传感器与执行器重点
传感器和执行器
3、热膜式空气流量计：
（1）构造及工作原理：
3、热膜式空气流量计：
与热线式类似，都是用惠斯通电桥工 作的。 不同的是：热膜式不使用铂丝作为热 线，而是将热线电阻、温度补偿电阻、桥 路电阻用厚膜工艺制作在同一陶瓷基片上 构成的。
4、卡尔曼涡流式空气流量计：
卡尔曼涡流：
在流体中放置一个圆柱状或三角状物体时， 在这一物体的下游就会产生两列旋转方向相反， 并交替出现的旋涡。
一、常用传感器
（1）空气流量计（AFS） （2）进气管绝对压力传感器（MAP） （3）节气门位置传感器（TPS） （4）凸轮轴位置传感器（CMPS） （5）曲轴位置传感器（CKPS） （6）进气温度传感器（IATS） （7）发动机冷却液温度传感器（ECTS） （8）车速传感器（VSS）
一、常用传感器
2、热线式空气流量计：
（1）构造：
2、热线式空气流量计：
（2）工作原理：
RA、RB、RH、RK组成 惠斯登电桥电路。 空气流过RH→ RH温度降 低→ RH电阻值减小→电桥失 去平衡→控制电路增大流经 RH的电流以恢复RH的阻值， 使电桥重新平衡→RA两端的 电压增大，此电压即为热线 式空气流量计的传感信号。
4、卡尔曼涡流式空气流量计： 工作原理图：
4、卡尔曼涡流式空气流量计：
工作原理：
发动机工作时，超声波发生器就不断地向超声波接收 器发出一定频率的超声波。与此同时，进气流通过涡流 发生器，并在其后产生涡流。 当由发射器发射的超声波通过进气流到达接收器 时，由于涡流的影响，使接收器接收到超声波信号的时 间和时间差（相邻波间的相位差）发生变化，且此变化 与涡流频率成正比。集成控制电路据此可计算出涡流的 频率。
4、卡尔曼涡流式空气流量计：
汽车 传感器与执行器
2. 传感器与执行器2.1 传感器有了形式各样的传感器，车载控制模块才能监控整个电气系统的工作状况，获得它想要得到的信息，并对系统的工作状况进一步作出有必要的调整。
传感器可以用来监测不同的物理属性值，比如：位置、速度、压力、温度等。
这些属性值最终均以电信号的形式与其他数据流一起，传送至控制网络。
2.1.1 信号1.信号的类型1）按照信号的波形图特征，传感器信号可以分为数字信号（Digital Signal）和模拟信号（Analog Signal）。
（1）数字信号 Digital Signal图2-1 数字信号波形图由于车载控制单元的基础是单片机，所有能接受的数字信号也是二进制信号，如图2-1所示。
二进制信号是电压信号，也叫方波信号，最大的特点是，随着时间的变化，电压值只在两个域值之间瞬间切换，并不存在过渡区，每一个电压值代表着一种状态。
（例如：Vmax表示开，Vmin表示关）。
虽然开关并不属于传感器，但开关信号是最简单的数字信号的例子，开关的状态无非有两种，打开和关闭；对应的电压信号值，就是12V（或5V）和0V。
（2）模拟信号 Analog Signal图2-2 模拟信号波形图模拟信号与电压信号最大的不同在于，随着时间的变化，输入的电压值是连续变化的，如图2-2所示。
在某一时刻的电压值，具体指的是什么状态，控制单元无法识别出来。
最简单的例子就是温度传感器：测量的时间不同，物体不同，那么测量的结果就是电压值在0―5V之间的任意值。
2）按照传感器类型的不同，传感器信号可以分为：电阻信号（Resistive Signal）、开关信号（Switches Signal）、和感应电压信号（Voltage Generating）。
（1）电阻信号 Resistive Signal随着机械位置发生改变，电阻值也跟着变化，这一类的传感器称为电阻传感器。
传感器的阻值发生变化，那么传感器上的电压也会随之变化。
控制模块通过监测传感器上的电压值变化，并与参考标志电压相比较，就可以知道测量值所代表的状态。
传感器与执行器的解析
传感器与执行器的解析什么是传感器?甲传感器监视环境条件，例如流体的水平，温度，振动，或电压。
当这些环境条件发生变化时，它们会向传感器发送电信号，然后传感器可以将数据或警报发送回中央计算机系统，或调整特定设备的功能。
例如，如果电动机达到过热温度点，它将自动关闭。
什么是执行器？另一方面，致动器引起运动。
它接收电信号并将其与能源结合以产生物理运动。
致动器可以是气动的，液压的，电动的，热的或磁性的。
例如，电脉冲可以驱动资产中电动机的功能。
传感器和执行器之间的6个主要区别传感器和执行器跟踪不同的信号，通过不同的方式进行操作，并且必须协同工作才能完成任务。
它们还物理上位于不同的区域，并且经常用于单独的应用程序中。
传感器负责跟踪进入机器的数据，而执行器则执行动作。
输入和输出传感器查看来自环境的输入，这些输入触发特定的动作。
另一方面，执行器跟踪系统和机器的输出。
电信号传感器通过电子信号读取特定的环境条件并执行分配的任务。
