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工业自动化设备中常用的传感器

         介绍一下在工业自动化设备中常用的传感器。

  磁性开关:它是气缸用传感器的一个专用称呼,主要应用于检测气缸活塞位置。通常,都由气缸供应商根据客户使用情况配套提供。顾名思义,磁性开关是通过电磁感应来检测目标物,所以,其检测精度相当低。气缸用磁性开关,可用于设备提速,气缸运动完成,磁性开关感应到,马上进行下一步工作。一个气缸一般配备两个磁性开关,当然也有配一个磁性开关的情况,比如气缸的一个动作推一个物件而夹紧物件,对于这一气缸来讲,推出的是否到位置是重要的,推出的地方要有一个磁性开关,但是如果对于气缸退回时是否退到位不是很在意,只要气缸不是在推出的位置即可,则气缸只需要配备一个磁性开关。另外一个需要特别关注的地方是气缸不一定就配置磁性开关来检测位置,如果气缸本体在比较狭窄的位置,设置磁性开关不易于调节,则需将感应点引出,由槽型开关来感应气缸的动作。

  

 

  接近开关:接近开关分为涡流式、电容式、霍尔式、光电式接近开关。①涡流式接近开关是利用导电物体在接近这个能产生电磁场的接近开关时,使物体内部产生涡流,产生的涡流反作用到接近开关,使开关内部电路参数发生变化,由此识别出有无导电物体移近,进而控制开关的通或断,故这种接近开关能检测导电性能良好的金属物体。②电容式接近开关,这种开关的测量通常是构成电容器的一个极板,而别一个极板是开关的外壳,这个外壳在测量过程中通常是接地或与设备的机壳相连接。当有物体移向接近开关时,不论它是否为导体,由于它的接近,总要使电容的介电常数发生变化,从而使电容量发生变化,使得和测量头相连的电路状态也随之发生变化,由此便可控制开关的接通或断开。这种接近开关检测的对象,不限于导体,可以绝缘的液体或粉状物等,理论上可以检测任何物体。③霍尔元件是一种磁敏元件。利用霍尔元件做成的开关,叫做霍尔开关。当磁性物件移近霍尔开关时,开关检测面上的霍尔元件因产生霍尔效应而使开关内部电路状态发生变化,由此识别附近有磁性物体存在,进而控制开关的通或断。这种接近开关的检测对象必须是磁性物体。④光电式接近开关在下面会单独介绍。

  接近开关的检测精度较磁性开关高。接近开关通常用于判断产品有无、工装夹具是否到位等对位置精度要求相对较低的场合。

  

 

  光电开关:光电检测方法具有精度高、反应快、非接触等优点,而且可测参数多,传感器的结构简单,形式灵活多样,因此 , 光电式传感器在检测和控制中应用非常广泛。 我们通常所说的光电开关大致有三种: 一种是反射式光电传感器、一种是对射式光电传感器、一种是使用反射板反射光束的光电传感器。其中后两种都是通过目标物遮光实现检测的,前一种是通过目标物反射光线来实现检测功能。所以,通常后两种检测距离更远、精度更高。光电开关检测物体不限于金属,所有能反射光线(或者对光线有遮挡作用)的物体均可以被检测。由于光电传感器具有相当高的检测精度,所以,通常用于检测产品或者机械手等工件的精确位置以及步进、伺服系统的反馈装置中。

  

 

  由于在自动化设计中使用最多的是U型光电,在此重点介绍。不同品牌的U型光皆有不同的安装形式在此不做具体讨论。如下图所示为某公司插件式U型光电,在选用这一种类的U型光电时需要特别注意的是尾部留出足够大的空间来供插件的插入,当然很多时候选用电器元件的时候,这一条均需注意。另外对于自制的短行程模组在设计时一定要考虑行程范围内是否够距离设置3个U型光电,如果距离不够可以在模组两侧均设计U型光电。

  

 

  一般一条模组上面会配备3条U型光电,其中两个是模组两行程终点的极限限位光电,中间的一条为模组找原点的U型光电,下面主要说明两种找原点的方式:(1)光电开关感应到感应片,电机继续运动在电机旋转一周内找到程序设置的一个原点作为模组的原点,这种方式定位精度高,主要影响精度的因素丝杆,电机本身,联轴器等,主要受模组本身的一些参数影响,定位精度高,能达到0.01mm;(2)光电开关感应到感应片之后,电机开始刹车制动直到整个系统停下作为模组的原点,此方式的精度会受到温度,光照条件,光电开关响应速度等影响,定位精度较低,一般在0.05-0.1mm左右。

  

 

  光纤传感器:光纤传感器也是一种应用光电信号转换的检测元件,相比较于光电开关而言,它通常能检测更小的目标物、检测距离更远、精度更高。所以,光纤传感器通常应用于更为精准的检测场合和步进、伺服系统的定位反馈装置中。光纤传感器设计时要考虑光纤头的防撞问题,一般设计保护光纤头的支架。另外不管是对射光电还是对射光纤受周围环境影响相对于普通反射光纤而言要小,在设计时需要重点考虑。

  

 

  光栅:光栅也是一种利用光电信号的传感器。光栅检测区域大,所以通常也称区域传感器。光栅通常最主要的应用领域是设备之间的互锁和安全作用,特别是应用于对人的保护上比较多,常用于冲压机械、剪切设备、金属切削设备、自动化装配线、自动化焊接线、机械传送搬运设备等。

  

 

  微动开关:微动开关是一种接触式传感器,目前主要应用于设备之间的连接或者设备的安全防护门状态的检测。

  

 

  位移传感器:顾名思义,即是检测目标物位置变化的传感器。

  压力传感器:压力传感器用于检测目标物所施加的或者承受的拉力或者压力。

  电热偶:电热偶主要是用于检测其周围的环境温度。

  激光检测仪:激光检测仪最主要的功能是精确地测量目标物的外形尺寸。

  工业照相机:工业照相机在工程上也通常称为 CCD ( Charge-coupledDevice ) ,它主要应用于检测目标物的外形和位置。随着目前 CCD 技术的提高,高分辨率的工业相机已经可以应用于精确测量领域。

  编码器:按照工作原理编码器可分为增量式和绝对式两类。增量式编码器是将位移转换成周期性的电信号,再把这个电信号转变成计数脉冲,用脉冲的个数表示位移的大小。绝对式编码器的每一个位置对应一个确定的数字码,因此它的示值只与测量的起始和终止位置有关,而与测量的中间过程无关。编码器通常与步进电机或者伺服电机配合使用构成闭环或者半闭环的控制系统。

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