第一章 感測器與致動器 Sensors & Actuators.

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1 第一章 感測器與致動器 Sensors & Actuators

2 內容大綱 緒論 感測器 位置感測器、溫度感測器、力量感測器、光度感測器 致動器 步進馬達、DC馬達、線性馬達、壓電致動器、電磁閥

3 緒論 感測器(sensors)乃是泛指能將物理量轉換成電子訊號之電子式能量轉換器(transducer)，而能量轉換器則是指能進行能量轉換之元件。 致動器(actuator)亦屬於電子式能量轉換器之一，其功能乃是將電能轉換成物理量。

4 緒論(續) 物理量 感測器 致動器 運動 數位編碼器 馬達 溫度 熱電藕 電阻 應變 應變規 壓電致動器 力量 負荷囊 光 光電晶體 燈泡
常用感測器與致動器之對照表 物理量 感測器 致動器 運動 數位編碼器 馬達 溫度 熱電藕 電阻 應變 應變規 壓電致動器 力量 負荷囊 光 光電晶體 燈泡 影像 CCD 照相機 雷射印表機 壓力 壓力計 幫浦 射線 Geiger計數器 同步加速器 電波 電波接收器 電波發射器

5 內容大綱(我們在哪裡?) 緒論 感測器 位置感測器、溫度感測器、力量感測器、光度感測器 致動器
步進馬達、DC馬達、線性馬達、壓電致動器、電磁閥

6 感測器 位置感測器 ◇ 電位計 直線式電位計

7 感測器 (續) 位置感測器 ◇ 電位計 轉動式電位計

8 感測器 (續) 位置感測器 ◇ 編碼器 直線式編碼器

9 感測器 (續) 位置感測器 ◇ 編碼器 轉動式編碼器

10 感測器 (續) 溫度感測器 ◇ 熱敏電阻 橋式溫度感測電路

11 感測器 (續) 溫度感測器 ◇ 半導體溫度感測器 電流型之積體電路溫度感測電路

12 感測器 (續) 力量感測器 典型之力量量測通常以4個應變規(strain gage)貼於如圖所示之待測物件上。 力量感測器

13 感測器 (續) 力量感測器 力量感測器等效電路

14 感測器 (續) 光度感測器 最常用之光度感測元件為光電晶體，輸出電流IC與入 射光之能量成正比，而入射光之能量又可以LED之光 電流IP來表示，量測IC即可求出光之照度。 光電晶體等效電路

15 內容大綱(我們在哪裡?) 緒論 感測器 位置感測器、溫度感測器、力量感測器、光度感測器 致動器
步進馬達、DC馬達、線性馬達、壓電致動器、電磁閥

16 致動器 步進馬達 步進馬達一般用來驅動低負載物體進行微細運動，其作 動原理是藉由不同定子之激能將轉子步進至特定位置。

17 致動器 (續) 步進馬達 當CC`激能時，轉子順時針轉15°，若DD`接著激能， 則轉子再順時針轉15°。 四相單極步進馬達

18 致動器 (續) 步進馬達 半步控制順序表(7.5°/步) 全步控制順序表(15°/步)

19 致動器 (續) DC馬達 直流馬達之基本原理乃是當轉子之繞線通入電流時與定 子之磁場產生交互作用(法拉第定律)，而使轉子轉動。定子之磁場由場電流(field current)控制，而通過轉子之電流稱電樞電流(armature current)。 直流馬達基本原理

20 致動器 (續) DC馬達 磁場控制 電樞控制 直流馬達電路示意圖

21 致動器 (續) 線性馬達 所謂線性馬達乃是將迴轉式馬達之轉子、定子及空隙作直線的展開，將電能直接變換成直線性動能之一種裝置。
可動子速度與輸入定子電壓之關係 直流馬達電路示意圖

22 致動器 (續) 壓電致動器 壓電材料加電壓後會產生形變，而當受外力後亦會因形變而產生電壓因此可做為感測器與致動器。
當加壓電於A元件，則A元件因伸展而頂住，若接著加電壓於B元件，則B往左伸展，同理，電壓亦會使C元件頂住，若依序將加於A、B元件電壓解除，則A將往作移動。

23 致動器 (續) 電磁閥 電磁閥之原理乃是藉線圈通電時產生之磁場來驅動plunger運動，當電源停止時，彈簧之彈力將plunger拉回原點。