工人培训第七章自动控制元件的应用1ppt课件

1、中级电工培训目录常用传感器P3软启动器P70交流变频器P122三菱E700变频器P170光电编码器P200第七章 自动控制元件的运用 常用传感器压力磁位置温度气体光声音湿度 传感器 转换电压电流 传感器定义 传感器是指能感受并呼应被测物理量，并按照一定的规律将其转换成为可供丈量的输出信号的器件或安装。 传感器的组成，并无严厉的规定。普通说来，可以把传感器看作由敏感元件(热敏元件、磁敏元件、 光敏元件等)和变换元件两部分组成。电量敏感元件变换元件非电量传感器 敏感元件指能直接感受或呼应被丈量的部分; 转换元件指将敏感元件感受或呼应的被丈量转换成适于传输或丈量的电信号部分。 传感器的输出信号普通都

2、很微弱, 需求有信号调整与转换电路对其进展放大、运算等。有的调整与转换电路与敏感元件集成在同一芯片上。 此外，传感器任务必需有辅助的电源。 传感器的分类 传感器技术是一门知识密集型技术,它与许多学科有关。其种类繁多,有多种分类方法。一、按检测功能分类： 温度、光敏、压力、磁敏、声音、湿度、气体等传感器；二、按任务原理分类： 压电式、光电式、吸附式、压阻式、热点式等传感器；三、按制造资料分类： 金属、聚合物、半导体、陶瓷、混合物等传感器；四、按制造工艺分类： 集成、薄膜、厚膜等传感器。 传感器的选用 传感器的种类繁多,一样的物理量可用不同任务原理的传感器，运用时普通思索如下：一、被丈量类型 丈量

3、目的、丈量范围、丈量精度、丈量时间等；二、任务环境 环境温度、环境噪声、传送间隔等；三、传感器性能 本钱、线性度、稳定性、呼应时间、输出方式等。 温度传感器温度传感器接触式非接触式热电阻热敏电阻：NTC、PTC、CTR： -200300oC热电偶辐射式温度计量子温敏传感器铜热电阻 -50200oC铂热电阻 -180600oC镍热电阻 -50100oCK型：01000oCR型：2001400oCJ型： 0600oCE型：- 200700oC半导体温度传感器：-100220oC集成温度传感器：-55150oC 1.热敏电阻 半导体热敏电阻按半导体电阻随温度变化的典型特性分为三种类型: 负温度系数热

4、敏电阻NTC 正温度系数热敏电阻PTC 临界温度系数热敏电阻CTR:在某一特性温度下电阻值会发生突变的。 CTR主要用作温度开关，在温度丈量中,那么主要采用NTC。三种类型热敏电阻的典型特性 Rt、R0 分别为TK和T0K时的热敏电阻值； B 热敏电阻的资料常数，其值主要取决于热敏电阻的资料。普通情况下，B=20006000K，可经过查阅产品资料获得，在高温下运用时， B值将增大；T 被测温度K。NTC热敏电阻的电阻值与温度的关系为： 热敏电阻特性曲线及参数 热敏电阻的常见外型及符号 热敏电阻根本运用电路根本测温电路 温差丈量电路 热敏电阻和 555构成双限温度控制器 555芯片资料 通常采用

5、的热电阻有铂、铜和镍。由于铂具有很好的稳定性和丈量精度，故人们主要把它用于高精度的温度丈量和规范测温安装。 多数热电阻随温度而变化的关系可由下式表示： Rt=R01+(t-t0) Rt, R0 分别为热电阻在t 和t0 时的电阻值； 热电阻的电阻温度系数1； t 被测温度。 2.热电阻(RTD) 常用的铂电阻有Pt50、Pt100、Pt300、 Pt1000 等，下标表示铂电阻在0 时的阻值。 铂电阻铂电阻与温度的关系在0630.74 以内为Rt =R0(1+At+Bt2) -1900 以内为 Rt =R01+At+Bt2+C(t-100)t3 Rt 温度为t时的电阻值； R0 温度为0 时的

