电压传感器PPT课件

1、 红 外 传 感 器 【红外对管红外对管】人们习惯把红外发射管和红外接受管称红外对管人们习惯把红外发射管和红外接受管称红外对管对管外型同普通发光管相似，且透明树脂对管外型同普通发光管相似，且透明树脂 封装的对管自身外形亦十分相近。封装的对管自身外形亦十分相近。第1页/共49页收 发 判 断 内部结构识别内部结构识别 发射管管芯中央发射管管芯中央凹陷凹陷， 类似聚光罩形状类似聚光罩形状 接受管的管芯中央接受管的管芯中央平台平台 上有红外感光电极上有红外感光电极 接收管大多着色封装接收管大多着色封装第2页/共49页 引 脚 判 断 新器件长正短负新器件长正短负 对管的端部不受光对管的端部不受光 二

2、极管档测量有读数的二极管档测量有读数的为发射管，极性跟普通发光管相为发射管，极性跟普通发光管相同同 正反向电阻（压降）都很大的正反向电阻（压降）都很大的为接收管为接收管 接收管极性判断接收管极性判断 通电实验法通电实验法 R取值取值220510第3页/共49页 着 色 封 装第4页/共49页 一 体 化 接 收 头【接收、放大、自动增益、滤波、解调、信号整形接收、放大、自动增益、滤波、解调、信号整形】 兼具了兼具了TTLTTL和和CMOSCMOS电路各自的优点电路各自的优点 接收频率多为接收频率多为38M38M 对反向对反向EMIEMI有较高保护功能有较高保护功能 接收灵敏度高接收灵敏度高 接

3、收距离长接收距离长 低电压低功耗（低电压低功耗（ 2.72.75.5 V5.5 V） 可直接将信号输出至可直接将信号输出至ICIC解码解码第5页/共49页常 见 管 脚 排 布管脚配置无规律可循第6页/共49页传 声 器 麦克风是一种换能器麦克风是一种换能器 线性或失真线性或失真 灵敏度灵敏度 频率响应频率响应 噪噪 声声 输出电平输出电平 指向性指向性 检测声音信号 或机械振动，并将之转换为低频信号。越简单越玄妙第7页/共49页 驻极体话筒 【驻极体驻极体】某电介质受到很高的外电场作用之后，即使移去外电场，但电介质某电介质受到很高的外电场作用之后，即使移去外电场，但电介质表面仍保持正、负的表

4、面电荷。表面仍保持正、负的表面电荷。驻极体现象驻极体现象u所有话筒所有话筒非线性非线性u全指向性全指向性u精品可达专业指标精品可达专业指标u外壳相连的焊盘接地外壳相连的焊盘接地-第8页/共49页 驻极体话筒 结型场效应管（阻抗变换）结型场效应管（阻抗变换） 工作电压约工作电压约 1.512V 工作电流约工作电流约 0.11mA 远距离传输最好使用屏蔽线远距离传输最好使用屏蔽线 输出电平（输出电平（mV级）级） 输出阻抗多小于输出阻抗多小于2K 潮湿或高温环境中可能会失去电荷潮湿或高温环境中可能会失去电荷 DIY引脚第9页/共49页 新型驻极体 聚合物薄膜驻极体：聚合物薄膜驻极体： 长寿命长寿命

5、（2倍以上倍以上） 可靠性更高、成本更低可靠性更高、成本更低 抗恶劣环境抗恶劣环境（-100250 ） 微型化微型化第10页/共49页接 近 开 关【无触点开关无触点开关/ /无触点行程开关无触点行程开关】 利用金属体和交变电磁场利用金属体和交变电磁场的的 互感原理互感原理 被检测物体引起磁场能量被检测物体引起磁场能量发生改变，进而使开关输出电发生改变，进而使开关输出电平翻转，达到开关目的平翻转，达到开关目的 响应快，重复定位精度高，易响应快，重复定位精度高，易用，寿命长用，寿命长第11页/共49页 接近开关分类【电感式电感式】 * *LCLC高频振荡器、放大电高频振荡器、放大电路路 * *金

6、属体接近振荡感应头产金属体接近振荡感应头产生的涡流使接近开关振荡生的涡流使接近开关振荡能力衰减，取该变化控制能力衰减，取该变化控制通断通断 只能检测金属物体只能检测金属物体 检测距离约检测距离约1 15 5毫米毫米 最高温度可达最高温度可达150150 宽电压，小电流宽电压，小电流 响应频率：响应频率：150Hz150Hz 百毫安驱动电流百毫安驱动电流第12页/共49页接近开关分类【电容式电容式】 * * 测量头是构成电容器测量头是构成电容器的一个极板，另一极板的一个极板，另一极板是被测物体是被测物体 * * 开关介电常数因检测开关介电常数因检测到物体发生变化而停振，到物体发生变化而停振，由此

