德國施克SICK電感式接近傳感器

電感式傳感器通常用于測量位置或速度，尤其是在惡劣環(huán)境中。感應位置感測中使用的術(shù)語(yǔ)和技術(shù)可能令人困惑。

感應式位置和速度傳感器有許多形狀，尺寸和設計?？梢哉f(shuō)所有電感式傳感器都使用變壓器原理工作，它們都使用基于交流電流的物理現象。這是邁克爾·法拉第在19世紀30年代觀(guān)察到的，當時(shí)他發(fā)現第1個(gè)載流導體可以“誘導”電流流入第二個(gè)導體。法拉第的發(fā)現構成了現代電動(dòng)機，發(fā)電機的基礎，當然還有用于位置和速度測量的電感式傳感器。

電感式位置和速度傳感器包括簡(jiǎn)單的接近開(kāi)關(guān)，可變電感傳感器，可變磁阻傳感器，同步器，旋轉變壓器，旋轉和線(xiàn)性可變差動(dòng)變壓器（RVDT和LVDT），以及新一代感應編碼器（有時(shí)稱(chēng)為扼流圈）。

電感式傳感器的類(lèi)型
在簡(jiǎn)單接近（或“接近”）傳感器中，電源使交流電流在線(xiàn)圈中流動(dòng)（有時(shí)稱(chēng)為環(huán)路，線(xiàn)軸或繞組）。當導電或導磁目標（例如鋼盤(pán)）接近線(xiàn)圈時(shí)，這會(huì )改變線(xiàn)圈的阻抗。當閾值通過(guò)時(shí)，這充當目標接近的信號。接近傳感器通常用于檢測金屬目標的存在或不存在，并且輸出通常模擬開(kāi)關(guān)。這種類(lèi)型的電感式傳感器通常用于傳統開(kāi)關(guān)可能存在問(wèn)題的地方 - 特別是在存在大量污垢或水的地方。下次您登上飛機時(shí)，您會(huì )看到許多電感式接近傳感器，或者在登機時(shí)看一下起落架。
可變電感傳感器和可變磁阻傳感器通常產(chǎn)生與導電或可透磁靶（通常為鋼桿）相對于線(xiàn)圈的位移成比例的電信號。與接近傳感器一樣，當線(xiàn)圈通過(guò)交流電通電時(shí)，線(xiàn)圈的阻抗根據目標的位移而變化。這種傳感器通常用于測量氣動(dòng)或液壓油缸中活塞的位移?；钊梢圆贾贸稍竭^(guò)傳感器線(xiàn)圈的外徑。
Synchros是另一種形式的感應式位置傳感器，它們測量線(xiàn)圈相對于彼此移動(dòng)時(shí)的感應耦合。同步通常是旋轉的并且需要電連接到傳感器的移動(dòng)和靜止部分（通常稱(chēng)為轉子和定子）。它們具有*的精度，可用于工業(yè)計量，雷達天線(xiàn)和望遠鏡。Synchros的價(jià)格非常昂貴且越來(lái)越少見(jiàn)，大多數都被（無(wú)刷）旋轉變壓器所取代。這些是感應位置檢測器的另一種形式，但電連接僅對定子上的繞組進(jìn)行。

LVDT，RVDT和旋轉變壓器測量線(xiàn)圈之間電感耦合變化的位置，通常稱(chēng)為初級和次級繞組。傳感器的初級繞組將能量耦合到次級繞組中，但耦合到每個(gè)次級繞組中的能量比率與可透磁目標的相對位移成比例地變化。在LVDT中，這通常是穿過(guò)繞組孔的金屬桿。在RVDT或旋轉變壓器中，它通常是成形轉子或極靴，其相對于圍繞轉子周邊布置的繞組旋轉。LVDT和RVDT的典型應用包括航空航天副翼，發(fā)動(dòng)機和燃油系統控制中的液壓伺服系統。旋轉變壓器的典型應用包括無(wú)刷電動(dòng)機換向。
感應位置傳感器的顯著(zhù)優(yōu)點(diǎn)是相關(guān)的信號處理電路不需要位于傳感器線(xiàn)圈附近。這允許傳感線(xiàn)圈位于惡劣的環(huán)境中，否則可能會(huì )妨礙其他技術(shù) - 例如磁傳感器或光學(xué)編碼器 - 因為它們需要相對精細的硅基電子設備位于傳感點(diǎn)。

