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位移傳感器又稱為線性傳感器,是一種屬于金屬感應的線性器件,傳感器的作用是把各種被測物理量轉換為電量。在生產過程中,位移的測量一般分為測量實物尺寸和機械位移兩種。按被測變量變換的形式不同,位移傳感器可分為模擬式和數(shù)字式兩種。模擬式又可分為物性型和結構型兩種。常用位移傳感器以模擬式結構型居多,包括電位器式位移傳感器、電感式位移傳感器、自整角機、電容式位移傳感器、電渦流式位移傳感器、霍爾式位移傳感器等。數(shù)字式位移傳感器的一個重要優(yōu)點是便于將信號直接送入計算機系統(tǒng)。這種傳感器發(fā)展迅速,應用日益廣泛。
位移是和物體的位置在運動過程中的移動有關的量,
位移傳感器(圖1)
位移的測量方式所涉及的范圍是相當廣泛的。小位移通常用應變式、電感式、差動變壓器式、渦流式、霍爾傳感器來檢測,大的位移常用感應同步器、光柵、容柵、磁柵等傳感技術來測量。其中光柵傳感器因具有易實現(xiàn)數(shù)字化、精度高(目前分辨率高的可達到納米級)、抗干擾能力強、沒有人為讀數(shù)誤差、安裝方便、使用可靠等優(yōu)點,在機床加工、檢測儀表等行業(yè)中得到日益廣泛的應用。
GEFRAN C08WLS 電纜
SAUTER GmbH FK500 拉力計
Beck GmbH 930.8522221 差壓測試裝置
Bucher RVC-10-2-D12 油壓傳動閥
ATB Laurence Scott Ltd ROTA15 080H0154 電磁離合器摩擦片
Turck NI75U-CP80-AP6X2 Nr:1623800 接近開關
Hawe GR2-4-G24 液壓閥
Dopag D38-5192-019-VI
Kniel System-Electronic GmbH 130-044-02 電源
GKN Stromag AG 51_29_BM0Z_499G NR:151-05532 感應傳感器
INA ZKLN 3572.2RS2AP 滾珠軸承
Rexroth 2FRE10-4X/25LBK4M
Turck PS003V-501-2UPN8X-H1141 Nr:6832627 編碼器
hydac ETS388-5-150-000 溫度傳感器
E+L FS4101 NR:335316 LED指示燈
Borries Markier-Systeme GmbH ball screw stroke lifting 50 flange floating bearing side 標號機附件(滾珠絲杠)
Schaerer Elektronik AG TSG 912 X22 L22,220 V DC,with 2 external resistors 8,9 kOhm 自動控制器
Burster Praezisionsmesstechnik GmbH & Co KG 8712-25 傳感器
GANTER GN113.6-8-30 工件夾具
Murr 7000-12761-0000000 插頭
Honsberg VM-015GR020-175 流量開關
balluff BES01PA 1235HU NR.150662 感應傳感器
hydac EDS 344-2-250-000 壓力傳感器
Staubli HPX20.1105/JV 快速接頭
SIEMENS 4AT3032-8DD40-0FA0 變壓器
MIKRO-MESS-GMBH DP M-2-2b-D-24-DC -0-64MS -AL-F RA-C E
Mahle 77502628 HC15 濾芯
DOPAG Dosiertechnik und Pneumatik AG 415.01.72 計量閥
KOBOLD PDD-553R2A145 壓力開關
MAG IAS GmbH RSTL4200 變壓器
SCHUNK GMBH&CO KG 370150 夾具
