安德鲁·沃(Andrew Waugh)， AutomationDirect
去一趟当地的咖啡店就可以揭示太多选择的后果。一些顾客已经从经验中理解了可用的可能性，并迅速点了他们想要的东西。另一些人则对各式各样的风格、口味、尺寸和选择感到困惑甚至害怕——这可能会推迟他们的选择——甚至导致他们购买他们并不完全想要的东西。
大多数人都喜欢有很多选择的好处，但是选择太多也是有可能的。对于这些情况，有一个总结，指导方针，或一些其他帮助帮助选择。
对于工业自动化设备和系统的设计者来说，传感器是一个至关重要的考虑因素，因为一个控制系统在适当的反馈下运行最有效。感知零件和产品的位置是这方面的基础，目标有很多种。
各种各样的传感技术和性能水平加剧了这一挑战。让我们来看看一些常用的位置传感方法，它的好处和成本，这是对那些刚接触这门学科的人的介绍，也是对那些有更多经验的人的复习。
传感器的权衡
当涉及到工业传感器的选择时，必须在成本和性能之间取得基本的平衡。最直接的成本是传感器本身的成本。更难确定的是初始设计、安装和配置成本，以及所需的持续支持和维护工作。
绩效可以用很多方法来衡量。最重要的一点是传感器能可靠地、准确地感知到合适的目标。形状因素需要在物理上适应应用，传感器必须经得起环境条件。
不耐用的廉价传感器需要更频繁的关注和更换，随着时间的推移，成本会显著上升。这些成本不仅包括维修有问题的传感器，还包括相关设备的停机时间。
请注意，在本讨论中，我们只是查看用于检测目标存在或不存在的离散传感器。然而，一些版本的技术可以返回一个模拟信号来指示目标有多远，而不仅仅是一个开关信号。
良好的工程实践通常指导设计师遵循简单的方法，只要成本和性能需求得到满足。因此，按照增加成本和复杂性的顺序，一般安排以下章节回顾传感技术。
限位开关
最基本的传感技术是简陋的机电限位开关。它们结构紧凑，易于调整，可提供多种类型的执行机构，可以以多种方式安装，并可以相当准确。它们最大的缺点是需要接触它们感觉到的东西，因为它们是机械的，有运动部件，它们比其他非接触方法更容易磨损和损坏。
当设备或部件的几何形状或运动可以安排为坚固的限位开关工作时，这是一种可靠和廉价的方法。
磁性接近开关
图1所示。磁性接近开关可以通过有色金属气缸壁检测磁性设备执行机构的位置。所有数据均由AutomationDirect提供。
最基本的磁性接近开关最初是非常敏感的机械簧片限位开关，在安装在目标上的磁铁存在时关闭。最新的磁性接近开关是固态的，很像感应接近开关(在下一节中描述)，除了它们只检测安装在目标上的磁铁，如图1。
这似乎是一种特殊和有限的应用，但由于它的工作原理是通过非铁材料，如铝，这些开关最广泛的工业用途是检测气动缸内的磁性驱动杆的位置。另外，磁靶可以安装在物体上，以提供可靠的传感，而不会出现错误的起下钻，这种情况可能发生在铣削或切割带有错误金属颗粒的应用中。
由于这些传感器的检测范围比感应式传感器大三到四倍，因此它们具有更好的安装灵活性。此外，传感器可以安装在一个铝盒更好的保护，而不影响检测能力。
感应距离传感器
图2。感应式接近开关通常是重复传感金属物体的最佳选择，当不需要极端的精度。
当被感知的目标是金属时，如果一个小的感知范围是可以接受的，那么电感式接近传感器通常是最好的选择，如图2。感应式接近传感器是耐用和非常可靠的固态技术。它们利用电磁探测场，可以重复探测金属物体，但精确度不高。请注意，它们与黑色材料的工作最好，和有色金属的感应范围缩小。
标准和扩展传感距离以毫米为单位，这通常足以检测设备位置，特别是在行程结束时。由于电感式接近开关的高性能、非接触寿命和低价格，通常有必要根据需要配置设备，包括添加专用目标，以利用电感式接近开关的好处。
电容式接近传感器
电容式接近传感器看起来很像电感式传感器，但其工作原理是在目标存在或不存在时检测传感区域的电容差异。这些传感器在许多应用中都是一个很好的解决方案，尽管它们越来越多地被更新的技术所忽略。
因为电容式传感器几乎可以感应到任何类型的材料，所以它们可以被广泛应用。它们检测液体和其他非金属产品的能力是一个非常有用的功能，尽管它们可能会受到这些产品的堆积的影响，并可能由于该区域的环境材料(如木屑或冷却剂)而提供错误的读数。
另一个特点是传感器可以调整或“调谐”，以忽略传感器和目标之间的有色金属材料。这意味着传感器可以用来检测“透过”窗户或视镜，例如，当用作容器或容器的干燥或液体内容物的非接触点液位开关时。
超声波传感器
超声波传感器是存在感测的另一种解决方案。正如它的名字所表明的，电子设备可以像蝙蝠一样利用声音来确定物体的存在。这时会产生声音脉冲，该装置通过感知目标的回声来操作。这种方法不是非常精确或快速，但在某些应用中提供了比光学传感器更好的解决方案。
就像电容技术一样，超声波传感器可以检测大多数材料。由于它们在本质上不是光学的，它们不受颜色、透明度、反射率或环境光照条件的变化的影响，这使它们成为探测清晰目标的很好的解决方案。
最常见的变异是漫射“反射”风格，它被训练识别一致的背景，因此可以识别任何物体超过训练的基线反应。另一种类型，称为透波束，使用一个传感器/接收器对，传感范围相对较短，大约300毫米，但提高了精度。向下看的结构可以用于罐内的非接触式液位传感。
光电传感器
图3。光电传感器是一种受欢迎的和经济的技术-他们提供在许多安排和轻型类型的广泛的应用。
光电传感器，有时被称为光电子，是一些最便宜和最常用的技术。在这个传感器家族中有许多变体和技术，但基本概念对于所有类型都是相同的。
光从一个晶状体传出，再被另一个晶状体接收。在任何给定时间接收的光量被用来评估目标是否存在，图3。由于光电传感器有许多类型和应用，因此需要一些设计努力才能正确应用。
传输的光可以是可见的红光、红外线或激光，每一种都提供特定的好处和改进，但成本不断增加。对于小物体的探测，光束可以非常紧密;对于不平整的表面或较大的探测区域，光束可以更宽。
有四种流行的安排:
•漫射:只需要安装在目标的一侧，但精度最低，需要更多的安装努力。
•反射:发送者/接收者在目标的一侧，另一侧有一个被动反射器，提供比漫反射更积极的感知。
通过波束:发送器安装在目标的一侧，接收器安装在目标的另一侧。对于传感器和安装来说，这是一个更昂贵的选择，但它提供了最精确和可靠的长期传感。
•背景抑制:这种风格在有反射背景时非常有用，因为它检测到的是训练背景以外的任何东西，但它们是最昂贵的，需要最多的设置时间。
光电传感器提供了许多功能和良好的通用性相对于成本，只要适合的配置可以选择的目标和环境。
选择正确的传感器
存在感测是工业自动化的基本需求，由于目标和环境的无数组合而变得复杂，但有一系列可用的技术来支持这些不同的条件。当最终用户接近给定应用程序的设计时，他们可以使用本文中讨论的基础知识和供应商资源来帮助他们做出最佳的技术和商业选择。
了下:设计世界的文章，传感器(位置+其他)
