图片来源：巴鲁夫

作者 | Scott Rosenberger

在为智能气缸选择离散或连续位置传感器时，需要仔细了解不同应用的需求，并确定控制对象气缸运动的精确程度。

随着制造商越来越多地采通过自动化提高效率， 智能气缸（具有集成位置检测功能的液压或气动气缸）的作用越来越大。智能气缸可以使用连续或离散的位置传感器，这为制造商提供了不同的选项，但也带来了有关哪种最适合其特定应用和设置的问题。

在气缸的整个行程中，连续位置传感器提供近乎实时的位置反馈，使其成为控制高端应用的理想选择。当需要闭环伺服控制，并且必须控制气缸的位置、速度、加速和减速时，通常使用连续位置传感器。

离散位置传感器是在气缸行程的一个或多个指定位置配备开关功能。这些位置通常用于检测完全缩回和伸出位置，但也可用于检测行程中间位置。

要确定哪种传感器是正确的，需要仔细了解不同的应用需求，并确定控制对象气缸运动的精确程度。一些液压缸应用可能根本不需要位置传感，而是依靠手动控制或外部开关和停止。对于这些应用场景，智能气缸仍然可以通过其液压或气动功能提高效率。

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离散位置传感

许多应用只需要检测气缸冲程的开始和结束，这样就可以控制气缸的反转方向。这些应用非常适合离散位置传感技术。

适合于离散位置检测的传感器类型有好几种，最常见的是安装在气缸端盖中的高压感应式接近传感器。当活塞在任一方向上到达气缸冲程的终点时，传感器都会检测到活塞。

这些传感器的设计可以承受液压系统的全部压力。感应式传感器非常可靠，因为它们在工作时不会有任何形式的机械接触，并且不受油温或粘度变化的影响。离散位置传感器应用的一些典型场景包括：

■ 液压夹具：在涉及工件夹紧的制造过程中，离散传感器对于确保夹具完全接合至关重要，可确保操作过程中工件的稳定性。

■ 焊接操作：在焊接应用中，离散位置传感器在检测打开和关闭位置方面发挥着关键作用，以确保对焊接过程和焊接质量的精确控制。

■ 压实机和打捆机：液压压实机和打捆机依靠离散的位置传感器来检测气缸冲程是否结束，防止过度压紧并保护设备的完整性。

■ 气动夹具和夹持器：气动驱动的夹具和抓手通常使用离散传感器来指示完全伸出和完全收回的位置，在某些情况下还指示中间位置。这可确保在搬运和组装过程中准确定位组件。

■ 测量和定量：在某些工业应用中，夹具中采用多个离散传感器来测量和确定工件的尺寸，有助于质量控制和精度。

▲图1：安装在液压缸中的高压感应传感器。

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用于离散位置传感的磁性开关

在气动夹具和夹持器中，使用离散传感器来指示完全伸出和完全缩回的位置是很常见的，在许多情况下，也可以指示两个位置中间的某个位置。甚至在一些应用中，使用多个离散传感器来测量和确定工件尺寸。

在气缸中，提供离散位置的最常见方法是使用外部安装的开关，这些开关对安装在活塞周围的磁性元件做出反应。磁力驱动的开关可以通过铝制的气缸，感测嵌入到气缸活塞中的磁铁的磁场。

磁性开关中使用了几种不同的工作原理，从简单、低成本的簧片开关和霍尔效应开关，到使用磁阻技术的更可靠的传感器。磁阻传感器的一大优点是它们可以可靠地检测径向和轴向磁场，使其成为簧片或霍尔效应开关的理想替代品。

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连续位置传感

在工业制造中，连续位置传感器起着至关重要的作用，特别是在需要精确控制液压缸的位置、加速度和减速度时。这些传感器是闭环伺服控制系统的基石，广泛应用于各种工业应用，以优化过程并确保准确性。连续位置传感器应用的一些主要场景包括：

■ 锯木厂：在木材行业，连续位置传感器对于控制切割刀片和输送机系统的精确定位是必不可少的。这可确保每块木材都被精确切割成所需的尺寸，从而最大限度地减少浪费并提高生产效率。

■ 钢铁加工：钢铁厂依靠闭环伺服控制来保持辊子和钢铁生产过程中所涉及的其它机械的精确对齐。连续位置传感器有助于调节重型钢卷的位置和运动，确保最终产品的质量。

■ 轮胎制造：轮胎生产对成型和硫化过程的精度要求极高。连续位置传感器用于控制模具和硫化机的运动，确保大批量生产的轮胎的一致性和耐用性。

■ 非公路设备：在建筑和农业领域，推土机、挖掘机和农业机械等非公路设备需要采用带有连续位置传感器的液压缸，以实现对各种功能的精确控制。这项技术可以提高驾驶员的安全性和设备效率。

▲图2：安装在气缸C槽中的磁驱动传感器。

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磁致伸缩线性位置传感器

在各种连续位置传感技术中，磁致伸缩线性位置传感器因具有较高的可靠性和精度，而成为最常用的传感器类型之一。它们检测附着在活塞上的磁铁位置，并提供连续的绝对位置信号。它们能够承受液压系统的全部压力，使其非常适合于要求苛刻的工业环境。

磁致伸缩技术具有完全非接触的优点，这意味着它不需要传感器和移动气缸之间的机械接触，也不会磨损和性能下降。此外，有许多电气接口选项可供选择，从简单的模拟信号（0到10V或4-20mA）到先进的工业现场总线接口。这些选项可以满足广泛的工业自动化要求。

连续位置传感器也可用于气缸。虽然气动闭环伺服控制不如液压常见，但在某些情况下，气缸需要具有连续的位置传感能力。例如，低压气缸有时用作测量探头或接触探头，其中气缸杆需要延伸直至接触测量对象。在这些情况下，能够获得连续的位置反馈是有益的，特别是在被测零件可变的情况下。

在当今的制造业中，具有集成位置检测功能的智能气缸起着至关重要的作用。无论是用于高精度任务的连续位置传感，还是用于基本检测需求的离散位置传感，智能气缸都有助于提高各种工业应用的自动化程度、效率并提升控制。针对不同的应用类型和需求，选择适合的连续或离散位置传感器，有助于推动制造企业运营的创新和效率提升。

关键概念：

■ 了解离散和连续位置传感器之间的区别。

■ 了解它们最适合哪些应用，并查看它们如何帮助制造商和最终用户的示例。

思考一下：

选择位置传感器时，您最关注的因素是什么？