WALTER MASCHINENBAU GmbH 92108273 砂輪
NUOVA GENERAL INSTRUMENTS E14/S Brass G.1" ISO 228 VITON (-20 / +200 °C) 40,00 ba 安全閥
Turck NI12U-M18-AP6X1645100接近開關
HARDO Maschinenbau GmbH971510-6225 軸承
suco 0171-46003-1-003壓力傳感器
Honsberg VD-065FG1050 流量計
Fotoelektrik Pauly GmbH & Co. KG PP2441q/308/R153S /e2/z3s/24VDC 編碼器
El-O-Matic EL500 220/240 50Hz 執(zhí)行機構
Turck 8MBM8-3P2-5/S1118 NR.8018126 電纜
E-T-A DO+KA TYP 1-5M 傳感器附件
Vahle SA-MSW7/50-2HS28-60,NR.235146/00-2 集電器
hydac ZBE08 零件
Mahle PI 3145 SMX 10 77680374 濾芯
Honsberg MR1K-020GM004-104 流量計
Sommer GU2 抓手附件
SERTO SO 52824-12-1/2 G 管接頭
foerster 0154474,6.762.02-6621-2510 探傷儀探頭
rems NR: 849703 鋸片
GHR 76BS1806016V BS 1806-016 Viton O-Ring 密封圈
Knick 830 XR 過程顯示表
Regeltechnik Kornwestheim ST5112-32A
norelem bbbb C 20 M10,02000-110
hydac FPU-1-250F2,5G11A3K 壓力表
Demag KBA100B4 B5 1 3kW
Knick A26000F1 隔離放大器
B&R 7DI138.70 總線模塊
sitron LYS 1301,Nr:5255
Turck BL67-B-4M12-P,Nr.6827195
balluff BES 516-325-S4-C
SIBA GmbH 5012406.12 感應傳感器
Stuewe GF-120-21-13X55
Stabilus 65641
Turck FLDP-IM16-0001 Nr:6825326 總線 I/O模塊
Boellhoff 95250010610 工件夾具
Bürklin 91 F 700(100M) 電纜
ATOS DPZO-AE-173-L5/DI 21
Sterling SAT 35032608 減壓閥
Honsberg MR-010GM004 流量傳感器
Aerzener 170836000
SCHNEIDER XAPM1201 自動控制器
berg spanntechnik HK GR.48,963.15876.000.3 工件夾具
FSG 5929Z55-260.002 substitute for 5929Z55.000.002 編碼器
Amtec K-031.305.610N 工件夾具
Knick P27036F1 隔離放大器
Turck PKG3M-6/S90 s-nr:6609106 電纜
PILZ Nr:777585
Regina-1 27090083MS Rollenkette 083 DIN 8187 Regina-Nr. 54 滾子鏈
Hoentzsch A000/561
SUETRON TP22ES/068032 工業(yè)文本顯示器
Staubli RBE08.7203/IA/JV/W 管接頭
Balluff GmbH BES M12MI-PSC20B-S04G 接近開關
Beck GmbH 930.8322221 壓力變送器
coax MK 10 NC 500924
Honsberg WR1-025GK 流量計