但是，执行器会测量热量或运动能以确定所产生的作用。
依赖传感器和执行器实际上可以相互依赖来执行特定任务。
如果两者都存在，则执行器将依靠传感器来完成其工作。
如果一个或两个都无法正常工作，则系统将无法运行。
转换方向传感器倾向于将物理属性转换为电信号。
执行器的作用相反：将电信号改变为物理动作。
位置如果同时存在传感器和执行器，则个位于输入端口，而后者位于输出端口。
应用传感器通常用于测量资产温度，振动，压力或液位。
执行器的工业应用包括操作风门，阀门和联轴器。
执行器和传感器示例在工业领域，执行器和传感器都有许多用途。
它们都有助于关键资产更有效地工作，从而有助于减少停机时间并提高生产率。
5种不同类型的执行器1、手动执行器这些执行器需要员工控制齿轮，杠杆或车轮。
尽管它们便宜且易于使用，但适用性有限。
2、气动执行器这些执行器利用气压为阀门提供动力。
压力推动活塞影响阀杆。
3、液压执行器这些执行器使用流体产生压力。
液压执行器不使用气压，而是使用液压来操作阀门。
传感器与执行器
第五章传感器与执行器一、传感器概述传感器的概念：指能感受规定的物理量，并按照一定规律转换成可用输出信号的器件或装置。
简单的说，传感器即使把非电量转换成电量的装置。
汽车传感器的工作条件极为恶劣，因此，传感器能否精确可靠地工作至关重要。
在该领域中，理论研究及材料应用发展迅速，半导体和金属膜技术研究及材料应用技术发展迅速，半导体和金属膜技术、陶瓷烧结技术等得到迅猛发展。
智能化、集成化和数字化将是传感器的未来发展趋势。
传感器通常由敏感元件、转换元件及测量电路组成。
敏感元件是指能直接感受被测量的部分。
转换元件是指能将非电量转换成电量的部分。
有些敏感元件可以直接输入电量。
测量电路是指将转换元件输入的电量经过处理，以便进行显示、记录和控制的部分。
测量电路中较多的使用电桥电路。
比如后面要讲到的热线式空气流量计。
传感器的种类比较多，像我们一般碰到的传感器一般有：温度传感器（冷却水温度传感器THW进气温度传感器THA; 流量传感器（空气流量传感器，燃油流量传感器）；进气压力传感器MAP 节气门位置传感器TPS 发动机转速传感器车速传感器SPD 曲轴位置传感器（点火正时传感器;氧传感器爆震传感器（KNK;传感器的特征参数也有很多，且不同类型的传感器，其特征参数的定义和要求也各有差异。
下面我们来介绍一些主要的、通用的静态特性参数指标的定义。
1、灵敏度概念：灵敏度是指温态时传感器输出量y 与输入量x 之比，或者是传感器输出量y 的增量与输入量x 的增量之比。
灵敏度用K表示为K=dy/dx，线性传感器的灵敏度为一常数，而非线性的传感器的灵敏度是随输入量变化的。
2、分辨率概念：传感器在规定的测量范围内能够检测出的被测量的最小变化量。
由于分辨率要受到嘈声的限制，我们就用相当于嘈声电平N若干倍C的被测量表示分辨率，即M=CN/K式中，M为最小检测量；C取1-5。
3、测量范围和量程在允许的误差范围内，被测量的下限到上限之间的范围称为测量范围。
传感器和执行器
传感器和执行器9.2.1传感器的选择应符合下列规定：1 当以安全保护和设备状态监视为目的时，宜选择温度开关、压力开关、风流开关、水流开关、压差开关、水位开关等以开关量形式输出的传感器，不宜使用连续量输出的传感器；2 传感器测量范围和精度应与二次仪表匹配，并高于工艺要求的控制和测量精度；3 易燃易爆环境应采用防燃防爆型传感器。
9.2.2温度、湿度传感器的设置，应符合下列规定：1 温度、湿度传感器测量范围宜为测点温度范围的1.2～1.5倍，传感器测量范围和精度应与二次仪表匹配，并高于工艺要求的控制和测量精度；2 供、回水管温差的两个温度传感器应成对选用，且温度偏差系数应同为正或负；3 壁挂式空气温度、湿度传感器应安装在空气流通，能反映被测房间空气状态的位置；风道内温度、湿度传感器应保证插入深度，不应在探测头与风道外侧形成热桥；插入式水管温度传感器应保证测头插入深度在水流的主流区范围内，安装位置附近不应有热源及水滴；4 机器露点温度传感器应安装在挡水板后有代表性的位置，应避免辐射热、振动、水滴及二次回风的影响。
9.2.3压力(压差)传感器的设置，应符合下列规定：1 压力(压差)传感器的工作压力(压差)应大于该点可能出现的最大压力(压差)的1．5倍，量程宜为该点压力(压差)正常变化范围的1.2～1.3倍；2 在同一建筑层的同一水系统上安装的压力(压差)传感器宜处于同一标高；3 测压点和取压点的设置应根据系统需要和介质类型确定，设在管内流动稳定的地方并满足产品需要的安装条件。
9.2.4流量传感器的设置，应符合下列规定：1 流量传感器量程宜为系统最大工作流量的1.2～1.3倍；2 流量传感器安装位置前后应有保证产品所要求的直管段长度或其他安装条件；3 应选用具有瞬态值输出的流量传感器；4 宜选用水流阻力低的产品。
