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第一章接近传感器 一 概述二 工作原理三 特点四 专用术语五 使用时的注意事项六 命名标准及选型七 应用八 实验九 故障排除 一 接近传感器的概述 又称接近开关 能以非接触方式检测到物体的接近和附近物体有无的产品总称为 接近开关 是代替限位开关等接触式检测方式 以无需接触检测对象进行检测为目的的传感器的总称 根据检测原理和被测物体的不同 接近传感器主要分为电感式 静电容式两大类 接近传感器的磁力线 检测到磁力线的变化传感器输出信号 感应电流的反磁力线 信号线 检测对象 具备产生感应电流的能力 否则不能被检测出来 检测距离 产生感应电流能力越强 检测距离越长 二 接近传感器工作原理 电感式 金属磁性强弱不一 利用接近传感器对不同金属的检测距离的不同 把生产线上不同的金属罐分类 检测距离 0 8 30mm 接近传感器应用 电感式 检测出来 主回路 电容式接近传感器 检测物体 二 接近传感器工作原理 电容式 検出物体 介电常数 相对于真空 通过静电容量的变化传感器给出输出信号 由于产品中具有不同的静电容量 利用静电容量型接近传感器可以检测出纸盒包装内有无饮品 接近传感器应用 电容式 检测距离 3 25mm 三 接近传感器特点 由于能以非接触方式进行检测 所以不会磨损和损伤被测物体 由于采用无接点输出方式 因此寿命延长 与接触式开关相比 可实现高速响应 不受检测物体颜色的影响 四 接近传感器术语 四 接近传感器术语 四 接近传感器术语 四 接近传感器术语 四 接近传感器术语 磁力线集中检测距离较短 磁力线分散检测距离长 屏蔽型 非屏蔽型 四 接近传感器术语 屏蔽型 非屏蔽型 安装上的区别 四 接近传感器术语 输出状态 输出形式 主回路 負荷 茶 蓝 黒 出力 V 0V V 主回路 負荷 茶 蓝 黒 出力 0V 直流2线式 交流2线式 直流三线式 NPN 直流三线式 PNP 五 接近传感器注意事项 检测物体的大小 材料与检测距离的关系 物体的大小小于标准检测物体时 检测距离变小 对于同等大小的物体来说 依材料不同而不同 铁的检测距离最长 铝 黄铜等非磁性金属的检测距离较小 2 检测物体的厚度与检测距离的关系 一般检测物体以1mm为准 磁性金属 铁 镍等 的厚度请大于1mm 厚度小于0 01mm的箔 可以得到与磁性体同等的检测距离 表皮效应 此外 对蒸膜等极薄材料及无导电性物体也无法检测 表皮效应仅非磁性金属才有 五 接近传感器注意事项 3 相互干扰接近传感器以高频率振动 相邻设置的话会引起相互干扰 相邻使用不同频率的传感器可以防止相互干扰 在样本上各种型号的种类表中对不同频率的有无都有记载如 E2E X3D1 NE2E X3D15 NE2E X10D1 M1GE2E X10D15 M1G 五 接近传感器注意事项 4 电源复位时间 电源OFF时 传感器电源先通后断 将负载与传感器连接在不同电源时 传感器在电源接通后100ms以内即处于可检测状态 请务必先接通传感器电源 因为电源OFF时会发生输出脉冲 需设计成让负载或负载线路的电源先行OFF 5 传感器导线颜色 几乎所有传感器通用 电源 褐 蓝 交流两线也是褐 蓝控制输出 输出1 黑输出2 橙特殊功能 粉6 传感器动作指示灯颜色日本美国的标准为红色 欧洲为橙色 所以IEC使用橙色 现欧姆龙的产品多为红色 五 接近传感器注意事项 负载指示灯 直流电源 主回路 OFF 3线式配线 ON 7 漏电流 五 接近传感器注意事项 负载指示灯 OFF 2线式配线 直流电源 主回路 传感器的动作电流为泄漏电流 O 负载电流 五 接近传感器注意事项 7 漏电流 OFF 直流电源 主回路 OFF 漏电流 IR IR 负载指示灯 五 接近传感器注意事项 7 漏电流 六 接近传感器型号标准及选型 以E2系列的为例 E2 教材P8 型号标准 选型要点 1 检测物体的材质金属 