產品分類
位移傳感器的工作原理和接線方法
9
拍明芯城
一、工作原理分類及核心機制
位移傳感器通過物理量（電阻、電感、電容、光、磁等）變化將機械位移轉換為電信號，核心原理如下：
| 類型 | 工作機制 | 特點 | 典型應用 |
|---|---|---|---|
| 電位器式 | 滑動觸點改變電阻值，電壓分壓輸出位移量。 | 結構簡單、成本低，但易磨損，壽命受限。 | 汽車油門踏板、手動調節閥。 |
| 電感式 | 線圈自感/互感隨位移變化，高頻載波解調輸出。 | 抗干擾強，適合油污/振動環境，但精度中等。 | 數控機床刀架、金屬加工設備。 |
| 電容式 | 極板間距/面積變化導致電容值改變，通過頻率或諧振電路輸出。 | 高分辨率（微米級），但易受介質影響（如油污、水汽）。 | 半導體設備定位、精密加工。 |
| 光電編碼器 | 紅外光通過碼盤/光柵尺形成脈沖信號，計數脈沖數或相位差計算位移。 | 高精度、高速響應，但成本較高，對灰塵敏感。 | 機器人關節、CNC伺服系統。 |
| 激光三角法 | 激光投射到物體表面形成散射光斑，通過CCD檢測光斑位置變化，三角幾何計算位移。 | 非接觸測量，高精度（亞微米級），但受表面材質影響（鏡面/漫反射）。 | 3D打印、自動化分揀、精密厚度檢測。 |
| 磁致伸縮式 | 脈沖磁場在波導絲中產生扭轉波，通過檢測回波時間計算位移。 | 絕對值測量，抗干擾強，適合液壓缸等高壓環境，但成本較高。 | 工程機械行程控制、液壓系統活塞位置監測。 |
二、接線方法與注意事項
根據傳感器輸出類型（模擬、數字、總線），接線方式如下：
1. 模擬輸出型傳感器接線
關鍵接口：電源（VCC/GND）、信號輸出（OUT）。
接線要點：
電源匹配：確認電壓（如+5V、+12V、+24V），誤接可能導致損壞。
信號線屏蔽：使用雙絞屏蔽線（如RVVP 2×0.5mm2），屏蔽層單端接地（避免地環路干擾）。
長距離傳輸：模擬信號線長度>50m時，建議采用4~20mA電流輸出（抗干擾優于電壓信號）。
常見類型：
電位器式：三線制（VCC/GND/OUT）。
電感式/電容式：四線制（VCC/GND/OUT+/OUT-差分輸出）。
2. 數字輸出型傳感器接線
增量式編碼器：
差分信號線（A+/A-、B+/B-、Z+/Z-）長度≤100m，避免與動力線并行。
編碼器外殼接地，防止靜電干擾。
接口：A/B/Z相信號（差分輸出）、電源。
接線規范：
絕對式編碼器：
時鐘線（CLK）與數據線（DATA）需加終端電阻（120Ω），抑制信號反射。
差分信號線長度匹配（誤差<5mm），避免相位誤差。
接口：SSI（同步串行）、BiSS、Endat等總線協議。
接線要點：
3. 總線型傳感器接線
RS485接口：
手拉手總線連接，最多支持32個節點（需加485集線器擴展）。
終端節點加120Ω匹配電阻，中間節點不加。
接口：A/B差分信號線、電源。
拓撲要求：
CAN總線接口：
遵循CAN 2.0B標準，ID優先級分配需符合系統設計（如高優先級設備分配小ID）。
差分信號線加共模電感（抑制EMI干擾）。
接口：CAN_H/CAN_L差分信號線、電源。
協議要求：
三、接線注意事項與故障排查
電源穩定性：
避免電源電壓波動（如使用開關電源時，加濾波電容），否則輸出信號漂移。
案例：某設備因電源紋波大，導致電感式傳感器輸出波動±0.2mm（對應±1%誤差）。
接地設計：
傳感器外殼與設備機架通過黃綠接地線連接（截面積≥2.5mm2），防止靜電擊穿。
模擬信號地與數字信號地隔離（如通過磁珠或0Ω電阻單點連接）。
信號線抗干擾：
