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德國施克SICK電感式接近傳感器
德國施克SICK電感式接近傳感器
電感式傳感器通常用于測量位置或速度，尤其是在惡劣環(huán)境中。感應(yīng)位置感測中使用的術(shù)語和技術(shù)可能令人困惑,。
感應(yīng)式位置和速度傳感器有許多形狀，尺寸和設(shè)計,?？梢哉f所有電感式傳感器都使用變壓器原理工作，它們都使用基于交流電流的物理現(xiàn)象,。這是邁克爾·法拉第在19世紀(jì)30年代觀察到的,，當(dāng)時他發(fā)現(xiàn)第1個載流導(dǎo)體可以“誘導(dǎo)”電流流入第二個導(dǎo)體。法拉第的發(fā)現(xiàn)構(gòu)成了現(xiàn)代電動機(jī),，發(fā)電機(jī)的基礎(chǔ),，當(dāng)然還有用于位置和速度測量的電感式傳感器。
電感式位置和速度傳感器包括簡單的接近開關(guān),，可變電感傳感器,，可變磁阻傳感器，同步器,，旋轉(zhuǎn)變壓器,，旋轉(zhuǎn)和線性可變差動變壓器（RVDT和LVDT），以及新一代感應(yīng)編碼器（有時稱為扼流圈）,。
電感式傳感器的類型
在簡單接近（或“接近”）傳感器中,，電源使交流電流在線圈中流動（有時稱為環(huán)路，線軸或繞組）,。當(dāng)導(dǎo)電或?qū)Т拍繕?biāo)（例如鋼盤）接近線圈時,，這會改變線圈的阻抗。當(dāng)閾值通過時,，這充當(dāng)目標(biāo)接近的信號,。接近傳感器通常用于檢測金屬目標(biāo)的存在或不存在，并且輸出通常模擬開關(guān),。這種類型的電感式傳感器通常用于傳統(tǒng)開關(guān)可能存在問題的地方 - 特別是在存在大量污垢或水的地方,。下次您登上飛機(jī)時，您會看到許多電感式接近傳感器,，或者在登機(jī)時看一下起落架,。
可變電感傳感器和可變磁阻傳感器通常產(chǎn)生與導(dǎo)電或可透磁靶（通常為鋼桿）相對于線圈的位移成比例的電信號。與接近傳感器一樣,，當(dāng)線圈通過交流電通電時,，線圈的阻抗根據(jù)目標(biāo)的位移而變化。這種傳感器通常用于測量氣動或液壓油缸中活塞的位移,?；钊梢圆贾贸稍竭^傳感器線圈的外徑,。
Synchros是另一種形式的感應(yīng)式位置傳感器，它們測量線圈相對于彼此移動時的感應(yīng)耦合,。同步通常是旋轉(zhuǎn)的并且需要電連接到傳感器的移動和靜止部分（通常稱為轉(zhuǎn)子和定子）,。它們具有*的精度，可用于工業(yè)計量,，雷達(dá)天線和望遠(yuǎn)鏡,。Synchros的價格非常昂貴且越來越少見，大多數(shù)都被（無刷）旋轉(zhuǎn)變壓器所取代,。這些是感應(yīng)位置檢測器的另一種形式,，但電連接僅對定子上的繞組進(jìn)行。
LVDT,，RVDT和旋轉(zhuǎn)變壓器測量線圈之間電感耦合變化的位置,，通常稱為初級和次級繞組。傳感器的初級繞組將能量耦合到次級繞組中,，但耦合到每個次級繞組中的能量比率與可透磁目標(biāo)的相對位移成比例地變化,。在LVDT中，這通常是穿過繞組孔的金屬桿,。在RVDT或旋轉(zhuǎn)變壓器中,，它通常是成形轉(zhuǎn)子或極靴，其相對于圍繞轉(zhuǎn)子周邊布置的繞組旋轉(zhuǎn),。LVDT和RVDT的典型應(yīng)用包括航空航天副翼,，發(fā)動機(jī)和燃油系統(tǒng)控制中的液壓伺服系統(tǒng)。旋轉(zhuǎn)變壓器的典型應(yīng)用包括無刷電動機(jī)換向,。
感應(yīng)位置傳感器的顯著優(yōu)點是相關(guān)的信號處理電路不需要位于傳感器線圈附近,。這允許傳感線圈位于惡劣的環(huán)境中，否則可能會妨礙其他技術(shù) - 例如磁傳感器或光學(xué)編碼器 - 因為它們需要相對精細(xì)的硅基電子設(shè)備位于傳感點,。
