自动控制传感器技术

自动控制---传感器技术

重点与难点了传感器的基本知识掌握各类传感器的基本特性了解各类传感器的典型应用掌握传感器的接口电路原理一、概述

传感器是自动控制技术中首要信号器件，其信号的灵敏度与可靠性决定自动控制系统的正常与否，就像人的五官眼、耳、鼻、口、舌，将所采集的信息输入大脑，经大脑处理后，发出相应的动作指令。而传感器则是取出相应的信号经放大处理后控制系统自动运行。如电冰箱内安装有温度传感器，当电冰箱内温度达到设定值时，传感器检测到该值并将其温度转变为电信号，控制电冰箱的运行与停机。再如机器人安装有各种传感器，当其检测到对应信号，便输入计算机进行运算处理，驱动肢体运动。

本课介绍传感器和变送器的基本知识、测量和检测技术。通过学习，了解检测的目的、意义，掌握传感器的定义、分类和命名方法及其应用原理。

1.

人与机器的机能对应关系

外界对象感官传感器人脑微机肢体执行器

2.传感器采集信号的传输过程

传感器将被测物理量(如噪声、温度等)检出并转换为电量；中间变换装置对接收到的电信号用硬件电路进行分析处理或经A/D变换后，显示测量结果，并提供给观察者或其它自动控制装置。

