非標(biāo)機(jī)械設(shè)計常用傳感器簡介

傳感器是工業(yè)自動生產(chǎn)線設(shè)備中*一種器件，它是設(shè)備的機(jī)械系統(tǒng)和控制系統(tǒng)連結(jié)的紐帶。生產(chǎn)線設(shè)備系統(tǒng)通過傳感器將運動參數(shù)以及運行狀態(tài)反饋給控制系統(tǒng)，控制系統(tǒng)通過傳感器反饋的信號和數(shù)據(jù)發(fā)出指令驅(qū)動機(jī)械系統(tǒng)，其重要性不言而喻。傳感器相當(dāng)于人體的各種感覺器官，設(shè)備控制系統(tǒng)需要通過它來確定：機(jī)構(gòu)的位置、產(chǎn)品的有無、以及產(chǎn)品的精度等重要參數(shù)以監(jiān)測和控制設(shè)備的使用狀態(tài)和產(chǎn)品的生產(chǎn)過程。

  根據(jù)其使用方式，傳感器在生產(chǎn)線設(shè)備中最常見的主要用途有以下幾種：檢測有無、檢測位置、檢測外形、檢測速度、檢測溫度等各種物理量。根據(jù)其檢測方式，工業(yè)自動化設(shè)備中常用的傳感器大約有以下幾種：磁性開關(guān)、接近開關(guān)、光電開關(guān)、光纖傳感器、光柵、位移傳感器、壓力傳感器、電熱偶、激光傳感器、編碼器等。根據(jù)其輸出型號類型的不同，傳感器大致可以分為三種：開關(guān)量輸出型、模擬量輸出型和數(shù)字量輸出型。開關(guān)量輸出的傳感器有兩種：一種是常開型（NO）、一種是常閉型（NC）。開關(guān)量輸出的三線制傳感器通常有兩種輸出制式：NPN和PNP，即低電平輸出和高電平輸出。通常，在中國大陸生產(chǎn)使用的控制器的輸入輸出接口——PLC接口或者工業(yè)控制計算機(jī)的輸入輸出卡接口——接受NPN型輸出信號。當(dāng)然，NPN型和PNP型輸出也是可以通過繼電器相互轉(zhuǎn)換的。

    對于我們普通的自動生產(chǎn)線設(shè)備機(jī)械設(shè)計師來說，最重要的不是研究傳感器的原理，而是明白其用途就可以。我們在選擇傳感器的時候通常需要考慮的主要是以下三個問題：（1）檢測要求和條件，測量目標(biāo)物的性狀、測量目的、測量的目標(biāo)值范圍、測量頻率等；（2）傳感器性能，傳感器的檢測精度、響應(yīng)速度、輸出信號類型等；（3）工況條件，主要是指傳感器的使用環(huán)境和與其他裝置的連接環(huán)境等。

 下面我們簡單介紹一下在工業(yè)自動化設(shè)備中常用的傳感器。

    磁性開關(guān)：它是氣缸用傳感器的一個專用稱呼，主要應(yīng)用于檢測氣缸活塞位置。通常，都由氣缸供應(yīng)商根據(jù)客戶使用情況配套提供。顧名思義，磁性開關(guān)是通過電磁感應(yīng)來檢測目標(biāo)物，所以，其檢測精度相當(dāng)?shù)汀?/span>

    接近開關(guān)：接近開關(guān)也是依據(jù)電磁感應(yīng)的原理設(shè)計制造的，所以，它只能應(yīng)測金屬目標(biāo)物，并且不同的金屬感應(yīng)距離略有差距。目前常用的接近開關(guān)檢測距離大約有如下幾種：1mm、2mm、4mm、8mm、12mm等。接近開關(guān)通常有兩種：埋入型和非埋入型。所謂埋入型就是指接近開關(guān)的感應(yīng)頭不檢測其圓周方向的金屬目標(biāo)，只檢測其前方的金屬目標(biāo)，即傳感器感應(yīng)頭可以不露出金屬安裝支架；所謂非埋入型就是指接近開關(guān)感應(yīng)頭既檢測其前方的金屬目標(biāo)也同時會檢測其圓周方向的金屬目標(biāo)，即傳感器感應(yīng)頭必須露出金屬安裝支架一段距離且圓周方向一定范圍內(nèi)不得有金屬目標(biāo)物以免引起錯誤判斷。接近開關(guān)的檢測精度較磁性開關(guān)高。接近開關(guān)通常用于判斷產(chǎn)品有無、工裝夾具是否到位等對位置精度要求相對較低的場合。

