拉绳位移传感器相关知识简介

一、概述

    拉绳位移传感器又称拉线位移传感器、拉绳传感器、拉绳电子尺、拉绳编码器等等。它是直线位移传感器在结构上的精巧集成，充分结合了角度传感器和直线位移传感器的优点，成为一款结构紧凑、安装空间尺寸小、测量行程长、高精度测量以及性能可靠的优良位移传感器。

    拉绳位移传感器在量程上具有很大的选择空间，可在100mm至100000mm范围内自由选择。并且因科技的发展和技术的日渐成熟，拉绳位移传感器产品的外形尺寸已经是越做越小了。在新也实业（XY），最小的一款拉绳位移传感器产品其长和宽就只有27mm，与一元硬币差不多大，并且可以做到完全防水，功用尤其强大。

（新也XS微小型拉绳位移传感器在水中作业）

    拉绳位移传感器产品不管是在大行程还是空间狭小安装不便的场合均可适用，现已为各个行业的位置控制与测量所广泛应用，在设备自动化或工况作业中起了很大的作用。

二、工作原理和常用参数

    拉绳位移传感器的主要工作原理，是把机械运动转换成可以计量、记录或传送的电信号或者数字信号。拉绳位移传感器可拉伸的不锈钢绳索是绕在一个铝合金材质的轮毂上（我们称之为线轮），此轮毂又与一个精密旋转的感应器连接在一起。感应器可以是混合或导电塑料旋转电位器，或者是增量型编码器、绝对值编码器等等，根据用户需要而选择。

    使用时，拉绳位移传感器本体需安装在固定位置上，拉绳头那端固定在移动的物体上。并保持绳索拉伸时为一条直线，而非斜线，使之与移动物体的运动轨迹平行。当运动发生时，钢绳会随着移动物体一起做往复运动，传感器内部的弹簧片（即发条）可以保证钢绳的张紧度维持不变。传感器内部的绕线轮（轮毂）因被钢绳拉走而发生转动，从而带动电位器或编码器一起旋转，并输出一个与拉绳移动距离成比例的电信号或者脉冲信号。测量输出信号再根据线性比例换算，即可以得出运动物体的位移、方向或速率。

    拉绳传感器常用的参数有：测量行程、输出信号模式、线性精度、重复性精度、分辨率、线径规格、出线口拉力、最大往返速度、输入电阻值、功率、工作电压、工作温度、重量、震动、防护等级等等。

三、信号输出

    拉绳位移传感器的输出信号分为：模拟信号、数字信号。 模拟信号输出型的拉绳位移传感器，通常选用的是精密型电位器，精度一般为0.1%或0.25%。输出信号包含有：0-5KΩ、4－20mA、0－5V、0－10V、RS485，以及其它非标的电压信号等。电位器式的拉绳位移传感器，订制量程不宜太长，推荐为：100mm~10000mm。

    数字输出型拉绳位移传感器因选用增量方波型旋转编码器、及绝对值编码器做为核心工作元件，故又称为拉绳编码器。输出的信号有：方波ABZ信号，和格雷码信号。这种类型的拉绳编码器，最大行程可以做到上百米。绝对值型拉绳编码器因编码器成本昂贵，且不好订制，故市场上应用得相对较少，用得最多的是推挽式增量方波型拉绳编码器。

    被应用到拉绳传感器中的增量方波型编码器，最常用到的分辨率有：500P、600P、1000P、1500P、2000P、2500P、3600P等。光电编码器更高的分辨率还有5000脉冲和10000脉冲的，但是价格也特别高，所以应用到的场合相对要少很多。一般量程大于10米的拉绳传感器，多会选用高频的编码器来制作，以减少测量误差值。

四、如何选择合适的拉绳位移传感器

    选择合适自己工况的拉绳位移传感器，能够令您节省下许多时间和不必要的开支。

1、量程的选择

    选择拉绳位移传感器产品的量程时，必须要先知道自己测量位置最大的机械行程是多少，然后在此基础上再加一点缓冲余量，避免传感器在工作过程中因为安装不规范或者操作不规范而导致超出量程范围使用的情况。同时，为了传感器的最佳使用效果，测量量程最好选择为100整数倍的数值，勿要选择一些比较奇怪的数值。

2、输出信号的选择

    拉绳传感器信号输出的选择首先是根据用户终端的采集仪（PLC、数显表或者其它）来选择，终端能够接收什么信号，就选择什么信号输出的传感器。但如果是5V供电输出0-5V，或者是10V供电输出0-10V的情况，可以选择电阻信号输出的传感器。

注意，目前没有办法做到供电电压低于输出电压的情况。比如供电电压只有3V、要求输出信号是0-5V，这种情况是无法做到的。

3、传感器精度的选择

   常见的电位器精度目前有：0.5%F·S、0.3%F·S、0.25%F·S、0.1%F·S。所以对于模拟量输出的拉绳传感器，其线性精度大多也只能达到这样的级别，很难做到更高。如果期与更高的测量精度，就只能选择高频的拉绳编码器，例如3600脉冲数的拉绳编码器、5000脉冲数的拉绳编码器等等。

    目前新也实业所采用的编码器最高脉冲数为3600P/R，做出来的拉绳编码器精度可达到0.013mm/P，可以直接替代光栅尺以应用在铣床、磨床等测量精度要求比较高的场合。

4、关于防护等级

   国内的拉绳位移传感器最高防护等级为IP67，但多数都是无法做到的。而用户也不要盲目地对传感器有过高的要求，一定要根据现场的使用情况来选择。如果使用环境太过恶劣，比如有油污、灰尘、雨水、其它带腐蚀性的物质，以及现在是否有较强的震动、干扰、高温等情况，那么用户请务必要与传感器的生产厂家说明清楚。以免生产商没有预为做好防护措施，或者其拉绳传感器根本就无法达到那么高的防护等级，从而降低了产品的使用寿命，更耽误了使用方的加工和生产进程，这是大家都不想要见到的情况。

（带防护罩的拉绳位移传感器）

五、应用场合

   上面有提到过，拉绳位移传感器因其体积小、行程长、及安装便捷可靠等特点，特别适用于：直线导轨系统、液压气缸系统、伸缩系统、中空吹瓶机、IT设备、张力调节、高速自动送料机、速度调节、仓储位置定位、压力机械、造纸机械、纺织机械、金属板材机械、纸品包装机械、印刷机械、水平控制仪、建筑机械、闸门开度测量等相关尺寸的测量和位置的控制。在试验机行业屏显、数显系统上应用也较为广泛。其它应用场合可以特别定制，以完全实现低成本的高精度测量需求。

（拉绳传感器应用于运煤设备上）

六、拉绳位移传感器的安装及注意事项

    拉绳位移传感器安装时，要注意保持钢索和运行方向的水平角度，偏差角度如果太大（超过±2°）将会影响到绳索的寿命。另外，传感器运行的速度须保持匀速，且瞬时加速度不能过高。具体的注意事项请参考产品使用说明书，尽量避免不按照说明书的操作方法而随意使用。