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上海三易电气设备制造有限公司 三易电气-易展 次氯酸钠

传感器的发展与应用
       正如人们所说，“你到哪里，它都与你同。”大多数应用仍然都要求这所表达更高精度和更好可重复性，这里介绍如何选择和安装位置传感器建议。
　　
　　什么样传感器才是对特定应用合适传感器呢？这取决于对精度、可重复性、速度、预算、连接性、环境和位置要求，以及其他一些因素。你说没错，选用正确测量方法是任何成功应用中闭合回路第一步。
　　
　　可检测位置传感器技术几乎与为机器控制和其他用途提供反馈应用一样多种多样。空间可能是直线、平面、旋转和三维。一些应用中，它们结合使用。传感元件同样也是多种多样。
　　
　　DMC公司（总部位于芝加哥系统集成商）技术总监Ken Brey勾画了选择位置传感器几点选择。
　　　　
　　对数字式位置回馈：
　　
　　■ 增量型编码器 所有运动控制器都支持；有旋转和直线类型以及多种解决方案；被多种其他设备仿真；当断电时，要求具有回复原位过程，以实现为机器提供物理标记参考。
　　
　　■ 绝对编码器 天生就很少运动控制器支持；可以用于具有足够多可用数字输入控制器；它们范围内（通常是一个旋转）可以报告完整位置；不要求回复原位。
　　
　　■ 解算器 焊接应用中对高等级噪声有很高免疫力；一些较大电机中成为使用标准；当配合恰当伺服放大器使用时可模拟增量型编码器；和一些伺服放大器共同使用可以模拟绝对编码器。
　　
　　■ 双编码器反馈 通常未被充分利用，天生可被大部分运动控制器支持；一个编码器安放电机上，另一个直接安放负载上；当电机和负载间机械连接是柔性是能滑动时候，是非常有益处。
　　
　　■ 视觉系统 广泛用于检测，也可用于位置反馈。这样系统可多维空间定位目标，典型是X、Y和旋转；通常用于查找传送带上元件，目前正提高速度和简单易用性。
　　
　　一个金属轧制、冲压和切割应用提供了双编码反馈使用实例。“它要求轧机为冲压过程快速和精确标定材料指数。轧机产生数量不一致材料伸展和辊子滑移”Brey解释说。
　　
　　“双回路配置中，输出材料上使用编码器作为位置反馈和电机解算器作为速度反馈，系统被调节稳定，且单一标定移动提供精确标定长度。这比先移动、后测量误差，再不不进行第二次校正移动要快多，且更精确。”他说。
　　
　　有创造性，经济节约
　　
　　Innoventor公司(密苏里州圣路易斯市系统集成商)总工程师 Sam Hammond建议说：应用目决定位置传感器选择；测量与反馈不应该很复杂。“创造性实施可提供简单、经济解决方案，”他说。例如，对排序问题，接近开关许多场合可发挥很好作用。
　　
　　近来传感器应用包括前面图片中提到AGV（自动引导车）以及下面一些。
　　
　　■ 一个用于密封茶叶容器顶盖机器中，接近开关和对射式传感器定位靠近包装。NI公司视觉系统获图像并被处理，来发现提前印标签上条形码位置，然后给出恰当电机指令以实现理想位置（旋转）放置来应用125种标签类型中一种。其中用到了两种类型位置传感器。一种是简单感应式接近开关，用于监测机器状态以确保即将发生运动各种运动元件处于正确位置。照相机也作为位置传感器使用，选择它是它多目用途、特征定位和读条码能力。
　　
　　■ 连续冲模（progressive-die）冲床闭环运行。线性输出接近开关为优化冲模运行提供控制反馈；伺服电机弯曲阶段调整冲模位置。选用线性接近开关从金属冲压运行状态给出尺寸读数；数据用于闭环控制系统。
　　
　　■ 元件检查使用激光距离测量设备来确定表面光滑度。传感器测量返回光束偏移，由10微米尺寸即可指示出不同表面。编码器距离大于1米时候不能工作。选择激光测量技术是它具有非常高空间分辨率，不要求表面接触，以及具有相当高距离分辨率。
　　
　　汽车钥匙和门锁集成系统使用接近开关监测就位位置顶盖。与自动机械装置一起应用激光外形传感器测量钥匙外形。
　　
　　使用什么？哪里使用？
　　
　　传感器供应商认为发挥各种位置传感技术内优势能有利于各种应用。
　　
　　MTS 公司传感器部产品市场经理DavidEdeal说：“对苛刻工厂自动化环境来说，顾客眼中最重要因素，是产品耐用性和可靠性，这超过速度和精度。，具有内非接触式传感技术（电磁感应、磁致伸缩、激光等）产品比那些依靠物理接触技术（电阻式、电缆扩展等）具有非常巨大优势。”
　　
　　其他重要因素是产品使用范围和应用灵活性。Edeal说：“换句话说，能够适应行程范围、环境条件重大变化和能够提供大范围接口选择技术对更喜欢避免使用多种传感器类型客户具有重大价值。这些要求，所有技术天生都有缺陷，这就是为什么会有这么多种选择。”
　　
