傳感器原理及應(yīng)用(技能)課件

1、SIPIVT 機(jī)電工程系傳感器原理及應(yīng)用SIPIVT 機(jī)電工程系傳感器原理及應(yīng)用 現(xiàn)代工業(yè)自動化生產(chǎn)過程中,離不開各種傳感器,傳感器與PLC(可編程序控制器)等構(gòu)成自動控制系統(tǒng)。 傳感器被稱為“電五官”,作為系統(tǒng)輸入檢測部分,其作用檢測外界信息變化,并轉(zhuǎn)換為系統(tǒng)可識別的電信號,傳送給PLC、計(jì)算機(jī)等核心控制器。一、概 述第一章、傳感器原理及應(yīng)用 現(xiàn)代工業(yè)自動化生產(chǎn)過程中,離不開各種傳感器,一、概 1.傳感器定義 自動檢測裝置中, 直接感受被測量, 并將其轉(zhuǎn)換為可用電信號輸出的器件。電信號敏感元件轉(zhuǎn)換元件被測量輔助電源傳感器組成: 檢測部分轉(zhuǎn)換部分輔助電源1.傳感器定義 自動檢測裝置中, 直接感

2、受被測量電信號敏感元件轉(zhuǎn)換元件被測量輔助電源傳感器組成: 開關(guān)量信號 “ 0，1”模擬量信號 電壓信號(05V,010V) 電流信號(420mA)PLC;單片機(jī);計(jì)算機(jī);傳送 “磁場/電場/光線”等變化狀態(tài)； “溫度/壓力/流量/ 速度”等物理量；電信號敏感元件轉(zhuǎn)換元件被測量輔助電源傳感器組成: 開關(guān)量信號紅外線測溫儀各類自動門傳感器應(yīng)用將被測量(溫度)轉(zhuǎn)換為模擬量的電信號 (電壓05V 或 電流420mA) 將被測量(光線變化狀態(tài)) 轉(zhuǎn)換為開關(guān)量的電信號 (0、1狀態(tài)信號)紅外線測溫儀各類自動門傳感器應(yīng)用將被測量(溫度)轉(zhuǎn)換為模擬量2.傳感器的分類數(shù)字量傳感器：輸出開關(guān)量信號 ( 邏輯狀態(tài)0

3、、1 )(Digital sensor)模擬量傳感器：輸出模擬量信號 (電壓05V, 010V, 或 電流420mA)(Analog sensor) 按輸出信號性質(zhì)分類：NPN型：輸出低電平 “0” (亞洲標(biāo)準(zhǔn)) ；PNP型：輸出高電平 “1” (歐洲標(biāo)準(zhǔn)) ；數(shù)字量傳感器按輸出特性分類：2.傳感器的分類數(shù)字量傳感器：輸出開關(guān)量信號 ( 邏輯狀態(tài)傳感器輸出特性原理圖（以接近開關(guān)為例）(a)輸出特性 NPN型(b)輸出特性 PNP型輸出低電平(0V)“高電平”取決于電源電壓值輸出高電平(24V)傳感器輸出特性原理圖（以接近開關(guān)為例）(a)輸出特性 NPN輸出特性：輸出低電平時(shí)負(fù)載得電輸出高電平時(shí)

4、負(fù)載得電輸出特性：輸出低電平時(shí)輸出高電平時(shí)3.常用數(shù)字量傳感器分類接近式傳感器：電感式傳感器 Ind. (Proximity) 電容式傳感器 Cap. 磁感應(yīng)式傳感器 Mag.光電式傳感器: 透射式傳感器 Opt. (Optical-electrical) 反射式傳感器 Opt. : 鏡面反射 漫反射3.常用數(shù)字量傳感器分類接近式傳感器：電感式傳感器 電氣圖形符號1.電感式傳感器 Inductive Sensor二、常用數(shù)字量傳感器工作原理檢測物體: 只能檢測金屬物體 檢測距離: 010mm, 通常48mm 電氣圖形符號1.電感式傳感器二、常用數(shù)字量傳感器工作原理檢測工作原理： 傳感器內(nèi)部LC

5、高頻振蕩等電路產(chǎn)生一定電磁場。 當(dāng)金屬物體靠近傳感檢測頭時(shí), 金屬物體內(nèi)部產(chǎn)生渦流, 引起傳感器磁場磁通量變化, 而使傳感器輸出信號。 接近體振蕩器開關(guān)器輸出器LC電感式傳感器工作模型 工作原理：LC電感式傳感器工作模型 電氣圖形符號2.電容式傳感器 Capacitive Sensor檢測物體: 非薄片的任何介質(zhì)檢測距離: 010mm, 通常35mm 電氣圖形符號2.電容式傳感器檢測物體: 非薄片的任何介質(zhì)檢+-+-+-+-電容式傳感器工作模型 無物體接近時(shí),傳感器檢測面靜電荷平衡電容量C不變,內(nèi)部RC振蕩回路建立穩(wěn)定電場。當(dāng)物體接近引起檢測面靜電荷變化電容量C改變,使傳感器產(chǎn)生輸出信號。傳感

