數字傳感器技術在機電一體化中的應用

王楠

摘要：現階段，對于機電一體化技術的應用發展速度非常快，技術內容也越來越成熟，對傳感器技術的實際應用也不斷擴大，這是機電一體化應用的主要構成部分。本文首先對傳感器的分類進行闡述，然后對其在機電一體化中的應用進行探討，最后著重介紹數字傳感器的應用。

關鍵詞：傳感器技術;機電一體化;應用

中圖分類號：TP212 文獻標識碼：A 文章編號：1007-9416（2018）12-0093-01

1 傳感器的分類

傳感器應用主要就是在信息感知技術應用基礎上建立，采用信息感知技術的有效應用，將傳感器的應用效果體現出來，因為傳感器在實際的應用當中，其自身的技術感知有著不同，需要對實際的傳感器種類進行明確，這樣才能夠在對傳感器技術的應用當中，根據傳感器技術種類進行相應技術應用要點的對應。通常，傳感器設計需要按照不同的設計要求和設計技術應用，所產生傳感器技術應用方式也不同。具體的分類主要有以下幾點：

首先，根據傳感器能量轉化原則，其主要分為能量轉化和能量控制傳感器，在實際的應用中，主要采用對能量轉化實現控制，以此確保能量轉化控制當中的相關技術合理應用。第二，根據所測的參量進行制造區分的設計，對于其主要可以分為三種，主要有物性參量、機械量參量以及熱工參量控制三種。第三，根據傳感器生產材料的不同，對于其主要可以分為晶體結構和物理結構。在實際的應用當中，主要是根據其應用當中不同的技術來選擇，在對技術應用控制分析當中，需要能夠根據技術應用要求對相應的技術要點進行選擇，采用對技術要點的優化，將技術應用能力提升。

2 機電一體化系統中傳感器技術的應用分析

2.1 傳感器技術在工業機器人中的應用分析

在當前復雜的環境當中對工業機器人的作用有效的體現出來，在工業自動化生產當中，工業機器人是非常重要的技術之一。在工業機器人當中應用傳感器技術可以將工業生產的靈活性提升，同時對于機器人的適應能力能夠很好的提升。在工業機器人當中對傳感器技術的具體應用主要表現在，第一，機器人的視覺傳感器應用，這主要就是給機器人進行相應視覺系統的增設，采用傳感器技術對機械零部件進行識別，對零件的具體位置準確辨別;對機器人進行視覺裝置的安裝，可以使得機器人在對一些危險材料運輸和道路情況以及導航工作中能夠有效很好的支撐。第二，機器人自身的觸覺傳感器，可以起到對機械手進行觸摸的作用，采用視覺和觸覺傳感器，可以對一些詳細的參數進行明確，以此來對工業生產的準確性提升。

2.2 傳感器技術在數控機床中的應用

在當前的機械制造生產當中，最為主要的就是數控機床技術，其和當前的機械制造生產自動化設備有著直接的聯系，在裝備制造行業的發展中有著很好的應用。數控機床當中對傳感器技術有志者很好的應用，可以對一些數控機床來對相關的參數進行自動化測量。第一，傳感器主要在數控機床溫度檢測中應用，在對工件加工當中，往往會產生一定的熱量，由于每一個部位的熱量分布不是很均勻，相應的熱量差會對數控機床有著很大的影響，并且還會對工件加工準確性產生影響。第二，在機床壓力檢測當中對于傳感器技術的有效應用，這主要就是應對一些工件夾緊力信號的檢測，并且可以對控制系統進行相應預警信號的傳輸，從而將走道降低。除此之外，傳感器技術還可以對機床的切削力變化狀態實現感應。

2.3 傳感器技術在汽車控制系統中的應用

汽車的制造以及正常行駛是人們所重視的主要內容，在汽車的控制系統當中將傳感器技術進行應用，以此使得汽車實現自動化變速以及自動制動抱死，從而將汽車性能提升。對于新型的傳感器技術的合理應用，可以將汽車性能改善，將汽車的油耗量以及尾氣排放降低，從而為人們帶來人性的服務。

3 Σ-△型萊姆開環數字輸出電流傳感器

Σ-△型A/D轉換器基于過采樣Σ-△調制和數字濾波，利用比奈奎斯特采樣頻率大得多的采樣頻率得到一系列粗糙量化數據，并由后續的數字抽取器計算出模擬信號所對應的低采樣頻率的高分辨率數字信號。其表現出的優點是元件匹配精度要求低，電路組成以數字電路為主，能有效的用速度換取分辨率，無需微調工藝就可獲得較高位數的分辨率，制作成本低，適合于標準CMOS單片集成技術。

設備需要使用一個數字濾波器來處理比特流，如圖1所示。其優點是接口簡單，而且設備可以選擇和定義濾波器，以便輸出格式適用具體的應用和匹配系統的需求。

對一個給定的比特流，用戶可以采用幾個不同的濾波器。例如：為實現“電流環”功能：如果采用sinc3濾波器、512的過采樣率（OSR），則可得到有效分辨率為12位，帶寬為5.5kHz的信號。同樣的，為實現“超限檢測”功能，如果采用sinc2濾波器、16的OSR，對應相同的比特流則可得到分辨率為6位，5.5μs響應時間的信號。另外，為了提高設備的安全性，HO系列傳感器還具有過流檢測（OCD）功能，它可以在A/D變換器前級檢測過流信號，并給出相應的輸出值，使系統快速啟動保護電路，得到保護目的。OCD的響應時間為2us。

4 結語

總而言之，隨著當前科學技術的不斷發展，機電一體化的發展也非常快，逐漸的融入到我們的生活和生產當中。傳感器技術作為機電一體化的主要技術，有效很好的應用，我們相信，在未來的傳感器技術發展中，其會逐漸朝向更好的方向發展，并且為人們的工作和生活帶來更多的幫助。

參考文獻

[1]黃永林.傳感器技術在機電一體化的應用研究[J].科技視界，2014（24）：80+361.

[2]李文悅，劉彬.傳感器技術在機電一體化中的應用[J].黑龍江科技信息，2013（24）：23.

Application of Digital Sensor Technology in Mechatronics

WANG Nan

（China National Offshore Oil and Gas Group Bohai Energy Investment Co.， Ltd. Zhuhai Guangdong? 519000）

Abstract：At this stage， the application of mechatronics technology is developing very fast， the technical content is becoming more and more mature， and the practical application of sensor technology is also expanding. This is the main component of mechatronics application. In this paper， the classification of sensors is first described， and then its application in mechatronics is discussed. Finally， the application of digital sensors is emphasized.

Key words：sensor technology; mechatronics; application