工業(yè)自動化設備常用傳感器介紹

傳感器是工業(yè)自動化設備中不可或缺的一種器件，它是設備的機械系統(tǒng)和控制系統(tǒng)連結的紐帶。自動化設備系統(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)出指令驅動機械系統(tǒng)，其重要性不言而喻。傳感器相當于人體的各種感覺器官，設備控制系統(tǒng)需要通過它來確定：機構的位置、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，傳感器在工業(yè)自動化設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)自動化設備中常用的傳感器大約有以下幾種：磁性開關、接近開關、光電開關、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：開關量輸出型、模擬量輸出型和數(shù)字量輸出型。開關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)控制計算機的輸入輸出卡接口——接受NPN型輸出信號。當然，NPN型和PNP型輸出也是可以通過繼電器相互轉換的。

對于我們普通的自動化設備機械設計師來說，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，測量目標物的性狀、測量目的、測量的目標值范圍、測量頻率等；（2）傳感器性能，傳感器的檢測精度、響應速度、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。

下面簡單介紹一下在工業(yè)自動化設備中常用的傳感器。

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

（2）接近開關：接近開關也是依據(jù)電磁感應的原理設計制造的，所以，它只能應測金屬目標物，并且不同的金屬感應距離略有差距。目前常用的接近開關檢測距離大約有如下幾種：1mm、2mm、4mm、8mm、12mm等。接近開關通常有兩種：埋入型和非埋入型。所謂埋入型就是指接近開關的感應頭不檢測其圓周方向的金屬目標，只檢測其前方的金屬目標，即傳感器感應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感應頭既檢測其前方的金屬目標也同時會檢測其圓周方向的金屬目標，即傳感器感應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不得有金屬目標物以免引起錯誤判斷。接近開關的檢測精度較磁性開關高。接近開關通常用于判斷產(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。

（3）光電開關：光電檢測方法具有精度高、反應快、非接觸等優(yōu)點，而且可測參數(shù)多，傳感器的結構簡單，形式靈活多樣，因此，光電式傳感器在檢測和控制中應用非常廣泛。我們通常所說的光電開關大致有三種：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物遮光實現(xiàn)檢測的，前一種是通過目標物反射光線來實現(xiàn)檢測功能。所以，通常后兩種檢測距離更遠、精度更高。由于光電傳感器具有相當高的檢測精度，所以，通常用于檢測產(chǎn)品或者機械手等工件的精確位置以及步進、伺服系統(tǒng)的反饋裝置中。

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

（5）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用領域是設備之間的互鎖和安全作用，特別是應用于對人的保護上比較多。

（6）位移傳感器：顧名思義，即是檢測目標物位置變化的傳感器。

（7）壓力傳感器：壓力傳感器用于檢測目標物所施加的或者承受的拉力或者壓力。

（8）電熱偶：電熱偶主要是用于檢測其周圍的環(huán)境溫度。

（9）激光檢測儀：激光檢測儀最主要的功能是精確地測量目標物的外形尺寸。

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

（11）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換成周期性的電信號，再把這個電信號轉變成計數(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，而與測量的中間過程無關。編碼器通常與步進電機或者伺服電機配使用構成閉環(huán)或者半閉環(huán)的控制系統(tǒng)。

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