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幹貨分享:電氣工程師的福音——運動控制周邊配套傳感器知識


來源:雷賽智能      日期:2017-05-31

什麼是傳感器?能夠感知被測量件并按照一定的規律轉換成可用的信号的器件或裝置。


什麼是傳感器?

能夠感知被測量件并按照一定的規律轉換成可用的信号的器件或裝置。


傳感器的組成


敏感元件直接感受被測量,并輸出與被測量有确定關系的物理量信号;

轉換元件将敏感元件輸出的物理量信号轉換為電信号;

變換電路負責對轉換元件輸出的電信号進行放大調制;

轉換元件和變換電路一般還需要輔助電源供電。


傳感器的功能

常将傳感器的功能與人類5大感覺器官相比拟:

光敏傳感器——

聲敏傳感器——

氣敏傳感器——

化學傳感器——

壓敏、溫敏、流體傳感器——


傳感器的種類

傳感器種類繁多,功能強大,有的含雙層或多層功能,目前國際還沒有形成統一的劃分标準。

幾類常用的傳感器

電阻應變式傳感器

溫度傳感器

光電傳感器

紅外傳感器

光纖傳感器

行程開關

接近式傳感器


一、電阻應變式傳感器

原理:材料在外界力的作用下産生機械變形時,其電阻值相應的發生變化,這種現象稱為“應變效應”。


二、溫度傳感器

測溫原理:根據電阻阻值,熱電偶的電勢随溫度不同發生有規律變化的原理。

接觸式——以導體或半導體為媒介,貼近被測物體進行測量。

非接觸式——以被檢測體的紅外特征為檢測對象進行溫度測量。


溫度傳感器按構成特點分類,常見的有4種:

①由熱敏電阻構成 

②由熱電阻構成  

③由雙金屬片式構成 

④由熱電偶構成


不同點:熱電偶是将溫度的變化轉化為電動勢輸出,而熱電阻和熱敏電阻則是将溫度的變化轉化為電阻的變化。

 

2.1熱敏電阻

分為兩類:

NTC——該類傳感器為負溫度系數傳感器,傳感器阻值随溫度的升高而減小。

PTC——該類傳感器為正溫度系數傳感器,傳感器阻值随溫度的升高而增大。

PTC/NTC熱敏電阻傳感器圖片

應用:過載,溫控開關(回流爐,焊2/3級管共晶機)


 

2.2熱電阻

原理:是基于導體或半導體的電阻值随着溫度的變化而變化的特性。

3種常見的熱電阻溫度傳感器


 

2.3  雙金屬片

原理:利用金屬熱元件的熱膨脹和熱慣性原理,每種金屬的熱膨脹系數不同。

雙金屬片溫控開關及原理圖


 

2.4  熱電偶

原理:2種不同的金屬材料組成閉合回路,在2種金屬材料的節點處加熱,按下圖接法,電流儀表會發生偏轉,這種現象叫做熱電效應。

熱電偶測溫原理圖及實物圖


三、光感傳感器

光電傳感器是采用光電元件作為檢測元件的傳感器。它首先把被測量的變化轉換成光信号的變化,然後借助光電元件進一步将光信号轉換成電信号。光電傳感器一般由光源、光學通路和光電元件三部分組成。

 

3.1  光敏管

原理:利用光的強弱來控制晶體管的導通,放大,截止幾種工作狀态以至于來控制電壓/電流的導通和放大。

不同類型:

光敏二級管

光敏三級管


 

3.2  光敏電阻

原理:1. 有光照時其阻值會急速減少以使電路發生動作。2. 無光照是其阻值會急速增加以使電路發生動作。

電路原理圖

實物圖


 

3.3  光耦合器

原理:以光為媒介轉換為電信号的一種轉換器件,實現電——光——電的轉換

實物圖


四、紅外傳感器

原理:

紅外線是不可見光,所有高于絕對零度(-273.15C) 的物體都可以産生紅外線——熱射線。

紅外線傳感器是通過接收被測物體所發出的紅外線,再經内部電路轉換,進而實現探測被測對象的目的。

實物圖

優點:

非接觸式測量,無傳感器物理損耗,靈敏度高,反應快。

吸收與傳播特點:

反射,折射,散射,幹涉,吸收。


五、光纖式傳感器

原理&優點

應用&樣圖


六、行程開關(感應器)

原理:

利用機械運動部件的碰撞(直接接觸)使其觸頭動作來實現接通或分斷控制電路,從而達到控制的目的。


七、接近傳感器

原理:

感知有無物體接近, 利用對接近物體的敏感特性達到控制開關通或斷的目的。

特點:

接近開關是種開關型傳感器(即無觸點開關),它既有行程開關、微動開關的特性,同時具有傳感性能,且動作可靠,性能穩定,頻率響應快,應用壽命長,抗幹擾能力強等、并具有防水、防震、耐腐蝕等特點。

實物圖


傳感器與雷賽控制産品的正确匹配

三個要點

 

要點一:

對于晶體管開關,隻能直接連NPN型而不能直接連PNP型。

 

要點二:

 對于下列我公司控制卡産品采用了下圖電路。

DMC1000、DMC1000B、DMC1380、DMC1410、MC1410B、DMC2410、DMC2410B、DMC2C80、DMC3410、MC3410-RGJ、DMC4400、DMC4420 、 DMC5400、DMC5480、IOC0640、IOC1280。

接兩線開關可能會有誤動作

電路原理解釋:

兩線開關一般會有漏電流,0.5mA ~ 1.5mA左右。如果第一種輸入電路接兩線開關,由于所有漏電流都會經過光耦,很可能外部輸入還沒有觸發時控制卡就檢測到有效輸入信号。


 

要點三:

對于采用了下列接線盒的我公司控制卡産品采用了下圖電路。

ACC3400、ACC3600、ACC3800等

注:輸入線不要和電源線綁在一起,容易引入幹擾