拉线位移传感器常识：应用、机座与行程

拉线位移传感器常识里真正要先弄明白的，是应用场合、机座型号、行程边界这三件事，顺序搞反了后面全是返工。液压机械、立体仓库、电梯、龙门吊、水闸、桥梁监测这些场合都能用，但对量程、精度和输出的要求差得很远；先拿工况去对，再定机座和行程，最后才落到输出信号和负载怎么接。下面按这个顺序往下讲。

拉线位移传感器常识第一件事：它到底能用在哪

用得上的地方比多数人想的多：液压机械、仓储机械里的立体仓库定位、搬运设备、电梯、龙门吊、行吊、起重机、升降机、港口设备、水闸控制、水位控制、工程机械、注塑机、包装机械、船舶机械、裁床、木工机械，还有桥梁监测——桥梁主要是测桥墩位移。肯定还有我们没碰到的用法，所以每接一个新客户都要问清楚他怎么用，才好举一反三。

现象：同一支 2000mm 量程的产品，用在电梯上几年没事，用在船闸上不到一年就出问题。原因：船闸、水闸这类场合常年潮湿带盐雾，防护和出线密封是主要矛盾；立体仓库是高频往复，磨的是钢丝绳和回弹；锻压、液压机械震动大，磨的是支架固定和接线端子。处理：先把工况里最狠的那一项挑出来——潮湿、频率还是震动——再往对应的规格上靠，而不是拿一个通用型号到处套。

机座型号怎么分：S、M、L、XL 的行程边界

机座型号定了，能做的行程上限就定了。S（小型）型：1000mm 以内一档，1000～2000mm 是另一档，同一个机座里行程可以按要求配。M（中型）型：电阻、电压、电流三种模拟输出的最大有效行程一样，为 7000mm；脉冲输出的最大有效行程为 8000mm。L（大型）型：模拟输出最大 11000mm，脉冲输出最大 20000mm。再往上走就选 XL（超大型）型。厂家后续还有扩展行程的规划，具体以最新样本为准。

选型时要盯住有效行程的衔接：行程小于某个机座的最大有效行程、同时大于下一档机座的上限，就可以在这个机座里配。两条界线都要守——不要用大号机座去做小行程的产品，成本下不来；也不要指望小机座硬撑大行程，齿轮和弹簧的余量会绷得很紧。

上面这些行程档位是常规配置，特殊行程要靠齿轮传动比和轮径去凑，具体以厂家样本为准，别照抄表格。

线性精度 0.25%FS 到底是什么概念

普通型电阻、电压、电流输出统称模拟信号输出。模拟信号是连续的，理论上可以无限分辨，所以客户问模拟输出型的分辨率是多少，答案就是无限分辨——它没有"一个脉冲对应多少毫米"这回事。它的线性精度按 0.25%FS 算，也就是最大误差等于有效行程乘以 0.25%。

举个数：有效行程 2000mm，最大误差就是 5mm。换算成电压也是最大输出电压的 0.25%：5V 量程对应 0.0125V，10V 量程对应 0.025V。换算成电流要留神基准——4～20mA 之间有 16mA 的间距，误差以 16mA 为基准算 0.25%，得到 0.04mA，不是拿 20mA 去乘。这个最大误差基本出现在行程的正中间位置。

现象：有客户打电话说传感器坏了，中段读数跟卡尺差好几毫米，两头反而好得很。原因：模拟输出的最大误差就落在行程中段，误差曲线是个弓形，不是恒定偏差。处理：按合同里的精度条款对——2000mm 量程在 5mm 以内属正常范围，要更准就得换脉冲输出或者更高精度档，别按中段这一点去判故障。

重复精度是另一码事

重复精度以前讲得少，它指的是拉绳每次都回到同一个位置，输出值能差多少。这个差值折算到行程上，就是重复精度。举例：有效行程 2000mm 的电流输出型，(20-4)/2000＝0.008mA/mm，也就是每 1mm 对应 0.008mA；若重复性误差折算到 0.002mA，对应的尺寸就是 0.25mm，按总量程算 0.25/2000＝0.0125%。

模拟输出的重复性精度一般就定在 0.0125%FS。FS 是全程的意思，所以线性精度写成 0.25%FS、重复性写成 0.0125%FS，含义都是"相对总长的百分之多少"。有人习惯把精度说成误差，其实说的是一回事，谈的时候把基准讲清楚就不会扯皮。

