传感与检测技术-项目三 接近传感器在防触电警告

任务一接近传感器的识别、检测和选用１.认识接近传感器在传感器中能以非接触方式检测到物体的接近和附近检测对象有无的产品总称为接近传感器或接近开关.接近开关又称无触点行程开关,它能在一定的距离内检测有无物体靠近.当物体与其接近到设定距离时,就可以发出“动作”信号,常用作位置检测.接近开关的核心部分是“辨头”,它对正在接近的物体有较高的感辨能力.常用的接近开关如图５-１１所示,有电涡流式(俗称电感接近开关)、电容式、磁性弹簧式、霍尔式、光电式、微波式、超声波式等.本项目主要介绍微波式接近开关.下一页返回任务一接近传感器的识别、检测和选用２.接近传感器的特点优点：接近传感器与被测物不接触,不会产生机械磨损和疲劳损伤,工作寿命长,响应快,无触点,无火花,无噪声,防潮、防尘、防爆性能较好,输出信号负载能力强,体积小,安装、调整方便。缺点：触点容量较小,输出短路时易烧毁.３.接近传感器的主要性能指标(１)动作(检测)距离:指被测物按一定方式移动时,从基准位置(接近开关的感应表面)到开关动作时测得的基准位置到检测面的空间距离.额定动作距离是指接近开关动作距离的标称值.(２)设定距离:指接近开关在实际工作中的整定距离,一般为额定动作距离的０.８倍.被测物与接近开关之间的安装距离一般等于额定动作距离,以保证工作可靠.安装后还需通过调试,然后紧固.上一页下一页返回任务一接近传感器的识别、检测和选用(３)复位距离:接近开关动作后,又再次复位时与被测物的距离,它略大于动作距离.(４)回差值:动作距离与复位距离之间的绝对值.回差值越大,抵抗外界的干扰及被测物的抖动等的能力就越强.(５)响应频率f:按规定,在１s的时间间隔内,接近开关动作循环的最大次数,重复频率大于该值时,接近开关无反应.(６)响应时间t:接近开关检测到物体的时刻与接近开关出现电平状态翻转时刻的时间差.上一页下一页返回任务一接近传感器的识别、检测和选用(７)输出状态:常开/常闭型接近开关:当无检测物体时,对常开型接近开关而言,由于接近开关内部的输出三极管截止,所接的负载不工作(失电);当检测到物体时,内部的输出三极管导通,负载得电工作.对常闭型接近开关而言,当未检测到物体时,三极管反而处于导通状态,负载得电工作;反之则负载失电.(８)导通压降:接近开关在导通状态时,开关内部的输出三极管集电极与发射极之间的电压降.一般情况下,导通压降约为０.３V.上一页下一页返回任务一接近传感器的识别、检测和选用４.微波式接近传感器的结构及工作原理１)微波式接近传感器的结构微波振荡器和微波天线是微波式接近传感器的重要组成部分.微波振荡器是产生微波的装置.由于微波波长很短,频率很高,要求振荡回路具有较小的电感和电容,因此不能用普通晶体管构成微波振荡器.构成微波振荡器的器件有速调管、磁控管或某些固体元件.小型微波振荡器也可以采用场效应管.由微波振荡器产生的振荡信号需要用波导管,波长在１０cm以上可用同轴线传输,并通过天线发射出去,为了使发射的微波信号具有一致的方向,天线应具有特殊的结构和形状.常用的天线有喇叭形天线和抛物面天线等.上一页下一页返回任务一接近传感器的识别、检测和选用２)微波式接近传感器的工作原理由发射天线发出的微波,遇到被测物体时将被吸收或反射,使其功率发生变化.若利用接收天线接收透过被测物或由被测物反射回来的微波,并将它转换成电信号,再由测量电路处理,就实现了微波检测.上一页返回任务二接近传感器的位置检测电路制作接近传感器的位置检测电路可用万能电路板制作,也可用面包板或模块制作.微波式接近传感器组成的防触电警告器电路如图５-１２所示.如图５-１２所示,微波式接近防触电警告器电路主要由微波发射与探测电路、比较器、触发延时电路、放大及语言报警电路等组成.IC１为多普勒传感器模块,它内部由振荡器、微波发射、多普勒接收、放大检波及限幅等电路组成,工作时,IC１内部振荡器产生的微波信号经天线向周围的空间发射出去,形成一个约１００m２的防范空间.下一页返回任务二接近传感器的位置检测电路制作当人体在这个区域走动时,反射回来形成的多普勒频率经IC１内部电路的一系列处理,在IC１的７脚输出一个与人体移动相关联的直流电平,该电平的幅值随人体离天线的距离大小而变化,人体离天线越近,该电平变化的幅值也越大.IC２为双电压比较器,用来对IC１输出的电平进行比较鉴别.A１和A２组成窗口比较器,当输出信号电平位于A１和A２比较器门限电平之间时,两比较器均输出高电平;当输出信号电平超出门限电平范围时,两比较器均输出低电平.用此低电平触发IC３组成的单稳延时电路,在暂稳的时间内,IC３的３脚输出高电平,使VT１导通,由IC４和IC４组成的语音及功率放大电路得电工作,警告语音信号经放大后由扬声器发出警告声.待IC３暂稳态过后,IC３的３脚恢复低电平,使VT１截止,IC４和IC５失电,警告停止.此时,若防范区内仍有人在,则重复上述过程,直到来人离开防范区后,警告才结束.上一页返回任务三接近传感器的位置检测电路调试调试方法与步骤:电路组装完成检查无误后,接通电源,改变人离天然的距离,按照下述步骤进行电路调试,并将结果填在表５-７内.(１)人站在距离IC１天线１m远的地方,根据表５-７测试并记录相应数据.(２)人站在距离IC１天线３m远的地方,根据表５-７测试并记录相应数据.