传感器的原理与应用

热电阻测温原理
• 热电阻是利用导体的电阻随温度变化而变化的 特性来测量温度的。
• 作为测量用的热电阻材料必须具备以下特点：电阻
温度系数要尽可能大和稳定；电阻率高，电阻与温
度之间关系最好成线性，并且在较宽的测量范围内
具有稳定的物理和化学性质。目前应用得较多的热
电阻材料有铂和铜等。
白金线
内部导线
• 热电阻由电阻体、保护套和导接线绝线缘套盒等部件组成。
第8页/共31页
接近开关选用注意事项 • 在一般的工业生产场所，通常都选用涡流式接近开关和电容式接近开关。
因为这两种接近开关对环境的要求条件较低。 • 当被测对象是导电物体或可以固定在一块金属物上的物体时，一般都选用
涡流式接近开关，因为它的响应频率高、抗环境干扰性能好、应用范围广、 价格较低。 • 若所测对象是非金属（或金属）、液位高度、粉状物高度、塑料、烟草等。 则应选用电容式接近开关。这种开关的响应频率低，但稳定性好。 • 若被测物体为导磁材料或者为了区别和它在一同运动的物体而把磁钢埋在 被测物体内时，应选用霍尔接近开关，它的价格最低。 • 无论选用哪种接近开关，都应注意对工作电压、负载电流、响应频率、检 测距离等各项指标的要求。
• 电容式接近开关检测的对象，不限于导体，可以绝缘的液体或 粉状物等。
第7页/共31页
霍尔接近开关
• 霍尔元件是一种磁敏元件。利用霍尔元件做成的开关，叫做霍尔开关。 • 当磁性物件移近霍尔开关时，开关检测面上的霍尔元件因产生霍尔效应而使开关内部电路状态发生变化，
由此识别附近有磁性物体存在，进而控制开关的通或断。这种接近开关的检测对象必须是磁性物体。
传感器的应用
• 传感器的作用相当于人的五官，系统的自动化程度、智能化越来越高，系统对传感器的依赖性越大，传感 器对系统的功能起决定性的作用。
• 传感器现在已广泛应用于各学科和工程领域。 • 工业自动化、航天技术、军事、机器人、环境监测、安全保卫、医疗、家用电器、农业现代化等
第1页/共31页
iCAN教学实验开发平台上 应 用 的 传 感 器 • 在iCAN教学实验开发平台上集成了不同类型的传感器
光电开关分类
• 对射式光电开关 • 直接反射式光电开关 • 反射板型反射式光电开关 • 会聚型反射式光电开关
第12页/共31页
对射式光电开关
• 对射式光电开关原理 • 对射式光电开关是将投光器与受光器置于相对的两个装置，光束也是在相对 的两个装置之间，穿过投光器与受光器之间的物体会阻断光束并启动受光器。
金属测温电阻
保护管
第20页/共31页
热电偶
第4页/共31页
接近开关分类
• 接近开关分类： • 电感式接近开关 • 电容式接近开关 • 霍尔接近开关
第5页/共31页
Байду номын сангаас
电感式接近开关
• 它是利用导电物体在接近这个能产生电磁场接近开关时，使物体内部产生涡流。这个涡流反作用到接近开 关，使开关内部电路参数发生变化，由此识别出有无导电物体移近，进而控制开关的通或断。这种接近开 关所能检测的物体必须是导电体。
• 当有物体移向接近开关，并接近到一定距离时，位移传感器才有“感 知”，开关才会动作。通常把这个距离叫“检出距离”。不同的接近 开关检出距离也不同。
• 有时被检测物体是按一定的时间间隔，一个接一个地移向接近开关， 又一个一个地离开，这样不断地重复。不同的接近开关，对检测对象 的响应能力是不同的。这种响应特性被称为“响应频率”。
地使用。
第17页/共31页
热电阻、热电偶
第18页/共31页
热电阻
• 电阻温度探测器(RTD)实际上是一根特殊的导体，通常呈绕线或者薄膜螺旋管的形状，它的电阻值随温度变 化而变化。
• 目前使用最广泛的热电阻材料是铜、铂、镍以及镍铁合金。热电阻成本较低，线性良好，但在使用时需要 施加外部激励。
第19页/共31页
第6页/共31页
电容式接近开关
• 这种开关的测量通常是构成电容器的一个极板，而另一个极板 是开关的外壳。这个外壳在测量过程中通常是接地或与设备的 机壳相连接。当有物体移向接近开关时，不论它是否为导体， 由于它的接近，总要使电容的介电常数发生变化，从而使电容 量发生变化，使得和测量头相连的电路状态也随之发生变化， 由此便可控制开关的接通或断开。
第9页/共31页
光电开关
第10页/共31页
光电开关原理
• 光电传感器是以光电器件作为转换元件的传感器。
• 工作原理是：首先把被测量的变化转换成光信号（光通量或光参数） 的变化，然后通过光电转换元件变换成电信号。
• 光电传感器在一般情况下，有三部分构成，它们分为：发送器，接收 器和检测电路。
第11页/共31页
投光器
受光器
B-
检测物 体
第13页/共31页
直接反射式光电开关
• 直接反射式光电开关原理 • 直接反射式光电开关将投光器与受光器置于一体内，光电开关反射的光被检测物体返回受光器。
投光器/受光器
检测物体
第14页/共31页
反射板型反射式光电开关
• 反射板型反射式光电开关原理
• 反射板型反射式光电开关也将投光器与受光器置于一体，它不同于其 他模式的是它采用反射板将光线反射到光电开关，光电开关与反射板 之间的物体虽然也会反射光线，但其效率远低于反射板，因而切断反 射光束。
• 接近开关 • 光电开关 • 热电阻、热电偶 • 温湿度传感器 • 超声波传感器 • 煤气传感器
第2页/共31页
接近开关
第3页/共31页
接近开关性能特点
• 接近开关性能特点
• 在各类开关中，有一种对接近它物件有“感知”能力的元件——位移 传感器。利用位移传感器对接近物体的敏感特性达到控制开关通或断 的目的 ，这就是接近开关。
投光器/受光器
反光板
第15页/共31页
会聚型反射式光电开关
• 会聚型反射式光电开关原理
• 会聚型反射式的光电开关的工作原理类似于直接反射式光电开关，其投光器与受光器置于一体，只有 当物体出现在聚焦点时，光电开关才会有动作。
投光器/受光器
检测物体
第16页/共31页
光电开关选用注意事项
• 在环境条件比较好、无粉尘污染的场合，可采用光电接近开关。 • 光电接近开关工作时对被测对象几乎无任何影响。因此，在要求较高的传真机上，在烟草机械上都被广泛