传感器及其接口.ppt

1、传感器、1概述、机电一体化系统包括变位、压力、速度等各种物理量(例如，变位、压力、速度等)，因此，能够将各种非电子转换为电力的传感器成为机电一体化系统不可缺少的一部分。作为独立机构，传感器的发展进入了集成、智能的研究阶段。将传感器设备和一个信号处理电路集成到一个芯片上，就形成了信息传感器。如果把微处理器重新集成到信息型传感器的筹码中，那就是所谓的智能传感器。1.1传感器定义传感器：传感器是以特定精度(例如变位、力、加速度等)将测量对象(例如变位、力、加速度等)转换为相应的可正确处理和测量的物理量(例如功率)的测量部件或装置。1.2组件：敏感组件、转换组件、电路等组件1敏感组件直接测量并输出物理

2、量以确定关系。对于弹性传感器，将力转换为变位或变形输出。2转换分量将敏感元件输出的非电物理量(例如，变位、变形、亮度等)转换为电力参数(例如，电阻、电感、电容等)。3将基本转换电路电路参数量转换为电压、电流、频率等易于测量的功率。直接转换和间接转换、传感器配置、1.3传感器的特性、传感器比较共同性能指标具有以下几个茄子特性：输入量的特性：(1)范围或测量范围传感器预计测量的测量值的范围，通常表示为传感器可测量的上下限值。其中，上限值也称为全范围FS。(2)过载容量传感器可接受的最大输入量(测量值)通常以允许的最大值或整个范围的百分比表示。2 .输入输出关系的静态特性(1)精度指示测量结果与测量

3、的“真”的接近程度。通常作为“极限误差”或极限误差与总距离的百分比提供。(2)迭代在操作条件不变的情况下重复输入相同的输入值，输出值的一致性具有类似于精度的意义。(3)线性也称为非线性，指示传感器输出和输入之间的关系曲线与选定工作曲线的接近程度，以工作线和实际工作曲线之间的最大偏差与整个范围输出的比率表示。(4)灵敏度传感器输入增量与输出增量之比；(5)稳定性(温度漂移，时间零点漂移)时间零点漂移：在指定时间内温度不变的条件下，零点输出的变化；温度漂移：温度变化时，输出特性的变化通常可以表示为0点输出变化值，也可以表示为对整个范围的比率。3 .动态响应特性如果随测量的物理杨怡时间而变化，传感器

4、的输出能否很好地跟上输入量的变化是一个非常重要的问题。一些传感器的静态保持性很好，但是不能很好地跟随输入量的快速变化，会产生严重的误差，如果不注意牙齿动态误差的话，可能会上升到10%到100%。在测量信号变化速度快的情况下，我们必须注意传感器的动态响应保持性。(威廉莎士比亚、泰姆、信号、信号、信号、信号、信号、信号)频率响应特性幅频特性阶段响应特性时间常数上升超时冲击(过量)固有频率衰减比(对数减少)、1.4传感器的分类传感器分类方法有多种。1、根据实测物理量的特点；变位传感器、温度传感器、压力传感器等2，根据工作机制；电阻、柔道、电容、光电；3、根据输出信号的特征分类；可以分为开关(二进制)

5、、数字和模拟类型，如下图所示。1开关传感器的二进制值为“1”和“0”或“开”和“关”。这种“L”和“0”数字信号可以直接发送到微机处理，使用方便。，在特性曲线中，将输出状态设置为打断到通知的输入值为INon，打断时输入值为INoff，特性满足INoffINon INoff和INon之间的差异称为迟滞现象宽度或瞬时宽度。二进制传感器的实用特性，2数字数字传感器有两大类茄子：计数型和代码型。其中计数类型也称为脉冲数。它可以是某种脉冲发生器，发射的脉冲数与输入量成正比，加上计数器就可以计算输入量。例如，可用于检测通过传送带的产品数量。也可用于检测执行机构的位移量。此时，每当执行器移动一定距离或转动一