6、电阻值； t 恣意温度值；A，B，C 分度系数，手册查找。(如 Pt1000分度常数：A0.0038623728, B-0.00000065314932626) 铂电阻测温电路 3.热电偶 两种不同的金属A与B构成闭合回路，当两个接点温度不同时回路将产生电势，该电势的方向和大小取决于两导体的资料及两接点之间的温度差，而与导体的粗细、长短无关。这种景象称为热电效应，组成的丈量传感器称为热电偶。 任务端或热端T，丈量时将它置于被测温度场中；自在端或冷端T0,普通要求恒定在某一温度。铠装 虽说许多金属相互结合都会产生热电效应,但是能做成适于测温的适用热电偶者为数不多。目前常用的热电偶有铂铂铑、镍铬镍

7、硅、镍铬康铜等。按测温范围又分为K、E、J、T、B、R、S等型。热电偶能直接进展温度-电势转换,而且体积小、测温范围广。热电偶的构造除普通型外,还有具有维护外套的所谓铠装(也有叫缆式)热电偶、薄膜热电偶等。 热电偶类型K、J、E、T型相对冷端0的温差电势K型热电偶电路举例 4.集成温度传感器AD590AD590(I、J、K、L、M)有如下特点： 线性电流输出：Io/T= 1 AK 任务温度范围：-55155 两端器件：电压输入，电流输出 激光微调使定标精度达0.3 (AD590M) 整个任务温度范围内非线性误差小于0.5AD590M 任务电压范围：430 V 器件本身与外壳绝缘 在25时调整电

8、位器使Vo为298.2mV;或0 时调整电位器使Vo为273.2mV；利用这样一个简单的电路，很容易把传感器的电流输出变换为方便的电压输出。由于AD590内阻极高，所以适宜远间隔丈量，可采用普通双绞线。AD590 根本运用电路AD590远间隔温度检测电路其他常用的集成温度传感器AD2210/22105、 AN6071、DS1620/1621/1820/1821LM34/35/50/56/60/65/66/75/78 LM/235/335TC622/623/624TMP03/04/12/35/36/37量测范围价格系统成本稳定性线性度最适使用范围铂电阻Pt-RTD-200650C较高中等高高量测

9、范围广且精确度需求高之应用热电偶Thermocouple-270 1600C中等较高低中等高温量测、工业应用热敏电阻Thermistor-80200C低中等中等低量测范围窄或单点温度PN结温敏-50150C低低中等较好量测范围窄集成温度传感-55150C低较低较好较好量测范围窄、多点测量各类温度传感器比较PN结正向压降随温度的升高而减小温度升高1C结压降约减小2mV 二、光敏传感器 光敏传感器是把光信号转化成电信号的传感器件，广泛运用于自动控制、产品计数、检测、平安报警等电路中。检测的光源为可见光和不可见光紫外、近红外等。主要类型：光敏电阻、光敏二极管、光敏三极管、集成光敏传感器、CCD、光纤

10、传感器、太阳能电池等。 1.光敏电阻 光敏电阻在未遭到光照射时的阻值称为暗电阻，此时流过的电流称为暗电流。光敏电阻遭到光照射时的电阻称为亮电阻，此时电流称为亮电流。亮电流与暗电流之差称为光电流。普通暗电阻越大，亮电阻越小，灵敏度越高。 光敏电阻的暗电阻的阻值普通在兆欧数量级，亮电阻在几千欧以下。暗电阻与亮电阻之比普通在102106之间。 光敏电阻特性光敏电阻伏安特性曲线光敏电阻的光照特性曲线 几种常用光敏电阻资料的光谱特性曲线 光敏电阻根本运用电路 适中选取R1的阻值，处于暗环境时，光敏电阻阻值较大，VT截止，输出为零；当光照时，光敏电阻阻值迅速减小，VT饱和导通，输出为高电平。 2.光敏二极

11、管、三极管光敏二极管、三极管根本运用电路 光电耦合器件是由发光元件(如发光二极管)和光电接纳元件合并运用，以光作为媒介传送信号的光电器件。根据其构造和用途不同，它又可分为用于实现电隔离的光电耦合器和用于检测有无物体的光电开关。 3.光电耦合器件光电耦合器组合方式 实现电平转化、信号隔离的光电耦合器，发光器件采用砷化镓发光二极管，随正向电压的增大，正向电流添加，产生的光通量也添加。光电接纳元件可以是光敏二极管、光敏三极管或达林顿光敏管。为保证较高的灵敏度，应使发光元件和接纳元件的波长匹配。 1) 光耦隔离器TLP521 输出电流约20mATLP113 输出电流约150mA 光耦隔离器根本运用电路