9.2.5自动调节阀的选择，应符合下列规定：1 阀权度的确定应综合考虑调节性能和输送能耗的影响，宜取0.3～0.7。
控制系统中的传感器与执行器接口技术
控制系统中的传感器与执行器接口技术传感器和执行器作为控制系统的重要组成部分，承担着监测和控制的任务。
传感器用于采集和转化被测量的信号，而执行器用于执行控制系统的命令。
本文将探讨控制系统中传感器与执行器接口技术，包括接口类型、通信协议、信号处理以及优化策略等。
一、传感器与执行器接口的类型1. 模拟接口模拟接口是传感器和执行器最基本也是最常见的一种接口类型。
在模拟接口中，传感器将测量到的物理量转换为模拟电信号，如电压或电流，通过信号线与执行器连接。
执行器通过接收模拟信号来执行相应的操作。
2. 数字接口数字接口利用数字信号进行数据传输，它的优势在于抗干扰能力强、传输距离远、精度高等。
常见的数字接口包括串行接口（如RS-232、RS-485）、并行接口（如GPIO）以及总线接口（如CAN、Ethernet）等。
二、传感器与执行器接口的通信协议通信协议是传感器与执行器之间进行数据交换所遵循的规则和标准。
常见的通信协议包括以下几种：1. MODBUSMODBUS是一种串行通信协议，用于在控制器和多个设备之间进行通信。
它简单、通用且可靠，被广泛应用于工业自动化系统。
2. PROFIBUSPROFIBUS是一种现场总线通信协议，用于实现自动化系统中传感器与执行器之间的数据交换。
它具有高速传输、实时性好等特点，广泛应用于工业自动化领域。
3. CANCAN（Controller Area Network）是一种广泛应用于汽车和工业控制领域的串行总线网络协议。
它具有高可靠性、抗干扰能力强以及多设备互联等优点。
三、传感器与执行器接口的信号处理传感器的输出信号通常需要进行信号处理，以满足控制系统的要求。
常见的信号处理方式包括：1. 滤波滤波是对传感器信号进行去除噪声和干扰的处理过程。
常用的滤波器包括低通滤波器、高通滤波器、带通滤波器等，可根据实际需求选择。
2. 放大有时传感器输出信号较小，需要通过放大电路将其放大到合适的范围。
什么是电路中的传感器和执行器
什么是电路中的传感器和执行器电路中的传感器和执行器是电子系统中的重要组成部分。
它们扮演着收集信息和执行命令的关键角色，为电路系统的运行提供必要的支持。
本文将介绍传感器和执行器的定义、功能以及常见的应用领域。
传感器是一种能够将物理量转化为电信号的装置。
它能够感知电路系统周围的环境和工作状态，并将收集到的信息转换成电信号，输出给其他的电子元件或处理器。
传感器的种类繁多，常见的有温度传感器、压力传感器、光敏传感器等。
它们通过测量物理量的变化，将其转换成电压、电流等形式的信号，以便于其他电子元件的处理和控制。
执行器则是根据传感器收集到的信息，实施相应的动作或操作的装置。
它能够根据系统或用户的指令，执行特定的任务。
常见的执行器包括电机、蜂鸣器、液晶显示器等。
通过接受传感器输出的电信号，执行器能够根据不同的输入信号情况，完成不同的动作或操作，实现系统的控制和运行。
传感器和执行器在电路系统中起到了至关重要的作用。
在自动化控制系统中，传感器负责感知系统的工作状态和环境信息，通过实时收集数据，向控制器提供准确的输入信号，帮助系统实现自动控制。
执行器则负责根据控制器发出的指令，执行相应的操作，控制系统的运行。
传感器和执行器的配合使用，使得电路系统能够实现自动监测、控制和操作，提高系统的稳定性和效率。
除了自动化控制系统，传感器和执行器还广泛应用于其他领域。
在汽车领域，传感器可以感测车辆的速度、温度、气压等参数，并通过执行器控制相关设备的工作状态，提高汽车的安全性和舒适性。
在医疗领域，传感器可以监测患者的生命体征，通过执行器控制医疗设备的运行，提供精准的医疗服务。
在智能家居领域，传感器可以感知家居环境的各种信息，通过执行器控制家居设备的开关和调节，实现智能化的居住体验。
总之，电路中的传感器和执行器在现代电子系统中具有重要的地位和作用。
它们能够感知环境信息、执行指令动作，为电子系统提供必要的数据和控制能力。
传感器和执行器的应用范围广泛，涉及到自动化控制、汽车、医疗、智能家居等领域。
传感器与执行器-复习提纲
1.传感器由敏感元件、转换元件和转换电路组成2. 按照构成原理，传感器分为结构型和物性型3.按照能量转换形式，传感器分为能量控制型和能量转换型4.系统误差：在同一条件下，多次测量同一量值时绝对值和符号保持不变，或在条件改变时按一定规律变化的误差称为系统误差。
5.随机误差：在同一测量条件下，多次测量同一量值时，绝对值和符号以不可预订的方式变化的误差称为随机误差。
