拉线式位移传感器的原理介绍及选型

2021-11-0813:49:46399

拉线式位移传感器的原理介绍及选型

拉线式位移传感器的原理

拉线位移传感器主要是把角位移的角度变化用绕线轮和拉线（拉绳）的方式转换成了直线位移，而直线位移的由来就是按照角度的变换和绕线轮的周长比例计算出来的。

比如角位移的参数是360度对应0-10k，而绕线轮的周长是100mm，那么实际计算出来的直线位移就是100mm对应0-10k，分辨率就是10mm/k；

同样，如果是方波信号的编码器，360度是2000p（脉冲），绕线轮的周长是200mm，那么计算出来的直线位移就是200mm对应2000p，分辨率就是0.1mm/p。

拉线位移传感器又称为拉绳位移传感器、拉绳编码器、拉线编码器、直线位移传感器、拉绳电阻尺、拉线电子尺等很多名字，但是基本原理相似。

拉线编码器工作原理

拉线编码器由编码器和拉线盒组成的，编码器也叫角位移传感器，是用来测量角度的，输出的是方波信号，一圈有几十、几百、或者几千个脉冲数，角位移传感器测量角度就是根据这些脉冲数计算出来的，比如一圈输出360个脉冲，计算方式就是一周的360°除以脉冲数360p，那角度传感器的分辨力就是1°/p，而脉冲数达到3600的时候，角位移传感器的分辨率就成为了0.1°/p。

拉线编码器就是编码器装上拉线盒，拉线盒转换出来的是直线位移，那直线位移要怎么计算呢，就要看拉线盒内部绕线轮的周长了，周长除以脉冲数，得出的分辨率的单位是mm/p,比如绕线轮的周长是100，编码器的脉冲数是1000p,所以拉绳位移编码器的分辨率就是0.1mm/p,如果采集系统有四倍频的功能的话，那脉冲数就成为了4000p了，分辨率就成为了0.25mm/p。

拉线位移传感器的原理就是把角位移传感器的角度，利用绕线路的周长转换成了直线位移，所以拉线编码器也称直线位移传感器。

电位器式位移传感器

电位器式的拉绳位移传感器通过电位器式的角位移传感器和绕线轮结合，将角度的机械位移转换成直线的电阻输出，从而实现拉绳位移传感器的直线的位移测量。

电位器式位移传感器的轴与绕线轮相连。物体的直线位移引起电位器式角位移转动轴的转动而引起的电位器阻值的变化。阻值的变化量反映了位移的量值，阻值的增加还是减小则表明了位移的方向。通常在电位器上通上电源电压，可以把电阻变化转换为电流或者电压输出。

这种位移传感器在大型设备系统使用时，会因为阶跃电压而引起信号的不稳定。所以需要配套使用专业变送器，将电位器信号转换成标准的模拟信号。这样就大大的减小了传感器受外界环境的影响。

电位器式拉线位移传感器的优点是：结构简单，体积小，使用方便，而拉杆式的电子尺体积是随着量程的增长一直变大的，所以，如果安装不方便的地方，可以考虑换成拉线式的电子尺，这样就很容易解决位移传感器的安装问题了。

模拟量信号拉线式位移传感器的选型

拉线位移传感器有两种信号输出，有数字量的拉线笔编码器和模拟量的拉绳电阻尺。模拟量信号的拉绳电阻尺选型注意的事项。

模拟量的拉线式位移传感器分三大类，电阻（R）、电流（I）和电压型（V）。

1.选型的时候需要具体确定拉绳电子尺需要那种输出值

电阻信号的拉线位移传感器默认有0-5K和0-10k两种，但是也可以定制输出值（0-1k、0-2k等）。

电流信号拉绳位移传感器的一般都是4-20mA信号的，也有0-20mA。

电压信号直线位移传感器的分0-5V和0-10V，也有1-5V和1-10V等可以定制。

2.拉线位移传感器的接线方式和供电电压，电阻型拉绳电子尺有三根线，输入、输出和滑动端。

电流型的有两线制（A）、三线制（B）和四线制（C）三种，

电压型的分三线制（B）和四线制（C）两种。

两线制的就是两根线，一根电源和一根信号。三线制的就是一根电源+加一根信号+和一根公共端。四线制的是电源+、-和信号+、-。

对于供电电压来说，两线制、四线制的电流信号和四线制的电压信号都是标准的DC24V电源，上下浮动的话最好是不要超过1V的。三线制电流和电压信号输出的的供电电压范围就比较广了，在DC10-30V之间的电压都是可以使用的。

3.使用的外部环境

如果设备周围有大的干扰源的话，就尽量不要选择两线制和三线制的信号了，因为它们都是需要把电源和信号串联的，信号容易受电源干扰而出现不稳定的情况。可以选择电阻信号的和四限制电流信号的，这两种的信号相对稳定一些，如果还有影响的话就需要根据情况添加电容了。