機(jī)械位移傳感器的選用

項目五機(jī)械位移傳感器及其儀表的安裝與調(diào)試任務(wù)二機(jī)械位移傳感器的選用

單元二機(jī)械位移傳感器選用單元內(nèi)容一、項目引入二、知識講解

1、磁性開關(guān)的選用2、光電編碼器的選用3、光柵尺的選用4、測速開關(guān)的選用

三、歸納總結(jié)

四、作業(yè)1學(xué)時單元二機(jī)械位移傳感器選用教學(xué)目標(biāo)能力目標(biāo)知識目標(biāo)(1)掌握按工作原理選用位移傳感器；(2)掌握按傳感器的特性選用位移傳感器；(3)熟悉按測量對象與測量環(huán)境選用位移傳感器。(1)各種位移測量的方法；(2)常見位移傳感器性能。教學(xué)重點(diǎn)難點(diǎn)重點(diǎn)難點(diǎn)(1)常用位移傳感器性能及測量方法；(2)理解位移傳感器選用規(guī)定。各類位移傳感器的選用原則。

單元二機(jī)械位移傳感器選用項目引入單元二機(jī)械位移傳感器選用選用原則位移測量時，先要根據(jù)不同的測量對象，選擇適當(dāng)?shù)臏y量點(diǎn)、測量方向和測量儀器。

一、位移量程。行程范圍指檢測的最大距離有多大，這是最直接參考因素。一般意義上，50mm以下的稱為小量程，50mm-3000mm稱為大量程，3000mm以上的為超大量程。小量程的應(yīng)該選LVDT位移傳感器、電阻式位移傳感器等，大量程的選磁致伸縮位移傳感器、光柵式位移傳感器、拉繩式位移傳感器、光電編碼器等等。二、輸出信號。傳感器輸出的信號常規(guī)的有4-20mA、0-5V、0-10V、RS485、無線等等。三、線性誤差。位移線性度，比如行程1mm，線性誤差為0.25%，表示為被測物體移動1mm的時候，檢測值為1mm±0.0025mm。四、分辨率。分辨率是指傳感器可感受到的被測量的最小變化的能力。也就是說，如果輸入量從某一非零值緩慢地變化。當(dāng)輸入變化值未超過某一數(shù)值時，傳感器的輸出不會發(fā)生變化，即傳感器對此輸入量的變化是分辨不出來的。只有當(dāng)輸入量的變化超過分辨率時，其輸出才會發(fā)生變化。五、重復(fù)精度。重復(fù)精度。同一位置重復(fù)檢測的誤差，一般以一萬次計，用百分比表示，如重復(fù)精度為0.01%FS。單元二機(jī)械位移傳感器選用選用原則六、精度。計算值或估計值與真實值之間的接近程度?！熬取边@個詞常規(guī)意義上解釋為最大誤差，一般是線性誤差與位移量程的乘積，比如行程1mm，線性誤差為0.25%，那么精度為0.0025mm,表示為真實值1mm的時候，檢測值為1±0.0025mm.七、溫度漂移。也稱零點(diǎn)漂移。傳感器工作受外界溫度影響，外界溫度的變化對傳感器數(shù)值的輸出有一定的影響。精度高的產(chǎn)品，溫漂系數(shù)一定要低，否則環(huán)境溫度變化，對產(chǎn)品的輸出值影響比值大，高精度變得沒有任何意義。八、傳感器工作環(huán)境。比如產(chǎn)品是否需要具備耐高低溫，是否需要具備防塵防水防油以及抗電磁波輻射的功能。有些傳感器對的環(huán)境的粉塵比較敏感，比如光柵傳感器的工作環(huán)境一定要干凈，傳感器需要經(jīng)常擦拭干凈，否則會影響檢測，而超聲波、激光傳感器非接觸式測量給安裝帶來很大的便利，但是如果檢測量程小或者環(huán)境粉塵大，會極大程度上影響傳感器工作。九、工作壽命。傳感器工作都有一定的期限，影響傳感器壽命的多數(shù)是內(nèi)部的作用元器件，一般把傳感器分為接觸式和非接觸式，電子尺或電位器（電阻式）因碳刷有機(jī)械摩擦，為接觸式傳感器，工作壽命比較短，如果頻繁檢測的話，甚至幾個月時間就需要換。內(nèi)部作用元器件不接觸的“非接觸式位移傳感器”壽命比較長。而傳感器與被測物體不接觸的“不接觸式位移傳感器”的工作壽命取決于傳感器的電子元器件的工作壽命。十、安裝方式。這里涉及到傳感器的機(jī)械尺寸、固定方式。參考選擇位移傳感器的因素還有很多很多，比如頻響、靈敏度等等，任何一個因素或多或少都會影響工程師對位移傳感器的選擇，而不同的位移傳感器各有優(yōu)缺點(diǎn)，這需要針對具體需求，擇優(yōu)而取。

單元二機(jī)械位移傳感器選用知識講解一、磁性開關(guān)的選用在選用磁性開關(guān)時，不可超過產(chǎn)品的各項參數(shù)規(guī)格限制。二線式的磁性開關(guān)，一定要接負(fù)載，才可以使用，否則導(dǎo)致開關(guān)燒壞。在使用（DC）直流電源時，棕色線要接正電位（+），藍(lán)色線接負(fù)電位（-），否則磁性開關(guān)的指示燈不亮，但可以正常工作。單元二機(jī)械位移傳感器選用知識講解二、光電編碼器的選用。光電編碼器的選用主要考慮以下幾個方面：1、增量型或絕對型，考慮到成本、是否需要在切斷電源時能檢測絕對值位置，有無計數(shù)器、抗噪音性能等2