　　Edeal暗示使某些技术适合特定应用高额成本带来了一种限制，例如对线性可变差动变压器（LVDT）限制。“行程长度超过12英尺线性可变差动变压器非常少见，较大产品外壳（约是行程长度两倍）和很高原料和制造成本。另，磁致伸缩传感技术总是要求调节电子设备。微电子学出现和专用集成电路应用，今天我们已经前进到了这样一点，相同紧凑封装中有多种可编程输出类型（如模拟、编码器和现场总线）可用。传感器供应商关键是推动封装发展，以扩展使用范围（优点），同时最小化他们技术上局限（缺点）。”
　　
　　听听你应用
　　
　　不同传感器类型对不同用途提供特有优点， Pepperl+Fuchs 公司产品经理Tom Corbett同意这一点。“应用本身是需要哪一种传感模式决定因素。例如，感应区域内机器表面或传送带将意味着使用标准扩散模式传感器与使用带背景抑制扩散模式传感器会有不同。标准扩散模式不能够忽略这样背景目标，背景抑制模型能稍有不同评估区别目标表面和背景表面。”
　　
　　Corbett继续说，“相似，反射应用中，一个发亮对象会要求使用偏振反射式传感器。尽管标准反射式传感器对准一个闪亮目标时会误触发，但偏振反射式采用偏振滤光片来区分发光物体和反射体。”
　　
　　MTS公司 Edeal说：“每一种技术都有理想应用，此时它容易放大它优点并最小化它缺点。例如，木材制品行业中高精度，可变行程范围，抵抗高冲击与振动、电磁干扰和温度起伏能力是非常重要；磁致伸缩位置传感器是线性反馈首选。同样，旋转光编码器是电机反馈理想适用品，他们具有封装、响应速度、精度、耐用性和对噪声抵抗力。应用正确，线性位置传感器能帮助设计者很长一段时间内确保最佳机器生产率。”
　　
　　先从大范围考虑，再缩小考虑范围，这常常是为系统设计传感器最佳方法。Edeal说：“传感器规范应该从机器/系统级要求开始制订，然后向后朝子系统级细化，最终到达元件级。这是典型做法，经常发生是一些系统级规范没有恰当或完整向后细化翻译为元件要求（这并非是一件微不足道工作）。例如，没有深入分析或不具备经验情况下，机器如何运行会产生独特或额外环境挑战（温度、振动等）可能是不清楚。这会导致最坏情况下过低指定了传感器，另外一种情况是应用于保守估计情况下，过高指定了产品。”
　　
　　开环闭环
　　
　　设计初期，那些涉及需要决定结构体系因素是开环闭环。AutomationDirect 公司产品经理Paul Ruland说：“成本和性能通常是用于决定电机定位系统中采用开环控制闭环控制两个主要标准。开环控制，如步进系统，当恰当制定它步长大小时候，常常能极其可靠和精确。这里没有运行前调节闭环系统负担，这天生使其易于应用。两种类型通常都可由相同运动控制器控制。一个带微步进驱动器NEMA 23步进电机目前仅需188美元就可购，比较之下，相同功能伺服系统约要700美元。”
　　
　　Edeal说：“创造控制系统是使生产过程自动化，目前就有很多高性能控制系统优秀实例，这些控制系统即便有反馈也要求极少。结构体系（设备）或输入（需求或扰动）发生了变化方，反馈则是必需，以应付不曾预料变化。处理侧，精度（既有静态又有动态）对最终产品质量非常重要，且系统稳定性与可重复性（耐用性）对机器生产率也非常重要。”
　　
　　“例如，”Edeal说，“切削或喷射造型应用中，工具、模子或活塞位置反馈对所制造零件最终尺寸非常关键。极少例外，零件尺寸精度永远不会超过位置传感器精度。同样，传感器带宽（响应速度）与执行器响应限制一起可能会限制生产效率。”
　　
　　“最后，高冲击与振动和温度动态变化很常见环境类型中，一个很窄运行条件范围内精确传感器是不够用。”
　　
　　最新进展
　　
　　应用于制造和加工过程最新位置传感器技术是什么？为什么？
　　
　　Ruland说：“最简单设备中也可以发现某些用于制造应用定位技术最新发展，例如新低成本接近开关。这些接近开关设备中许多产品目前可以低至20美元价格购，且波形系数更小、直径低至3mm。一些专业型接近开关设备目前也可购，其提升后响应频率高达20kHz。安装困难和编码器成本不切实际方，接近开关提供一种非常有吸引力选择；许多位置控制应用能从提高性能、减小封装尺寸和降低购进价格与安装成本中受益。”
　　
　　Corbett 表示同意。“光电传感器正越变越小，越来越耐用和灵活，比以前封装了更多标准特性。一些新光电传感器体积大约传统圆柱型壳体一半，与标准粘合壳体相比，具有焊接壳体特点。这些特征制造和加工应用中是非常理想，它们应用空间条件非常苛刻和耐久力要求极高方，更灵活连接和安装选项（同一产品既可侧面安装又可管嘴安装）允许用户为它们机器采用标准传感器，而反过来。”
　　
　　另一种简单革新，Corbett说，是利用高可见度、360度LED从任何视角清晰显示状态信息。“电源和输出，这样改进LED还能指示过载和超越边界增益。这样传感器作为标准配置提供可调敏感度，还具有可选防破坏外壳以阻止未授权调整。”传感器的发展与应用
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