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    拉线位置传感器的测量原理和选择的注意事项

    发表时间:2022-07-26 18:25【 阅读量:-查看手机网址
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      尽管许多工程师都熟悉拉线位置传感器,但本文作为一个有用的清单,列出了在指定传感器之前应考虑的最重要因素,以及该测量原理的优点和局限性。


      根据行业和应用的不同,拉线位置传感器通常被称为电缆传感器、拉线传感器、弦电位器、拉线传感器、悠悠球、线性位置弦轴和弦编码器。但是,在本文中,我们将这些传感器称为拉线位置传感器。


      一、测量原理


      拉线测量原理是一种接触式测量技术。拉线位置传感器是一种简单而可靠的测量位移、位置和运动的方法。拉线传感器的原理相对简单,因此具有固有的可靠性。该传感器的工作原理与卷尺类似,但使用拉线传感器时,用户无需读取延长卷尺的测量值。自动测量缠绕钢丝的滚筒的旋转,测量信号以模拟或数字格式输出。


      拉线传感器基本上由线、鼓和弹簧驱动电机(称为“机械装置”)以及用于测量信号生成的电位计或编码器组成。当需要使用低成本紧凑型传感器实现大测量范围时,可使用拉线传感器。通常,电线由薄编织钢(具有柔韧性和高抗拉强度)制成,并涂有聚酰胺以保护环境。平均而言,导线的厚度约为0.8毫米,具体取决于测量范围。


      使用拉线传感器,将线性运动转换为旋转运动。电线的自由端固定在移动的物体上。导线的开口端是一个用于固定到测量对象的孔眼或螺纹轴(用户可选择)。随后,编码器将由导线延伸产生的旋转运动转换为电子信号。弹簧驱动电机提供足够的钢丝预张力。这是一个具有类似于发条力学的扭矩负载的螺旋弹簧。拉出的线越多,弹簧的张力就越大。这具有减少水平设置中的线下垂的优点。


      二、典型应用


      拉线位置传感器的应用广泛应用于许多不同的行业。最常见的应用包括液压缸位置测量;升降平台/剪叉式升降机;非公路车辆;汽车和航空航天测试;工厂自动化;医疗器械,如手术臂和手术台;建筑物、平台和工厂的结构监测;工业机械及自动化;实验室和试验台。


      三、在选择拉线位置传感器之前,应考虑许多因素:


      1.测量范围和紧凑性


      拉线传感器的典型测量范围为50毫米至50,000毫米(50米),但这取决于传感器供应商。尺寸、紧凑性和重量都是需要考虑的重要因素,尤其是在传感器需要安装在难以接近的位置时。传感器外壳相对于测量范围的尺寸也可能是一个关键因素,特别是如果外壳的尺寸需要相对较小以实现较大的测量范围。


      2.OEM定制能力


      供应商提供定制传感器设计以适应大批量OEM应用的能力也可能对您的项目至关重要。在这种情况下,寻找能够提供许多改进的传感器变体的供应商,以及在需要时开发全新传感器规格的能力。一些供应商为大批量应用提供不同的外壳材料,例如铝或低成本塑料版本。还值得检查供应商能够以多快的速度提供OEM修改后的传感器设计,以及他们在当地持有多少可以轻松修改的库存。供应商能够将不同的传感器元件和测量范围与不同的外壳选项相结合,这意味着可以为几乎任何OEM应用提供理想的拉线传感器。


      3.输出选项


      传感器需要哪些电气输出选项?原则上,所有市售且尺寸合适的旋转位置传感器均可用作拉线传感器中的传感器元件。这支持多种不同的输出信号,从模拟信号(例如电位计、4...20 mA、0...10 V)到增量信号(例如TTL、HTL、SSI)和数字现场总线(CANopen、CANBUS、现场总线等)。几乎所有常见的接口都可以实现。大多数传感器供应商可以提供电位计、电压、电流、增量和绝对编码器。


      4.设计稳健性和力学


      拉线传感器往往非常稳健,特别是如果制造商在其设计中仅使用高精度组件。如果是这种情况,传感器将受益于比平均寿命更长的使用寿命。由于电位器和电线等传感器组件容易磨损,因此它们的使用寿命有限,并且很大程度上取决于所使用的电位器或编码器的质量。


      5.环境保护


      拉线传感器的环境保护级别因供应商而异。通常,防护等级从IP54到IP68,使得一些传感器适用于极端工业环境。如果传感器安装在高压环境中或对导电材料的干扰敏感,则需要对其进行充分保护。一些供应商可以提供塑料线而不是钢丝,以及塑料电缆连接器。


      6.特殊应用


      用于医疗应用的拉线传感器通常使用多丝螺旋线或混合电位计。这些以可承受的价格为许多应用提供了必要的性能。这两种类型的区别在于它们各自的使用寿命。而带有线电位计的拉线传感器被限制在大约使用混合电位器可实现200,000次循环,最高可达100万次循环。


      当对使用寿命和/或精度提出更高要求时,可以依赖基于编码器的传感器元件,例如CT扫描台。在这里,需要实现高达+/-0.01%测量范围的线性度和相当长的使用寿命。此外,位移传感器将需要通过数字接口进行控制,这些接口越来越多地进入医疗技术领域。

    此文关键字:拉线位置传感器

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