6、器檢測頭工作原理：+-+-+-+-電容式傳感器工電容式傳感器的應(yīng)用在料位檢測中的應(yīng)用電容式傳感器的應(yīng)用在料位檢測中的應(yīng)用電容式傳感器在液位測量控制中的應(yīng)用電容式傳感器在液位測量控制中的應(yīng)用Capacitive sensor漢堡檢測電容式傳感器應(yīng)用： 用于物體位置檢測、行程限位、產(chǎn)品計(jì)數(shù)等；Capacitive sensor漢堡檢測電容式傳感器應(yīng)用電氣圖形符號3.磁感應(yīng)式傳感器 Magnetic Sensor電氣圖形符號3.磁感應(yīng)式傳感器磁感應(yīng)傳感器工作模型 工作原理： 傳感器內(nèi)部結(jié)構(gòu)為合金簧片等組成的干簧繼電器。 當(dāng)磁性物體靠近時(shí),其生產(chǎn)一定強(qiáng)度磁場,電磁力使簧片吸合、觸點(diǎn)閉合。 當(dāng)磁性物體離

7、開時(shí),磁場減弱,使簧片釋放、觸點(diǎn)斷開。檢測物體: 磁性物質(zhì) （永久磁鐵、帶電線圈）檢測距離: 010mm, 通常35mm 磁感應(yīng)傳感器工作模型 工作原理： 傳感器內(nèi)部結(jié)構(gòu)為合金簧轉(zhuǎn)子傳感器磁性齒轉(zhuǎn)速檢測 磁感應(yīng)式傳感器的應(yīng)用傳感器A氣缸傳感器B氣缸運(yùn)動位置檢測（在氣缸活塞環(huán)上包有一層“永久磁鐵”）轉(zhuǎn)子傳感器磁性齒轉(zhuǎn)速檢測 磁感應(yīng)式傳感器的應(yīng)用傳感器A氣缸傳電氣圖形符號4.光電式傳感器 Optical-electrical Sensor（又稱“光電式開關(guān)”）（發(fā)射接收光線的器件）電氣圖形符號4.光電式傳感器（又稱“光電式開關(guān)”）（發(fā)射接收 工作模型: 由發(fā)射端(Transmit)的發(fā)光二極管發(fā)出

8、光線, 接收端(Receiver)的光敏三極管接收光線, 當(dāng)有物體穿過，引起光通量發(fā)生變化時(shí), 使傳感器輸出開關(guān)信號。 工作原理:主要包括：發(fā)射端Transmit(發(fā)光二極管等器件)； 接收端Receive(光敏三極管等器件)； 工作模型: 由發(fā)射端(Transmit)的發(fā)原理：當(dāng)被測物體穿過光線軸時(shí)遮擋住光線,引起光通量變化, 使傳感器輸出信號。(1)透射式光電傳感器： 發(fā)射端和接收端分開安裝在兩側(cè)；ReceiverObjectTransmitter 被測物體檢測物體: 非透明物體檢測距離: 010m, 通常25m 原理：當(dāng)被測物體穿過光線軸時(shí)遮擋住光線,引起光通量變化, 使反射型光電開振光

9、。(2)鏡面反射式光電傳感器反射鏡被測物體偏振光發(fā)射光被測物體反射板反射光發(fā)射光發(fā)射與接收端集成安裝于一體原理：當(dāng)被測物體穿過傳感器與反射板之間時(shí), 反射光被遮擋, 引起光通量變化, 使傳感器輸出開關(guān)信號。檢測物體: 非透明物體檢測距離: 010m, 通常25m 反射型光電開振光。(2)鏡面反射式光電傳感器反射鏡被測物體偏漫反射光線反射光線被檢測物體發(fā)射光線漫反射型光電開關(guān)集光發(fā)射器和光接受器于一體。當(dāng)被測物體經(jīng)過該光電開關(guān)時(shí)，發(fā)射器發(fā)出的光線經(jīng)被測物體表面反射由接受器接受，于是產(chǎn)生開關(guān)信號。額定距離(3)漫反射式光電傳感器 當(dāng)被測物體靠近傳感器,發(fā)射端發(fā)出的光線,經(jīng)過被測物體表面反射,使接受

