在工業(yè)場(chǎng)景中選擇位置傳感器很困難

在工業(yè)場(chǎng)景中選擇位置傳感器很困難

作為物聯(lián)網(wǎng)中的關(guān)鍵傳感設(shè)備之一，位置傳感器可以將被測(cè)物體的位置轉(zhuǎn)換為輸出信號(hào)，并提供精確的線性位置、旋轉(zhuǎn)和角位置信息。然而，在復(fù)雜的工業(yè)場(chǎng)景中，選擇傳感器不能粗心大意，位置傳感器也不例外。

磁性位置傳感器

磁性位置傳感器作為最流行的位置傳感器之一，由于其體積小、功耗低等優(yōu)點(diǎn)，在汽車、電機(jī)等應(yīng)用中得到了廣泛的應(yīng)用。這種傳感器通過(guò)磁場(chǎng)變化測(cè)量相對(duì)位移，以評(píng)估角度變化。最常見的形式是基于霍爾效應(yīng)的角位置傳感器。角度位置檢測(cè)在工業(yè)場(chǎng)景中并不少見，例如B.定向噴射、閥門控制和擋板調(diào)整等，這也允許此類磁性位置傳感器顯示其潛力。

以AMS的AS5070為例，AS5070是一種基于霍爾效應(yīng)的高分辨率角位置傳感器，可用于精確的絕對(duì)角度測(cè)量。PWM或發(fā)送輸出接口。AS5070提供14位分辨率，可以有效且廉價(jià)地解決小角度問(wèn)題。


雖然這種磁位置傳感器可以小型化和集成化，并且在角度測(cè)量中可以實(shí)現(xiàn)高精度和低功耗，但它并非沒(méi)有缺陷。例如，這種磁性傳感器對(duì)周圍的導(dǎo)磁材料和磁場(chǎng)敏感，因此傳感器制造商將增加特定的抗磁干擾技術(shù)。例如，上面提到的AS5070通過(guò)其傳感器陣列和模擬前端架構(gòu)來(lái)補(bǔ)償外部雜散磁場(chǎng)，消除了屏蔽需求，降低了系統(tǒng)成本。

此外，由于大多數(shù)磁性位置傳感器使用釹鐵硼永磁體，這種永磁材料的眾所周知的脆性，盡管這種傳感器本身非常可靠，使這種傳感器與一些暴露在高沖擊環(huán)境中的行業(yè)兼容。

超聲波用于聲音定位

然而，對(duì)于不適合直接接觸測(cè)量的物體，還有另一種解決方案，那就是使用超聲波技術(shù)。與光學(xué)位置傳感器類似，超聲波位置傳感器在非接觸式位置傳感方面具有獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)，特別是對(duì)于具有復(fù)雜表面、顏色或結(jié)構(gòu)的物體，這使得光電傳感器無(wú)能為力。超聲波位置傳感器從傳感器產(chǎn)生高頻聲波，接收物體反射的信號(hào)，并計(jì)算隨時(shí)間變化的距離。它們可以對(duì)各種形狀進(jìn)行可靠的位置檢測(cè)和精確的連續(xù)距離測(cè)量，尤其是在封閉容器檢測(cè)中。

然而，盡管這些超聲波傳感器中有一些是可編程的，并且具有自學(xué)習(xí)能力，但它們的適應(yīng)性并不強(qiáng)。例如，容器的液位監(jiān)控非常適合，因?yàn)槿萜鞯牟煌睆缴踔敛煌叨榷紩?huì)影響測(cè)量精度。鏈接以調(diào)整波束寬度，確保聲音不會(huì)與油箱內(nèi)部沖突。


與其他位置傳感器一樣，超聲波位置傳感器并不適用于所有情況。聲學(xué)的特性給超聲波位置傳感器帶來(lái)了許多優(yōu)勢(shì)，但也有一些局限性。例如，超聲波傳感器無(wú)法在真空環(huán)境中工作，因?yàn)槁曇魺o(wú)法在該環(huán)境中傳播。你可以說(shuō)有很多真空環(huán)境，但大多數(shù)真空環(huán)境都是在工業(yè)環(huán)境中，所以這需要考慮。

傳統(tǒng)并不一定是最糟糕的

盡管人們一直在追求位置傳感器的創(chuàng)新，但這并不意味著LVDT/RVDT等傳統(tǒng)感應(yīng)式位置傳感器已經(jīng)失去市場(chǎng)。盡管它們有重大且昂貴的缺陷，但在準(zhǔn)確性和可靠性方面仍然是最好的。因此，一些制造商開始對(duì)傳統(tǒng)感應(yīng)式位置傳感器的原理提出新的想法。


例如，Celera Motion的IncOder位置傳感器通過(guò)PCB技術(shù)消除了傳統(tǒng)電感傳感器的相位噪聲結(jié)構(gòu)。以IncOr角位置傳感器為例。傳感器主要由兩部分組成：定子和轉(zhuǎn)子。定子打開后，轉(zhuǎn)子相對(duì)于定子的絕對(duì)角度可以在兩個(gè)部件之間不移動(dòng)的情況下獲得。多層PCB可以集成多個(gè)傳感器，用于一些冗余的安全設(shè)計(jì)。

從上面的簡(jiǎn)要介紹可以看出，在各種復(fù)雜的工業(yè)應(yīng)用場(chǎng)景中，沒(méi)有位置傳感器能夠完美地工作，這就是為什么有許多針對(duì)工業(yè)應(yīng)用的定制解決方案的原因之一。位置傳感器的選擇不僅基于范圍、分辨率和精度，還基于尺寸、工作溫度范圍、成本和安裝方便性。