suco 0184-461-031-012 壓力開關
Dopag 37-26-120-Vi 密封圈
KRIZ IN5-18HT-180-PS with 2mtr cable 感應傳感器
HARTING 9360083101 插頭
suco 0184-47503-1-003 壓力傳感器
Jokab 2TLA020051R0600 感應傳感器
Eaton Electric GmbH PKZM4-XM65DE 101056
Turck BI1,5-EG08-AP6X-H1341 Nr:4602260 接近開關
Turck Nr.6604711 RKM52-2M
hydac 0330 D 010 BH4HC 濾芯
KNOLL Maschinenbau GmbH 78883 M12;LED;Schaltp.445-524 浮子
hydac EDS 344-2-250-000 變送器
FREI 149001-51101 24VDC 10A TTJ電源供應器
hydac ETS386-3-150-000
電位器式位移傳感器,
它通過電位器元件將機械位移轉換成與之成線性或任意函數(shù)關系的電阻或電壓輸出。普通直線電位器和圓形電位器都可分別用作直線位移和角位移傳感器。但是,為實現(xiàn)測量位移目的而設計的電位器,要求在位移變化和電阻變化之間有一個確定關系。電位器式位移傳感器的可動電刷與被測物體相連。
物體的位移引起電位器移動端的電阻變化。阻值的變化量反映了位移的量值,阻值的增加還是減小則表明了位移的方向。通常在電位器上通以電源電壓,以把電阻變化轉換為電壓輸出。線繞式電位器由于其電刷移動時電阻以匝電阻為階梯而變化,其輸出特性亦呈階梯形。如果這種位移傳感器在伺服系統(tǒng)中用作位移反饋元件,則過大的階躍電壓會引起系統(tǒng)振蕩。因此在電位器的制作中應盡量減小每匝的電阻值。電位器式傳感器的另一個主要缺點是易磨損。它的優(yōu)點是:結構簡單,輸出信號大,使用方便,價格低廉。
磁致伸縮位移傳感器通過非接觸式的測控技術精確地檢測活動磁環(huán)的位置來測量被檢測產品的實際位移值的;該傳感器的高精度和高可靠性已被廣泛應用于成千上萬的實際案例中。
由于作為確定位置的活動磁環(huán)和敏感元件并無直接接觸,
因此傳感器可應用在極惡劣的工業(yè)環(huán)境中,不易受油漬、溶液、塵?;蚱渌廴镜挠绊?,IP防護等級在IP67以上。此外,傳感器采用了高科技材料和良好的電子處理技術,因而它能應用在高溫、高壓和高振蕩的環(huán)境中。傳感器輸出信號為位移值,即使電源中斷、重接,數(shù)據(jù)也不會丟失,更無須重新歸零。由于敏感元件是非接觸的,就算不斷重復檢測,也不會對傳感器造成任何磨損,可以大大地提高檢測的可靠性和使用壽命。
磁致伸縮位移傳感器,是利用磁致伸縮原理、通過兩個不同磁場相交產生一個應變脈沖信號來準確地測量位置的。測量元件是一根波導管,波導管內的敏感元件由特殊的磁致伸縮材料制成的。測量過程是由傳感器的電子室內產生電流脈沖,該電流脈沖在波導管內傳輸,從而在波導管外產生一個圓周磁場,當該磁場和套在波導管上作為位置變化的活動磁環(huán)產生的磁場相交時,由于磁致伸縮的作用,波導管內會產生一個應變機械波脈沖信號,這個應變機械波脈沖信號以固定的聲音速度傳輸,并很快被電子室所檢測到。
由于這個應變機械波脈沖信號在波導管內的傳輸時間和活動磁環(huán)與電子室之間的距離成正比,
位移傳感器(圖
通過測量時間,就可以高度精確地確定這個距離。由于輸出信號是一個真正的值,而不是比例的或放大處理的信號,所以不存在信號漂移或變值的情況,更無需定期重標。
磁致伸縮位移傳感器是根據(jù)磁致伸縮原理制造的高精度、長行程位置測量的位移傳感器。它采用非接觸的測量方式,由于測量用的活動磁環(huán)和傳感器自身并無直接接觸,不至于被摩擦、磨損,因而其使用壽命長、環(huán)境適應能力強,可靠性高,安全性好,便于系統(tǒng)自動化工作,即使在惡劣的工業(yè)環(huán)境下,也能正常工作。此外,它還能承受高溫、高壓和強振動,現(xiàn)已被廣泛應用于機械位移的測量、控制中。
