传感器原理及应用技能

,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,SIPIVT,机电工程系,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,SIPIVT,机电工程系,*,SIPIVT,机电工程系,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,SIPIVT,机电工程系,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,传感器原理及应用技能,现代工业自动化生产过程中,离不开各种传感器,传感器与PLC(可编程序控制器)等构成自动控制系统。,传感器被称为“电五官,作为系统输入检测局部,其作用检测外界信息变化,并转换为系统可识别的电信号,传送给PLC、计算机等核心控制器。,一,、,概 述,第一章,、,传感器原理及应用,1.,传感器定义,自动检测装置中,直接感受,被测量,并将其,转换为,可用,电信号,输出的,器件,。,电信号,敏感元件,转换元件,被测量,辅助电源,传感器组成,:,检测局部,转换局部,辅助电源,电信号,敏感元件,转换元件,被测量,辅助电源,传感器组成,:,开关量信号 “ 0，1,模拟量信号,电压信号(05V,010V),电流信号(420mA),PLC;,单片机,;,计算机,;,传送,“磁场/电场/光线等变化状态；,“温度/压力/流量/ 速度等物理量；,红外线测温仪,各类自动门,传感器应用,将,被测量,(,温度,),转换为模拟量的,电信号,(,电压,05V,或,电流,420mA),将,被测量,(,光线变化状态,),转换为,开关量的,电信号,(0,、,1,状态信号,),2.,传感器的分类,数字量,传感器,：,输出,开关量信号,(,逻辑状态,0,、,1 ),(Digital,sensor),模拟量,传感器,：,输出,模拟量信号,(,电压,05V, 010V,或 电流,420mA),(,Analog,sensor,),按,输出信号性质,分类：,NPN型：输出低电平 “0 (亚洲标准) ；PNP型：输出高电平 “1 (欧洲标准) ；,数字量传感器按,输出特性,分类：,传感器输出特性原理图,以接近开关为例,(a),输出特性,NPN,型,(b),输出特性,PNP,型,输出,低电平,(0V),“高电平取决于电源电压值,输出,高电平,(24V),输出特性：,输出低电平时,负载得电,输出高电平时,负载得电,3.,常用数字量传感器分类,接近式,传感器：,电感式,传感器,Ind.,(Proximity),电容式,传感器,Cap.,磁感应式,传感器,Mag.,光电式,传感器,:,透射式,传感器,Opt.,(,Optical-electrical),反射式,传感器,Opt.,:,镜面反射,漫反射,电气图形符号,1.,电感式传感器,Inductive Sensor,二,、,常用数字量传感器工作原理,检测物体,:,只能检测,金属物体,检测距离,:,010mm,通常,48mm,工作原理,：,传感器内部,LC,高频振荡,等电路产生,一定电磁场,。,当,金属物体,靠近传感检测头时,金属物体内部,产生涡流,引起,传感器,磁场,磁,通量,变化,而使,传感器,输出信号,。,接近体,振荡器,开关器,输出器,L,C,电感式传感器工作模型,电气图形符号,2.,电容式传感器,Capacitive Sensor,检测物体,:,非薄片的任何介质,检测距离,:,010mm,通常,35mm,+,+,-,-,+,-,+,+,+,+,-,-,-,-,+,+,-,-,-,-,-,-,-,电容式传感器工作模型,无物体接近,时,传感器,检测面,静电荷平衡,电容量,C,不变,内部,RC,振荡回路建立,稳定电场,。,当物体接近,引起检测面,静电荷变化,电容量,C,改变,使,传感器,产生,输出信号,。,传感器检测头,工作原理,：,电容式传感器的应用,在料位检测中的应用,电容式传感器在液位测量控制中的应用,Capacitive sensor,汉堡检测,电容式传感器应用：,用于物体位置检测,、,行程限位,、,产品计数等；,电气图形符号,3.,磁感应式传感器,Magnetic,Sensor,磁感应传感器工作模型,工作原理：,传感器内部构造为合金簧片等组成的干簧继电器。,当磁性物体靠近时,其,生产一定强度磁场,电磁力,使簧片吸合、触点闭合。,当磁性物体离开时,磁场减弱,使簧片释放、,触点断开。,检测物体: 磁性物质 永久磁铁、带电线圈,检测距离,:,010mm,通常,35mm,转子,传感器,磁性齿,转速检测,磁感应式传感器的应用,传感器,A,气缸,传感器,B,气缸运动位置检测,在气缸活塞环上包有一层“永久磁铁,电气图形符号,4.,光电式传感器,Optical-electrical,Sensor,又称“光电式开关,发射接收光线的器件,工作模型,:,由,发射端,(,Transmit),的,发光二极管,发出光线,接收端,(,Receiver),的光敏三极管,接收光线,当有物体穿过,，,引起光通量发生变化时,使传感器,输出开关信号,。