電感式傳感器應用
感應式位置傳感器具有長(cháng)期記錄，可在惡劣條件下可靠運行。因此，它們通常是安全相關(guān)，安全關(guān)鍵或高可靠性應用的自動(dòng)選擇。這種應用在軍事，航空航天，鐵路和重工業(yè)部門(mén)中很常見(jiàn)。

這種良好聲譽(yù)的原因與基本物理和操作原理有關(guān)，它們通常獨立于：

• 移動(dòng)電觸點(diǎn)
• 溫度
• 濕度，水和冷凝
• 污垢，油脂，砂礫和沙子等異物。

電感式傳感器的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)
由于基本操作元件（纏繞線(xiàn)圈和金屬部件）的性質(zhì)，大多數感應式位置傳感器非常堅固。鑒于其良好的聲譽(yù)，一個(gè)顯而易見(jiàn)的問(wèn)題是“為什么電感式傳感器不能更頻繁地使用？” 原因是他們的身體健壯性既是力量也是弱點(diǎn)。電感式傳感器往往，可靠，堅固，但體積大，體積大，重量大。對精密纏繞線(xiàn)圈的需求也使其生產(chǎn)成本高昂 - 尤其是高精度設備。除了簡(jiǎn)單的接近傳感器之外，更復雜的電感式傳感器對于更主流的應用來(lái)說(shuō)非常昂貴。
電感式傳感器相對稀缺的另一個(gè)原因是設計者難以。這是因為每個(gè)傳感器通常需要單獨和購買(mǎi)相關(guān)的AC生成和信號處理電路。反過(guò)來(lái)，這需要模擬電子學(xué)的重要技能和知識。由于年輕的工程師傾向于專(zhuān)注于數字電子，他們將傾向于采用替代的，更加數字化的方法。

新一代 - 感應編碼器或編碼器
新一代電感式傳感器近年來(lái)已進(jìn)入市場(chǎng)，并在傳統和更主流的領(lǐng)域中享有越來(lái)越高的聲譽(yù)。這種新一代的電感式傳感器的通常被稱(chēng)為感應編碼器或“INCODER”（的混合物 在 ductive和連接編碼器）。該方法使用與傳統設備相同的基本物理，但使用印刷電路板和現代數字電子設備，而不是笨重的變壓器和模擬電子設備。該方法非常優(yōu)雅，開(kāi)辟了電感式傳感器的應用范圍，包括2D和3D傳感器，短距離（<1mm）線(xiàn)性器件，曲線(xiàn)幾何形狀和高精度角度編碼器，包括小型旋轉編碼器和大型旋轉編碼器。
PCB的使用使得傳感器可以印刷到薄的柔性基板上，這也可以消除對傳統電纜和連接器的需求。這種方法的靈活性 - 無(wú)論是在物理上還是從為OEM提供定制設計的能力 - 都是一個(gè)很大的優(yōu)勢。
與傳統的電感式傳感器一樣，該方法可在惡劣環(huán)境中提供可靠和的測量。還有一些重要的優(yōu)點(diǎn)：

• 降低成本
• 提高準確性
• 減輕重量
• 簡(jiǎn)化機械工程，例如，*軸承，密封件和襯套。
• 緊湊的尺寸 - 與傳統的LVDT相比，特別是行程長(cháng)度。
• 簡(jiǎn)化電氣接口 - 通常是直流電源和數字信號。

傳統的150mm行程LVDT及其新一代替代品，它是為線(xiàn)性執行器制造商生產(chǎn)的。與“之前”和“之后”節食照片的相似之處顯而易見(jiàn)。當考慮到新一代設備還包括相關(guān)的信號生成和處理電路（未示出傳統的LVDT）時(shí)，這得到了加強。相比之下，Zettlex設備提供：

• 精度提高10倍以上
• 重量減輕95％
• 占用體積減少75％
• 節省50％的成本
• 直接生成數字數據 - 從而消除了模數轉換的需要。以上內容可供參考，如有需求，詳見(jiàn)：德國施克SICK