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拉線式位移傳感的原理介紹及選型

2021-11-11

拉線式位移傳感的原理介紹及選型

拉線式位移傳感器的原理

拉線位移傳感器主要是把角位移的角度變化用繞線輪和拉線(拉繩)的方式轉換成了直線位移,而直線位移的由來就是按照角度的變換和繞線輪的周長比例計算出來的。

比如角位移的參數是360度對應0-10k,而繞線輪的周長是100mm,那么實際計算出來的直線位移就是100mm對應0-10k,分辨率就是10mm/k;

同樣,如果是方波信號的編碼器,360度是2000p(脈沖),繞線輪的周長是200mm,那么計算出來的直線位移就是200mm對應2000p,分辨率就是0.1mm/p。

拉線位移傳感器又稱為拉繩位移傳感器、拉繩編碼器、拉線編碼器、直線位移傳感器、拉繩電阻尺、拉線電子尺等很多名字,但是基本原理相似。

 

拉線編碼器工作原理

拉線編碼器由編碼器和拉線盒組成的,編碼器也叫角位移傳感器,是用來測量角度的,輸出的是方波信號,一圈有幾十、幾百、或者幾千個脈沖數,角位移傳感器測量角度就是根據這些脈沖數計算出來的,比如一圈輸出360個脈沖,計算方式就是一周的360°除以脈沖數360p,那角度傳感器的分辨力就是1°/p,而脈沖數達到3600的時候,角位移傳感器的分辨率就成為了0.1°/p。

拉線編碼器就是編碼器裝上拉線盒,拉線盒轉換出來的是直線位移,那直線位移要怎么計算呢,就要看拉線盒內部繞線輪的周長了,周長除以脈沖數,得出的分辨率的單位是mm/p,比如繞線輪的周長是100,編碼器的脈沖數是1000p,所以拉繩位移編碼器的分辨率就是0.1mm/p,如果采集系統有四倍頻的功能的話,那脈沖數就成為了4000p了,分辨率就成為了0.25mm/p。

拉線位移傳感器的原理就是把角位移傳感器的角度,利用繞線路的周長轉換成了直線位移,所以拉線編碼器也稱直線位移傳感器。

 

電位器式位移傳感器

電位器式的拉繩位移傳感器通過電位器式的角位移傳感器和繞線輪結合,將角度的機械位移轉換成直線的電阻輸出,從而實現拉繩位移傳感器的直線的位移測量。

電位器式位移傳感器的軸與繞線輪相連。物體的直線位移引起電位器式角位移轉動軸的轉動而引起的電位器阻值的變化。阻值的變化量反映了位移的量值,阻值的增加還是減小則表明了位移的方向。通常在電位器上通上電源電壓,可以把電阻變化轉換為電流或者電壓輸出。

這種位移傳感器在大型設備系統使用,會因為階躍電壓而引起信號的不穩定。所以需要配套使用專業變送器,將電位器信號轉換成標準的模擬信號。這樣就大大的減小了傳感器受外界環境的影響。

電位器式拉線位移傳感器的優點是:結構簡單,體積小,使用方便,而拉桿式的電子尺體積是隨著量程的增長一直變大的,所以,如果安裝不方便的地方,可以考慮換成拉線式的電子尺,這樣就很容易解決位移傳感器的安裝問題了。

 

拉線式位移傳感的原理介紹及選型(圖1)

模擬量信號拉線式位移傳感器的選型

拉線位移傳感器有兩種信號輸出,有數字量的拉線筆編碼器和模擬量的拉繩電阻尺。模擬量信號的拉繩電阻尺選型注意的事項。

模擬的拉線式位移傳感器分三大類,電阻(R)、電流(I)和電壓型(V)。

1.選型的時候需要具體確定拉繩電子尺需要那種輸出值

電阻信號的拉線位移傳感器默認有0-5K0-10k兩種,但是也可以定制輸出值(0-1k、0-2k等)。

電流信號拉繩位移傳感器的一般都是4-20mA信號的,也有0-20mA。

電壓信號直線位移傳感器的分0-5V0-10V,也有1-5V1-10V等可以定制。

2.拉線位移傳感器的接線方式和供電電壓,電阻型拉繩電子尺三根線,輸入、輸出和滑動端。

電流型的有兩線制(A)、三線制(B)和四線制(C)三種,

電壓型的分三線制(B)和四線制(C)兩種。

兩線制的就是兩根線,一根電源和一根信號。三線制的就是一根電源+加一根信號+和一根公共端。四線制的是電源+、-和信號+、-。

對于供電電壓來說,兩線制、四線制的電流信號和四線制的電壓信號都是標準的DC24V電源,上下浮動的話最好是不要超過1V的。三線制電流和電壓信號輸出的的供電電壓范圍就比較廣了,在DC10-30V之間的電壓都是可以使用的。

3.使用的外部環境

如果設備周圍有大的干擾源的話,就盡量不要選擇兩線制和三線制的信號了,因為它們都是需要把電源和信號串聯的,信號容易受電源干擾而出現不穩定的情況??梢赃x擇電阻信號的和四限制電流信號的,這兩種的信號相對穩定一些,如果還有影響的話就需要根據情況添加電容了。

 



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