信息获取信号转换5数据分析与处理

3传感器接入控制系统工作示意

例1：生产车间的感温、感烟火灾报警系统框图集控器1中央监控图监控系统组成框图传感器1传感器2传感器N

例2粮仓温度、湿度检测通风口探头通风口通风口装有温湿度探头的粮仓示意图二、传感器的定义与分类1.传感器的定义

传感器的定义在国家标准GB7665-87中表述：“能感受规定的被测量并按照一定的规律转换成可用信号的器件或装置，通常由敏感元件和转换元件组成”。

传感器处于检测系统的最前端，起着获取检测信息与转换信息的作用。它是实现自动检测和自动控制的首要环节。

传感器习惯上又被称为：发送器、传送器、变送器、检测器、探头等。2.传感器工作性质

传感器处于被测对象与测试系统的接口位置，是一个信号变换器。它直接从被测对象中提取被测量的信息，感受其变化并变换成便于测量的其他量。例如将速度变换成电压，将流量变换成压力等。3.承传感侄器的松特征①传什感器有是测革量装美置，摩能完圆成检赴测任代务；②输素入量研是物温理、化学灿、生钢物等被测拔量；③输础出量相是气牢、光坑、电等物理抱量，长主要扭是电担物理呼量，辟如：电压托（V小）、蜓电流箩（I）、脖频率恰（F四）、跟功率便（P什）等装；④输势出输喜入有饱对应览关系锐，且和应有矮一定烫的精部确程祝度。4.维传感议器功汉能传感备器功否能可枕以用锦“一翅感二封传”弹来描苍述，齐即感次受被敏测信勿息，厅并传冲送出志去。5.传感改器的萄组成传感兵器将撞非电鸽量转察换成长电量点输出阿。通闸常，牧传感炒器由自敏感另元件毛、转霜换元菌件和殃基本络转换狡电路乱三部哗分组跑成。敏趴感元野件能够有灵敏绩地感超受被越测量语并作窜出响蒜应的锁物理疏量变化鸭，为仔敏感专元件。如起金属拣或半周导体圣应变汉片，琴能感拳受压垮力的翁大小密而引窃起形衰变，毒形变匹程度爷就是呀对压绍力大龙小的替响应征。因此柄是一样种压瞧力敏体感元很件；铂电熔阻能抄感受命温度秀的升衣降而滔改变婚其阻债值，杠阻值柱的变浆化就施是对松温度夸升降居的响险应。所以逮铂电跌阻就雷是一疤种温糊度敏门感元京件。②转虽换元逃件就是亿将敏后感元赤件感弃受的兵被测胖量转较换成雀电路邮参数捉的元念件。③基啊本转锹换电止路将电炮路参映数转热换成汉便于劝测量刺的电亮量（静如：醉电压固、电塌流、冻频率朴等）珠。例3传感漆器的臣能量冒转换mVTT0BAIhfG光电池f+++++–––––Q压电传感器RRTR0RU0Ui热敏菊电阻锄传感稠器热电监偶把祸热能沙变为宜电能光电礼池把棵光能酷变为挽电能6.传感耻器的乞分类（1）拦按被导测物头理量粱分类此类表明钱传感泼器的耽用途仔，便忽于使号用者削选择查，如斯位移脏传感毁器用递于位测移测碰量（2砖）按梨传感罗器工欠作原您理分粘类表明性了传抱感器师工作火原理扁，有恳利于县传感途器设助计和脸应用序，如误电感式传明感器风、电备容式护传感壤器等冰。（3适）按甚传感燥器转猎换能仰量的后情况扎分类①坡能量份转换嘉型。收又称灯发电代型，其不需泊外加滑电源膊而将谢被测概能量转换题成电诸能输载出，吹这类糊传感愉器有重压电皮式、么热电奇偶、肠光电评池等机。②弄能量们控制橡型。化又称峡参量葱型，说需外示加电冲源才挡能输尚出电溪能量赢。这类嗓传感醉器有闸电阻弓、电英感、养霍尔翠式等看传感富器以纠及热彻敏电鬼阻、光敏耽电阻仰、湿宽敏电矛阻等年。例4传感纠器实物外柜形压力传感捎器温度传感迷器液位烈传感企器7.传感汁器的浙代号传感冻器的缝代号调：依岂次为势主称--盏-被测燥量--汤-转换喝原理--立-序号拌。①饺主称--仁-传感脚器代课号C微；②胃被测树量--名-用一村个或存两个掏汉语屈拼音岂的第车一个出大写谋字母拴标记；③款转换娃原理--用一兴个或诊两个删汉语做拼音榆的第堡一个洗大写渐字母纽奉标记；④雨序号--明-用来轧表征党产品比设计译特性而、性顺能参崇数、货产品云系列雷等。例如曾：应咳变式尸位移孝传感宽器：党C鲁W剑Y-熟YB疑-2姥0；周光纤炼压力温传感器：叹C王Y-捉GQ耗-2唯。8.变送绩器传感诉器是怨能感光受规棚定的冲被测抱量并的按照烂一定跪的规两律转墙换成悟可用辜输出信信号快的器畜件或乱装置恐的总桶称。喘当传片感器浊的输最出为烂规定箩的标静准信翁号时旋，则眨称为介变送访器。变送塑器可纪定义绍为将鞋物理航测量告信号云或普叔通电闹信号新转换墨为标称准电信信号锯输出捞或能耐够以嫁通讯兴协议才方式塘输出深的设叫备，重它是者从传档感器伸发展演而来挂的。变送亿器输妄出的足标准霉信号是符合碗国际区标准削的信嫂号。杂如直诉流电酬流0戚～1四0m坟A、戒4～懒20月mA蝇。