,工作原理,:,主要包括：,发射端,Transmit,(,发光二极管等器件,),；,接收端,Receive,(,光敏三极管等器件,),；,原理：,当,被测物体,穿过光线轴时,遮挡住光线,引起光通量变化,使传感器,输出信号,。,(1),透射式光电传感器：,发射端和接收端分开安装在两侧；,Receiver,Object,Transmitter,被测物体,检测物体,:,非透明物体,检测距离,:,010m,通常,25m,反射型,光电开,振光。,(2),镜面反射式光电传感器,反射镜,被测物体,偏振光,发射光,被测物体,反射板,反射光,发射光,发射与接收端,集成安装于一体,原理：,当,被测物体,穿过传感器与反射板之间时,反射光被遮挡,引起光通量变化,使传感器输出,开关信号,。,检测物体,:,非透明物体,检测距离,:,010m,通常,25m,漫反射光线,反射光线,被检测物体,发射光线,漫反射型光电开关集光发射器和光接受器于一体。,当被测物体经过该光电开关时，发射器发出的光线经被测物体表面反射由接受器接受，于是产生开关信号。,额定距离,(3),漫反射式光电传感器,当被测物体靠近传感器,发射端发出的光线,经过被测物体外表反射,使承受端承受到反射光线,从而使传感器产生开关信号。,工作原理：,检测距离,:,01m,通常,100,400mm,发射与接收端,集成安装于一体,检测物体,:,非黑色,、,非透明物体,电动扶梯自动启停,物体倒置区分,产品计数,料位的控制,转速检测,位置控制装置,三、传感器的广泛应用,常用数字量传感器小结,光电式,Opt.,电感式,Ind.,电容式,Cap.,磁感应式,Mag.,电气图形符号,根据电气图形符号,判断传感器类型,二线制,棕,/,红,线：,DC24V,蓝,线：,0V,三线制,棕,/,红,线：,DC24V,蓝,线：,0V,黑线,：,输出信号,(,常开,NO,),四线制,棕,/,红,线：,DC24V,蓝,线：,0V,黑,线：,输出信号,(,常开,NO),白,线：输出信号,(,常闭,NC),四、传感器的安装接线,1.接线规那么,(1),根据,电气图形符号,判断,传感器类型,；,(2),根据,被测物体的性质,及,检测要求,选择,适合的,传感器类型,(Opt./Ind./Cap./Mag.,等,),；,(3),根据传感器铭牌上,接线图,判断其,输出特性,；,NPN,型,PNP,型,2.,传感器铭牌参数识别及接线,(,型号,、,电气图形符号,、,接线图,、,工作电压,、,运行指示灯,、,灵敏度电位器,),(4)按照传感器接线图，正确连接电源“+、-极和负载。,(5),根据传感器,工作电压,(1030VDC),正确接入,电源,；,(6) 通过传感器的 “运行指示灯，观察其运行状态。,(7) 漫反射光电传感器, 调节“灵敏度电位器 可微调检测距离。,1.,实验目标：,熟悉传感器的铭牌参数,正确选型接线,(1)分别选择四种类型传感器(Ind. Cap. Mag. Opt.),按照铭牌参数正确连接电源及负载(指示灯)；,(2)通电运行,选择适合的被测物体进展检测,记录传感器,的输出特性、检测物体、检测距离范围；,(3)选择一个OMRON传感器,记录“型号、工作电压、接线图,等铭牌参数，正确连接电源和负载(指示灯)；,通电运行,记录传感器输出特性、检测物体、检测距离范围；,课堂实践,1,：,传感器的接线与检测,2.,实训内容及要求：,五、各类传感器的组合应用,方案1：选择输出特性一样的S1和S2, 可直接并联控制；,现有两个传感器,S,1,和,S,2,当任意一个传感器检测到物体时,即控制指示灯,HL1,亮,；,分析：两个传感器为“逻辑或控制关系；,案例,1,：,方案,2,：,选择,输出特性不同,的,S,1,和,S,2,需通过,中间继电器,触点,间接并联,控制；,目前常用的控制方式,用S2的输出端控制 S1电源“-极的接通,现有两个传感器S1和S2, 当两个传感器同时检测到物体时, 那么控制指示灯HL2亮；,分析：两个传感器为“逻辑与控制关系；,方案1：选择输出特性一样的S1和S2, 可直接串联控制；,案例,2,：,思考与练习：,选择输出特性不同的,S1,和,S2,如何设计控制电路？,实训工程1：使用检测模块识别材料属性,使用如下图的检测模块，,识别被测工件材料属性, 要求如下：,当检测到金属工件时，指示灯HL1亮；,当检测到塑料红色工件时，指示灯HL2亮；,当检测到塑料黑色工件时，指示灯HL3亮。,工程说明：,实训要求及步骤：,1.分析工程控制要求,选择传感器类型及输出特性、分析I/O控制逻辑关系,2.设计和绘制控制电路图,(包括“传感器、中间继电器、指示灯等),