电感式非金属 电容式 电容式的也可用于金属物体的检测 另外 有些专门检测某种物质的接近传感器 如E2CY专用于检测铝 2 检测物体的大小 厚度大小要求大于标准检测物体 对于磁性金属 非金属 要求厚度大于1mm 对于非磁性金属 小于0 1mm的比大于1mm的检测效果好 3 检测距离电感式 0 8 30mm电容式 3 25mm接近传感器通常直径 检测面的面积 越大 检测距离越远 4 输出形式和接线方式交流二线式直流二线式直流三线式 5 响应频率规定了传感器检测物体时所能达到的最快速度 如果超过该频率则传感器来不及反应输出 就会导致漏检测的情况发生 一般电感式接近传感器的响应频率在25Hz 3KHz不等 电容式接近传感器则比较低 在10 100Hz 6 屏蔽 非屏蔽屏蔽 检测距离近 不易受周围物体干扰非屏蔽型 检测距离要远 较易受周围物体的干扰安装时要留有一定的空间余量 7 其他外形尺寸 开关容量 IP等级等 六 接近传感器型号标准及选型 NPN 用于一般的晶体管 可直接连接在可编程显示器控制器及计数器上PNP 主要是组装在出口欧洲的机械上 选型要点 接近传感器检测电机的转速 教材P10 七 接近传感器应用 九 接近传感器故障排除 教材P11 12 八 接近传感器实验 实验一 1 电感式接近传感器E2E X10ME1检测不同材质的金属 2 电容式接近传感器E2K C25ME1检测纸杯中是否有液体 第二章光电 光纤 传感器介绍 一 光电传感器概述二 光电传感器的工作原理及应用场合三 光纤工作原理 光纤式传感器产品介绍四 光电 光纤 传感器术语五 光电 光纤 传感器注意事项六 光电 光纤 传感器命名及选型七 光电传感器实验八 光纤传感器菜单 功能介绍 实验九 光电 光纤 传感器故障排除 一 光电传感器概述 光电传感器 是利用光的各种性质 检测物体的有无和表面状态的变化等的传感器 光电传感器主要由发光的投光部和接受光线的受光部构成 如果投射的光线因检测物体不同而被遮掩或反射 到达受光部的量将会发生变化 受光部将检测出这种变化 并转换为电气信号 进行输出 大多使用可视光 主要为红色 也用绿色 蓝色来判断颜色 和红外光 光电传感器主要分为对射型 回归反射型 扩散反射型 限定反射型 距离设定型等 主回路 电源 投光器 电源 负载 主回路 受光器 茶 青 黒 茶 蓝 L3 L3 二 对射型光电传感器原理 应用 车辆的通过检测 投受光器 回归反射板 主回路 电源 负载 二 回归反射型光电传感器原理 应用 透明瓶的通过检测 扩散反射型检测正反射光和扩散反射光 距离设定型检测扩散反射光 限定反射型检测正反射光 接受扩散反射光 调整一定角度投光 只接受正反射光 投光区域 正反射光 扩散反射光 都受光 反射型传感器比较 投受光器 主回路 电源 负载 二 扩散反射型光电传感器原理 应用 纸箱的通过检测 投光素子 受光素子 呈正反射光结构 检测距离限定于某个范围 不易受到背景物体的干扰 光強 检测距离 二 限定反射型光电传感器原理 应用 检测磁带上有无IC片部件 投光素子 PSD 检测距离 可变 ON OFF 门槛値 PSD输出 检测距离 检测方式和前面的一样 但是受光素子是PSD 位置检测元件 利用PSD上的光点位置的变化阻值也在变化 注 PSD上的光点的位置决定输出 而不是光量 二 距离设定型光电传感器原理 应用 不同流水线上的瓦楞纸箱 检测黑轮胎 二 色彩传感器的原理 构造 E3MC 红LED 绿LED 蓝LED PD 被测物体 投光脉冲 反射光脉冲 以紫色为例 RGB光依次以同样的水平 混合时为白光 投光 根据物体颜色RGB的反射水平会发生变化 所以与PD的的投光同期受光之后以RGB的水平来判断物体的颜色 色彩传感器 色彩传感器的应用 色彩传感器的应用 三 光纤传感器 光纤传感器是一种放大器分离型的光电传感器 光纤传感器中也有对射型 回归反射型和扩散反射型 光纤传感器能够检测一些由于空间太小一般传感器无法安装的场合 