线性传感器使用电子方式来确定它们的位置。常见的线性位置传感器有电阻式、电感式、电容式，许多都依赖于称为磁致伸缩的特性。
必须跟踪任何需要运动的自动化。在任何时间点，自动化系统都必须跟踪对象当前的位置以及它的前进方向。这使系统能够正确定位物体并保持机器和人之间的安全距离。
使用线性传感器或线性编码器测量物体的位置，并与自动化程序进行比较以查看其应位于的位置。如果它不在目标位置，自动化系统会向执行器发送控制信号，该执行器将继续移动执行器。
图 1.当需要精确的位置和速度时，位置传感器通常用于线性轴。图片由Canva提供
这些线性传感器不仅可以单独测量位置，而且在许多情况下还可以用作速度传感器。线性致动器以固定间隔进行采样。它的速度是最近样本之间的位置变化。这个数字可以是正数或负数，因为线性传感器沿一维测量。以相同的方式，可以计算加速度和其他属性的进一步计算。
线性传感方法
到目前为止，位置检测的电气方式是自动化领域中最常见的。常见的线性位置传感器有电阻（和电压降）、电感、电容，许多都依赖于称为磁致伸缩的特性。
线性传感器使用电子方式来确定它们的位置。它们最常用于查找绝对位置，其中记录的值以绝对比例表示，表示距传感器起点的绝对距离。
电阻式
电位器可用于确定位置。最简单的形式是将传感器的测量端安装到沿线性电位计移动的雨刷上。随着轴的延伸，雨刷器移动得更远，从而增加了其长度上的电阻和电压降。这种类型的传感器要么包括校准图表，要么可以使用线性回归模型进行校准，将电阻（或电压）与几组已知长度进行比较。
虽然电阻式传感器是最简单且通常最便宜的传感器，但它们依靠雨刷来拖动电位器的表面。刮水器是阻力的来源，它可以限制运动，并且摩擦会导致缓慢的精度漂移和最终的组件故障。
图 2.电阻式线性位置传感器（线性电位器）非常简单，可以集成到许多应用中，包括这种自制的锯片测量应用。
感应式
电感式线性位置传感器依靠变化的磁场来确定位置。有几种配置，第一种使用注入电流到一个线圈，并用另一个线圈检测场。传感器的末端是一种磁性材料，因此当它在两个线圈之间通过时，磁场会发生变化。另一种配置依赖于随着传感器末端移动而变化的涡流。
对于附近的敏感电子设备，感应传感器可能不是最佳选择，因为它们会在线圈周围产生潜在的干扰磁场。然而，电感式传感器的摩擦力非常低，这意味着它们可用于进行非常精确的测量，并且随着时间的推移几乎不会磨损。
电容式
在平行板电容器中，电容是板之间材料的介电常数、两个平行板之间的间隔以及两个板的重叠面积的函数。在电容式线性位置传感器中，运动会导致电容器中的一个平行板移动。这种转变改变了电容。根据配置的不同，机芯要么将板压在一起，要么将它们滑过彼此。
电容式传感器可以是低摩擦的，特别是如果它们使用空气作为电介质。然而，介电特性会随着时间而改变，因此需要注意校准。这种方法非常适合关注精度而不是测量行程长度的近距离测量。
磁致伸缩
用于执行器的线性传感器通常依赖于脉冲电流进入通过执行器中心的导体。放置在活塞端的磁铁与电流相互作用，并根据其位置引起材料物理性质的变化。
这是一个非常精确、长寿命的传感器，因为信号和磁铁之间没有物理相互作用。磁致伸缩线性传感器在长行程液压运动控制应用中非常常见。
图 3.磁致伸缩传感器在工业线性气缸应用中很常见。图片由Temposonics提供
线性编码器
线性传感的一个子集是线性编码器。线性编码器“计算”它们走过的距离。它们可用于根据计数确定绝对或相对位置。
线性编码器“计数”一些与距离相关的数量。虽然编码器利用与其他线性传感器相同的物理现象，但还有一些其他方法，例如光学传感。
光学的
使用光学线性编码器，一个简单的电子眼会在沿着条带移动时计算脉冲数。条纹带是黑白交替的，传感器通常会计算黑线。因为条纹是固定间隔的，所以计数的数量对应于线性距离。根据布置的不同，光要么从胶带反射并被传感器检测到，要么通过胶带传输，其中深色条纹阻挡来自传感器的光。
图 4.带有一系列细暗标记的光学线性编码器。在特写视图中，一角硬币边缘的牙齿按比例显示。图片由 Control.com 工程师妻子的显微镜提供。
光学线性编码器特别准确，只要它们具有确保磁带不会磨损、损坏、涂抹或被碎屑阻塞的机制。根据光源的不同，应定期检查胶带以确保其没有变质。使用 LED 光源，与使用白炽灯泡照明时相比，这不是一个问题。
磁的
相同的原理可以应用于磁性线性编码器。取而代之的是，磁带以规则的间隔衬有不同方向的磁性材料。磁传感器检测磁场的变化并计算通过传感器下方的脉冲数。
图 5.在磁性线性编码器中使用重复模式的磁性结构。图片由维基百科提供。
线性传感的未来
线性传感器将继续存在。只要有运动，就需要感测位置和速度。将来，分辨率只会在这些设备上提高，从而可以在一定的限制内检测到更小的位置变化。随着控制算法的改进，预测运动也将得到改进，充分利用线性传感器不断提高的精细分辨率。
独学而无友，则孤陋寡闻；如今，各行业内卷严重，如果不想被这个时代抛弃，可以加入我们大家庭一起进步，如果想和工控各行业人员交流，并且想获得更多的软件，图纸，程序，可以加入工控老周的粉丝群
如果您想有一个随身的工控128G大U盘，并且里面包含了各种工控图纸，软件，程序，可以购买以下这个U盘
有朋友、客户或同事可以使用这些信息吗？请分享这篇文章。
更多工控知识，关注工控老周plc，私信老周可获取优惠券哦
往期精彩推荐：
基于 Web 的工业 HMI：有什么区别？
顶级 Siemens PLC 手册和文档
PLC间跨网段通讯常用方法