目前市場上最廣泛使用的解決方案分為5個主要類。

電位計

廣泛使用的電位器(罐)是一個接觸位置傳感器,使用雨刷接觸器,連接到移動部分,沿電阻軌道移動。輸出量會隨雨刷在軌道上的位置而變化,所以電阻與位置成正比。通過使軌道設(shè)計彎曲,罐可以用于旋轉(zhuǎn)和線性測量。

這種簡單的測量主方法罐已在低成本的應(yīng)用中使用多年,性能標(biāo)準(zhǔn)要求不高,其最簡單的是一些最便宜的位置傳感器。它們易于使用,并且可以在各種尺寸和幾何形狀中使用。

然而,除了良性環(huán)境之外,它們不被推薦使用;電阻軌道很容易被灰塵或振動侵蝕,準(zhǔn)確性和重復(fù)性很低。如果高性能和耐久性是一個問題,那么罐不是一個很好的適合,雖然與大多數(shù)的東西一樣,如果花費足夠的錢在密封,安裝和保護(hù)他們的性能可以改進(jìn)。

磁致伸縮位置傳感器

一些鐵磁材料(鈷、鎳、鐵)在放置在磁場中時會改變尺寸或形狀。磁致伸縮傳感器利用這種效果。對這些材料施加磁場會產(chǎn)生應(yīng)力,這可以用來估計磁場的位置。

一個基本的磁致伸縮位置傳感器將連接到目標(biāo)物體上的磁體,與連接到機器固定部分的波導(dǎo)導(dǎo)線一起。磁鐵用來產(chǎn)生磁場脈沖,它會在目標(biāo)位置對波導(dǎo)導(dǎo)線產(chǎn)生應(yīng)力。這種應(yīng)力產(chǎn)生的應(yīng)變脈沖沿著波導(dǎo)的速度傳播到采集線圈,在那里測量脈沖和采集之間的時間。

這是一種適用于線性位置而不是旋轉(zhuǎn)位置的技術(shù).波導(dǎo)條和精致的接收器必須有良好的保護(hù),以避免外部的應(yīng)力源,這意味著這些傳感器的制造具有挑戰(zhàn)性,需要單獨的校準(zhǔn)。因此,它們往往價格較高(通常為100美元),并用于高價值的應(yīng)用程序。

即使有了外殼,這些傳感器也不適合于高振動或高沖擊的應(yīng)用。飛行時間的計算意味著還有一個最小長度(大約100mm),低于該長度的測量是不可能的。

較不明顯的是溫度的影響--極端溫度,通過引起膨脹,會影響磁致伸縮傳感器的精度,閱讀數(shù)據(jù)表時應(yīng)該牢記這一點。

編碼器-磁編碼器

編碼器通常使用比例尺來測量目標(biāo)對象相對于機器固定部分的位置。在磁編碼器中,這個尺度用若干磁極標(biāo)記出來--通過在固定點上安裝傳感器并測量通過傳感器的磁極,可以確定目標(biāo)的位置。

有許多傳感器選擇測量磁極,但大多數(shù)流行的是霍爾效應(yīng)傳感器,它改變他們的電壓成比例的磁場。

這些是高體積、低成本的傳感器,適用于不需要線性度低于1%的應(yīng)用,換句話說,不需要主要關(guān)注精度的應(yīng)用。需要考慮的其他設(shè)計考慮:

他們的工作是嚴(yán)格的機械公差,可以增加一些復(fù)雜性和成本的制造.為此仔細(xì)閱讀數(shù)據(jù)表。

有相當(dāng)大的溫度影響。如果準(zhǔn)確性很重要,則需要小心控制溫度。如果數(shù)據(jù)表中沒有提到,請謹(jǐn)慎行事

磁編碼器可以對一系列外部因素敏感,包括磁滯、外部直流/交流場和磁滲透材料(E.G.鋼)的扭曲效應(yīng)。

隨著時間的推移,磁編碼器可以吸引金屬微粒,這也會影響它們的準(zhǔn)確性。

因此,總之,這些是高體積傳感器,適合于成本敏感的設(shè)計,在這些設(shè)計中,線性度/精度不是首要問題,其他因素,如溫度和機械定位,可以很好地控制。

編碼器-光學(xué)

一個受歡迎的替代品,磁編碼器,光學(xué)編碼器,如名稱所示,使用光識別目標(biāo)的位置。通過將光線照射到光探測器上,用編碼目標(biāo)位置的柵格或光柵打斷光源,光探測器將產(chǎn)生可用于找到目標(biāo)位置的數(shù)字輸出。

與磁編碼器一樣,這個簡單的原理涵蓋了許多不同的變體:光可以通過光柵或反射回光,可見光或紅外光可以使用,編碼器光盤可以是玻璃或其他透明材料。

光學(xué)編碼器可用于確定線性和旋轉(zhuǎn)位置,更昂貴的產(chǎn)品可以提供高精度和分辨率,如果使用正確。因此,它們在許多工業(yè)自動化應(yīng)用中很受歡迎.

在要求不高的環(huán)境中,它們的性能是好的,但是必須非常謹(jǐn)慎地精確地安裝它們,因為任何不一致都會對線性度產(chǎn)生重大影響。由于這個原因,編碼器光盤、傳感器和處理電子產(chǎn)品通常被包裝在包括軸承在內(nèi)的外殼內(nèi)。通常在灰塵、沖擊或潮濕的環(huán)境中添加密封。濕氣的這些問題意味著光學(xué)編碼器也不適合在寒冷或高濕度環(huán)境中工作的產(chǎn)品;凝結(jié)會影響可靠性。