7、控制开关通断由此控制开关通断 不限于金属不限于金属导体，可检测绝导体，可检测绝缘液体或粉状物体缘液体或粉状物体 检测较低介电常数物体时，检测较低介电常数物体时，感应灵敏度可调感应灵敏度可调 检测距离检测距离：1 11010毫米毫米 响应频率响应频率：50Hz50Hz 宽电压，小电流宽电压，小电流 百毫安驱动电流百毫安驱动电流第13页/共49页霍 尔 效 应 【霍尔效应霍尔效应】磁电效应的一种。置于磁场中的载磁电效应的一种。置于磁场中的载流体，如果电流方向与磁场垂直，则在垂直于流体，如果电流方向与磁场垂直，则在垂直于电流和磁场的方向会产生一附加的横向电场，电流和磁场的方向会产生一附加的横向电场，

8、该现象被称为霍尔效应。该现象被称为霍尔效应。 半导体的霍尔效应比金属强得多半导体的霍尔效应比金属强得多 第14页/共49页霍 尔 元 件 霍尔开关属于有源磁电转换器件，可把磁输入信号转换成电信号霍尔开关属于有源磁电转换器件，可把磁输入信号转换成电信号 输入端是以磁感应强度来表征输入端是以磁感应强度来表征 多用晶体管输出，和接近开关类似，有多用晶体管输出，和接近开关类似，有NPN、PNP之分之分 霍尔效应的灵敏度与外加磁场的磁感应强度成正比霍尔效应的灵敏度与外加磁场的磁感应强度成正比 霍尔线性器件和开关器件前者输出模拟量，后者输出数字量常开型常闭型锁存型（双极性）双信号输出第15页/共49页 霍

9、尔器件特点 轻巧牢固，寿命长，功耗小，环境要求低。轻巧牢固，寿命长，功耗小，环境要求低。 精度高、线性度好精度高、线性度好 开关型无触点、无磨损、开关型无触点、无磨损、 无抖动回跳、位置重复精度无抖动回跳、位置重复精度达m级 频率可达频率可达1MHZ，常用作保护电路常用作保护电路 使用时要注意使用时要注意磁铁的极性磁铁的极性第16页/共49页应 用 实 例 霍尔液位传感器霍尔液位传感器 霍尔器件装在容器外面，永磁体支在浮子上霍尔器件装在容器外面，永磁体支在浮子上 对各种危险液体的液位 实测表明，霍尔液位传 感器是最好的检测方法 之一。 第17页/共49页应用实例 位移传感的霍尔位移传感的霍尔流

10、量计流量计 叶轮在流体推动下带动螺杆旋转，使磁系统叶轮在流体推动下带动螺杆旋转，使磁系统产生上下移动。流速高则位移量大。产生上下移动。流速高则位移量大。第18页/共49页应用实例 霍尔电流传感器霍尔电流传感器 有电流流过的导线感生磁场与流过的电流的关有电流流过的导线感生磁场与流过的电流的关系可由安培环路定理求出。用霍尔检测该磁场系可由安培环路定理求出。用霍尔检测该磁场, , 可以构成霍尔电流、电压传感器、功率计、电度可以构成霍尔电流、电压传感器、功率计、电度表等表等第19页/共49页 应用实例 检测齿轮的转速 在霍尔线性电路背面偏置一个永磁体 第20页/共49页应用实例 直流直流无刷无刷电机电

11、机 * * 霍尔器件起位置传感霍尔器件起位置传感 器、开关、换器、开关、换向作用向作用 霍尔检测转子磁极的位置，霍尔检测转子磁极的位置，控制定子绕组供电电路通断。顺控制定子绕组供电电路通断。顺序工作，使转子磁极总是面对推序工作，使转子磁极总是面对推斥磁场，起到定子电流的换向作斥磁场，起到定子电流的换向作用。用。 第21页/共49页 逆变器逆变器 不间断电源不间断电源 电子点焊机电子点焊机 电能管理电能管理 隔离放大器隔离放大器 汽车电子汽车电子 仪器仪表仪器仪表 无损探伤无损探伤 .应用实例第22页/共49页温度传感器l温度检测和控制的重要器件温度检测和控制的重要器件l应用最广泛、发展最快的传

12、感器之应用最广泛、发展最快的传感器之一一l温度占工业生产自动化测量点的温度占工业生产自动化测量点的50%l接触与非接触式两大类接触与非接触式两大类第23页/共49页热 敏 电 阻 正温度系数PTC和负温度系数NTC两类 突变型CTR 非线性电阻，电压、电流的变化不符合欧姆定律 1234铂丝4060120 1600100101102103104105106RT/热敏电阻的电阻-温度特性曲线1-NTC；2-CTR； 3-4 PTC温度T/C第24页/共49页热敏电阻温度补偿热敏电阻温度补偿 由热敏电阻和与温度无关的线性电阻器R1和R2串并联组成Ucd R3R2R4R1Eabcd电阻的电桥测量线路第