電感式傳感器應(yīng)用
感應(yīng)式位置傳感器具有長期記錄,，可在惡劣條件下可靠運(yùn)行。因此,，它們通常是安全相關(guān),，安全關(guān)鍵或高可靠性應(yīng)用的自動選擇。這種應(yīng)用在軍事,，航空航天,，鐵路和重工業(yè)部門中很常見。
這種良好聲譽(yù)的原因與基本物理和操作原理有關(guān),，它們通常獨(dú)立于：
- 移動電觸點
- 溫度
- 濕度，水和冷凝
- 污垢,，油脂,，砂礫和沙子等異物,。
電感式傳感器的優(yōu)點和缺點
由于基本操作元件（纏繞線圈和金屬部件）的性質(zhì)，大多數(shù)感應(yīng)式位置傳感器非常堅固,。鑒于其良好的聲譽(yù),，一個顯而易見的問題是“為什么電感式傳感器不能更頻繁地使用？” 原因是他們的身體健壯性既是力量也是弱點,。電感式傳感器往往,，可靠，堅固,，但體積大,，體積大，重量大,。對精密纏繞線圈的需求也使其生產(chǎn)成本高昂 - 尤其是高精度設(shè)備,。除了簡單的接近傳感器之外，更復(fù)雜的電感式傳感器對于更主流的應(yīng)用來說非常昂貴,。
電感式傳感器相對稀缺的另一個原因是設(shè)計者難以,。這是因為每個傳感器通常需要單獨(dú)和購買相關(guān)的AC生成和信號處理電路。反過來,，這需要模擬電子學(xué)的重要技能和知識,。由于年輕的工程師傾向于專注于數(shù)字電子，他們將傾向于采用替代的,，更加數(shù)字化的方法,。
新一代 - 感應(yīng)編碼器或編碼器
新一代電感式傳感器近年來已進(jìn)入市場，并在傳統(tǒng)和更主流的領(lǐng)域中享有越來越高的聲譽(yù),。這種新一代的電感式傳感器的通常被稱為感應(yīng)編碼器或“INCODER”（的混合物 在 ductive和連接編碼器）,。該方法使用與傳統(tǒng)設(shè)備相同的基本物理，但使用印刷電路板和現(xiàn)代數(shù)字電子設(shè)備,，而不是笨重的變壓器和模擬電子設(shè)備,。該方法非常優(yōu)雅，開辟了電感式傳感器的應(yīng)用范圍,，包括2D和3D傳感器,，短距離（<1mm）線性器件，曲線幾何形狀和高精度角度編碼器,，包括小型旋轉(zhuǎn)編碼器和大型旋轉(zhuǎn)編碼器,。
PCB的使用使得傳感器可以印刷到薄的柔性基板上，這也可以消除對傳統(tǒng)電纜和連接器的需求,。這種方法的靈活性 - 無論是在物理上還是從為OEM提供定制設(shè)計的能力 - 都是一個很大的優(yōu)勢,。
與傳統(tǒng)的電感式傳感器一樣，該方法可在惡劣環(huán)境中提供可靠和的測量,。還有一些重要的優(yōu)點：
- 降低成本
- 提高準(zhǔn)確性
- 減輕重量
- 簡化機(jī)械工程,，例如,，*軸承，密封件和襯套,。
- 緊湊的尺寸 - 與傳統(tǒng)的LVDT相比,，特別是行程長度。
- 簡化電氣接口 - 通常是直流電源和數(shù)字信號,。
傳統(tǒng)的150mm行程LVDT及其新一代替代品,，它是為線性執(zhí)行器制造商生產(chǎn)的。與“之前”和“之后”節(jié)食照片的相似之處顯而易見,。當(dāng)考慮到新一代設(shè)備還包括相關(guān)的信號生成和處理電路（未示出傳統(tǒng)的LVDT）時,，這得到了加強(qiáng)。相比之下,，Zettlex設(shè)備提供：
- 精度提高10倍以上
- 重量減輕95％
- 占用體積減少75％
- 節(jié)省50％的成本
- 直接生成數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù) - 從而消除了模數(shù)轉(zhuǎn)換的需要,。
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