传 感 器 工业控制领域的五官.

Presentation on theme: "传 感 器 工业控制领域的五官."— Presentation transcript:

1 传 感 器 工业控制领域的五官

2 红 外 传 感 器 【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
红 外 传 感 器 【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 封装的对管自身外形亦十分相近。

3 收 发 判 断 内部结构识别  发射管管芯中央凹陷， 类似聚光罩形状  接受管的管芯中央平台 上有红外感光电极  接收管大多着色封装

4 引 脚 判 断 R取值220～510Ω 新器件长正短负 对管的端部不受光 二极管档测量有读数的1V以上为发射管，极性跟普通发光管相同
引 脚 判 断 新器件长正短负 对管的端部不受光 二极管档测量有读数的1V以上为发射管，极性跟普通发光管相同 正反向电阻（压降）都很大的∞为接收管 接收管极性判断 通电实验法 R取值220～510Ω

5 着 色 封 装

6 一 体 化 接 收 头 【接收、放大、自动增益、滤波、解调、信号整形】 兼具了TTL和CMOS电路各自的优点 接收频率多为38M
对反向EMI有较高保护功能 接收灵敏度高 曲面结构 接收距离长 低电压低功耗（ 2.7～5.5 V） 可直接将信号输出至IC解码

7 常 见 管 脚 排 布 管脚配置无规律可循

8 传 声 器 越简单越玄妙… 麦克风是一种换能器 线性或失真 灵敏度 频率响应 噪 声 输出电平 指向性
传 声 器 麦克风是一种换能器 线性或失真 灵敏度 频率响应 噪 声 输出电平 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…

9 驻极体话筒 【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，但电介质表面仍保持正、负的表面电荷。驻极体现象 - 所有话筒非线性
全指向性 精品可达专业指标 外壳相连的焊盘接地 -

10 驻极体话筒 DIY引脚 结型场效应管（阻抗变换） 须提供直流电压才能工作 工作电压约 1.5~12V 工作电流约 0.1~1mA
远距离传输最好使用屏蔽线 输出电平（mV级） 输出阻抗多小于2KΩ 潮湿或高温环境中可能会失去电荷 DIY引脚

11 新型驻极体 聚合物薄膜驻极体： 长寿命（2倍以上） 可靠性更高、成本更低 抗恶劣环境（-100～＋250℃ ） 微型化
ECM不断缩小，已近尺寸极限 …… 进一步变小会付出敏感性、频率响应及噪声等性能降低的代价

12 接 近 开 关 ① 利用金属体和交变电磁场的 互感原理 【无触点开关/无触点行程开关】
——————————————————————————————————————————————— ① 利用金属体和交变电磁场的 互感原理 ② 被检测物体引起磁场能量发生改变，进而使开关输出电平翻转，达到开关目的 响应快，重复定位精度高，易用，寿命长

13 接近开关分类 【电感式】 *LC高频振荡器、放大电路 *金属体接近振荡感应头产生的涡流使接近开关振荡能力衰减，取该变化控制通断
※ 只能检测金属物体 ※ 检测距离约1～5毫米 ※ 最高温度可达150℃ ※ 宽电压，小电流 ※ 响应频率：150Hz ※ 百毫安驱动电流

14 接近开关分类 * 测量头是构成电容器的一个极板，另一极板是被测物体 * 开关介电常数因检测到物体发生变化而停振，由此控制开关通断 【电容式】
不限于金属导体，可检测绝缘液体或粉状物体 检测较低介电常数物体时，感应灵敏度可调 检测距离：1～10毫米 响应频率：50Hz 宽电压，小电流 百毫安驱动电流

15 霍 尔 效 应 【霍尔效应】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，则在垂直于电流和磁场的方向会产生一附加的横向电场，该现象被称为霍尔效应。 半导体的霍尔效应比金属强得多

16 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 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NPN、PNP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

17 霍尔器件特点 轻巧牢固，寿命长，功耗小，环境要求低。 精度高、线性度好 开关型无触点、无磨损、 无抖动回跳、位置重复精度达μm级
频率可达1MHZ，常用作保护电路 使用时要注意磁铁的极性

18 应 用 实 例 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 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。

