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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

什麽是傳感器?能夠感知被測量件並按照一定的規律轉換成可用的信號的器件或裝置。


什麽是傳感器?

能夠感知被測量件並按照一定的規律轉換成可用的信號的器件或裝置。


傳感器的組成


敏感元件直接感受被測量,並輸出與被測量有確定關系的物理量信號;

轉換元件將敏感元件輸出的物理量信號轉換爲電信號;

變換電路负责对轉換元件输出的电信号进行放大调制;

轉換元件和變換電路一般还需要輔助電源供電。


傳感器的功能

常将傳感器的功能与人类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標准。

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,這種現象稱爲“應變效應”。


二、溫度傳感器

測溫原理:根據電阻阻值,熱電偶的電勢隨溫度不同發生有規律變化的原理。

接觸式——以导体或半导体为媒介,贴近被测物体进行测量。

非接觸式——以被檢測體的紅外特征爲檢測對象進行溫度測量。


溫度傳感器按构成特点分类,常见的有4种:

①由熱敏電阻構成 

②由热电阻构成  

③由雙金屬片式構成 

④由熱電偶構成


不同點:熱電偶是將溫度的變化轉化爲電動勢輸出,而熱電阻和熱敏電阻則是將溫度的變化轉化爲電阻的變化。

 

2.1熱敏電阻

分爲兩類:

NTC——該類傳感器爲負溫度系數傳感器,傳感器阻值隨溫度的升高而減小。

PTC——該類傳感器爲正溫度系數傳感器,傳感器阻值隨溫度的升高而增大。

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隨著溫度的變化而變化的特性。

3种常见的热电阻溫度傳感器


 

2.3  双金属片

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  热电偶

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电元件作为检测元件的传感器。它首先把被测量的变化转换成光信号的变化,然后借助光电元件进一步将光信号转换成电信号。光電傳感器一般由光源、光学通路和光电元件三部分组成。

 

3.1  光敏管

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

不同類型:

光敏二級管

光敏三級管


 

3.2  光敏电阻

原理:1. 有光照时其阻值会急速减少以使电路发生动作。2. 无光照是其阻值会急速增加以使电路发生动作。

電路原理圖

實物圖


 

3.3  光耦合器

原理:以光爲媒介轉換爲電信號的一種轉換器件,實現電——光——電的轉換

實物圖


四、紅外傳感器

原理:

红外线是不可见光,所有高于绝对零度(-273.15C) 的物体都可以产生红外线——热射线。

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

實物圖

優點:

非接觸式测量,无传感器物理损耗,灵敏度高,反应快。

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(感应器)

原理:

利用机械运动部件的碰撞(直接接觸)使其觸头动作来实现接通或分断控制电路,从而达到控制的目的。


七、接近傳感器

原理:

感知有无物体接近, 利用对接近物体的敏感特性达到控制开关通或断的目的。

特點:

接近开关是种开关型传感器(即无觸点开关),它既有行程開關、微动开关的特性,同时具有传感性能,且动作可靠,性能稳定,频率响应快,应用寿命长,抗干扰能力强等、并具有防水、防震、耐腐蚀等特点。

實物圖


傳感器與雷賽控制産品的正確匹配

三個要點

 

要點一:

對于晶體管開關,只能直接連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:

两线开关一般会有漏电流,0.5mA ~ 1.5mA左右。如果第一种输入电路接两线开关,由于所有漏电流都会经过光耦,很可能外部输入还没有觸发时控制卡就检测到有效输入信号。


 

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