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直线位移传感器原理与使用要求

发表时间:2013-12-04 10:07 作者:智鸢机电 来源: 浏览:

分类:智鸢机电 > 机电资讯 > 机电技术文摘 >
智鸢机电 : 直线位移传感器是通过电位器元件将机械位移转换成与之成线性或任意函数关系的电阻或电压输出的装置。普通直线电位器和圆形电位器都可以分别用作直线位移和角位移传感器。但是,为实现测量位移目的而设计的电位器,就一定要要求在位移变化和电阻变化之间有一个确定关系。直线位移传感器的可动电刷与被测物体相连,物体的位移引起电位器移动端的电阻变化。

直线位移传感器
直线位移传感器的原理

直线位移传感器以电感线圈的工作原理为基础,直线位移传感器的功能在于把直线机械位移量转换成电信号。为了达到这一效果,通常将可变电阻滑轨定置在传感器的固定部位,通过滑片在滑轨上的位移来测量不同的阻值。直线位移传感器滑轨连接稳态直流电压,允许流过微安培的小电流,滑片和始端之间的电压,与滑片移动的长度成正比。将直线位移传感器用作分压器可最大限度降低对滑轨总阻值精确性的要求,因为由温度变化引起的阻值变化不会影响到测量结果。
新型直线位移传感器的测量原理是基於RLC耦合电路产生的,是电感式原理的革新技术。不像电位计式或磁致伸缩式传感器的检测原理,这种测量方式具有相当大的优势。直线位移传感器集成了信号发射器和接收器线圈系统,它们以印刷线圈的形式被精确地印制在电路板上。发射信号线圈由高频交流磁场激活并与位置块(谐振器)相互感应产生一个RLC的感应电路。因此,谐振器与接收线圈形成电感式耦合。在布有接收信号线圈的位置,电压的变化由谐振器与线圈的感应而引起。这些电压即为传感器的测量信号。为了使测量更加灵活和快速,传感器包含了一个粗略的和一个精确的测量线圈系统。前者负责粗略定位谐振器的位置,而後者负责精确定位。双管齐下保证了它的精确测量。新型的检测原理不但保证了传感器的精度,而且能够使传感器在非接触的方式下工作,在允许范围内,即便位置块发生偏移或者抖动,也不会对传感器输出产生任何偏差。

直线位移传感器的应用领域

通用型直线位移传感器的应用领域
  1、 KTC、KTM、LS拉杆结构是一般通用结构,配合可选拉球万向头或鱼眼万向头,可以减少因安装的非对中性而带来的不良影响;
  2、 KPC、KPM两端固定带绞接运动型,适合摆动的,传感器本体无法固定的测量系统中,传感器会随着测量运动而运动;
  3、 KTF、KFM滑块型适应最小安装长度尺寸的应用,配合加长臂,可以消除安装的非对中的不良影响;
  4、 KTR型是一款微型自恢复式拉杆结构,无需牵引安装;
  5、 KPF型法兰面固定结构更可以检测腔体内部位移

通用型直线位移传感器的分类

(1)拉杆式直线位移传感器
通用拉杆导电塑胶膜系列,有效行程75mm~1250mm,两端均有4mm缓冲行程,精度0.05%~0.04%FS。外 壳表面阳极处理,防腐蚀;内置导电塑料测量单元,无温漂,寿命长;具有自动电气接地功能。密封等级为IP67,DIN430650标准插头插座,可以适用在大多数通用场合;拉杆球头具有0.5mm自动对中功能,允许极限运动速度为10m/s
(2)滑动式直线位移传感器
通用滑块导电塑胶膜系列,有效行程75mm~3000mm,两端均有4mm缓冲行程,精度0.05%~0.02%FS。外 壳表面阳极处理,防腐蚀;内置导电塑料测量单元,无温漂,寿命长;具有自动电气接地功能。密封等级为IP54(向下安装时为IP57),DIN430650标准插头插座,可以适用在大多数通用场合,特别是长度方向受到限制,对中较困难的场合;拉杆配合球头具有10mm自动校正功能,允许极限运动速度为10m/s。

直线位移传感器的使用要求

1、供电电压要稳定
工业电源要求±0.1%的稳定性,比如基准电压10V,允许有±0.01V的波动,否则,会导致显示的圈套波动。如果这时的显示波动幅度不超过波动电压的波动幅度,位移传感器电子尺就属于正常。
2.防止静电干扰
静电干扰和调频干扰很容易使电子尺显示数字跳动。设备的强电线路与电子尺的信号线分开线槽。电子尺应使用强制接地支架,且使电子尺外壳(可测量端盖螺丝与支架之间的电阻,应小于1Ω电阻)良好接地,信号线使用屏蔽线,且在电箱的一端应予将屏蔽线接地。静电干扰时,一般万用表的电压测量非常正常,但就是显示数字跳动;高频器干扰时其现象也一样。验证是不是静电干扰,用一段电源线将电子尺的封盖螺丝与机器上某一点金属短接即可,只要一短接,静电干扰立即消除。但高频干扰就难以用上述办法消除,而且机器手、变频器多出现高频干扰,可以用停止机械手或变频节电器的办法验证。
3、不能接错电子尺的三条线
“1”、“3”线是电源线,“2”是输出线,除电源线(“1”、“3”线)可以调换外,“2”线只能是输出线。上述线一旦接错,将出现线性误差大,出现控制非常困难,控制精度差,容易显示跳动等现象。
4、供电电源要有足够的容量
如果电源容量太小,容易发生如下情况:合模运动会导致射胶电子尺显示跳动,或熔胶运动会导致合模电子尺的显示波动。特别是电磁驱动电源于电子尺供电电源在一起时容易出现上述情况,严重时可以用万用表的电压档测量到电压的波动。如果在排除了静电干扰、高频干扰,对中性不好的情况下仍不能解决问题,也可以怀疑是电源的功率偏小。
5、安装对中性要好
角度容许±12°误差,平行度容许±0.5mm,如果角度误差和平行度误差都偏大,就会导致显示数字跳动。在这种情况下,一定要对角度和平行度的调整。
6、防止短路
直线位移传感器电子尺工作过程中,有规律的在某一点显示数据跳动或不显示数据,这种情况就要检查连接线绝缘是否有破损并与机器的金属外壳有规律的接触引发的对地短路。
7、避免老化
对于使用时间很久的电子尺,密封老化,可能有很多杂质,并有油、水混合物,影响电刷的接触电阻,导致显示数字跳动,可以认为是直线位移传感器电子尺本身的早期损坏。

总结
直线位移传感器的应用发展,使得传感器家族迈向一个新的台阶,在电子元器件中也更具竞争实力。本文简单介绍了直线位移传感器的定义、原理以及它的应用领域。并对直线位移传感器的分类与使用要求做了详细介绍。
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