或特殊环境下 光纤传感器因为光纤的优点以及它的数字化显示 管理 是目前光电传感器发展的主流 核心 塑料 在核心里 光是边重复全反射边前进的 因为损失非常少 所以可以做到长距离的传送 光纤工作原理 保护膜 包层 空气 包层是非常薄的 人眼只有确认到核心和保护膜 光的传播方式 投光区域 检测区域 受光区域 光纤工作原理 光纤传感器的发展趋势 1990 1995 2000 2005 适合狭小的安装空间 灵敏度调节更简便 标准化的数字操作 省配线 Manualadjustertype Teachingtype Digitaltype E3X A E3X A E3X DA N E3X T NM E3X H E3X DA S MDA 检测精度更高更稳定 市场趋势 数据记录跟踪 高速 高精度应用的增长 客户倾向于数字式的传感器的简便操作 数字式销售量迅速增长 示教模式 示教 手动调节 稳定指示 亮度条显示 稳定指示 亮度条显示 数字显示 亮度条显示 百分比显示 等等 双显示 顺应市场要求而改进 手动调节模式 光纤传感器的发展趋势 数字式光纤传感器 E3X 支持长期稳定的高精度检测的 元素 回路 通过采用新开发的4元素 AutoPowerControl 回路 实现同行业最高级的长期稳定检测 无 无 无APC回路 有APC回路 时间 时间 E3X系列 操作的标准化 管理的数值化随着需要的变化 传感器也在不停进化 受光量 门槛值 受光量 峰值保持 百分比 门槛值 大型光量条 在使用过程中 能从有帮助性的丰富的表示方法中根据实际用途进行选择 E3X系列 OMRON专利省配线接线 已获得专利 1 减少接线2 不需要额外的连接器3 主从单元采用相同的模型 减少产品类型 E3X系列 进一步发挥传感器性能的手机式控制器 已获得专利 能在光纤的探头旁边进行设定 示教 微调整 通过统一示教多个放大器能被同时进行示教 E3X系列 满足多样化需求的光纤单元可根据安装位置的不同选择各种形态1 标准型2 特殊光束型 E3X系列 无变化 不能检测 可以检测 无工件 有工件 能解决近距离设置的光量饱和以及光量不足的问题 按一下 受光量有变化 能够检测 透明工件 E3X系列 同行业最薄实现 通道相当于 E3X MDA 型 E3X MDA系列 应用 检测物体的有无并且判定其正反面 首先检测物体的有无 然后判定物体的正 反面 以往实现此功能需要两个传感器 但是现在使用E3X MDA只要一个就可以实现 解决 E3X MDA系列 E3X DAC S颜色传感型数字式光纤传感器 为解决光纤传感器应用上的不足 开发提供简单 稳定检测的产品 光纤传感器 反射型光纤头的应用很多 依据工件的反射率特性 选择光源受到工件震动的影响很小配置白色 可进行颜色识别 通过光纤实现更简单 稳定的检测 目标行业食品 包装行业记录检测应用时 不必选择蓝色或绿色光源 自动示教实现简单 普通传送带之前光量识别易受反射率特性及工件晃动的影响 现在该产品可稳定检测 开发背景 配置色彩识别引擎 功能特点 白色 一体 受光端子 多级处理 仅需1台 商品特点 简单 可靠 配置色彩识别引擎 商品特点 简单 可靠 配置色彩识别引擎 半透明物体检测 主要应用 E3X ZD的特点 外观介绍 动作表示灯 光量表示灯受光量或门槛值 9999 的显示 LON DON状態表示灯不打开翻盖即可知L D ON TEACH按键单键单功能高度区别设计防止误按其他键 L ON D ON 高度区别设计防止误按其他键 大尺寸的手动按钮行业中最大 方便男生大手指操作凹槽设计更加轻松的按压整体按键设计无需移动手指即可调整 FROM 光纤锁 余裕度 単位 表示灯余裕度 受光量 门槛值 操作键 UP DOWN和TEACH TEACH RUN切换开关 TIMER切换开关 动作模式切替 L ON D ON TO Teach表示灯 传感器处于示教状态还是正常动作状态一目了然 光纤锁 动作表示灯 E3X