13、25页/共49页 热敏电阻的特点1热现象引起，时间上有滞后现象热现象引起，时间上有滞后现象2阻值在阻值在110M之间可供自由选择之间可供自由选择3稳定性好稳定性好 烧结表面均已经玻璃封装4原料资源丰富，价格低廉原料资源丰富，价格低廉5PTC工作温度范围较窄，可恒温发热工作温度范围较窄，可恒温发热第26页/共49页 IC 温度传感器 传感器驱动、信号处理电路全集成，体积小传感器驱动、信号处理电路全集成，体积小巧巧 数字输出，数字输出，线性好、精度高线性好、精度高 模拟输出有电压和电流型模拟输出有电压和电流型电压型输出阻抗低，不适合长线传输电压型输出阻抗低，不适合长线传输电流型输出阻抗高，抗温漂，

14、化线性好电流型输出阻抗高，抗温漂，化线性好第27页/共49页 IC 温度传感器支持寄生电源DS 1820123GNDI/O VDDDS18b20的管脚配置第28页/共49页寄生电源供电时寄生电源供电时, ,电源端接地，器件从总线上获电源端接地，器件从总线上获取电源。在取电源。在I/OI/O线呈低电平时，改由寄生电容上线呈低电平时，改由寄生电容上的电压继续向器件供电的电压继续向器件供电寄生电源优点：n 检测远程温度时无需本地电源n 缺少正常电源时也能读ROM 寄寄 生生 电电 源源第29页/共49页寄生电源应用 当总线上DS1820挂接得比较多时，就要减小上拉电阻的阻值，否则总线拉不成高电平，读

15、取数据有误089C51DS1820DS1820DS1820P1.0P1.1P1.2TxRx+5VGNDVDDP1.1作输出口用，相当于TxP1.2作输入口用，相当于Rx第30页/共49页双金属温度传感器 用热膨胀系数不同的两种或两种以上金属线/板压制成。温度变化时双金属产生变形运动达到控温目的第31页/共49页光 敏 器 件光敏器件利用半导体的光电效应制成 常用光敏电阻、光敏二极管、三极管等 可见光光敏电阻、红外光光敏电阻、紫外光光敏电阻 第32页/共49页光敏电阻 亮阻约几百至数千欧姆 ；暗阻可达110M 光谱特性与人眼对0.40.76m可见光的响应很接近 额定功率200mW以下 硫化镉(C

16、dS)响应时间100mS 硒化镉(CdSe)响应时间10mS 工作于直流或低频状态下第33页/共49页光 敏 二 极 管 光敏二极管通过光敏二极管通过PNPN结加入反向电压，在光结加入反向电压，在光照射下导电，其阻值由数千欧至数兆欧变照射下导电，其阻值由数千欧至数兆欧变化化第34页/共49页 光 敏 三 极管 光敏三极管光敏三极管将光信号变为电信号同将光信号变为电信号同时，还放大了信号电流，因此具有更高的时，还放大了信号电流，因此具有更高的灵敏度，应用范围也更广。灵敏度，应用范围也更广。第35页/共49页光 敏 器 件 光敏三极管对可见光的强弱和光波长短，即色差进行探测，从而进行色判别和色控制

17、。 硅色敏管对一定波长的光特别敏感，从而进行色识别。 第36页/共49页典 型 应 用 第37页/共49页湿敏传感器 电阻式电容式两种电阻式电容式两种 最高精度约最高精度约2%3%RH 年漂移量约年漂移量约1%左右左右 对温度敏感对温度敏感 须在电路中加补偿（软件）须在电路中加补偿（软件） 高分子湿敏材料施加直流电时会致高分子湿敏材料施加直流电时会致 其性能变劣，必须使用交流供电其性能变劣，必须使用交流供电第38页/共49页超声传感器 超声传感的声压能级、灵敏度在超声传感的声压能级、灵敏度在40kHz40kHz时最时最大大 脉冲电信号由压电陶瓷激励器和谐振片转换为机械振动，经锥形脉冲电信号由压电陶瓷激励器和谐振片转换为机械振动，经锥形辐射器将超声振动向外发射辐射器将超声振动向外发射 接收器收到发射器传来的超声波后，内部谐振片谐振，通过声电接收器收到发射器传来的超声波后，内部谐振片谐振，通过声电转换成电脉冲转换成电脉冲第39页/共49页第40页/共49页压力传感器第41页/共49页第42页/共49页