    光電開關(guān)：光電檢測方法具有精度高、反應(yīng)快、非接觸等優(yōu)點，而且可測參數(shù)多，傳感器的結(jié)構(gòu)簡單，形式靈活多樣，因此，光電式傳感器在檢測和控制中應(yīng)用非常廣泛。我們通常所說的光電開關(guān)大致有三種：一種是反射式光電傳感器、一種是對射式光電傳感器、一一種是使用反射板反射光朿的光電傳感器。其中后兩種都是通過目標(biāo)物遮光實現(xiàn)檢測的，前一種是通過目標(biāo)物反射光線來實現(xiàn)檢測功能。所以，通常后兩種檢測距離更遠(yuǎn)、精度更高。由于光電傳感器具有相當(dāng)高的檢測精度，所以，通常用于檢測產(chǎn)品或者機(jī)械手等工件的精確位置以及步進(jìn)、伺服系統(tǒng)的反饋裝置中。

    光纖傳感器：光纖傳感器也是一種應(yīng)用光電信號轉(zhuǎn)換的檢測元件，相比較于光電開關(guān)而言，它通常能檢測更小的目標(biāo)物、檢測距離更遠(yuǎn)、精度更高。所以，光纖傳感器通常應(yīng)用于更為精準(zhǔn)的檢測場合和步進(jìn)、伺服系統(tǒng)的定位反饋裝置中。

    光柵：光柵也是一種利用光電信號的傳感器。光柵檢測區(qū)域大，所以通常也稱區(qū)域傳感器。光柵通常最主要的應(yīng)用領(lǐng)域是設(shè)備之間的互鎖和安全作用，特別是應(yīng)用于對人的保護(hù)上比較多。

    位移傳感器：顧名思義，即是檢測目標(biāo)物位置變化的傳感器。

    壓力傳感器：壓力傳感器用于檢測目標(biāo)物所施加的或者承受的拉力或者壓力。

    電熱偶：電熱偶主要是用于檢測其周圍的環(huán)境溫度。

    激光檢測儀：激光檢測儀最主要的功能是精確地測量目標(biāo)物的外形尺寸。

工業(yè)照相機(jī)：工業(yè)照相機(jī)在工程上也通常稱為CCD(Charge-coupledDevice),它主要應(yīng)用于檢測目標(biāo)物的外形和位置。隨著目前CCD技術(shù)的提高，高分辨率的工業(yè)相機(jī)已經(jīng)可以應(yīng)用于精確測量領(lǐng)域。

    編碼器：按照工作原理編碼器可分為增量式和絕對式兩類。增量式編碼器是將位移轉(zhuǎn)換成周期性的電信號，再把這個電信號轉(zhuǎn)變成計數(shù)脈沖，用脈沖的個數(shù)表示位移的大小。絕對式編碼器的每一個位置府應(yīng)一個確定的數(shù)字碼，因此它的示值只與測量的起始和終止位置有關(guān)，而與測量的中間過程無關(guān)。編碼器通常與步進(jìn)電機(jī)或者伺服電機(jī)配使用構(gòu)成閉環(huán)或者半閉環(huán)的控制系統(tǒng)。

    微動開關(guān)：微動開關(guān)是一種接觸式傳感器，目前主要應(yīng)用于設(shè)備之間的連接或者設(shè)備的安全防護(hù)門狀態(tài)的檢測。