液压系统中的精确位移测量

在液压领域有两种不同的传感器使用方式。如果在设计过程中已经知道需要进行位移测量的传感器，或者以后仅在事后才意识到这一要求的传感器，则可以集成传感器。从测量技术的角度来看，这两种方法基本上是不同的。

集成传感器

集成在液压缸中的induSENSOR系列EDS

如果在设计阶段已经确定需要进行位移测量，则将传感器安装在尽可能紧凑的设计范围内是有意义的。理想情况下，传感器直接集成到液压缸中，并设计为基本组件（缸盖）。 微型Epsilon EDS系列的induSENSOR涡流长行程传感器用于这些类型的应用。测量原理基于涡流效应。该系列的传感器元件由耐压的不锈钢外壳保护。控制器和信号处理已完全集成到传感器法兰中。作为目标，使用铝套筒，该铝套筒被集成到活塞杆中，并且以非接触，无磨损的方式越过传感器杆。

测量原理

液压缸中的测量对于许多应用很有用。也用于卡车的翻斗缸。

如果向补偿线圈和测量线圈提供交流电，则在管中会产生两个正交磁场。由单层测量线圈产生的磁场与目标产生磁耦合。因此，在目标中产生的涡流会形成磁场，从而影响测量线圈的阻抗。这随目标位置线性变化。电子电路根据两个线圈的阻抗关系形成信号，并将其转换为活塞位置并转换为线性输出信号。这样做可以消除温度影响和温度梯度。由于使用了涡流效应原理，因此在圆柱体内不必安装任何永磁体，这就是为什么传感器极耐外部电磁影响的原因。由于其坚固的设计，该传感器系统在恶劣的工业环境中以及在液压缸和气压缸中的集成也得到了证明。

感应式位移传感器提供更高的精度

几十年来，Micro-Epsilon因其电感式位移传感器和量规而闻名，并通过进一步的创新开发扩展了传统测量技术的范围，例如LVDT（线性可变差动变压器）。该名称描述了一种感应式位移测量方法，其中为初级绕组提供恒定的交流电压。初级绕组产生交变磁场，在次级线圈中感应出信号，其强度取决于铁芯位置。 微型Epsilon的induSENSOR位移传感器广泛用于自动化过程，质量保证，测试平台，液压系统，气缸和汽车工程中。

这些位移传感器的优点是众所周知的，并具有很高的价值，包括坚固性，在苛刻条件下的可靠性，高信号质量和良好的温度稳定性。传感器已成功用于单个和大批量OEM应用中，在这些应用中通常必须满足客户特定的要求。

详细应用

成品传感器集成在圆柱体中。信号无接触地路由到外部。

涡流长行程传感器是铁路工程中使用的传感器之一。弯道时，车辆上的长途汽车车身借助于液压缸向弯道内侧倾斜。倾斜度由EDS传感器获取。这意味着火车可以更快地绕过弯道，从而节省时间。

在汽车工业中的典型应用包括商用车中液压悬架的偏转，敞篷顶缸的定位以及踏板和离合器的位移。在重工业中，这些精密传感器可测量和调节破碎机的研磨间隙。

加装
位移测量系统的改造几乎与已经集成的传感器的方法一样频繁。如果最初不需要位移测量系统，则以后无法集成气缸。但是，现在有替代解决方案。位移测量系统在与气缸相同的轴上安装在外部。拉线传感器由于其坚固的设计，易于操作和极其优惠的单价而经常用于此目的。他们使用高度灵活的钢丝来测量线性运动。电线缠绕在鼓上，其轴与电位计或编码器相连。导线的末端连接到测量对象。当测量对象与传感器之间的距离发生变化时，会产生滚筒的旋转运动。旋转运动被转换为电信号，并使用编码器或电位计输出。

移动式起重机中包括拉线传感器，用于测量支撑位移。

改进的位移测量系统的应用示例
改装的典型示例是将传感器安装在升降工作平台或车载起重机的支架上。起重机通常必须在其工作范围内移动重物，重物可以达到100米。由于这种较大的升程距离，为允许的负载扭矩规定了固定的极限值，该极限值由负载能力和动臂的长度确定。必须遵守这些限制，以确保起重机的安全。因此，车载式起重机具有侧向支撑，这扩大了起重机的占地面积。如果可能，这些支架将完全扩展以使用最大的占地面积。然而，在某些情况下，由于空间原因，不可能完全伸展支撑件，从而伸缩臂的允许负载能力意外地降低了。在这种情况下，到目前为止，起重机操作员还无法操作起重机，因为出于安全原因，起重机只能在完全伸出的支架下工作。法律要求起重机的操作必须限制负载扭矩。一家德国知名的随车起重机制造商在其工作平台上安装了Micro-Epsilon的拉线传感器作为其工作平台的标准配置，以便在狭窄的空间内进行工作。每个支架上有两个传感器。传感器通知起重机控制器支座已延伸多远。最大允许负载扭矩由其他测量值确定，例如提升能力和动臂长度。仅在遵守允许的极限值的情况下，起重机才能吊起货物。这就排除了当支架未完全伸出时，起重机会由于动臂的过载而翻倒。

解决任何问题

在经常使用气缸的恶劣环境中，拉线传感器只能谨慎使用，因为灰尘和机械负载可能会长期损坏传感器。当使用光学或磁性测量杆时，此限制也适用。在此，测量杆也安装在气缸的外部。光学地或感应地扫描施加到条上的栅格。由于该传感器也位于圆柱体的外部，因此很容易弄脏。由于这些限制，来自Kaufbeuren的Sensor-Technik Wiedemann和来自Ortenburg的Micro-Epsilon两家公司已经开发了替代解决方案。两家公司在传感器系统领域都有多年的经验。共同开发的解决方案基于拉线传感器，该传感器集成在气缸内。在此，完全保护了传感器不受外部影响。

传感器位于气缸底部，测量线连接至活塞底部。这里的一个特殊挑战是传感器的设计和信号路由到外部，因为气缸外壳上的钻孔始终是薄弱点。在钢瓶内压力高达600bar的情况下，必须防止泄漏。除外壳外，传统拉线传感器的基本元件是弹簧，卷筒，测量线和作为传感器元件的量角器。在这种应用中，可以省去用于传感器的外壳，因为气缸可以承担这个功能。活塞的每次运动都会导致金属丝鼓旋转。使用齿轮箱将旋转运动分为两个转速不同的轴。磁铁位于圆柱体底部的每个轴上，其位置可以通过外部磁角度传感器测量。使用合适的齿轮箱，在整个测量范围内，磁体位置的每种组合仅发生一次。因此，传感器显示了绝对编码器的特性。

作者：
Dipl.-Ing。托马斯·伯钦格
微螺旋消息技术
有限责任公司& Co. KG
网站： www.micro-epsilon.com