无粘论被杏测变原量是面哪种潜物理扔或化拢学参半数，扰也不股论测迁量范歇围如会何，酒经过巡寿变送渗器之驼后的笨信息牛都必话须包翅含在斯标准压信号任之中凡。三、检测技术1.偿检测深技术鄙的目况的和绿意义检测订是指遵在各率类生如产、宁科研芹、试旱验及亮服务城等各橡个领场域为增及时被获得怒被测萝、被宣控对欢象的纺有关愧信息队而实孕时或在非实齿时地汉对一晋些参述量进桨行定性堪检查和定量浩测量的技术慢措施。2.泳检喜测技远术的搂作用检测叛技术烦是通注过传课感器匙获取窃相应既的信气号，倍控制抢电气假系统恢工作若。不拥同的凶设备绍需要奶的信戒号亦姿不相伶同，岗根据选信号哀类别优选择狭对应卸的传孔感器山与之烂匹配最，才拌能实啊现检睁测技触术的掘作用仔。13.添检测纠技术芦的应絮用机械抵手、兆机器狗中的唤传感稀器：转动血/移尿动位摩置传飘感器怨、力吩传感湿器、圈视觉定传感盼器、送听觉谜传感杯器、缸接近冰距离仆传感演器、叶触觉宪传感槐器、险热觉壳传感赌器、痛嗅觉艘传感睡器。在各丸种自厅动控义制系雅统中角，测悉试环读节起稀着系具统感班官的婶作用沾，是节其重恋要组观成部紫分。机械手装配模型数码侍机器仙狗3bAG弱V自动低送货园车中的早传感留器超声想波测刃距传贸感器：判断建筑攀物内奇人和季物所鼻在位匙置；红外伪线色内彩传狱感器：控制光运动档轨迹宋和AG骄V小车修位置识别溪；条厨形码土传感排器：货品识别仰。AGV模型4切削旅力传割感器、加工宽噪声雨传感胸器、超声党波测失距传光感器工、红字外接屡近开香关传明感器孕等应用买实例贸：大学比数字昂化工音厂21c)高生颗产加放工过铃程监袋测2、畜流程躬工业博设备田运行警状态没监控④在电贫力、热冶金洋、石俩化等谦工业蹲生产赖设备安装靠的设胶备流闹程运行抄状态监视较传感元器。石化企业输油管道、储油罐等压力容器的破损和泄露检测。53、贺产品漫质量仪测量⑤用传卷感器探检测移汽车姥、机轧床等杨设备鸦的电机宫、发唇动机鸭零部瞒件的性能和质孤量。上图为汽车出厂前的检验测量：润滑油温度、冷却水温度、燃油压力和发动机转速等。通过测试，可了解产品质量。汽车扭距测量机床加工精度测量6⑥为使楼宇安全匪、舒灶适、健康丈、温馨，在楼盯宇中艳应用究了检测技术退，如廊闯入勒监测协、空矛气监阔测、孟温度阳监测校、电挤梯运肉行状些况监视倚等。图示为某公司楼宇自动化系统。该系统分为：电源管理、安全监测、照明控制、空调控制、停车管理、水/废水管理和电梯监控等装置。烟雾传感器亮度传感器红外人体探测器75、岔家庭撇与办界公自约动化⑦家电誓产品研和办遮公自端动化热产品圈设计碑中，山人们矮大量腥的应老用了棕传感吧器和肢测试河技术锤来提势高产勺品性启能和来质量纵。如全自动洗衣机中的传感器：衣物重量传感器、衣质传感器、水温传感器、水质传感器、透光率光传感器(洗净度)液位传感器、电阻传感器(衣物烘干检测)。指纹传感器透光率传感器温湿度传感器温度传感器8⑧航天责、交拢通、衰医学扁、农抛业的应用航天农业交通医学9鼠标:光电位移传感器摄象头:CCD传感器话筒:电容式语音传声器声卡:A/D卡+D/A卡软驱:速度,位置伺服⑨PC设机中丈的测乞试技宇术应熄用10四、驰传感滴器的吊接口嘱电路传感脖器只然能获弊取相竿应的车信号像，且击信号流较为枪微弱预，不促能直防接驱飞动后帆续电庸路，选因此鱼必须香连接折配套胀的接概口电助路，迹才能鹊实现衡控制稠目的缩慧。现乎列举俭如下拒几类枣传感述器驱魂动电毛路，虹以剖皮析其报作用耍原理毅。1正语揭音传鞭感器帽放大华电路对着市话筒冈讲话模，语停音传极感器桥将声产波变卫换成戴微小弱的电蛇流信冶号，坛经v理i端焦输入写，集邀成块辅TD趴A2惭03锯0放涂大后秆，4殊脚输嘱出通遭过喇挤叭发圣出强氏大的瓣声音狡。话筒:语音传感器2.惧水位民传感宴器连处接电蹈路全自逗动洗鼻衣机蛋控制石原理损框图水位亦传感僚器检锐测洗群衣机仰内水汇位，刮当水位达挖到设端定值沸，自敏动关太断进欠水阀奶。当洗厌衣机独门关微好后隔，才突能启动侦，否套则不充能启猪动。全自定动洗六衣机属电路桥图水位陕开关察为水拉位传侵感器辜：用坑于检哄测洗刘衣机弄桶内琴水位疯；桶蝇盖开岔关为光电灭传感槐器：由用于恋安全曾联锁侧控制泪，当涌桶盖忽未盖扔好，着洗衣块机不飘能启动。3伸液碰位传约感器穿检测讲管道钩液位下图怎为液堆位传愤感器梢安装绒于管孟道内圾的示供意图喝。4.商人体受红外汁传感挥器传感奇器模联块I仿MC杯-C扣76静01翁各脚句功能匙：3驱脚-检-电棒源端乞，2敲脚-象-接孤地，练4脚肺--繁定时爽设置抹，4肾脚-药-输认出。贵当有疼人接秋近该密传感膜器时伞，就旷会检混测到