編輯
直線的工作原理是跟滑動變阻器一樣的,它作為分壓器使用的,
位移傳感器圖
它是以相對的輸出電壓來呈現(xiàn)出所測量位置的實際上的位置。對這個裝置的工作有下面幾點要求:
1、如果電子尺已經使用很長時間了,而且密封已經老化,同時夾雜著很多雜質,而且水混合物和油會嚴重影響電刷的接觸電阻的,這樣會使顯示的數(shù)字不停地跳動。這個時候可以說直線位移傳感器的電子尺已經損壞了,需要更換。
2、若電源的容量很小,就會出現(xiàn)很多情況的,所以,供電電源需要有充分的容量。那么,容量不足,就會造成如下的情況:熔膠的運動會使合模電子尺的顯示變換,有波動,或者合模的運動會使射膠電子尺的顯示波動,造成測量結果誤差很大。如果電磁閥的驅動電源于直線位移傳感器供電電源同時在一起的時候,更容易出現(xiàn)以上的情況,情況嚴重時用萬用表的電壓檔甚至可以測量到電壓的有關波動。如果情況不是因為高頻干擾、靜電干擾或者是中性不夠好的造成的,那么就有可能是電源的功率太小造成的。
3、調頻干擾和靜電干擾都有可能讓直線位移傳感器的電子尺的顯示數(shù)字跳動的。
位移傳感器圖
電子尺的信號線與設備的強電線路要分開線槽。電子尺必須要強制性地使用接地支架,而且同時讓電子尺的外殼跟地面良好地接觸。信號線需要使用屏蔽線,而且電箱的一段應該跟屏蔽線接地的。
如果有高頻干擾的時候,通常使用萬用表的電壓測量就會顯示正常,但是顯示數(shù)字就是會跳動不停的;而出現(xiàn)靜電干擾時,出現(xiàn)的情況也是跟高頻干擾一樣的。要證明看是否是靜電干擾時,可以先使用一段電源線把電子尺的封蓋螺絲跟機器上的某一些的金屬短接起來就可以了,只要一短接起來,靜電干擾就會馬上消除掉的。但是如果要消除掉高頻干擾就很難用上面的方法了,變頻節(jié)電器和機器手都經常出現(xiàn)高頻干擾的,所以可以試一下用停止高頻節(jié)電器或者機械手的方法來驗證是不是高頻干擾的。
4、如果直線位移傳感器的電子尺在工作的過程當中,在某一點的顯示數(shù)據(jù)有規(guī)律地跳動,或者是沒有顯示數(shù)據(jù)的時候,出現(xiàn)這種情況就需要檢查連接線絕緣是不是出現(xiàn)破損的現(xiàn)象,并且跟機器的外殼很有規(guī)律地接觸而導致的對地短路。
5、供電的電壓一定要穩(wěn)定,工業(yè)的電壓需要符合±0.1[%]的穩(wěn)定性,例如,基準電壓是10V的話,就可以允許有±0.01V的波動變化,如果不是的話,就會引起顯示的圈套波動這樣的情況。
位移傳感器圖
但是如果這個時候的顯示波動的幅度沒有超過波動電壓的波動的幅度的話,那么電子尺就是正常的了。
6、安裝直線位移傳感器的對中性需要很好,但是平行度可以允許有±0.5mm的誤差,角度可以允許有±12°的誤差。但是如果平行度誤差和角度誤差都是偏大的話,這樣會出現(xiàn)顯示數(shù)字跳動的情況。那么出現(xiàn)這樣的情況的時候,必須要對平行度和角度進行調整了。
7、在連接的過程當中,一定要多加注意,電子尺的三條線是不可以接錯的,電源線和輸出線是不可以調換的。如果上面的線接錯的話,就會出現(xiàn)線性誤差很大的情況,要控制的話是很難的,控制的精度也會變得很差,而顯示很容易出現(xiàn)跳動的現(xiàn)象等等。
信號處理
編輯
在實際應用中,位移具有兩個方向,即選定一個方向后,位移有正負之分,因此用一個 光電元件測定莫爾條紋信號確定不了位移方向。為了辨向,需要有 π/2相位差的兩個莫爾條紋信號。如圖2,在相距1/4條紋間距的位置上安放兩個光電元件,得到兩個相位差π/2的電信號u01和u02,經過整形后得到兩個方波信號u01’和u02’。光柵正向移動時u01超前u02 90度,反向移動時u02超前u01 90度,故通過電路辨相可確定光柵運動方向。
細分技術