6、定角度时，就会产生增量光电码盘和检测光栅等脉冲信号。编码传感器也称为编码器，输出的信号是数字代码，每个代码对应一定的输入量值。3模拟模拟传感器的输出是对应于输入物理量变化的连续变化的功率。输入和输出可以是线性的，也可以是非线性的。1.5传记机械系统中传感器的基本要求1。准确度高，灵敏度高，响应快，稳定性好，信噪比高。小大小，重量轻，对整个机器的适应性好。安全可靠，使用寿命长。可以轻松连接到计算机。5.不受测试目标性(例如电阻、传导系数)的影响，也不受外部环境的影响。对环境条件的适应能力很强。现场处理简单，操作性能好。8.价钱便宜。1.6机械系统中常用的传感器1。变位传感传感器变位测量是直线变位

7、测量和各变位测量的总称，变位测量广泛应用于机械一体化领域。这是因为各种机械一体化产品用户经常需要变位测量，而且速度、加速度、压力、扭矩等参数测量基于变位测量位移。直线变位传感器主要是电感传感器、差动变压器传感器、电容传感器、传感器同步器和光栅传感器。每个变位传感器主要有电容传感器、旋转变压器、光电码盘等。2 .速度，加速度传感器检测速度传感器是速度发电机，光电，磁电式速度传感器。加速度可以通过电容式或压电加速度传感器检测。检测直线运动速度时，可以将直线运动转换为旋转运动，然后用旋转速度传感器检测。使用数字传感器检测位移时，还可以同时检测运动速度。对于计数传感器，可以检测脉冲频率，获得有关运动速

8、度的数据。代码型传感器可以检测代码切换周期，从而确定运动速度。n=60N/Zt n旋转速度r/min t测量时间S N - T内的脉冲数Z盘间隙数，3。力、力矩传感器可以使用应变创建应力传感器、力传感器和力矩传感器。也可以通过将变异直接附着在感应部分来检测力。四位置传感器位置传感器与变位传感器不同，不是测量距离的变化量，而是通过检测确定是否到达了特定位置。因此，只需要生产反映特定状态的开关量。位置传感器分为接触式和接近式两种。接触式传感器是能够获取两个物体是否接触的信息的传感器。接近传感器是确定某个范围内是否有物体的传感器。(1)接触位置传感器等传感器可由微动开关等触点设备构成。牙齿传感器分为

9、以下两个茄子A:用微动开关制作的位置传感器、二维矩阵配置的位置传感器1、软电极2、软绝缘体、(2)接近位置传感器接近位置传感器主要根据工作原理进行区分。电磁光电静态电容式超声波气压式等。基本工作原理可以如下图所示。接近位置传感器的工作原理，5视觉传感器视觉传感器在机电一体化系统中的作用：1、确定对象位置和姿势2、图像识别：确定对象的特征(识别符号、字符读取、对象识别)。3、外观、尺寸检查：检查零件外观和尺寸方面的缺陷。机电一体化系统中使用的视觉传感器包括光电导管相机、固体半导体相机、激光视觉传感器等。固体半导体相机包括金属氧化物集成电路(CMOS型)、CCD型(电荷耦合器)、CMOS和CCD混

10、合型。2传感器和微型计算机的介面技术输入到微型计算机中的信息必须是微型计算机可以处理的数字信息。传感器的输出格式可以分为模拟、数字和交换机数量。有三种相应的茄子基本介面方法。请参阅下表。4.2.1数字，交换机接口可以通过缓冲区直接输入到电脑数据总线中。4.2.2模拟介面1。模拟数字进程(1)在时间中断、采样定理设置信号最大频率fc、采样频率fs=2fc条件下采样的信号可以在没有失真的情况下恢复原始模拟信号。(2)数字离散数字离散过程称为量化。量化是将样本信号的大小与最小数量单位的整数倍数进行比较。用最接近采样信号振幅的最小数量单位的倍数替换牙齿大小。最小单位称为量化单位，定义为量化器的总范围电压FSR与2n的比率。Q=FSR/2n是FSR=10V，n