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位移傳感器工作原理

發布時間:2020-07-02 點擊量:222

位移傳感器工作原理

 

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關係的電阻或電壓輸出。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係。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。線繞式電位器由於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係統中用作位移反饋元件,則過大的階躍電壓會引起係統振蕩。因此在電位器的製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:易磨損。

優點:結構簡單,輸出信號大,使用方便,價格低廉。

 

 

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信號處理

 

 

辨向原理

在實際應用中,位移具有兩個方向,即選定一個方向後,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,經過整形後得到兩個方波信號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,需要采取適當的措施對莫爾條紋進行細分。所謂細分就是在莫爾條紋信號變化一個周期內,發出若幹個脈衝,以減少脈衝當量。如一個周期內發出n個脈衝,則可使測量精度提高n備,而每個脈衝相當於原來柵距的1/n。由於細分後計數脈衝頻率提高了 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,用反相器反相後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,實現四倍頻細分。其二:電路細分。

 

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主要分類
 

直線位移傳感器

 


直線位移傳感器的功能在於把直線機械位移量轉換成電信號。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。傳感器滑軌連接穩態直流電壓,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最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於障礙處理:使用角度傳感器來控製你的輪子可以間接的發現障礙物。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。

 

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,並使其在一個梯度均勻的磁場中移動,則所移動的位移正比於輸出的霍耳電勢。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係越接近於線性。圖2中是三種產生梯度磁場的磁係統:a係統的線性範圍窄,位移Z=0時,霍耳電勢≠0;b係統當Z<2毫米時具有良好的線性,Z=0時,霍耳電勢=0;c係統的靈敏度高,測量範圍小於1毫米。圖中N、S分別表示正、負磁極。霍耳式位移傳感器的慣性小、頻響高、工作可靠、壽命長,因此常用於將各種非電量轉換成位移後再進行測量的場合。
 

 

光電式位移傳感器

 


它根據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。特點是屬於非接觸式測量,並可進行連續測量。光電式位移傳感器常用於連續測量線材直徑或在帶材邊緣位置控製係統中用作邊緣位置傳感器。

 

 

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請輸特性參數

 

 

標稱阻值:電位器上麵所標示的阻值。

重複精度:此參數越小越好。

分辨率:位移傳感器所能反饋的最小位移數值.此參數越小越好.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稱阻值偏差,它表示電位器的精度。允許誤差一般隻要在±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據采集沒有影響。

線性精度:直線性誤差.此參數越小越好。

壽命:導電塑料位移傳感器都在200萬次以上。

公司主營IFM易福門,SICK施克、BALLUFF巴魯夫、P+F倍加福,TURCK圖爾克、OMRON歐姆龍、BANNER邦納、MTS、KUEBLER庫伯勒、SMC、CKD、FESTO、西門子、施耐德SEW、基恩士,MTL及部分國內產品,產品有傳感器、編碼器、安全柵、變頻器、聯軸器、電磁閥、流量計、PLC、連接器、電機、真空泵儀器儀表等

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