工業(yè)自動(dòng)控制系統(tǒng)中常見的傳感器類型及選型技巧

不同類型的傳感器可以在不同的應(yīng)用環(huán)境幫助制造商和設(shè)備設(shè)計(jì)人員提升效率。了解應(yīng)用特性和運(yùn)營條件，有助于改善傳感器的實(shí)施效果。在我剛開始工程師生涯時(shí)，某傳感器公司的銷售工程師來到我們工廠，在會議室的桌子上，放下一個(gè)包裝良好的樣品箱，里面是排列的整整齊齊的傳感器，他對我們說: “讓我們來測試一下你們的零件”。

他很清楚工程師們在確定選擇前需要用零件來測試傳感器。為應(yīng)用選擇合適的傳感器，需要不斷縮小選擇范圍，直到拿出傳感器短名單，開始訂購樣品。然后，在與傳感器安裝工況類似的條件下，用零件、執(zhí)行器或設(shè)備來進(jìn)一步測試傳感器。接近式傳感器可檢測附近區(qū)域物體是否存在，并且無需物理接觸。存在傳感器，是離散輸出設(shè)備。通常情況下，磁性趨近式傳感器通過感應(yīng)位于執(zhí)行器中的磁體，來檢測執(zhí)行器是否到達(dá)特定位置。

從一家公司購買執(zhí)行器，而從另一家公司購買磁性趨近式傳感器，通常來說并不是一個(gè)好主意。雖然傳感器制造商可能會說，傳感器與X、Y 和Z 執(zhí)行器兼容，但實(shí)際情況是磁鐵和安裝位置的變化，可能會導(dǎo)致傳感問題。例如，當(dāng)磁體未處于正確位置時(shí)，傳感器可能會勵(lì)磁，或者根本無法勵(lì)磁。如果執(zhí)行器制造商提供與執(zhí)行器匹配的趨近式傳感器，那它應(yīng)該是首選的傳感器。

基于晶體管的趨近式傳感器沒有移動(dòng)部件，使用壽命長?；诨善内吔絺鞲衅鞑捎?u>機(jī)械觸點(diǎn)，使用壽命要短，但成本要低于晶體管類型。簧片傳感器最適合于需要交流電源的應(yīng)用場合和高溫應(yīng)用場合。位置傳感器具有模擬量輸出，根據(jù)執(zhí)行器上磁體的位置指示器來顯示執(zhí)行器的位置。從控制角度來講，位置傳感器提供了很大的靈活性?？刂乒こ處熆梢源_定一系列的設(shè)定值點(diǎn)，與組件變化相匹配 。

由于這些位置傳感器基于磁體 ( 如趨近式傳感器)，因此最好從同一制造商處購買傳感器和執(zhí)行器 ( 如果可能的話)。通過IO-Link 功能，可以獲取位置傳感器的數(shù)據(jù)，這也可以簡化控制，實(shí)現(xiàn)參數(shù)化。

電感趨近式傳感器使用法拉第感應(yīng)定律，來測量物體的存在或模擬輸出位置。選擇電感式傳感器時(shí)，最關(guān)鍵的因素是確定傳感器檢測的金屬類型，從而確定感應(yīng)距離。與黑色金屬相比，有色金屬的傳感范圍要減少50% 以上。傳感器制造商的產(chǎn)品手冊應(yīng)提供樣品選擇所需的信息。

確保壓力或真空傳感器，能夠滿足以英制（磅/ 平方英寸）和公制（巴）計(jì)量的測量壓力范圍。指定最適合所分配空間的外形尺寸。在設(shè)備安裝時(shí)，應(yīng)考慮傳感器是否應(yīng)配置指示燈或顯示屏幕，以方便運(yùn)行人員使用。如果需要快速更改設(shè)定值，可考慮采用配置了IO-Link 的壓力和真空傳感器。

與壓力和真空傳感器一樣，流量傳感器可通過流量范圍、尺寸、設(shè)定值的可變性來選擇。在訂購傳感器時(shí)，可以指定顯示選項(xiàng)。可以為設(shè)備的某個(gè)區(qū)域和整個(gè)設(shè)備應(yīng)用，選擇相對較低流速的流量傳感器。最常見的光學(xué)傳感器是光電散射、反射以及直通光束。激光傳感器和光纖傳感裝置也屬于光學(xué)傳感器類型。

光電傳感器大多是存在傳感器光電傳感器通過反射光或阻斷光束，來檢測物體。由于成本低、通用性強(qiáng)、可靠性高，這些傳感器是制造業(yè)中應(yīng)用最廣泛的傳感器之一。漫反射光電傳感器不需要反射器。它是性價(jià)比很高的傳感器，用于檢測附近物體的存在。

直通光束光電傳感器可以提供最長的傳感范圍，這種傳感器分別在兩個(gè)點(diǎn)安裝發(fā)射單元和接收單元。車庫門安全傳感器就是光束傳感器。當(dāng)光束中斷時(shí)，表示目標(biāo)存在。槽型光電傳感器，是一種有趣的直通光束變體；它將一個(gè)發(fā)射器和接收機(jī)，安裝在同一個(gè)緊湊的單元上。槽型光傳感器，用于檢測小部件的存在和缺失。

反射式光電傳感器具有傳感器和反射器，用于中距離存在感測。從精確度和成本上來說，這是介于漫反射和直通光束之間的傳感器。光纖傳感裝置用于存在和距離傳感。這些多功能傳感器上的參數(shù)可以進(jìn)行調(diào)整，以檢測各種顏色、背景和距離范圍。激光傳感器可用于長距離存在感測，其在短距離測量應(yīng)用中是最精確的。

視覺傳感器可用于條碼讀取、計(jì)數(shù)、形狀驗(yàn)證等。視覺傳感器是一種經(jīng)濟(jì)高效的視覺應(yīng)用，在使用相機(jī)系統(tǒng)成本較高而且比較復(fù)雜的場合，可以使用視覺傳感器。視覺傳感器用于條碼讀取，跟蹤單個(gè)組件，并執(zhí)行為該組件匹配的工藝過程。傳感器可以驗(yàn)證部件上存在的功能數(shù)量。視覺傳感器可以確定是否已達(dá)到指定的曲線或其它形狀。由于這些傳感器需要處理光線，因此在環(huán)境光和背景反射率方面，盡可能接近運(yùn)行環(huán)境的場合下，對傳感器進(jìn)行測試至關(guān)重要。在大多數(shù)應(yīng)用中，建議將視覺傳感器放置在外殼內(nèi)，使其與外部光源隔離開來。在傳感器測試中，尋求視覺傳感器制造商的幫助是一個(gè)好主意。此外，別忘了確保選擇合適的現(xiàn)場總線。