位置传感器在工业场景下的选择困难

2022-04-19 12:45:07     来源:电子发烧友

位置传感器作为万物互联下的重要传感器件之一,可将被测物体的位置转换为输出信号,给到准确的线性位置、旋转和角度位置信息。然而,在复杂的工业场景中,任何一个传感器的选取都不能马虎,位置传感器也不例外。

磁性位置传感器

磁性位置传感器作为目前使用广泛的位置传感器之一,由于其小尺寸封装和低功耗等优势,在汽车和电机等应用中获得了广泛的应用。这类传感器通过磁场变化来测量相对位移,从而判断角度的变化,最常见的形式就是基于霍尔效应的角度位置传感器。角度位置检测在工业场景中可谓屡见不鲜,比如定向喷洒、阀门控制以及挡板调整等等,也让这类磁性位置传感器有了大展身手的空间。

以AMS的AS5070为例,AS5070就是一款基于霍尔效应的高分辨率角度位置传感器,可用于精确的绝对角度测量,分为模拟输出的AS5070A版本和数字输出的AS5070B版本,后者可以编程为一个PWM或SENT输出接口。AS5070提供14位的分辨率,可以有效解决小角度便宜的问题。

AS5070示意图 / AMS

虽然这类磁性位置传感器可以做到小型化集成化,在角度测量上也能实现高精度和低功耗,但也不是毫无缺陷。比如这类磁性传感器由于对周围的导磁材料和磁场较为敏感,所以传感器厂商都会加入一定的抗磁干扰技术。比如上述的AS5070就通过其传感器阵列+模拟前端组成的架构来补偿外部杂散磁场,从而省去屏蔽减少系统成本。

此外,由于多数磁性位置传感器用到的都是NdFeB永磁体,虽然这类传感器本身可靠性极高,但这种永磁材料由于众所周知的脆性原因,也让这类传感器与一些存在恶劣冲击的工业环境失之交臂。

闻声定位的超声波

然而对于不适宜直接接触测量的物体,还有一种方案,那就是利用超声波技术。与光学位置传感器类似,超声波位置传感器在非接触式位置传感上有着独到的优势,尤其是一些表面、颜色或结构复杂让光电传感器束手无策的物体。超声波位置传感器由换能器产生高频声波,接收物体反射的信号,通过飞行时间来计算距离,可对各种形态等进行可靠的位置检测和精确的连续距离测量,特别是用于封闭容器内的液位检测。

然而这类超声波传感器有的虽然可编程,具备自学习功能,但自适应性并不算强。就拿它擅长的容器液位监测来说,容器的不同直径乃至不同高度都会对测量精度造成影响,需要选择正确量程的传感器,或是用束波管或IO-Link来调整波束宽度,从而确保声音不会与容器内部起冲突。

漫反射超声波传感器 / IFM

与其他位置传感器一样,超声波位置传感器也不是全场景适用的。声学的特质为超声波位置传感器带来了不少优点,却也引入了一些限制。比如在真空环境中,超声波传感器就没辙了,因为声音无法在该环境下传播。你可能会说哪有那么多真空环境,然而大部分真空环境都是在工业场景中,所以不得不将其纳入考量。

传统的不一定是最差的

虽然位置传感器上一直在追求创新,但这并不意味着LVDT/RVDT等传统感应式位置传感器失去了市场。固然他们有着又大又贵的缺陷,但在准确性和可靠性上依然是数一数二的,为此有的厂商也开始在传统感应式位置传感器的原理上构思新点子。

IncOder角度位置传感器 / Celera Motion

比如Celera Motion的IncOder位置传感器,就通过PCB技术消除了传统感应式传感器的相扰结构。以IncOder角度位置传感器为例,该传感器主要有定子和转子两个部件组成,定子上电后即可得出转子相对定子的绝对角度,而无需两者之间产生运动。而且多层PCB可将多个传感器集成在一起,用于一些冗余安全设计。

从以上的简要介绍中可以看出,在各种复杂的工业应用场景下,并没有一款位置传感器能1给到十全十美的表现,这也是为何工业应用定制化方案多的原因之一。对位置传感器的选取也不仅仅只看范围、分辨率和精度,还得从尺寸、工作温度范围、成本和安装难易度上考虑。

标签:

猜你喜欢

位置传感器在工业场景下的选择困难
工业4.0时代下的工控自动化与智能制造,为 PLC 行业带来新机遇
支付宝基金:市场动荡,投资者更关注稳健理财
英媒:拜登将就俄乌问题与盟国视频通话
顿巴斯大战打响后,乌克兰多地发生爆炸,俄军火箭弹照亮夜空
当代实力派名家-齐白石技法传承人齐由来
中国人保为润昌润滑油承保产品责任险,为消费者保驾护航!
趣链科技以区块链技术赋能数字经济发展 与金科汤姆猫展开多领域合作
国货美妆迎来产品驱动市场,朵拉朵尚未来发展可期
​“最后通牒”时限已过,俄军强攻钢铁厂!
美议员提议出兵乌克兰 白宫拒绝:不符合美国利益
肯尼亚媒体:在东非,中国人不是外人
因感染新冠,联合国官员取消本周访问俄罗斯的计划
美国总统拜登将与盟国领导人就乌克兰危机通话
俄国防部:18个国家的76艘船只被困乌克兰港口
谷歌回应“公开俄军事战略设施细节”传言:未改变俄罗斯卫星图像模糊程度
美媒:白宫重申拜登没有向乌克兰派兵计划
俄媒:俄黑海舰队一舰长阵亡
登上历史榜单!法国乐透玩家中2000万欧元头奖
驻希腊使馆发出提醒!
火山喷发怎么逃?日本仅两成地方政府做了避难规划
乌克兰外交部:已有多个外交使团恢复在基辅的工作
法国食用油和面粉销量飙升 抢购热潮持续
中华财险董事长推出柑橘天气指数保险
智能兽:打造“易管理、有温度”的办公室零售场景
一站式解决停车场项目需求, 雅安达交通打造交通设施行业标杆
京东拟迁移厨房置物架 厨房小工具及烘焙用具类目
小红书将设置“品牌违规分” 持续监测品牌营销行为
中邮海外仓获eBay“金牌认证对接仓”称号
淘宝新增“价保中心”