转编码器应用很广泛,通常每一转有50-5000脉冲(cpr)输出,实践证明在良好的应用环境中工作良好。然而,在更苛刻的环境中,如果镜头或光栅系统被诸如灰尘、碎屑或水等外来杂志遮挡,那么测量就会失效。
在GEFRAN光电传感器选型时,需要特别注意的是,如果传感器标称每一转1000个脉冲(cpr)输出,这并不意味着它能达到1/1000转的准确度。传感器的数据表需要仔细阅读,特别是编码器套件或环形编码器,传感器安装要求非常精密,并且确保没有被污染。 如果编码器采用是玻璃编码盘,该编码器只有有限的抗冲击能力。 优势: 高分辨率;精密安装可得到良好准确度;广泛应用。 劣势: 对外来物体敏感;失效前无任何征兆;耐冲击差;不适合温度。 3 磁位置传感器
GEFRAN磁传感器都使用类似的测量原理:当永磁体与磁探测器有相对移动时,磁场的变化与它们的相对位移成比例。一种常见的形式是Hall效应传感器,可以制造成芯片形式。它们常用于汽车和电动机的应用场合,性能适中 磁传感器克服了许多与光电编码器有关的缺陷,因为它们对外来物质更有容忍性。然而,这些传感器很少被用于高准确度要求的应用,这是由于磁滞效应,以及运动和静止部件之间的精密机械加工的影响。应仔细研究任何磁传感器数据表中的安装公差、温度系数和工作温度指标。 更进一步,要考虑磁性材料或电缆的接近。永磁体可能吸引一些外部杂质,传感器失效的一个因素就是杂质碎屑随时间的累积。 在有恶劣冲击的环境中,通常不选择磁传感器,因为当今的NdFeB永磁体*的脆性。 优点: 非常坚固牢靠;大多数液体没有影响。 缺点: 温漂;滞环;不适合高准确度应用;对附近导磁材料、直流磁场敏感;耐冲击能力差。
4 磁致伸缩位置传感器 这种GEFRAN传感器利用一种特殊的现象,叫做“磁致伸缩”。这种现象存在于一些材料中,当磁铁靠近材料时,它会使沿着材料传递的能量发生反射。位置可以从能量脉冲沿着磁致伸缩材料来回移动的时间来测量,磁致伸缩材料通常是一条细线或一条带。 几乎所有的磁致伸缩传感器都是直线传感器,因为精细的磁致伸缩带必须小心地安装在壳体内,比如铝型。壳体使得磁致伸缩传感器不受磨损和寿命问题的影响,适用于高压应用场合,比如液压油缸。 每一个传感器,与精密的外壳组合后,都需要由制造商来校准,这使得磁致伸缩传感器相对昂贵。对飞逝时间的一些影响因素,该技术很敏感,就是对温度的敏感。
GEFRAN磁致伸缩数据表中的标称准确度指标通常是在恒定温度条件下的,因此,设计工程师需要利用给出的温度系数来计算实际能达到的准确度。 微小的磁致伸缩材料非常精细,其长度两端的支架至关重要。终的结果是,磁致伸缩传感器不应被选择用于严酷的冲击/振动环境中。 优点: 坚固牢靠;适合高压环境应用;长度增加,准确度提高。 缺点: 相当昂贵;不耐冲击;温漂大;短量程准确度低(<100mm)。
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