19 应用实例 位移传感的霍尔流量计 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。

20 应用实例 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、电度表等

21 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

22 应用实例 直流无刷电机 * 霍尔器件起位置传感 器、开关、换向作用
* 霍尔器件起位置传感 器、开关、换向作用 霍尔检测转子磁极的位置，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斥磁场，起到定子电流的换向作用。

23 应用实例 小 结 逆变器 不间断电源 电子点焊机 电能管理 隔离放大器 汽车电子 仪器仪表 无损探伤 ......
——————————————————— 小 结 检测受检对象上人为设置的磁场，用这个磁场来作被检测的信息的载体，通过它将许多非电、非磁的物理量力、力矩、压力、应力、位置、位移、速度、加速度、角度、角速度、转数、转速以及工作状态发生变化的时间等，转变成电量来实现自动化

24 温度传感器 温度检测和控制的重要器件 应用最广泛、发展最快的传感器之一 温度占工业生产自动化测量点的50% 接触与非接触式两大类

25 热敏电阻的电阻--温度特性曲线1-NTC；2-CTR； 3-4 PTC
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 106 RT/Ω 105 2 3 热敏电阻的电阻--温度特性曲线1-NTC；2-CTR； 3-4 PTC 104 4 103 1 102 101 铂丝 100 40 60 120 160 温度T/ºC

26 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 R1 c R2 a b Ucd R3 R4 d 电阻的电桥测量线路
R3 R2 R4 R1 E a b c d 电阻的电桥测量线路

27 热敏电阻的特点 1．热现象引起，时间上有滞后现象 2．阻值在1～10M之间可供自由选择 3．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 5．PTC工作温度范围较窄，可恒温发热

28 IC 温度传感器 数字输出，线性好、精度高 传感器驱动、信号处理电路全集成，体积小巧 模拟输出有电压和电流型
①电压型输出阻抗低，不适合长线传输 ②电流型输出阻抗高，抗温漂，化线性好

29 IC 温度传感器 支持寄生电源 DS 1820 1 2 3 GND I/O VDD DS18b20的管脚配置

30 寄 生 电 源 [寄生电源由二极管和寄生电容组成]
寄生电源供电时,电源端接地，器件从总线上获取电源。在I/O线呈低电平时，改由寄生电容上的电压继续向器件供电。 寄生电源优点： 检测远程温度时无需本地电源 缺少正常电源时也能读ROM

31 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，读取数据有误0 +5V DS1820
89C51 …… P1.0 GND VDD Tx P1.1 Rx P1.1作输出口用，相当于Tx P1.2作输入口用，相当于Rx P1.2

32 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

33 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 选用时先确定电路的光谱特性

34 光敏电阻 亮阻约几百至数千欧姆 ；暗阻可达1~10MΩ 光谱特性与人眼对0.4~0.76μm可见光的响应很接近 额定功率200mW以下
硫化镉(CdS)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

35 光 敏 二 极 管 光敏二极管通过PN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化

36 光 敏 三 极管 光敏三极管两个PN结将光信号变为电信号同时，还放大了信号电流，因此具有更高的灵敏度，应用范围也更广。

37 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。
硅色敏管对一定波长的光特别敏感，从而进行色识别。

38 典 型 应 用 ——————————————————

39 湿敏传感器 基片上涂覆感湿材料形成感湿膜 对温度敏感40℃以上难以正常工作 最高精度约±2%~±3%RH 电阻式电容式两种
遇水蒸气阻抗和介电常数发生变化 最高精度约±2%~±3%RH 年漂移量约±1%左右 对温度敏感40℃以上难以正常工作 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 其性能变劣，必须使用交流供电

40 超声传感器 超声传感的声压能级、灵敏度在40kHz时最大 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，通过声电转换成电脉冲

41

42 压力传感器

43

44 加速度传感器 加速度传感器是一种能够测量加速力的电子设备。

45 角度传感器 能感受被测角度并转换成可用输出信号的传感器 。

46 陀螺仪 利用高速回转体的动量矩敏感壳体相对惯性空间绕正交于自转轴的一个或二个轴的角运动检测装置。

47

48 激光测距仪

49 Thanks ！