SD E3X ZD 操作性提升1 独立的示教键两次按钮即可完成设定 节省工时 操作便捷易记忆示教的同时完成了最佳光量调整 省去光量过大或过小的调整时间 E3X ZD特点 操作性 E3X ZD的特点 操作性 2 去除了菜单选择功能无需记忆按键操作 也不用担心找不到说明书的时候无法完成设定3 超大按钮 方便微调门槛值4 显示从999P改为9999 客户可以更直观的了解入光状态 注 删减TIMER的功能多数应用客户不会使用传感器的延时功能 而是用PLC等来实现控制 市场趋势 所以新商品中去除该功能 E3X ZD定位 韩国 国产 FX 301 FS V1 FS2 E3X ZD FS V2 FX 400 E3X DA11 S FS V3 FS N E3X DA21 S FX 311 价格 性能 潜力80Kpcs 年 E3X NA ZT OMRON 其他 新商品关注重点区域 配套光纤头E32 Z型号介绍 2010 6 1新开放的24种E32 Z形式光纤头 6种原有的E32 Z形式光纤头 与E3X ZD组合销售达到切替竞争品最大效果 注 详细信息可查询E3X ZD样本第8 9页 应用实例 1 检测电子部品的有无 OMRON镜头分布 代表 E32 ZC31 E39 F3A 5 检测距离7mm光斑直径 0 5mm 贴装部品的通过检测 OMRON区域光纤分布 代表 有无判别 应用实例 2 光电 光纤 传感器的特点 检测距离长 对检测物体的限制少以检测物体引起的遮光和反射为检测原理 所以不象接近传感器等将检测物体限定在金属 它可对玻璃 塑料 木材 液体等几乎所有物体进行检测 响应时间短光本身为高速 并且传感器的电路都由电子零件构成 所以不包含机械性工作时间 响应时间非常短 分辨率高能通过先进技术使投光光束集中为小光点 或通过构成特殊的受光光学系统 来实现高分辨率 也可进行微小物体的检测和高精度的位置检测 便于调整在投射可视光的类型中 投光光束是眼睛可见的 便于对检测物体的位置进行调整 可实现颜色判别通过检测物体形成的光的反射率和吸收率根据被投光的光线波长和检测物体的颜色组合而有所差异 利用这种性质 可对检测物体的颜色进行检测 四 光电 光纤 传感器术语 一 检测距离对射型 投光器与受光器直接的距离 回归反射型 投受光器到反射板的距离 扩散反射型 限定反射性 距离设定型 投受光器与检测物体直接的距离 二 应差距离动作距离与复位距离的差 主要指扩散反射型 三 响应时间从输入光的断续开始到控制输出的动作或复位为止的时间 四 光电 光纤 传感器术语 四 遮光动作与入光动作遮光是遮断或者减少进入受光器的光束时使用输出型 入光则是增加进入受光器的光束时使用输出型 五 自我诊断功能判断光量的稳定度 一般光电传感器都带有的绿色稳定指示灯 绿色和橙色灯同时亮表示稳定检测 自我诊断输出 不稳定时输出 四 光电 光纤 传感器术语 六 外部输入诊断通过将对射型投光器的导线 粉 蓝 间短路 可在任意时间使投光停止 投光器和受光器间没有检测物体时 工作前 对投光器进行ON OFF设置 如果受光器侧的输出没有变化 说明传感器发生异常 四 光电 光纤 传感器术语 七 标准检测物体对射型和回归反射型是根据光学结构的对角线长度将直径较大的不透明体的尺寸作为标准物体 一般的对射型是以投 受光器的对角线长度作为标准检测物体的长度 回归反射型则是以反射板的对角线长度作为标准检测物体的直径 扩散反射型是根据投光束的直径将大张的白纸作为标准检测物体 四 光电 光纤 传感器术语 八 M S R功能利用回归反射型的光电传感器内置的偏光过滤器与回归反射板的特性 拥有只接受从回归反射板返回的反射光功能的结构 通过投光侧偏光过滤器的光将变为横向偏光 反射到回归反射板三面直角棱镜的光线 其偏光方向将从横向变为纵向 其反射光将通过受光侧的偏光过滤器 到达受光元件 四 光电 光纤 传感器术语 通过M S R检测无光泽物通过1与2来区分 检测有光泽物体通过1与3来区分 