6.反映测量结果与真值接近程度的量：准确度、精密度和精确度7.测量误差的表示方法：绝对误差和相对误差8.指示仪表的最大满度误差和仪表准确度等级之间的关系指示仪表的最大满度误差不能超过该仪表准确度等级的百分数；选用仪表前要对被测量有所了解 ，其被测量的值应大于其测量上限的32。
9.测量不确定度表示测量结果（测量值）不能肯定的程度，是可定量地用于表达被测量结果分散程度的参数。
这个参数可以用标准偏差表示，也可以用标准偏差的倍数或置信区间的半宽度来表示。
10.测量不确定度可以分为标准不确定度u ，合成不确定度u c 和扩展不确定度U 或U p 。
11.测量不确定度与误差 （简答题1）相同点：都是评价测量结果质量高低的重要指标，都可以作为测量结果的精度评定参数 。
区别：（1）误差是测量结果与真值之差，它以真值或约定真值为中心。
（2）测量不确定度是以被测量的估计值为中心。
（3）误差是一个理想的概念，一般不能准确知道，难以定量；而测量不确定度是反映人们对测量认识不足的程度，是可以定量评定的。
（4）在分类上，误差按自身特征和性质分为系统误差、随机误差和粗大误差，并可采取不同措施来减小或消除各类误差对测量的影响。
但是由于各类误差之间并不存在绝对界限，故在分类判别和误差计算时不易准确掌握。
（5）测量不确定度不按误差性质分类，而是按评定方法分为A 类评定和B 类评定，按实际情况的可能性加以选用，从而简化了分类，便于评定与计算。
联系： （1）误差是不确定度的基础，研究不确定度首先需要研究误差，只有对误差的性质、分布规律、互相联系以及对测量结果的误差传递关系等有充分的认识和了解，才能更好地估计各不确定度分量，正确地得到测量结果的不确定度。
传感器与执行器的解析
传感器与执行器的解析传感器和执行器是自动化系统中的两个重要组成部分，它们通过感知和控制物理量来实现系统的自动化控制。
传感器负责将现实世界的物理量转化为可测量的电信号，而执行器则负责将电信号转化为控制信号，控制相应的物理设备。
下面将详细解析传感器和执行器。
一、传感器1.定义：传感器是指将机械量、热量、光量、电量、化学量等非电信号的物理量转化为与之对应的电信号输出的设备。
2.分类：按信号类型可分为模拟传感器和数字传感器；按工作原理可分为电磁式传感器、电容式传感器、电阻式传感器、光电传感器、温度传感器、压力传感器等。
3.工作原理：不同类型的传感器工作原理各不相同，但大致上可以分为以下几种基本原理：(1)电磁感应原理：利用电磁感应现象将非电信号转化为电信号，如电压互感器、电流互感器等。
(2)变压原理：利用物理量与电阻、电容、电感等电性质之间的关系，将非电信号转化为电信号，如温度传感器、压力传感器等。
(3)光电效应原理：利用半导体光敏材料对光能的吸收和光电效应的特性，将光信号转化为电信号，如光敏电阻、光电二极管等。
(4)化学反应原理：利用化学反应或物理变化的特性，实现非电信号到电信号的转化。
4.应用：传感器广泛应用于工业自动化、环境监测、医疗设备、智能家居、机器人等领域，用于测量温度、湿度、压力、流量、光强等物理量，并将其转化为电信号供系统分析和控制。
二、执行器1.定义：执行器是指将电信号转化为机械位移、转动力矩、流量等物理作用的设备。
2.分类：按功能可分为执行力、执行位移和执行速度三种类型的执行器；按工作原理可分为阀门、电动机、泵、液压缸、气缸等。
3.工作原理：不同类型的执行器工作原理各不相同，但大致上可以分为以下几种基本原理：(1)电动执行原理：利用电动机将电能转化为机械能，实现力、位移或速度的控制，如直流电动机、交流电动机等。
(2)液压执行原理：利用液体的流动和压力变化实现力、位移或速度的控制，如液压缸、液压马达等。
控制系统中的传感器与执行器
控制系统中的传感器与执行器传感器和执行器是控制系统中不可或缺的两个组成部分。
传感器用于探测环境中的物理量、化学量或其他信息，并将其转化为可用的电信号；执行器则用于接受来自控制系统的指令，并执行相应的动作或操作。
它们共同协作，实现了控制系统对外界的感知和对物理世界的控制。
本文将重点探讨控制系统中传感器与执行器的作用和特点。
一、传感器的作用与特点传感器作为控制系统中的输入设备，其主要作用是将外界的物理量转化为电信号，以便供控制系统进行处理和判断。
传感器能够实时感知环境中的各种物理信息，如温度、湿度、压力、光照等，为控制系统提供了对外界环境的感知能力。
传感器的特点主要包括以下几个方面：1. 准确性：传感器需要具备高准确性，确保所传递的信息与实际环境相符。
通过采用合适的物理原理和工艺，传感器能够精确地测量各种物理量，并将其转化为相应的电信号。
2. 灵敏性：传感器对外界环境的微小变化能够做出及时反应，以保证控制系统对环境变化的快速感知。
良好的灵敏性可提高传感器的响应速度和控制系统的实时性。
