位置传感器在工业场景下的选择困难

1.磁性位置传感器磁性位置传感器作为目前使用广泛的位置传感器之一，由于其小尺寸封装和低功耗等优势，在汽车和电机等应用中获得了广泛的应用这类传感器通过磁场变化来测量相对位移，从而判断角度的变化，最常见的形式就是基于霍尔效应的角度位置传感器角度位置检测在工业场景中可谓屡见不鲜，比如定向喷洒、阀门控制以及挡板调整等等，也让这类磁性位置传感器有了大展身手的空间以AMS的AS5070为例，AS5070就是一款基于霍尔效应的高分辨率角度位置传感器，可用于精确的绝对角度测量，分为模拟输出的AS5070A版本和数字输出的AS5070B版本，后者可以编程为一个PWM或SENT输出接口AS5070提供14位的分辨率，可以有效解决小角度便宜的问题第1页共4页图1AS5070示意图/AMS虽然这类磁性位置传感器可以做到小型化集成化，在角度测量上也能实现高精度和低功耗，但也不是毫无缺陷比如这类磁性传感器由于对周围的导磁材料和磁场较为敏感，所以传感器厂商都会加入一定的抗磁干扰技术比如上述的AS5070就通过其传感器阵列+模拟前端组成的架构来补偿外部杂散磁场，从而省去屏蔽减少系统成本此外，由于多数磁性位置传感器用到的都是NdFeB永磁体，虽然这类传感器本身可靠性极高，但这种永磁材料由于众所周知的脆性原因，也让这类传感器与一些存在恶劣冲击的工业环境失之交臂

2.闻声定位的超声波位置传感器然而对于不适宜直接接触测量的物体，还有一种方案，那就是利用超声波技术与光学位置传感器类似，超声波位置传感器在非接触式位置传感上有着独到的优势，尤其是一些表面、颜色或结构复杂让光电传感器束手无策的物体超声波位置传感器由换能器产生高频声波，接收物体反射的信号，通过飞行时间来计算距离，可对各种形态等进行可靠的位置检测和精确的连续距离测量，特别是用于封闭容器内的液位检测第2页共4页然而这类超声波传感器有的虽然可编程，具备自学习功能，但自适应性并不算强就拿它擅长的容器液位监测来说，容器的不同直径乃至不同高度都会对测量精度造成影响，需要选择正确量程的传感器，或是用束波管或10-Link来调整波束宽度，从而确保声音不会与容器内部起冲突图2漫反射超声波传感器/IFM与其他位置传感器一样，超声波位置传感器也不是全场景适用的声学的特质为超声波位置传感器带来了不少优点，却也引入了一些限制比如在真空环境中，超声波传感器就没辙了，因为声音无法在该环境下传播你可能会说哪有那么多真空环境，然而大部分真空环境都是在工业场景中，所以不得不将其纳入考量

3.传统的位置传感器不一定是最差的虽然位置传感器上一直在追求创新，但这并不意味着LVDT/RVDT等传统感应式位置传感器失去了市场固然他们有着又大又贵的缺陷，但在准确性和可靠性上依然是数一数二的，为此有的厂商也开始在传统感应式位置传感器的原理上构思新点子第3页共4页图3IncOder角度位置传感器/Celera Motion比如Celera Motion的IncOder位置传感器，就通过PCB技术消除了传统感应式传感器的相扰结构以IncOder角度位置传感器为例，该传感器主要有定子和转子两个部件组成，定子上电后即可得出转子相对定子的绝对角度，而无需两者之间产生运动而且多层PCB可将多个传感器集成在一起，用于一些冗余安全设计从以上的简要介绍中可以看出，在各种复杂的工业应用场景下，并没有一款位置传感器能够给到十全十美的表现，这也是为何工业应用定制化方案多的原因之一对位置传感器的选取也不仅仅只看范围、分辨率和精度，还得从尺寸、工作温度范围、成本和安装难易度上考虑第4页共4页。