M S R 功能应用 二 使用环境亮度 环境照明 指受光器的受光面亮度 单位Lux 我们将受光输出相对于200Lux时的值变化 20 时的亮度定义为 使用环境亮度 并不是进行误动作之前的 动作界限亮度 受光面照度 五 光电 光纤 传感器注意事项 一 无感应地带 三 平行移动特性 动作区域 五 光电 光纤 传感器注意事项 型号标准光电传感器型号很多 命名方式不一 但通常以E3头 通用的型号命名规则如下 E3 T对射型E3 R回归反射型E3 D扩散反射型E3 SL限定反射型E3 LS距离设定型光纤传感器 放大器部分也以E3开头命名 而光纤单元部分则以E32开头 根据使用场合的不同有多种型号可供选择 不同形式的光纤单元配合不同的光纤放大器后 所达到的检测距离各不相同 六 光电 光纤 传感器型号标准与选型 选型要点1 检测物体确认检测物体的透明程度和表面颜色 状态 对射型的光电 光纤 传感器不适宜检测透明物体 回归反射型如果要检测表面光滑且有光泽的物体时要选带MSR 镜面抑制 功能的型号 如果要检测透明物体 要选专用型 如E3Z B E3S CR等 扩散反射型检测物体时会受到检测物体表面颜色和反光程度的影响 2 检测物体大小无论使用哪种形式的光电 光纤 传感器 都要求检测物体要大于其最小检测物的尺寸 通常光纤可以加狭缝或透镜实现较小物体的检测 图2 42通信单元适配器单元 六 光电 光纤 传感器型号标准与选型 选型要点 3 检测距离对射型 检测距离较远 欧姆龙最远的一款可以达到60米 回归反射型 配合不同的反射板 可达到不同的检测距离 最远不超过4米 扩散反射型 检测距离最远不超过2米 它受物体表面颜色影响较大 比如检测相同大小的黑色物体和白色物体 前者一般只能达到后者的一半距离 光纤传感器 检测距离由放大器和光纤单元共同决定 具体检测距离需要查询光纤放大器的相关资料 4 输出形式和电源电压交流 直流或交直流通用型三种 交流型或交直流通用型有继电器输出 也有DC无触点输出型 直流型一般为晶体管输出 需要根据后续的输入设备确认是选择NPN还是PNP型 六 光电 光纤 传感器型号标准与选型 5 入光动作 遮光动作对射型和回归反射型的光电 光纤 传感器 在入光 L on 的情况下 没有检测物体时输出为ON 在DARKON的情况下 有检测物体的情况下输出ON 而扩散反射型则正好相反 6 响应频率和接近传感器一样 光电 光纤 传感器在选择时也要考虑响应频率的问题 否则会造成脉冲输出的遗漏 光电 光纤 传感器的响应频率差别较大 光纤式的响应频率普遍比放大器内置型的要高 光纤式的最高可以达到20KHz 而放大器内置型的最高只有2KHz 具体在选择传感器时 可以通过样本手册查找相关参数 7 放大器功能 仅光纤传感器 通用型 双通道 全色彩型等 模拟量输出型 计数器型 区域输出型 微分动作型 选型要点 六 光电 光纤 传感器型号标准与选型 七 光电传感器实验 实验二 1 对射型2 回归反射型3 距离设定型 八 光纤传感器菜单 功能介绍 实验 实验三 九 光电 光纤 传感器故障排除 教材P34 第三章旋转编码器的介绍 一 旋转编码器概述二 旋转编码器的分类和原理三 旋转编码器的选型标准四 旋转编码器的命名规则五 旋转编码器的应用六 旋转编码器实验 一 旋转编码器概述 旋转盘转动时 光敏二极管断续的收到发光二极管发出的光 从而输出方波 旋转式编码器是将旋转的机械位移量转换为电气信号 对该信号进行处理后检测位置 速度等的传感器 二 旋转编码器的分类和原理 一 增量型编码器 E6A2 C E6B2 C E6C2 C E6C3 C E6D C E6H C等二 绝对型编码器 单旋转型 E6CP A E6C3 A E6F A等多旋转型 E6C N等 增量型旋转编码器的原理 增量型编码器通过对产生的方波的脉冲进行计数来检测角度 正转时A相超前B相90度 反转时A相落后B相90度 Z相为原点信号 绝对型旋转编码器的原理 绝对型