3. 可靠性：传感器需要具备高可靠性，能够在长时间运行中保持稳定的性能，并具备一定的抗干扰能力。
传感器的可靠性直接影响到控制系统的稳定性和可操作性。
4. 多样性：传感器的种类繁多，涵盖了光学、电磁、声学、化学等多个领域。
每种传感器都有着适用的范围和特点，可以针对特定的应用场景进行选择和使用。
二、执行器的作用与特点执行器作为控制系统中的输出设备，其主要作用是接受来自控制系统的指令，将其转化为相应的物理动作或操作。
执行器能够将控制系统的输出信号转化为力、位移、速度等物理量，从而控制物理世界中的各种设备和系统。
执行器的特点主要包括以下几个方面：1. 动力性：执行器需要具备一定的动力输出，能够实现对物理世界的控制。
其输出能力取决于其驱动方式和机构设计，可以实现不同程度的力、位移或速度输出。
2. 灵活性：执行器能够根据控制系统的指令做出相应的动作，并适应不同的工作环境和工况需求。
电控发动机传感器及执行器的认识
教学项目：电控发动机传感器及执行器认识
实习教师：常喜运
一、教学项目名称
电控发动机传感器及执行器的认识
二、教学场景设计
PSSTAB5电控发动机台架，丰田5A发动机机台架如图1---1所示
三、工作安全
1. 在良好的通风条件下进行。
2、不经允许，不得私自拔传感器等电子部件的线束。
3、不要私自起动发动机
四、教学目标和工作任务
1、教学目标
掌握各传感器及执行器的作用及安装位置
2、工作任务
部件认识
五、教学项目流程
（一）作业技术规范流程
汽车电控发动机传感器认识考核评分表班级：姓名：。
信息与通信第7讲传感器与执行器课件
[信息与通信]第7讲 传感器与执行
2024/4/3
器
23
6.2 汽车中的传感器（续）
霍尔位置传感器：利用半导体的磁电转换原理进行工作。霍 尔元件是一种半导体四端薄片。
霍尔式曲轴位置传感器有两个部件，一个是由导磁材料 制成的触发叶轮，另一个是霍尔信号发生器。触发叶轮上 的叶片数与发动机的气缸数相同，触发叶轮由分电器带动。
[信息与通信]第7讲 传感器与执行
2024/4/3
器
6
6.1 概述（续）
动态特性：指输入变化时，传感器的输出特性。 实际工作中，传感器的动态特性常用它对某些标准输入 信号的响应来表示。 对标准输入信号的响应与对任意输入信号的响应之间存 在一定的关系，往往知道了前者就能推定后者。 最常用的标准输入信号有阶跃信号和正弦信号两种，所 以传感器的动态特性也常用阶跃响应和频率响应来表示。
[信息与通信]第7讲 传感器与执行
2024/4/3
器
31
6.3 汽车中的执行器（续）
步进电机
将电脉冲信号转变为角位移或线位移的开环控制元件。
在非超载的情况下， 电机的转速、停止的位 置只取决于脉冲信号的 频率和脉冲数，而不受 负载变化的影响，即给 电机加一个脉冲信号， 电机则转过一个步距角。
2024/4/3
器
3
6.1 概述（续）
按工作原理 电学式传感器 磁学式传感器 光电式传感器 电势型传感器（热电效应、光电效应、霍尔效应） 电荷传感器 半导体传感器 谐振式传感器 电化学传感器
按输出信号的性质 开关型传感器
[信息与通信]第7讲 传感器与执行
2024/4/3
器
4
6.1 概述（续）
有些发动机上专门设汽油泵ECU，通过控制加到汽油泵电动 机上的不同电压来实现对汽油泵转速和泵油量的控制。
传感器与执行器在控制系统中的作用
传感器与执行器在控制系统中的作用控制系统是现代工业和自动化系统中不可或缺的组成部分，它负责监测和调节系统的物理量和参数。
在控制系统中，传感器和执行器起着至关重要的作用。
传感器用于感知环境中的各种物理量，而执行器则用于根据控制系统的指令，改变或控制物理系统的状态。
本文将探讨传感器与执行器在控制系统中的具体作用。
一、传感器的作用传感器是控制系统中的感知器件，它将环境中的各种物理量转变为电信号或其他可以被控制系统接收和处理的形式。
传感器可以感知的物理量包括温度、压力、湿度、光照强度、位移、速度等等。
传感器的主要作用有以下几个方面：1. 监测环境参数：传感器可以实时监测环境中的各种参数，并将监测到的数据反馈给控制系统。
例如，在一个温室中，温度传感器可以监测温室内外的温度变化，并将数据传递给控制系统，以实现温度的控制和调节。
2. 收集关键数据：传感器可以收集与系统运行相关的关键数据。
通过对这些数据的分析和处理，控制系统可以更好地了解系统的状态，并进行相应的控制和调整。
例如，在汽车发动机的控制系统中，各种传感器可以实时监测发动机的转速、温度、油压等关键参数，从而确保发动机的正常工作。
3. 实时反馈和控制：传感器能够实时反馈环境中的变化情况，控制系统可以根据传感器的数据进行实时的控制和调节。
例如，在自动化生产线中，光电传感器可以感知到物品的位置和运动状态，从而控制机械臂的动作，实现自动的装配和搬运。