10、端接受到反射光線,從而使傳感器產(chǎn)生開關(guān)信號。工作原理：檢測距離: 01m, 通常100 400mm發(fā)射與接收端集成安裝于一體檢測物體: 非黑色、非透明物體漫反射光線反射光線被檢測物體發(fā)射光線漫反射型光電開關(guān)集光發(fā)射電動扶梯自動啟停物體倒置辨別產(chǎn)品計(jì)數(shù) 料位的控制 轉(zhuǎn)速檢測位置控制裝置三、傳感器的廣泛應(yīng)用電動扶梯自動啟停物體倒置辨別產(chǎn)品計(jì)數(shù) 料位的控制 轉(zhuǎn)速檢測位傳感器原理及應(yīng)用(技能)課件常用數(shù)字量傳感器（小結(jié)）常用數(shù)字量傳感器（小結(jié)）光電式 Opt. 電感式 Ind. 電容式 Cap. 磁感應(yīng)式 Mag.電氣圖形符號根據(jù)電氣圖形符號,判斷傳感器類型光電式 Opt. 電氣圖形符號根據(jù)電氣圖形符

11、號,判斷傳感器類二線制棕/紅線：DC24V藍(lán)線：0V三線制棕/紅線：DC24V藍(lán)線：0V黑線：輸出信號(常開NO)四線制棕/紅線：DC24V藍(lán)線：0V黑線：輸出信號(常開NO)白線：輸出信號(常閉NC)四、傳感器的安裝接線1.接線規(guī)則二線制棕/紅線：DC24V藍(lán)線：0V三線制棕/紅線：DC24(1)根據(jù)電氣圖形符號判斷傳感器類型；(2)根據(jù)被測物體的性質(zhì)及檢測要求, 選擇適合的 傳感器類型(Opt./Ind./Cap./Mag.等) ；(3)根據(jù)傳感器銘牌上接線圖判斷其輸出特性；NPN型PNP型2. 傳感器銘牌參數(shù)識別及接線(型號、電氣圖形符號、接線圖、工作電壓、運(yùn)行指示燈、靈敏度電位器)(1

12、)根據(jù)電氣圖形符號判斷傳感器類型；(2)根據(jù)被測物體的性(4)按照傳感器接線圖，正確連接電源“+、-”極和負(fù)載。(5)根據(jù)傳感器工作電壓(1030VDC), 正確接入電源；(6) 通過傳感器的 “運(yùn)行”指示燈，觀察其運(yùn)行狀態(tài)。(7) 漫反射光電傳感器, 調(diào)節(jié)“靈敏度電位器” 可微調(diào)檢測距離。(4)按照傳感器接線圖，正確連接電源“+、-”極和負(fù)載。(51. 實(shí)驗(yàn)?zāi)繕?biāo)：熟悉傳感器的銘牌參數(shù), 正確選型接線(1)分別選擇四種類型傳感器(Ind. Cap. Mag. Opt.), 按照銘牌參數(shù)正確連接電源及負(fù)載(指示燈)；(2)通電運(yùn)行,選擇適合的被測物體進(jìn)行檢測,記錄傳感器 的輸出特性、檢測物體、檢

13、測距離范圍；(3)選擇一個OMRON傳感器,記錄“型號、工作電壓、接線圖” 等銘牌參數(shù)，正確連接電源和負(fù)載(指示燈)； 通電運(yùn)行,記錄傳感器輸出特性、檢測物體、檢測距離范圍；課堂實(shí)踐1：傳感器的接線與檢測2. 實(shí)訓(xùn)內(nèi)容及要求：1. 實(shí)驗(yàn)?zāi)繕?biāo)：熟悉傳感器的銘牌參數(shù), 正確選型接線(1)分 五、各類傳感器的組合應(yīng)用方案1：選擇輸出特性相同的S1和S2, 可直接并聯(lián)控制； 現(xiàn)有兩個傳感器S1和S2, 當(dāng)任意一個傳感器檢測到物體時(shí), 即控制指示燈HL1亮；分析：兩個傳感器為“邏輯或”控制關(guān)系；案例1： 五、各類傳感器的組合應(yīng)用方案1：選擇輸出特性相同的S1和S方案2：選擇輸出特性不同的S1和S2, 需通過中間繼電器觸點(diǎn) 間接并聯(lián)控制；目前常用的控制方式方案2：選擇輸出特性不同的S1和S2, 需通過中間繼電器觸 用S2的輸出端控制 S1電源“-”極的接通 現(xiàn)有兩個傳感器S1和S2, 當(dāng)兩個傳感器同時(shí)檢測到物體時(shí), 則控制指示燈HL2亮；分析：兩個傳感器為“邏輯與”控制關(guān)系；方案1：選擇輸出特性相同的S1和S2, 可直接串聯(lián)控制；案例2： 用S2的輸出端控制 S1電源“-”極的接通 思考與練習(xí)： 選擇輸出特性不同的S1和S2, 如何設(shè)計(jì)控制電路？思考與練習(xí)：實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目1：使用檢測模塊識別