傳感器基本知識(shí)

1、.1【傳感器的小小介紹】1.光電反射式傳感器2.電渦流傳感器3.霍爾傳感器4.色標(biāo)傳感器.2【反射式光電傳感器介紹】【反射式光電傳感器介紹】 反射式光電傳感器是將紅外發(fā)光管和硅光敏三極管等，以相同的方向裝在支架上。當(dāng)紅外線發(fā)光管通電發(fā)光時(shí)，光通過(guò)被照射物反射到硅光敏三極管窗口上，使硅光敏三極管導(dǎo)通，從而有一定大的電流輸出，以此檢測(cè)物體的有無(wú)。.3【反射式光電傳感器的應(yīng)用舉例】v由于反射式光電傳感器的反射光通量的多少取決于被測(cè)對(duì)象表面的性質(zhì)和狀態(tài)，因此它常被用來(lái)測(cè)量工件表面的粗糙程度，紙張的白度等。.4一、條形碼掃描筆v掃描筆的結(jié)構(gòu)如圖所示，前方為光電讀入頭，當(dāng)掃描筆頭在條形碼上移動(dòng)時(shí)，若遇到黑

2、色線條，發(fā)光二極管發(fā)出的光線將被黑線吸收，光敏三極管接受不到反射光，呈現(xiàn)高阻抗，處于截止?fàn)顟B(tài)；當(dāng)遇到白色間隔時(shí)，發(fā)光二極管所發(fā)出的光線，被反射到光敏三極管，光敏三極管產(chǎn)生光電流而導(dǎo)通。整個(gè)條形碼被掃描筆掃過(guò)之后，光敏三極管將條形碼變成了一個(gè)個(gè)電脈沖信號(hào)，該信號(hào)經(jīng)放大、整形后便形成了脈沖列，再經(jīng)計(jì)算機(jī)處理后，完成對(duì)條形碼信息的識(shí)讀。 條形碼掃描筆.5【電渦流傳感器原理】v根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律，塊狀金屬導(dǎo)體置于變化的磁場(chǎng)中或在磁場(chǎng)中做切割磁感線的運(yùn)動(dòng)時(shí)，導(dǎo)體將產(chǎn)生呈渦漩狀的感應(yīng)電流，這種現(xiàn)象稱(chēng)為電渦流效應(yīng)。v電渦流傳感器就是利用這種效應(yīng)，在其傳感器內(nèi)部存在線圈，當(dāng)線圈中通以交變的電流時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生

3、交變的磁場(chǎng)，則在傳感器前面的導(dǎo)體中就會(huì)產(chǎn)生電流，此電流又對(duì)傳感器線圈產(chǎn)生影響。根據(jù)這個(gè)影響來(lái)得到導(dǎo)體的一些參數(shù)。.6一：電渦流涂層厚度儀一：電渦流涂層厚度儀 【電渦流傳感器應(yīng)用】.7電渦流涂層厚電渦流涂層厚度儀原理度儀原理.8二、電渦流式通道安全檢查門(mén)二、電渦流式通道安全檢查門(mén) 安檢門(mén)的內(nèi)部設(shè)置有發(fā)射線安檢門(mén)的內(nèi)部設(shè)置有發(fā)射線圈和接收線圈。當(dāng)有金屬物體通圈和接收線圈。當(dāng)有金屬物體通過(guò)時(shí)，交變磁場(chǎng)就會(huì)在該金屬導(dǎo)過(guò)時(shí)，交變磁場(chǎng)就會(huì)在該金屬導(dǎo)體表面產(chǎn)生電渦流，會(huì)在接收線體表面產(chǎn)生電渦流，會(huì)在接收線圈中感應(yīng)出電壓，計(jì)算機(jī)根據(jù)感圈中感應(yīng)出電壓，計(jì)算機(jī)根據(jù)感應(yīng)電壓的大小、相位來(lái)判定金屬應(yīng)電壓的大小、相位來(lái)

4、判定金屬物體的大小。物體的大小。在安檢門(mén)的側(cè)面還在安檢門(mén)的側(cè)面還安裝一臺(tái)安裝一臺(tái)“軟軟x x光光”掃描儀，它對(duì)掃描儀，它對(duì)人體、膠卷無(wú)害，用軟件處理的人體、膠卷無(wú)害，用軟件處理的方法，可合成完整的光學(xué)圖像。方法，可合成完整的光學(xué)圖像。 .9安檢門(mén)演示安檢門(mén)演示當(dāng)有金屬物體穿當(dāng)有金屬物體穿越安檢門(mén)時(shí)報(bào)警越安檢門(mén)時(shí)報(bào)警.10三、電渦流表面探傷三、電渦流表面探傷 手持式裂紋測(cè)量?jī)x手持式裂紋測(cè)量?jī)x油管探傷油管探傷.11滾子渦流探傷機(jī)滾子渦流探傷機(jī) 滾子渦流探傷滾子渦流探傷機(jī)是由計(jì)算機(jī)控制機(jī)是由計(jì)算機(jī)控制的軸承滾子表面微的軸承滾子表面微裂紋探傷的專(zhuān)用設(shè)裂紋探傷的專(zhuān)用設(shè)備，可探出深備，可探出深 30m的表