二、执行器的作用执行器是控制系统中的执行器件，它根据控制系统的指令，改变或控制被控制系统的状态。
执行器通常包括电动机、气动执行元件、液压执行元件等。
执行器的主要作用有以下几个方面：1. 调节和控制：执行器根据控制系统的指令，对被控制系统进行调节和控制。
例如，在供水系统中，水泵是一个典型的执行器，它根据控制系统的信号接通或切断水流，以调节和控制水的流量和压力。
2. 运动和传动：执行器可以通过转动、推拉等运动产生力或位移，实现对物体的运动和传动。
控制系统的传感器与执行器选型原则
控制系统的传感器与执行器选型原则在控制系统中，传感器和执行器起着至关重要的作用，它们负责将物理量转化为电信号或机械动作，从而实现对系统的监测和操作。
选取适合的传感器和执行器对于系统的性能和稳定性至关重要。
本文将介绍控制系统传感器和执行器的选型原则，旨在帮助读者根据不同的需求选择适合的器件。
一、传感器选型原则1. 测量范围与灵敏度在选择传感器时，首先需要确定所需的测量范围和灵敏度。
测量范围指物理量的最小与最大测量值范围，而灵敏度则表示传感器能够探测到的最小变化量。
根据实际应用需求，选择具有足够测量范围和适当灵敏度的传感器，以确保准确的测量结果。
2. 精度和可靠性在工业控制系统中，精度和可靠性是非常重要的指标。
传感器的精度取决于其测量误差的大小，而可靠性则指传感器在长期使用中的稳定性和可靠性。
在选型时，应选择具有较高精度和可靠性的传感器，以确保控制系统的准确性和稳定性。
3. 环境适应性不同的应用环境对传感器有不同的要求。
例如，在高温或低温环境中，需要选择能够在极端温度条件下正常工作的传感器。
而在潮湿或腐蚀性环境中，选择具有防护措施的防水或防腐蚀传感器是必要的。
根据实际工作环境的特点，选择适应性强的传感器，以确保其正常工作和长寿命。
4. 响应时间响应时间是指传感器从接收到输入信号到输出信号产生的时间间隔。
在某些应用中，需要快速且准确地获取实时数据，因此需要选择响应时间较短的传感器。
但在一些低频率应用中，响应时间并不是很重要。
在选型中需要根据实际应用的要求来确定合适的响应时间。
二、执行器选型原则1. 动作范围与速度在选择执行器时，首先需要确定所需的动作范围和速度。
动作范围指执行器能够完成的最小和最大输出位置范围，而速度则表示执行器完成动作所需的时间。
根据所需的动作范围和速度要求，选择具有合适动作范围和适当速度的执行器。
2. 动力和扭矩不同的应用需要不同的力量和扭矩来完成工作。
在选型时，需要根据应用需求选择具有足够动力和扭矩的执行器，以确保能够完成所需的工作任务。
控制系统的传感器与执行器
控制系统的传感器与执行器传感器与执行器是控制系统中至关重要的组成部分，它们的作用是将现实世界的物理量转化为电信号，并通过控制器的指令实现对系统的控制。
本文将介绍传感器与执行器的定义、分类以及在控制系统中的作用。
一、传感器的定义与分类传感器是一种可以感知并转换物理量的设备，它们可以将光、电、热、声、力等物理量转化为电信号，从而供控制系统使用。
根据测量原理和应用领域的不同，传感器可以分为多种类型，如：1. 光传感器：能够感知光的强度、颜色和方向，常用于光电测量、光控制等领域；2. 温度传感器：用于测量环境或物体的温度变化，广泛应用于工业、医疗等领域；3. 压力传感器：用于测量液体或气体的压力变化，常见于液压系统、天气预报等领域；4. 加速度传感器：能够检测物体的加速度变化，用于汽车安全系统、智能手机等设备中；5. 湿度传感器：用于测量环境中的湿度信息，常用于气象预报、农业等领域。
二、传感器在控制系统中的作用传感器在控制系统中发挥着至关重要的作用，它们可以实时地感知外部环境或系统内部的物理量，并将其转化为电信号，供控制器进行处理和判断。
传感器在控制系统中的作用主要体现在以下几个方面：1. 实时监测：传感器可以实时地监测系统中的各种物理量，如温度、湿度、压力等，确保系统运行的安全和稳定。
2. 反馈信号：传感器可以将感知到的物理量变化转化为电信号反馈给控制器，控制器再根据反馈信号进行判断和调节，实现对系统运行的控制。
3. 故障检测：传感器还可以用于系统故障的检测，通过监测系统中的各个部件是否正常工作，发现故障并及时报警，保证设备的安全和可靠性。
4. 自动化控制：传感器与执行器的组合可以实现自动化控制，当传感器检测到特定物理量的变化时，可以通过执行器自动地调节系统的状态，实现自动化的控制。
三、执行器的定义与分类执行器是一种能够根据控制信号进行输出的装置，它们的作用是将控制系统发出的电信号转化为运动、力或其他形式的输出效果，从而实现对系统或设备的控制。
自动控制系统的传感器与执行器
自动控制系统的传感器与执行器自动控制系统在现代工业生产中扮演着至关重要的角色，它可以准确地控制各种设备和机械的运行，以提高生产效率和产品质量。