脉冲输出：精度其实由线轮直径定

脉冲型输出的精度由编码器决定。这里只讲增量型：A、B、Z 三相输出，加一个电源正、一个电源负，共五根线；驱动方式也就是带负载的方式，有正交输出和推挽输出之分，接线前先确认。

编码器常见每圈 2500 个脉冲、3600 个脉冲、5000 个脉冲，简称 2500 线、3600 线、5000 线。常规场合选 3600 线够用；5000 线以上价格开始贵，一万线更贵，贵在加工难度上去。具体线数对应的价格和交期，以厂家样本为准。

算精度要看线轮直径。线轮直径 100mm，周长就是 314.159mm；配 3600 线编码器，一个脉冲对应 314.159/3600＝0.0873mm，注意这是按一圈算出来的。如果有效行程是 3141.59mm（仅为举例），误差率就是 0.0873/3141.59＝0.00278%，不到十万分之三。所以脉冲输出的精度瓶颈不在编码器上。

电压型和电流型怎么接、负载电阻配多少

电压型有 0-5V、0-10V 两种，部分型号还能通过切换开关改成 5-0V、10-0V。三条线：正电源 24V、电源负极、输出。输出的电压值是参照电源负极的，所以电源负极就是共线（com）。电压输出可以接电阻负载，但电阻一般不能小于 1000Ω——电阻太小回路电流就大，容易把元器件烧掉。

电流型有两线制和三线制，要推荐客户选两线制。两线制负载能力强，加上负载以后输出数值不漂，稳定性好，也不容易受外界干扰，工厂调好之后客户现场不用再重新调。三线制就不一样：负载小时电流可能大，负载大了电流可能小，出厂调好了到现场往往还得再调一次。

电流型的负载电阻不能太大，一般不超过 700Ω。超过了，20mA 时电阻上的压降就达到 14V，芯片上的工作电压不够，就不能正常工作，电流太大还容易把芯片顶坏。接法也要分清：三线制的负载接在输出线（黑色）上；两线制的负载电阻串接在电源负极上。

几条现场经验，看现象判原因

现象：电压输出型现场挂了 500Ω 左右的负载，用了没几天模块就发烫，输出还往下掉。原因：负载电阻低于 1000Ω，回路电流偏大，模块和元器件都在硬扛。处理：把负载换到 1000Ω 以上，或者中间加一级隔离变送；换完先摸温度，再核对一遍全量程输出。

现象：客户把三线制电流型换成两线制以后，同一台设备现场不用再调零，读数也稳了。原因：两线制负载能力强，负载变化不影响输出电流，抗干扰也更好。处理：新项目直接按两线制选；已经在用三线制的，把负载电阻压在 700Ω 以内，换完重新调一次零点和满量程。

现象：立体仓库那台用了接近一年，行程两端的读数开始偏，中间反而准。原因：高频往复把钢丝绳和出线口磨了一遍，两端是受力最重的区段，误差先在那里显出来。处理：定期查绳和出线口，行程两端各留 3% 以上余量，别让绳子天天拉到底。

常见问题

问：模拟输出型被问分辨率是多少，该怎么答？
答：直接答"无限分辨"。模拟信号是连续的，没有离散的计数单位，不存在一个脉冲对应多少毫米的说法。真正要谈的是线性精度和重复精度两个指标，把这两个讲清楚，客户就不会再追着问分辨率。

问：0.25%FS 的最大误差出现在哪个位置？
答：基本在行程正中间。误差曲线是弓形的，两端小、中间大。所以验收时别只测中间，也别只测两端，两端、中间、四分之一处都点一下，才知道整支表的表现。

问：脉冲输出的精度为什么说不用太担心？
答：因为它是按圈算的。线轮直径 100mm、3600 线编码器，一个脉冲才 0.0873mm，摊到几米的行程上误差率不到十万分之三。真正影响实际精度的是机械同心度、绳径和回程间隙，编码器本身不是短板。

问：电流型到底选两线制还是三线制？
答：优先两线制。负载能力强、输出不漂、抗干扰好，工厂调好现场基本不用再动。三线制在负载稳定的场合也能用，但负载一大一小输出就跟着变，现场复调的概率高。

问：负载电阻为什么一头卡 1000Ω、一头卡 700Ω？
答：电压型怕负载太小，电阻低于 1000Ω 电流就大，容易烧元器件；电流型怕负载太大，超过 700Ω 时 20mA 压降就有 14V，芯片工作电压不够会不正常工作。两个数字是两头的界线，不是随口定的。