、分辨率的精確度的選擇，與位置精度的關(guān)系3

、外形尺寸（中空軸，桿軸），與安裝空間的關(guān)系4、軸允許負(fù)載，與壽命、安裝狀況的關(guān)系5、最大允許轉(zhuǎn)速，馬達(dá)等驅(qū)動軸的轉(zhuǎn)數(shù)與分辨率的關(guān)系6、最高響應(yīng)頻率

（＝轉(zhuǎn)速/60×分辨率）注意要留有余度7、保護(hù)結(jié)構(gòu)（防水，防油，灰塵等）8

、軸的旋轉(zhuǎn)啟動轉(zhuǎn)矩9

、輸出電路方式

（長距離時，要選擇線路激勵器）如單相聯(lián)接，用于單方向計數(shù)，單方向測速。A.B兩相聯(lián)接，用于正反向計數(shù)、判斷正反向和測速。A、B、Z三相聯(lián)接，用于帶參考位修正的位置測量。A、A-，B、B-，Z、Z-連接，由于帶有對稱負(fù)信號的連接，電流對于電纜貢獻(xiàn)的電磁場為0，衰減最小，抗干擾最佳，可傳輸較遠(yuǎn)的距離。對于TTL的帶有對稱負(fù)信號輸出的編碼器，信號傳輸距離可達(dá)150米。對于HTL的帶有對稱負(fù)信號輸出的編碼器，信號傳輸距離可達(dá)300米。單元二機(jī)械位移傳感器選用三、光柵尺選型1、

準(zhǔn)確度等級的選擇。數(shù)控機(jī)床配置線性光柵尺是了提高線性坐標(biāo)軸的定值精度、再復(fù)定位精度，所以光柵尺的準(zhǔn)確度等級是首先要考慮的，光柵尺準(zhǔn)確度等級有±

0.01mm、±0.005mm、±0.003mm、±0.02mm。根據(jù)設(shè)計精度要求來選擇準(zhǔn)確度等級，值得注意的是在選用高精度光柵尺時要考慮光柵尺的熱性能，它是機(jī)床工作精確度的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，即要求光柵尺的刻線載體的熱膨脹系數(shù)與機(jī)床光柵尺安裝基體的熱膨脹系數(shù)相一致，以克服由于溫度引起的熱變形。另外光柵尺最大移動速度可達(dá)120m/min，目前可完全滿足數(shù)控機(jī)床設(shè)計要求；單個光柵尺最大長度為3040mm，如控制線性坐標(biāo)軸大于3040mm時可采用光柵尺對接的方式達(dá)到所需長度。2、

測量方式的選擇。光柵尺的測量方式分增量式光柵尺和絕對式光柵尺兩種，所謂增量式光柵尺就是光柵掃描頭通過讀出到初始點(diǎn)的相對運(yùn)動距離而獲得位置信息，為了獲得絕對位置，這個初始點(diǎn)就要刻到光柵尺的標(biāo)尺上作為參考標(biāo)記，所以機(jī)床開機(jī)時必須回參考點(diǎn)才能進(jìn)行位置控制。而絕對式光柵尺以不同寬度、不同問距的閃現(xiàn)柵線將絕對位置數(shù)據(jù)以編碼形式直接制作到光柵上，在光柵尺通電的同時后續(xù)電子設(shè)備即可獲得位置信息，不需要移動坐標(biāo)軸找參考點(diǎn)位置，絕對位置值從光柵刻線上直接獲得。絕對式光柵尺比增量式光柵尺成本高20％左右，機(jī)床設(shè)計師因考慮數(shù)控機(jī)床的性價比，一般選用增量式光柵尺，既能保證機(jī)床運(yùn)動精度又能降低機(jī)床成本。但是絕對式光柵尺開機(jī)后不需回參考點(diǎn)的優(yōu)點(diǎn)是增量式光柵尺無法比擬的，機(jī)床在停機(jī)或故障斷電后開機(jī)可直接從中斷處執(zhí)行加工程序，不但縮短非加工時間提高生產(chǎn)效率，而且減小零件廢品率。因此在生產(chǎn)節(jié)拍要求格或由多臺數(shù)控機(jī)床構(gòu)成的自動生產(chǎn)線上選用絕對式光柵尺是最為理想的。3、

輸出信號的選擇。光柵尺的輸出信號分電流正弦波信號、電壓正弦波信號、TTL矩形波信號和TTL差動矩形波信號四種，雖然光柵尺輸出信號的波形不同對數(shù)控機(jī)床線性坐標(biāo)軸的定位精度、重復(fù)定位精度沒有影響，但必須與數(shù)控機(jī)床系統(tǒng)相匹配，如果輸出信號的波形與數(shù)控機(jī)床系統(tǒng)不匹配，導(dǎo)致機(jī)床系統(tǒng)無法處理光柵尺的輸出信號，反饋信息、補(bǔ)償誤差對機(jī)床