如何选择最适合的离散/数字式传感器——常见类型、技术特点和使用技巧
在选购离散传感器时需要考虑很多因素，掌握离散传感器适用的应用类型、技术特点和使用技巧，有助于在特定的应用中实现更高的效益。
离 散或数字式传感器在自动化系统中无处不在。在继电器逻辑时代，甚至在可编程逻辑控制器 (PLC) 出现之前，已经开始使用数字式传感器，在简化PLC 逻辑方面，现在仍发挥着作用。离散传感器发送开/ 关（是/否）信号，通常允许PLC 忽略模拟阈值、死区、检测速度和其他复杂性。
这些信号可能意味着“检测到部件”、“设备气压高于80PSI”、“执行机构已到达预定位置”、“在某一温度下的加热器”或其它工况。强大的设备功能的实现，高度依赖于以正确的方式使用适合的传感器。上述每个工况，都可能使用不同类型的传感器。
常见离散传感器类型
下面是用于自动化的各种常见的离散传感器。
限位开关
目前仍在广泛应用的限位开关，配置一个机械开关，与零件接触时打开或关闭。它们的形状和尺寸各异，并可以提供诸如冗余触点之类的选项。尽管机械式限位开关具有简单、实用等特点，但许多应用已开始转而使用非接触式固态传感器，因为它更灵活、使用寿命更长。限位开关也有其局限性，因为它需要与被感知部分接触。
簧片开关
簧片开关，主要用于气动领域，配置了一个由磁铁打开/ 关闭的机械开关。它们通常安装在气缸上，气缸活塞内有磁铁。请注意，测量气缸位置并不总是最佳的做法。例如，当气缸驱动联动轴将部件推入预定位置时，如果活塞从连接中出来怎么办？如果连接有溢出或反冲呢？更好的方式是测量接触部件的板，而不是测量气缸的位置。由于这些都是机械设备，因此同限位开关一样，它们也有类似的寿命问题。因此可以使用固态继电器形式的气缸开关作为替代。
接近开关
接近开关是另一种常见传感器，通常采用电感原理，这就需要使用金属（优先选用含铁的金属）以便能正常工作。也可以使用有色金属，如铝和铜，但不能像检测铁一样直接检测这些金属。在这种情况下，感知距离比较近，并且需要更大的感知目标( 有时甚至会大到无法使用)。在这种情况下，有两种方法可以改善检测：
1、把钢质螺丝安装在有色金属目标上，以便接近开关能够检测到。
2、使用“大量程”或“非屏蔽”接近开关 。因为这两种类型的趋近式传感器的顶端，有较少的金属覆盖，因此灵敏度也就更高。
确实存在某些其它类型的趋近式传感器，利用非电感原理 ( 电容和超声波)，可以测量非金属零件。但是，这种传感器并不常见，因此，在谈到接近开关时，通常认为是电感类型的。
图 1 ：屏蔽与非屏蔽接近开关。注意非屏蔽类型上附加的黄色塑料。图片来源：Breen 设备自动化服务
光电传感器
光电传感器，有一个光 “发射器” 和 “接收器”。它们可集成安装，也可分散安装。这通常是跟踪系统部件的一种低成本的方法。有时，光通过光纤的引导，或者直接在发射器/接收机中使用。检测部件，通过将光反射回接收机 ( 反射应用) 或通过阻断光束到达接收器( 直通光束应用) 来完成。
图 2 ：光电传感器的串扰问题。
选择最适合的离散传感器
在采购离散传感器时有多种选择。选择过程中，一旦确定了与机械接口类型匹配的通用传感器，还有其它需要考虑的因素：
◆ PNP 与NPN ：这是所有固态设备必需做的选择。它代表电流方向。在美国，一般使用PNP 类型的传感器，但如果设备来自于其它国家，那就必须了解PLC 输入的类型。如果PLC 手册说“ 漏型输入（sinking input）”，那它就是PNP 类型的；如果说“源型输入（sourcing input）”，那它就是NPN 类型的。某些输入模块，可以配置为两者中的任意一个。在这种情况下，请先确认连接到“公共”端的电源端子。如果公共端子为0 Vdc，那它就是PNP 类型；如果是24Vdc，则为NPN 类型。
◆ 2 线与3 线：这主要是机械触点(2线) 和固态触点(3 线) 之间的选择。
◆ 快速断开与集成电缆：许多传感器提供两种选择，永久连接电缆或快速断开连接。虽然成本略高，但“快速断开”类型，通常更易于维护。如果传感器断开，则不需要新电缆。
在某一时期，从本质上讲，离散传感器是真正的数字化，如机械压力开关使用弹簧加载的隔膜，或基于汞的恒温器，但界限正在逐渐模糊。现代的离散传感器，通常用于测量模拟量中的压力、温度、电感和亮度等参数，并使用小型计算器将其转换为数字式的“是”或“否”。
值得注意的是：现在，很多简单的传感器，都可以通过IO-Link 等技术，将模拟信息传递回PLC。如果数据已经产生，并配置了一台计算机，为什么不利用它呢？这是最新的趋势，在市场上还没有太多的应用。PLC 和梯形逻辑编程语言就是基于离散信号的概念之上。
关键概念
■ 探索离散传感器的主要用途。
■ 按类识别常见的离散传感器类型。
■ 学习最佳实践，使用离散传感器来避免落入陷阱。
思考一下
哪种类型的传感器对您的应用最有意义？
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本文来自于《控制工程中文版》（CONTROL ENGINEERING China ）2018年11-12月刊《封面故事》栏目，原标题为：选择最适合的离散传感器
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