感測器是工業自動生產線設備中不可或缺的一種器件，它是設備的機械繫統和控制系統連結的紐帶。生產線設備系統通過感測器將運動參數以及運行狀態反饋給控制系統，控制系統通過感測器反饋的信號和數據發出指令驅動機械繫統，其重要性不言而喻。感測器相當於人體的各種感覺器官，設備控制系統需要通過它來確定：機構的位置、產品的有無、以及產品的精度等重要參數以監測和控制設備的使用狀態和產品的生產過程。

根據其使用方式，感測器在生產線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。根據其檢測方式，工業自動化設備中常用的感測器大約有以下幾種：磁性開關、接近開關、光電開關、光纖感測器、光柵、位移感測器、壓力感測器、電熱偶、激光感測器、編碼器等。根據其輸出型號類型的不同，感測器大致可以分為三種：開關量輸出型、模擬量輸出型和數字量輸出型。開關量輸出的感測器有兩種：一種是常開型（NO）、一種是常閉型（NC）。開關量輸出的三線制感測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，在中國大陸生產使用的控制器的輸入輸出介面——PLC介面或者工業控制計算機的輸入輸出卡介面——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。

對於我們普通的自動生產線設備機械設計師來說，最重要的不是研究感測器的原理，而是明白其用途就可以。我們在選擇感測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、測量的目標值範圍、測量頻率等

（2）感測器性能，感測器的檢測精度、響應速度、輸出信號類型等；

（3）工況條件，主要是指感測器的使用環境和與其他裝置的連接環境等。

下面我們簡單介紹一下在工業自動化設備中常用的感測器。

磁性開關：它是氣缸用感測器的一個專用稱呼，主要應用於檢測氣缸活塞位置。通常，都由氣缸供應商根據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，其檢測精度相當低。

接近開關：接近開關也是依據電磁感應的原理設計製造的，所以，它只能應測金屬目標物，並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，即感測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，即感測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範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。接近開關通常用於判斷產品有無、工裝夾具是否到位等對位置精度要求相對較低的場合。

光電開關：光電檢測方法具有精度高、反應快、非接觸等優點，而且可測參數多，感測器的結構簡單，形式靈活多樣，因此，光電式感測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：一種是反射式光電感測器、一種是對射式光電感測器、一一種是使用反射板反射光朿的光電感測器。其中後兩種都是通過目標物遮光實現檢測的，前一種是通過目標物反射光線來實現檢測功能。所以，通常後兩種檢測距離更遠、精度更高。由於光電感測器具有相當高的檢測精度，所以，通常用於檢測產品或者機械手等工件的精確位置以及步進、伺服系統的反饋裝置中。

光纖感測器：光纖感測器也是一種應用光電信號轉換的檢測元件，相比較於光電開關而言，它通常能檢測更小的目標物、檢測距離更遠、精度更高。所以，光纖感測器通常應用於更為精準的檢測場合和步進、伺服系統的定位反饋裝置中。

光柵：光柵也是一種利用光電信號的感測器。光柵檢測區域大，所以通常也稱區域感測器。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，特別是應用於對人的保護上比較多。

位移感測器：顧名思義，即是檢測目標物位置變化的感測器。

壓力感測器：壓力感測器用於檢測目標物所施加的或者承受的拉力或者壓力。

電熱偶：電熱偶主要是用於檢測其周圍的環境溫度。

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。

工業照相機：工業照相機在工程上也通常稱為CCD(Charge-coupledDevice),它主要應用於檢測目標物的外形和位置。隨著目前CCD技術的提高，高解析度的工業相機已經可以應用於精確測量領域。

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脈衝，用脈衝的個數表示位移的大小。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或者半閉環的控制系統。

微動開關：微動開關是一種接觸式感測器，目前主要應用於設備之間的連接或者設備的安全防護門狀態的檢測。

推薦閱讀：

相關文章