模擬信號線與動力線（如電機驅動線）間距≥10cm，或垂直交叉布線。
數字信號線（如編碼器脈沖線）避免與高頻信號線并行。
接線牢固性：
端子螺絲扭矩需符合規格（如M3螺絲扭矩0.5~0.7N·m），避免松動導致接觸電阻增大。
振動環境需加線夾固定，防止導線疲勞斷裂。
故障排查步驟：
步驟1：確認電源電壓是否正常（用萬用表測量VCC/GND）。
步驟2：檢查信號線是否短路或斷路（搖表測試絕緣電阻>100MΩ）。
步驟3：觀察示波器波形（如編碼器A/B相脈沖是否為方波，頻率是否與位移成正比）。
四、典型應用場景接線示例
工業機器人關節位移監測（絕對式編碼器+PLC）
設置PLC計數器模式為“SSI同步串行”，波特率匹配編碼器（如1MHz）。
編碼器電源（+24V/GND）接PLC電源模塊。
SSI接口（CLK+/CLK-、DATA+/DATA-）接PLC高速計數模塊。
接線：
配置：
液壓缸活塞位置監測（磁致伸縮傳感器+控制器）
傳感器波導絲端部需固定，避免振動導致回波信號異常。
傳感器電源（+24V/GND）接控制器電源端子。
模擬電流輸出（4~20mA）接控制器AI模塊（需加250Ω電阻轉為1~5V電壓）。
接線：
注意事項：
3D打印Z軸高度補償（激光三角法傳感器+運動控制卡）
傳感器安裝角度需垂直（誤差<0.5°），否則三角幾何計算偏差導致高度誤差。
傳感器電源（+12V/GND）接控制卡電源。
RS485接口（A/B）接控制卡UART接口，波特率設為115200bps。
接線：
校準：
五、總結：選型與接線核心原則
選型原則：
精度需求：微米級選電容/激光/磁致伸縮，毫米級選電感/電位器。
環境適應性：油污/振動環境選電感式，潔凈室選電容/激光式。
輸出類型：長距離傳輸優先選總線型（RS485/CAN），短距離可選模擬/數字。
接線原則：
電源優先：確保電壓/電流匹配，加濾波電容抑制紋波。
信號隔離：模擬/數字信號分區域布線，避免交叉干擾。
接地規范：單點接地防地環路，屏蔽層單端接地。
通過以上原則，可高效完成位移傳感器的選型與接線，確保系統穩定運行。
責任編輯：Pan
【免責聲明】
1、本文內容、數據、圖表等來源于網絡引用或其他公開資料，版權歸屬原作者、原發表出處。若版權所有方對本文的引用持有異議，請聯系拍明芯城（marketing@iczoom.com），本方將及時處理。
2、本文的引用僅供讀者交流學習使用，不涉及商業目的。
3、本文內容僅代表作者觀點，拍明芯城不對內容的準確性、可靠性或完整性提供明示或暗示的保證。讀者閱讀本文后做出的決定或行為，是基于自主意愿和獨立判斷做出的，請讀者明確相關結果。
4、如需轉載本方擁有版權的文章，請聯系拍明芯城（marketing@iczoom.com）注明“轉載原因”。未經允許私自轉載拍明芯城將保留追究其法律責任的權利。
拍明芯城擁有對此聲明的最終解釋權。
相關資訊
：
云母電容公司_云母電容生產廠商
開關三極管13007的規格參數、引腳圖、開關電源電路圖?三極管13007可以用什么型號替代?
74ls74中文資料匯總（74ls74引腳圖及功能_內部結構及應用電路）
芯片lm2596s開關電壓調節器的中文資料_引腳圖及功能_內部結構及原理圖_電路圖及封裝
芯片UA741運算放大器的資料及參數_引腳圖及功能_電路原理圖?ua741運算放大器的替代型號有哪些?
28nm光刻機卡住“02專項”——對于督工部分觀點的批判（睡前消息353期）
2012- 2022 拍明芯城ICZOOM.com 版權所有 客服熱線：400-693-8369 (9:00-18:00)
