数字传感器技术在机电一体化中的应用

王楠

摘要：现阶段，对于机电一体化技术的应用发展速度非常快，技术内容也越来越成熟，对传感器技术的实际应用也不断扩大，这是机电一体化应用的主要构成部分。本文首先对传感器的分类进行阐述，然后对其在机电一体化中的应用进行探讨，最后着重介绍数字传感器的应用。

关键词：传感器技术;机电一体化;应用

中图分类号：TP212 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2018）12-0093-01

1 传感器的分类

传感器应用主要就是在信息感知技术应用基础上建立，采用信息感知技术的有效应用，将传感器的应用效果体现出来，因为传感器在实际的应用当中，其自身的技术感知有着不同，需要对实际的传感器种类进行明确，这样才能够在对传感器技术的应用当中，根据传感器技术种类进行相应技术应用要点的对应。通常，传感器设计需要按照不同的设计要求和设计技术应用，所产生传感器技术应用方式也不同。具体的分类主要有以下几点：

首先，根据传感器能量转化原则，其主要分为能量转化和能量控制传感器，在实际的应用中，主要采用对能量转化实现控制，以此确保能量转化控制当中的相关技术合理应用。第二，根据所测的参量进行制造区分的设计，对于其主要可以分为三种，主要有物性参量、机械量参量以及热工参量控制三种。第三，根据传感器生产材料的不同，对于其主要可以分为晶体结构和物理结构。在实际的应用当中，主要是根据其应用当中不同的技术来选择，在对技术应用控制分析当中，需要能够根据技术应用要求对相应的技术要点进行选择，采用对技术要点的优化，将技术应用能力提升。

2 机电一体化系统中传感器技术的应用分析

2.1 傳感器技术在工业机器人中的应用分析

在当前复杂的环境当中对工业机器人的作用有效的体现出来，在工业自动化生产当中，工业机器人是非常重要的技术之一。在工业机器人当中应用传感器技术可以将工业生产的灵活性提升，同时对于机器人的适应能力能够很好的提升。在工业机器人当中对传感器技术的具体应用主要表现在，第一，机器人的视觉传感器应用，这主要就是给机器人进行相应视觉系统的增设，采用传感器技术对机械零部件进行识别，对零件的具体位置准确辨别;对机器人进行视觉装置的安装，可以使得机器人在对一些危险材料运输和道路情况以及导航工作中能够有效很好的支撑。第二，机器人自身的触觉传感器，可以起到对机械手进行触摸的作用，采用视觉和触觉传感器，可以对一些详细的参数进行明确，以此来对工业生产的准确性提升。

2.2 传感器技术在数控机床中的应用

在当前的机械制造生产当中，最为主要的就是数控机床技术，其和当前的机械制造生产自动化设备有着直接的联系，在装备制造行业的发展中有着很好的应用。数控机床当中对传感器技术有志者很好的应用，可以对一些数控机床来对相关的参数进行自动化测量。第一，传感器主要在数控机床温度检测中应用，在对工件加工当中，往往会产生一定的热量，由于每一个部位的热量分布不是很均匀，相应的热量差会对数控机床有着很大的影响，并且还会对工件加工准确性产生影响。第二，在机床压力检测当中对于传感器技术的有效应用，这主要就是应对一些工件夹紧力信号的检测，并且可以对控制系统进行相应预警信号的传输，从而将走道降低。除此之外，传感器技术还可以对机床的切削力变化状态实现感应。

2.3 传感器技术在汽车控制系统中的应用

汽车的制造以及正常行驶是人们所重视的主要内容，在汽车的控制系统当中将传感器技术进行应用，以此使得汽车实现自动化变速以及自动制动抱死，从而将汽车性能提升。对于新型的传感器技术的合理应用，可以将汽车性能改善，将汽车的油耗量以及尾气排放降低，从而为人们带来人性的服务。

3 Σ-△型莱姆开环数字输出电流传感器

Σ-△型A/D转换器基于过采样Σ-△调制和数字滤波，利用比奈奎斯特采样频率大得多的采样频率得到一系列粗糙量化数据，并由后续的数字抽取器计算出模拟信号所对应的低采样频率的高分辨率数字信号。其表现出的优点是元件匹配精度要求低，电路组成以数字电路为主，能有效的用速度换取分辨率，无需微调工艺就可获得较高位数的分辨率，制作成本低，适合于标准CMOS单片集成技术。

设备需要使用一个数字滤波器来处理比特流，如图1所示。其优点是接口简单，而且设备可以选择和定义滤波器，以便输出格式适用具体的应用和匹配系统的需求。

对一个给定的比特流，用户可以采用几个不同的滤波器。例如：为实现“电流环”功能：如果采用sinc3滤波器、512的过采样率（OSR），则可得到有效分辨率为12位，带宽为5.5kHz的信号。同样的，为实现“超限检测”功能，如果采用sinc2滤波器、16的OSR，对应相同的比特流则可得到分辨率为6位，5.5μs响应时间的信号。另外，为了提高设备的安全性，HO系列传感器还具有过流检测（OCD）功能，它可以在A/D变换器前级检测过流信号，并给出相应的输出值，使系统快速启动保护电路，得到保护目的。OCD的响应时间为2us。

4 结语

总而言之，随着当前科学技术的不断发展，机电一体化的发展也非常快，逐渐的融入到我们的生活和生产当中。传感器技术作为机电一体化的主要技术，有效很好的应用，我们相信，在未来的传感器技术发展中，其会逐渐朝向更好的方向发展，并且为人们的工作和生活带来更多的帮助。

参考文献

[1]黄永林.传感器技术在机电一体化的应用研究[J].科技视界，2014（24）：80+361.

[2]李文悦，刘彬.传感器技术在机电一体化中的应用[J].黑龙江科技信息，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