12、12V-5V反相隔离电平转换CON低，OUTPUT高5V-12V同相隔离电平转换CON低，OUTPUT低 光耦隔离器运用电路 强弱电隔离电子开关 输入高，电灯亮 光耦隔离器运用电路 光电开关是一种利用感光元件对变化的入射光加以接纳，并进展光电转换，同时加以某种方式的放大和控制，从而获得最终的控制输出“开、 “关信号的器件。 2)光电开关 光电开关外型 光电开关根本电路 光电开关运用电路举例 插卡式电源开关转速丈量 三、磁敏传感器 磁敏传感器是利用导体、半导体的磁电效应制成的，能把磁场信号转换成电信号的传感器。磁敏传感器主要的作用是检测磁场信号，最大优点是非接触检测。根据资料不同主要有：磁敏电阻

13、、磁敏晶体管、霍尔传感器、干簧管等。广泛运用于自动控制速度、位移、转速等，电磁丈量高斯计、电流检测等、生物医学等领域。 1.干簧管 干簧管是最简单的磁控机械开关，由带磁性和不带磁性的两个触点构成，在没有外加磁场作用时，这两个触点是断开常开型或接通常闭型。在外加磁场作用下闭合或断开。常运用于简易报警、保温、照明电路。 2.霍尔传感器 置于磁场中的静止载流导体，当它的电流方向与磁场方向不一致时，载流导体两个面之间产生电动势，这种景象称霍尔效应。该电势称霍尔电势。根据霍尔效应制造的传感器称为霍尔传感器。 霍尔传感器具有体积小、输出动态范围宽、频响范围宽、可靠性高、无接触检测等优点，广泛运用于自动控制

14、、无接触检测中。式中KH=RH/d称为霍尔片的灵敏度，霍尔电势正比于鼓励电流及磁感应强度，其灵敏度与霍尔系数RH成正比而与霍尔片厚度d成反比。为了提高灵敏度，霍尔元件常制成薄片外形。 霍尔电动势表达式为： 霍尔传感器外型和符号 霍尔传感器特性曲线 开关型霍尔传感器特性曲线 A44E集成霍尔开关由稳压器A、硅霍尔片B、差分放大器C、施密特触发器D和OC门输出E五个根本部分组成。 几种霍尔式转速传感器的构造霍尔式测速电路四、压力和振动传感器 某些电介质石英晶体、钛酸钡、锆钛酸铅，当沿着一定方向对其施力而使它变形时，内部就产生极化景象，同时在它的两个外表上便产生符号相反的电荷，当外力去掉后，又重新恢

15、复到不带电形状。这种景象称压电效应。压力和振动传感器就是利用压电效应制造的，在气压、液压监测、加速度、电子称重、报警等方面有着广泛运用。1.集成压力传感器MPX103V集成压力传感器采样电路集成压力传感器MPX57005V五、气敏传感器 电阻式半导体气敏元件是利用半导体接触到气体时其阻值的改动来检测气体的浓度；非电阻式半导体气敏元件那么是根据气体的吸附和反响,使电流或电压发生变化,来对气体进展直接或间接的检测。气敏传感器的整体构造气敏传感器的构造与外型气敏传感器MQ3符号气敏传感器TGS2602六、湿敏传感器 金属氧化物陶瓷构成的湿敏传感器有离子型和电子型两类。离子型湿敏元件,由绝缘资料制成的多孔陶瓷元件由于水分子在微孔中的物理吸附作用毛细凝聚作用,在潮湿气氛中呈现出H+离子,使元件的电导率添加。电子型湿敏元件是利用分子在氧化物外表上的化学吸附导致元件电导率改动的原理制成的。符号一种氧化锆-氧化镁陶瓷湿敏传感器陶瓷湿敏传感器高分子聚合膜电容式湿敏元件电容式湿敏元件七、话筒及超声波传感器 机械