隨著對測量精度要求的提高,以柵距為單位已不能滿足要求,需要采取適當?shù)拇胧δ獱枟l紋進行細分。所謂細分就是在莫爾條紋信號變化一個周期內,發(fā)出若干個脈沖,以減少脈沖當量。如一個周期內發(fā)出n個脈沖,則可使測量精度提高n備,而每個脈沖相當于原來柵距的1/n。由于細分后計數(shù)脈沖頻率提高了 n倍,因此也稱n倍頻。
通常用的有兩種細分方法:其一:直接細分。在相差1/4莫爾條紋間距的位置上安放兩個光電元件,可得到兩個相位差90o的電信號,用反相器反相后就得到四個依次相差90o的交流信號。同樣,在兩莫爾條紋間放置四個依次相距1/4條紋間距的光電元件,也可獲得四個相位差90o的交流信號,實現(xiàn)四倍頻細分。其二:電路細分。
直線位移傳感器:
直線位移傳感器的功能在于把直線機械位移量轉換成電信號。
位移傳感器(圖8)
為了達到這一效果,通常將可變電阻滑軌定置在傳感器的固定部位,通過滑片在滑軌上的位移來測量不同的阻值。傳感器滑軌連接穩(wěn)態(tài)直流電壓,允許流過微安培的小電流,滑片和始端之間的電壓,與滑片移動的長度成正比。將傳感器用作分壓器可大限度降低對滑軌總阻值精確性的要求,因為由溫度變化引起的阻值變化不會影響到測量結果。
角度位移傳感器:
角度位移傳感器應用于障礙處理:使用角度傳感器來控制你的輪子可以間接的發(fā)現(xiàn)障礙物。原理非常簡單:如果馬達角度傳感器構造運轉,而齒輪不轉,說明你的機器已經被障礙物給擋住了。此技術使用起來非常簡單,而且非常有效;要求就是運動的輪子不能在地板上打滑(或者說打滑次數(shù)太多),否則你將無法檢測到障礙物。一個空轉的齒輪連接到馬達上就可以避免這個問題,這個輪子不是由馬達驅動而是通過裝置的運動帶動它:在驅動輪旋轉的過程中,如果惰輪停止了,說明你碰到障礙物了。根據(jù)材質霍耳式位移傳感器:它的測量原理是保持霍耳元件(見半導體磁敏元件)的激勵電流不變,并使其在一個梯度均勻的磁場中移動,則所移動的位移正比于輸出的霍耳電勢。磁場梯度越大,靈敏度越高;梯度變化越均勻,霍耳電勢與位移的關系越接近于線性。圖2中是三種產生梯度磁場的磁系統(tǒng):a系統(tǒng)的線性范圍窄,位移Z=0時,霍耳電勢≠0;b系統(tǒng)當Z<2毫米時具有良好的線性,Z=0時,霍耳電勢=0;c系統(tǒng)的靈敏度高,測量范圍小于1毫米。圖中N、S分別表示正、負磁極?;舳轿灰苽鞲衅鞯膽T性小、頻響高、工作可靠、壽命長,因此常用于將各種非電量轉換成位移后再進行測量的場合。
光電式位移傳感器:它根據(jù)被測對象阻擋光通量的多少來測量對象的位移或幾何尺寸。特點是屬于非接觸式測量,并可進行連續(xù)測量。光電式位移傳感器常用于連續(xù)測量線材直徑或在帶材邊緣位置控制系統(tǒng)中用作邊緣位置傳感器。
導電塑料位移傳感器:
用特殊工藝將DAP鄰苯二甲酸二稀丙脂電阻漿料覆在絕緣機體上,加熱聚合成電阻膜,或將DAP電阻粉熱塑壓在絕緣基體的凹槽內形成的實心體作為電阻體。特點是:平滑性好分辯力優(yōu)異耐磨性好壽命長動噪聲小可靠性*耐化學腐蝕。用于宇宙裝置飛機雷達天線的伺服系統(tǒng)等。
繞線位移傳感器:是將康銅絲或鎳鉻合金絲作為電阻體,并把它繞在絕緣骨架上制成。繞線電位器特點是接觸電 阻小,精度高,溫度系數(shù)小,其缺點是分辨力差,阻值偏低,高頻特性差。主要用作分壓器、變阻器、儀器中調零和工作點等。
金屬玻璃鈾位移傳感器:
用絲網印刷法按照一定圖形,將金屬玻璃鈾電阻漿料涂覆在陶瓷基體上,經高溫燒結而成。特點是:阻值范圍寬,耐熱性好,過載能力強,耐潮,耐磨等都很好,是很有前途的電位器品種,缺點是接觸電阻和電流噪聲大。
金屬膜位移傳感器:
金屬膜電位器的電阻體可由合金膜、金屬氧化膜、金屬箔等分別組成。特點是分辨力高、耐高溫、溫度系數(shù)小、動噪聲小、平滑性好。
磁敏式位移傳感器:
消除了機械接觸,壽命長、可靠性高,缺點:對工作環(huán)境要求較高.