而传感器和执行器作为自动控制系统的核心组成部分，发挥着关键的作用。
本文将探讨传感器和执行器在自动控制系统中的重要性，并介绍一些常见的传感器和执行器类型。
一、传感器的作用与分类传感器是自动控制系统中的感知器官，通过感知环境中的各种物理量，并将其转换成电子信号，以便控制系统对环境做出相应的反应。
传感器在自动控制系统中起到了收集信息的作用，它通过将现实世界的物理信息转化为控制系统能够理解的信号，为自动控制系统提供了必要的输入。
根据所感知的物理量不同，传感器可以分为多种类型。
常见的传感器包括温度传感器、湿度传感器、压力传感器、光敏传感器等。
温度传感器可以感知环境的温度变化；湿度传感器可以感知环境的湿度变化；压力传感器可以感知环境中的压力变化；光敏传感器可以感知环境光线的强度变化。
通过这些传感器，自动控制系统可以获得关于环境的详细信息，以便做出相应的调控。
二、执行器的功能与种类与传感器不同，执行器是自动控制系统中的行动器官，它根据控制系统的信号，将电子信号转换为物理行动，从而实现对设备和机械的控制。
执行器可以根据控制系统的要求进行启动、停止、加速、减速等操作，以实现自动化的生产过程。
常见的执行器包括马达、电磁阀、液压缸、气缸等。
马达是执行器的一种常见形式，它通过将电能转化为机械能，驱动设备的运转。
电磁阀可以根据控制信号开关流体的通路，实现对流体的控制。
液压缸和气缸则可以通过液压或气压的作用，推动机械部件进行运动。
三、传感器和执行器的协调作用传感器和执行器在自动控制系统中密切协作，彼此之间的作用是相辅相成的。
传感器通过感知环境的改变，向控制系统提供准确的反馈信号，控制系统根据传感器提供的信息做出相应的控制决策，并将控制指令传递给执行器。
执行器则根据控制系统的指令，将电子信号转化为物理行动，对设备和机械进行精确的控制。
第5章-微传感器和微执行器
当入射光光子的能量大于被照射材料的逸出功 时，就有光电子发射，称为外光电效应。
利用这种效应制成的传感器有真空光电管、光 电倍增管等。
当物体受光照射后，其内部原子释放出电子，但 这些电子并不逸出物体表面仍留在内部，使物体 的电阻率发生变化或产生光电动势的现象称为内 光电导效应。前者称为光电导效应，后者称为伏 打效应。
dS2
d 100%
d
采用差动电容结构可以大大减小传感器输出的非线性：
C1
A 0
A C2 0
1 1 2 C1 C2 A
C2 C1 C2 C1 0
(3)隧道电流敏感原理
在距离十分接近的隧道探针与电极之间加一个偏置电压， 当针尖和电极之间的距离接近纳米量级时，电子就会穿过 两者之间的势垒，形成隧道电流。
利用半导体光电导效应可制成光敏电阻
其基本原理是辐射时半导体材料中的电荷 载流子（包括电子和空穴）的增殖使其电阻率 发生变化。 光中的光子和固体中吸收光的电子的相互作用 原理在量子物理学中已经比较完善。
微光学传感器已经可以测量出光的强度。具有 强光电效应的固态材料可用作这种传感材料。
如图所示，当透光性较强的半导体基体A接受光子能量后， 两光敏电阻的连接处可产生电势。产生的电势可以通过电 桥电路中电阻的改变测量出来。
E
压阻变化的具体过程
电阻的基本关系式 电阻率的变化率 电阻的变化率
L
R A
d π
d R π 1 2d L π E 1 2 K
R
L
其中，
KπE12
π为压阻系数
1）金属电阻的改变主要由材料几何尺寸的变化
引起，因此 1起2主要作用；
2)半导体电阻的改变主要由材料受力后电阻率的 变化引起，因此 起πE主要作用；
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1. 本专业人才培养目标与定位 本专业培养德、智、体、美全面发展，具有良好的 政治素质与道德修养，掌握本专业必备的基础理论和 专门知识，具有一定英语和计算机技术应用能力，了 解电气自动化控制系统的组成、工作原理，熟悉自动 化仪表、设备的使用，具备自动化设备及系统的安装、 调试、运行与维护技能，能从事自动控制产品营销与 售后服务、技术支持，自动化设备及系统的安装、调 试、运行与维护等工作，具有创新精神和不断学习、 持续发展的能力，面向生产、建设、服务、管理等一 线岗位需要的高素质高技能创新型人才。
4.主要教学内容安排（一）
第一章 传感器与自动检测技术基本概念 1.传感器简述 2.自动检测系统 3.测量误差 4.弹性元件 第二章 参量传感器 1．电阻应变式传感器 2.热电阻传感器 3．气敏、湿敏电阻传感器 4. 差分变压器传感器 5. 电涡流传感器 6. 电容传感器 第三章 发电传感器1.热电偶 2霍学生与本科学生相比其理论基础不够扎实， 但更加务实，从几年来的教学实践可以看出，高 职学生对传感器的理论掌握普遍存在一定的困难， 但对传感器的实际应用普遍较感兴趣，掌握得也 教好。特别是某些物理量可以用不同种类的传感 器进行测量，一种传感器可以测量不同的物理量， 通过实验的验证，学生的学习热情大增。 • 针对学生学习主动性不强等特点，在教学过程中 要积极引导，对学有余力的学生可以提出一些更 高的要求，更好地满足他们的求知欲。如增加实 验项目和难度，并提出应用系统设计的要求。
