传感器原理及应用(技能)

SIPIVT机电工程系传感器原理及应用

现代工业自动化生产过程中,离不开各种传感器,传感器与PLC(可编程序控制器)等构成自动控制系统。传感器被称为“电五官”,作为系统输入检测部分,其作用检测外界信息变化,并转换为系统可识别的电信号,传送给PLC、计算机等核心控制器。一、概述第一章、传感器原理及应用1.传感器定义

自动检测装置中,直接感受被测量,并将其转换为可用电信号输出的器件。电信号敏感元件转换元件被测量辅助电源传感器组成:

检测部分转换部分辅助电源电信号敏感元件转换元件被测量辅助电源传感器组成:

开关量信号“0，1”模拟量信号

电压信号(0~5V,0~10V…)

电流信号(4~20mA)PLC;单片机;计算机;传送

“磁场/电场/光线”等变化状态；

“温度/压力/流量/速度”等物理量；红外线测温仪各类自动门传感器应用将被测量(温度)转换为模拟量的电信号

(电压0~5V或电流4~20mA)

将被测量(光线变化状态)

转换为开关量的电信号

(0、1状态信号)2.传感器的分类数字量传感器：输出开关量信号

(逻辑状态0、1)(Digitalsensor)模拟量传感器：输出模拟量信号

(电压0~5V,0~10V,或电流4~20mA)(Analogsensor)

按输出信号性质分类：NPN型：输出低电平“0”(亚洲标准)

；

PNP型：输出高电平“1”(欧洲标准)

；数字量传感器按输出特性分类：传感器输出特性原理图（以接近开关为例）(a)输出特性NPN型(b)输出特性PNP型输出低电平(0V)“高电平”取决于电源电压值输出高电平(24V)输出特性：输出低电平时负载得电输出高电平时负载得电3.常用数字量传感器分类接近式传感器：电感式传感器

Ind.(Proximity)

电容式传感器

Cap.

磁感应式传感器

Mag.光电式传感器:透射式传感器

Opt.(Optical-electrical)

反射式传感器

Opt.:

镜面反射漫反射电气图形符号1.电感式传感器

InductiveSensor二、常用数字量传感器工作原理检测物体:

只能检测金属物体

检测距离:0~10mm,

通常4~8mm

工作原理：

传感器内部LC高频振荡等电路产生一定电磁场。

当金属物体靠近传感检测头时,金属物体内部产生涡流,引起传感器磁场磁通量变化↓,而使传感器输出信号。

接近体振荡器开关器输出器LC电感式传感器工作模型

电气图形符号2.电容式传感器

CapacitiveSensor检测物体:

非薄片的任何介质检测距离:0~10mm,

通常3~5mm

++--+-++++----++-------电容式传感器工作模型

无物体接近时,传感器检测面静电荷平衡电容量C不变,内部RC振荡回路建立稳定电场。当物体接近引起检测面静电荷变化电容量C改变,使传感器产生输出信号。传感器检测头工作原理：电容式传感器的应用在料位检测中的应用电容式传感器在液位测量控制中的应用Capacitivesensor汉堡检测电容式传感器应用：

用于物体位置检测、行程限位、产品计数等；电气图形符号3.磁感应式传感器

Magnetic

Sensor磁感应传感器工作模型

工作原理：

传感器内部结构为合金簧片等组成的干簧继电器。当磁性物体靠近时,其生产一定强度磁场,电磁力使簧片吸合、触点闭合。当磁性物体离开时,磁场减弱,使簧片释放、触点断开。检测物体:

磁性物质（永久磁铁、带电线圈）检测距离:0~10mm,

通常3~5mm

转子传感器磁性齿转速检测

磁感应式传感器的应用传感器A气缸传感器B气缸运动位置检测（在气缸活塞环上包有一层“永久磁铁”）电气图形符号4.光电式传感器

Optical-electrical

Sensor（又称“光电式开关”）（发射接收光线的器件）

工作模型:

由发射端(Transmit)的发光二极管发出光线,接收端(Receiver)的光敏三极管接收光线,当有物体穿过，引起光通量发生变化时,使传感器输出开关信号。

工作原理:主要包括：发射端Transmit(发光二极管等器件)；接收端Receive(光敏三极管等器件)；原理：当被测物体穿过光线轴时遮挡住光线,引起光通量变化,使传感器输出信号。(1)透射式光电传感器：发射端和接收端分开安装在两侧；ReceiverObjectTransmitter被测物体检测物体:

非透明物体检测距离:0~10m,

通常2~5m

反射型光电开振光。(2)镜面反射式光电传感器反射镜被测物体偏振光发射光被测物体反射板反射光发射光发射与接收端集成安装于一体原理：当被测物体穿过传感器与反射板之间时,反射光被遮挡,引起光通量变化,使传感器输出开关信号。检测物体:

非透明物体检测距离:0~10m,

通常2~5m

漫反射光线反射光线被检测物体发射光线漫反射型光电开关集光发射器和光接受器于一体。当被测物体经过该光电开关时，发射器发出的光线经被测物体表面反射由接受器接受，于是产生开关信号。额定距离(3)漫反射式光电传感器

当被测物体靠近传感器,发射端发出的光线,经过被测物体表面反射,使接受端接受到反射光线,从而使传感器产生开关信号。工作原理：检测距离:0~1m,

通常100

~400mm发射与接收端集成安装于一体检测物