I行业应用ndustry application


干货分享:电气工程师的福音——运动控制周边配套传感器知识


来源:雷赛智能      日期:2017-05-31

什么是传感器?能够感知被测量件并按照一定的规律转换成可用的信号的器件或装置。


什么是传感器?

能够感知被测量件并按照一定的规律转换成可用的信号的器件或装置。


传感器的组成


敏感元件直接感受被测量,并输出与被测量有确定关系的物理量信号;

转换元件将敏感元件输出的物理量信号转换为电信号;

变换电路负责对转换元件输出的电信号进行放大调制;

转换元件和变换电路一般还需要辅助电源供电。


传感器的功能

常将传感器的功能与人类5大感觉器官相比拟:

光敏传感器——

声敏传感器——

气敏传感器——

化学传感器——

压敏、温敏、流体传感器——


传感器的种类

传感器种类繁多,功能强大,有的含双层或多层功能,目前国际还没有形成统一的划分标准。

几类常用的传感器

电阻应变式传感器

温度传感器

光电传感器

红外传感器

光纤传感器

行程开关

接近式传感器


一、电阻应变式传感器

原理:材料在外界力的作用下产生机械变形时,其电阻值相应的发生变化,这种现象称为“应变效应”。


二、温度传感器

测温原理:根据电阻阻值,热电偶的电势随温度不同发生有规律变化的原理。

接触式——以导体或半导体为媒介,贴近被测物体进行测量。

非接触式——以被检测体的红外特征为检测对象进行温度测量。


温度传感器按构成特点分类,常见的有4种:

①由热敏电阻构成 

②由热电阻构成  

③由双金属片式构成 

④由热电偶构成


不同点:热电偶是将温度的变化转化为电动势输出,而热电阻和热敏电阻则是将温度的变化转化为电阻的变化。

 

2.1热敏电阻

分为两类:

NTC——该类传感器为负温度系数传感器,传感器阻值随温度的升高而减小。

PTC——该类传感器为正温度系数传感器,传感器阻值随温度的升高而增大。

PTC/NTC热敏电阻传感器图片

应用:过载,温控开关(回流炉,焊2/3级管共晶机)


 

2.2热电阻

原理:是基于导体或半导体的电阻值随着温度的变化而变化的特性。

3种常见的热电阻温度传感器


 

2.3  双金属片

原理:利用金属热元件的热膨胀和热惯性原理,每种金属的热膨胀系数不同。

双金属片温控开关及原理图


 

2.4  热电偶

原理:2种不同的金属材料组成闭合回路,在2种金属材料的节点处加热,按下图接法,电流仪表会发生偏转,这种现象叫做热电效应。

热电偶测温原理图及实物图


三、光感传感器

光电传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。光电传感器一般由光源、光学通路和光电元件三部分组成。

 

3.1  光敏管

原理:利用光的强弱来控制晶体管的导通,放大,截止几种工作状态以至于来控制电压/电流的导通和放大。

不同类型:

光敏二级管

光敏三级管


 

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。

电路原理图

实物图


 

3.3  光耦合器

原理:以光为媒介转换为电信号的一种转换器件,实现电——光——电的转换

实物图


四、红外传感器

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。

红外线传感器是通过接收被测物体所发出的红外线,再经内部电路转换,进而实现探测被测对象的目的。

实物图

优点:

非接触式测量,无传感器物理损耗,灵敏度高,反应快。

吸收与传播特点:

反射,折射,散射,干涉,吸收。


五、光纤式传感器

原理&优点

应用&样图


六、行程开关(感应器)

原理:

利用机械运动部件的碰撞(直接接触)使其触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、接近传感器

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。

特点:

接近开关是种开关型传感器(即无触点开关),它既有行程开关、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。

实物图


传感器与雷赛控制产品的正确匹配

三个要点

 

要点一:

对于晶体管开关,只能直接连NPN型而不能直接连PNP型。

 

要点二:

 对于下列我公司控制卡产品采用了下图电路。

DMC1000、DMC1000B、DMC1380、DMC1410、MC1410B、DMC2410、DMC2410B、DMC2C80、DMC3410、MC3410-RGJ、DMC4400、DMC4420 、 DMC5400、DMC5480、IOC0640、IOC1280。

接两线开关可能会有误动作

电路原理解释:

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触发时控制卡就检测到有效输入信号。


 

要点三:

对于采用了下列接线盒的我公司控制卡产品采用了下图电路。

ACC3400、ACC3600、ACC3800等

注:输入线不要和电源线绑在一起,容易引入干扰