4．课程开发、设计的理念与思路
本课程将控制系统的输入和输出集中在一门课 程终学习，就是要学生更深刻理解传感器与执行器 在自动控制中的重要性。传感器部分主要学习常用 传感器的工作原理、主要技术指标，侧重常用传感 器的应用，对传感器的选择、安装、调试方法作为 重点学习内容。执行器部分主要针对学生毕业后就 业企业的特点，选择步进电机、气动控制为主要执 行器，侧重安装调试。以项目课程的形式，将传感 器和执行器的应用有机集合起来。在项目选择上， 既考虑由简到繁、由易到难，又要考虑传感器和执 行器选择的经济性，做到合理选择。
二、课程内容
• 1．课程内容的选择 • 本课程教学课时为50课时，其中实验应用操作10 课时。 • 教学内容以定性分析为主，定量计算为辅，侧重 应用，将传感器的工作原理分析与实际应用结合 起来，使学生掌握传感器的正确选择、安装、调 试的基本方法。 • 执行器部分为补充内容，采用补充讲义的形式， 重点介绍步进电机及气压控制。这样可以在有限 的课时内使学生尽可能多地掌握自动化专业及相 关企业的要求。
5. 实验内容
• • • • • 实验一：接近开关应用 实验二：热电阻、热电偶传感器应用 实验三：光电开关应用 实验四：光电编码器应用 实验五：电磁阀气动控制实验
三、教学方法
• 在教学方法和教学手段上，主要采用项目 教学的方法。为此，我们计划自编一本教 材，教材以传感器和执行器的应用为主线， 各项目间既相互独立又有联系，学生从传 感器和执行器的基本原理入手，了解其结 构、选择测量范围、通过实验进一步掌握 传感器的应用、安装、调试方法，与控制 器的连接，以及传感器在应用过程中出现 的干扰的处理。
主要就业岗位
本专业毕业生主要面向江苏省及周 边地区的厂矿企业、自动化系统公司， 从事“自动控制系统、设备的安装、调 试、维护、生产、销售、技术服务”等 工作。主要工作岗位有：工程施工技术 员、自动化生产线维护技术员和销售工 程师。
2．课程的性质与作用
• 一般来说，自动控制系统都由至少三部分 组成：输入信号、处理、输出控制。输入 信号常常都是由传感器来检测，输出控制 一般由执行器完成。本课程是电气自动化 技术专业的一门专业课，是电气控制技术 中必不可少的课程，具有较强的应用性。
四、考核评价
• 本课程考核采用理论和操作各占50%。理 论考核采用传统方式进行，操作考核主要 从实验的准备、实验过程、实验结果、实 验报告四个环节进行。
3．实验实训室建设
• 由于新校区建设还未完成，目前没有专门 的传感器与执行器实验室。随着教学条件 的改善，传感器与执行器实验室建设刻不 容缓。建设要求按25套实验设备的规模， 可满足25组学生（两人一组）进行实验， 实验内容除能满足教学要求外，还可为学 生进行课程设计、毕业设计、创新竞赛提 供良好的条件。
4.主要教学内容安排 (二)
第四章 光电式传感器1. 光电效应及光电器件2. 光电式传感器 、 第五章 数字感器： 1.光栅式传感器 2.光电编码器，磁栅式传感 器 第六章 传感器的信号处理1.传感器信号的预处理2. 信号的调制 与解调 4. 有源滤波 5. A/D、D/A转换 第七章 现代新型传感器 第八章 检测仪表1. 检测仪表的基本概念2. 常用检测仪表 第九章 传感器的综合应用1．抗干扰技术2.传感器的标定与选择 3.微机在自动检测技术中的应用4. 自动检测技术的综合应用 实例 第十章 执行器1. 执行器概述2. 步进电机3. 气压传动4. 气动元 件、气动控制 气动控制应用
3.课程与前后续课程的关系
• 本课程应在学完电路基础、模拟电子技术和数 字电子技术后开设。本课程分两部分：传感器 和执行器。传感器部分主要学习常用传感器的 工作原理、主要技术指标，侧重常用传感器的 应用，对传感器的选择、安装、调试方法作为 重点学习内容。执行器部分主要针对学生毕业 后就业企业的特点，选择步进电机、气动控制 为主。在《传感器与执行器》课程中，单片机 及PLC是辅助教学设备，而在《单片机应用系 统与调试》、《可编程控制器应用》课程中， 传感器与执行器是辅助教学设备。
《传感器与执行器》
主要提要
一、 课程设置 1. 本专业人才培养目标与定位 2．课程的性质与作用 3. 课程与前后续课程的关系 4．课程开发、设计的理念与思路 二、课程内容 1．课程内容的选择 2．学生分析 3．实验实训室建设 4. 主要教学内容安排 5. 实验内容 三、教学方法 四、考核评价
一 课程设置