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如何选择拉绳位移传感器?主要考虑这六点因素

发布时间:2020-08-05 点击量:143

Micro-Epsilon的克里斯·琼斯(ChrisJones)表示,在选择拉绳线位移传感器时,需要考虑许多因素,包括尺寸和紧凑性、测量范围、输出选项以及为大量OEM应用定制的方便程度。

 

虽然许多工程师都熟悉拉绳位移传感器,但本文作为一种有用的检查表,列出了在传感器之前应该考虑的重要的因素,以及这种测量原理的优点和局限性。

 

根据行业和应用的不同,拉绳位移传感器通常被称为电缆传感器,电缆延伸传感器、串电位器、拉绳传感器、溜槽、线性位置字符串罐和字符串编码器。然而,在本文中,我们将这些传感器称为拉绳位移传感器。

 

测量原理

 

拉绳绳测量原理是一种接触测量技术,拉绳位移传感器是一种简单而稳健的测量位移、位置和运动的方法。拉绳传感器的原理相对简单,因此其固有的可靠性。该传感器的工作原理非常类似于磁带测量,除非使用拉绳传感器,否则用户不必读取扩展磁带的测量值。钢丝绳绕的滚筒旋转被自动测量,测量信号以模拟或数字格式输出。

 

拉绳传感器从根本上是由电线、鼓和弹簧驱动的电机(称为“机械”)和用于测量信号产生的电位器或编码器组成的。当需要大的测量范围时,使用低成本的紧凑传感器时使用拉绳传感器。通常,钢丝是由薄编织钢(为了灵活性,但高抗拉强度)和聚酰胺涂层,以保护环境。根据测量范围,导线平均厚度约为0.8mm。

 

利用拉绳传感器,将直线运动转化为旋转运动,导线的自由端固定在运动物体上。在电线的开放端是一个眼睛或螺纹轴(用户可选择),用于固定测量对象。编码器随后将线的延伸所产生的旋转运动转换成电子信号。弹簧驱动电机提供足够的线预张力,这是一个带有扭矩负载的弹簧,类似于钟表力学。拉出的钢丝越多,弹簧的张力就越大。这种方法的优点是减少了水平设置下的金属丝下垂。

 

 

典型应用

 

拉绳位移传感器在许多不同的行业中得到了广泛的应用。常见的应用包括液压缸位置测量;提升平台/剪刀升降机;非公路车辆;汽车和航空航天测试;工厂自动化;医疗设备,如外科手术臂和手术台;建筑物、平台和工厂的结构监测;工业机械和自动化;实验室和测试平台。

 

在选择拉绳位移传感器之前,应考虑以下几个因素:

 

测量范围和紧度

 

拉绳传感器的典型测量范围从50毫米到50 000毫米(50米)不等,但这取决于传感器供应商的不同。尺寸、紧凑性和重量都可能是需要考虑的重要因素,特别是当传感器需要安装在难以进入的位置时。传感器外壳相对于测量范围的大小也可能是一个关键因素,特别是对于较大的测量范围,外壳的尺寸需要相对较小的情况下。例如,紧凑的型号在微型Epsilon拉绳传感器范围内只有30毫米的大小,但提供了750毫米的测量范围。一些供应商可以提供微型传感器的旋转法兰,以方便安装和安装。

 

OEM自定义功能

 

供应商提供定制传感器设计以适应大容量OEM应用的能力也可能对您的项目至关重要。在这种情况下,寻找一个供应商,可以提供许多修改的传感器变体及能力,如果需要还可以开发全新的传感器规格。一些供应商提供不同的住宅材料,如铝制或低成本塑料版本,用于大批量应用。

 

同样值得一提的是,供应商能以多快的速度提供OEM修改过的传感器设计,以及他们在当地有多少库存可以轻易修改。供应商将不同的传感器元件和测量范围与不同的外壳选项结合在一起的能力将意味着理想的拉绳传感器可以提供给几乎任何OEM应用程序。

 

输出选项

 

传感器需要哪些电气输出选项?原则上,所有商用和适当大小的旋转位移传感器都可以用作拉绳传感器中的传感器元件。这使各种不同的输出信号,从模拟信号(例如电位,4 ... 20 mA, 0 ... 10 V)用于增量信号(如TTL、HTL、SSI)和数字现场总线(CANopen、CanBus、PROFIBUS等)。几乎所有公共接口都可以实现。大多数传感器供应商可以提供电位器、电压、电流、增量和编码器。

 

设计稳健性与力学

 

拉绳传感器往往是非常坚固的,特别是如果制造商在其设计中只使用高精度的部件。如果是这样的话,传感器将受益于比平均寿命长。由于电位器和电线等传感器部件容易磨损,其寿命受到限制,这在很大程度上取决于所使用的电位器或编码器的质量。

 

环境保护

 

拉绳传感器的环境保护水平因供应商而异。通常,保护等级从IP 54到IP 68,使得一些传感器适合于的工业环境。

 

如果传感器安装在高压环境中,或者对导电材料的干扰很敏感,那么它就需要得到充分的保护。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。

 

特殊应用

 

用于医疗用途的牵引线传感器通常使用多丝螺旋线或混合电位器。它们以可负担的价格为许多应用程序提供了必要的性能。这两种类型的区别在于它们各自的使用寿命。而带电线电位器的拉绳传感器仅限于大约使用混合电位器可实现200000个周期,多可达100万个周期。

 

当对使用寿命或精度提出更高的要求时,可以依赖基于编码器的传感器元件,就像CT扫描仪表中的情况一样。在这里,需要达到测量范围的+/-0.01%的线性度和更长的使用寿命。此外,位移传感器需要通过数字接口进行控制,这些接口越来越多地应用于医疗技术。

 

多年来,MicroEpsilon一直在医疗技术中使用注射成型的塑料外壳,而在其他工业应用中,金属外壳则是标准的。这不仅保证了尽可能小的体积,而且还保证了大量的低成本。这意味着可以充分利用这些传感器已经提供的固有规模经济。

结语

 

对于大多数或购买拉绳传感器的工程师来说,主要关注的焦点通常不是传感器在分辨率或速度方面的高技术性能。相反,重点是一个全面的‘平衡’包装供应商根据技术要求,耐久性和价格。因此,工程师应寻找一个供应商,提供大量的目录传感器产品,并结合多年的经验,以及供应商能够轻松地使其传感器适应特定客户的要求。

 

 

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