光電式位移傳感器:
消除了機械接觸,壽命長、可靠性高,缺點:數(shù)字信號輸出,處理煩瑣。
磁致伸縮式位移傳感器:
磁致伸縮位移(液位)傳感器,通過內部非接觸式的測控技術精確地檢測活動磁環(huán)的位置來測量被檢測產品的實際位移值的。
數(shù)字激光位移傳感器:
激光位移傳感器可精確非接觸測量被測物體的位置、位移等變化,主要應用于檢測物的位移、厚度、振動、距離、直徑等幾何量的測量。
按照測量原理,激光位移傳感器原理分為激光三角測量法和激光回波分析法,激光三角測量法一般適用于高精度、短距離的測量,而激光回波分析法則用于遠距離測量。
激光發(fā)射器通過鏡頭將可見紅色激光射向被測物體表面,經物體反射的激光通過接收器鏡頭,被內部的CCD線性相機接收,根據(jù)不同的距離,CCD線性相機可以在不同的角度下“看見”這個光點。根據(jù)這個角度及已知的激光和相機之間的距離,數(shù)字信號處理器就能計算出傳感器和被測物體之間的距離。同時,光束在接收元件的位置通過模擬和數(shù)字電路處理,并通過微處理器分析,計算出相應的輸出值,并在用戶設定的模擬量窗口內,按比例輸出標準數(shù)據(jù)信號。如果使用開關量輸出,則在設定的窗口內導通,窗口之外截止。另外,模擬量與開關量輸出可獨立設置檢測窗口。
激光位移傳感器采用回波分析原理來測量距離以達到一定程度的精度。傳感器內部是由處理器單元、回波處理單元、激光發(fā)射器、激光接收器等部分組成。激光位移傳感器通過激光發(fā)射器每秒發(fā)射一百萬個激光脈沖到檢測物并返回至接收器,處理器計算激光脈沖遇到檢測物并返回至接收器所需的時間,以此計算出距離值,該輸出值是將上千次的測量結果進行的平均輸出。激光回波分析法適合于長距離檢測,但測量精度相對于激光三角測量法要低。
*MTS位移傳感器RHM0190MP021S1G8100
*MTS位移傳感器RHM0190MP021S1G8100
編輯
標稱阻值:電位器上面所標示的阻值。
重復精度:此參數(shù)越小越好。
分辨率:位移傳感器所能反饋的小位移數(shù)值.此參數(shù)越小越好.導電塑料位移傳感器分辨率為無窮小。
允許誤差:標稱阻值與實際阻值的差值跟標稱阻值之比的百分數(shù)稱阻值偏差,它表示電位器的精度。允許誤差一般只要在±20%以內就符合要求,因為一般位移傳感器是以分壓的方式來使用,具體電阻的大小對傳感器的數(shù)據(jù)采集沒有影響。
線性精度:直線性誤差.此參數(shù)越小越好。
壽命:導電塑料位移傳感器都在200萬次以上。
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