5、面微小裂紋。的表面微小裂紋。.12手提式探傷儀外形手提式探傷儀外形（參考廈門(mén)愛(ài)德華檢測(cè)設(shè)備有限公司資料參考廈門(mén)愛(ài)德華檢測(cè)設(shè)備有限公司資料）.13掌上型掌上型電渦流電渦流探傷儀探傷儀.14用掌上型電渦流探傷儀檢測(cè)飛機(jī)裂紋用掌上型電渦流探傷儀檢測(cè)飛機(jī)裂紋.15臺(tái)式電渦流探傷儀臺(tái)式電渦流探傷儀.16v金屬或半導(dǎo)體薄片置于磁場(chǎng)中，當(dāng)有電流流金屬或半導(dǎo)體薄片置于磁場(chǎng)中，當(dāng)有電流流過(guò)時(shí)，在垂直于電流和磁場(chǎng)的方向上將產(chǎn)生過(guò)時(shí)，在垂直于電流和磁場(chǎng)的方向上將產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)，這種物理現(xiàn)象稱(chēng)為霍爾效應(yīng)。電動(dòng)勢(shì)，這種物理現(xiàn)象稱(chēng)為霍爾效應(yīng)。 在半導(dǎo)體薄片兩端通以控制電流I，并在薄片的垂直方向施加磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，則

6、在垂直于電流和磁場(chǎng)的方向上，將產(chǎn)生電勢(shì)差為UH的霍爾電壓 【霍爾傳感器原理】【霍爾傳感器原理】.17一、檢測(cè)磁場(chǎng)一、檢測(cè)磁場(chǎng)( (數(shù)字高斯計(jì)）數(shù)字高斯計(jì)）用霍爾線性器件作探頭，測(cè)量用霍爾線性器件作探頭，測(cè)量6T10T的交變和恒定磁場(chǎng)，的交變和恒定磁場(chǎng)，已有許多商品儀器。已有許多商品儀器。HT20系列手持式數(shù)字高斯計(jì)系列手持式數(shù)字高斯計(jì)/特斯拉計(jì)特斯拉計(jì)可用于測(cè)量直流磁場(chǎng)、可用于測(cè)量直流磁場(chǎng)、 交流磁場(chǎng)、輻射磁場(chǎng)等各類(lèi)磁交流磁場(chǎng)、輻射磁場(chǎng)等各類(lèi)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度。該儀器可以場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度。該儀器可以隨身攜帶，量程范圍寬，操作隨身攜帶，量程范圍寬，操作方便，液晶顯示清晰。電源為方便，液晶顯示清晰。電

7、源為一節(jié)一節(jié)9V干電池，可連續(xù)使用干電池，可連續(xù)使用20小時(shí)。小時(shí)。應(yīng)用范圍應(yīng)用范圍永磁材料表面磁場(chǎng)、直流電機(jī)、永磁材料表面磁場(chǎng)、直流電機(jī)、揚(yáng)聲器、磁選機(jī)、永磁除鐵器揚(yáng)聲器、磁選機(jī)、永磁除鐵器的工作磁場(chǎng)。的工作磁場(chǎng)。.18二、無(wú)損探傷二、無(wú)損探傷 霍爾無(wú)損探傷已在炮膛探傷、管道探傷，纜繩探霍爾無(wú)損探傷已在炮膛探傷、管道探傷，纜繩探傷，船體探傷以及材料檢驗(yàn)等方面得到廣泛應(yīng)用。傷，船體探傷以及材料檢驗(yàn)等方面得到廣泛應(yīng)用。鐵磁鐵磁材料受到磁場(chǎng)激勵(lì)時(shí)，因其導(dǎo)磁率高，磁阻材料受到磁場(chǎng)激勵(lì)時(shí)，因其導(dǎo)磁率高，磁阻小，磁力線都集中在材料內(nèi)部。若材料均勻，磁小，磁力線都集中在材料內(nèi)部。若材料均勻，磁力線分布也均

8、勻。如果材料中有缺陷，如小孔、力線分布也均勻。如果材料中有缺陷，如小孔、裂紋等，在缺陷處，磁力線會(huì)發(fā)生彎曲，使局部裂紋等，在缺陷處，磁力線會(huì)發(fā)生彎曲，使局部磁場(chǎng)發(fā)生畸變。用霍爾探頭檢出這種畸變，經(jīng)過(guò)磁場(chǎng)發(fā)生畸變。用霍爾探頭檢出這種畸變，經(jīng)過(guò)數(shù)據(jù)處理，可辨別出缺陷的位置，性質(zhì)（孔或裂數(shù)據(jù)處理，可辨別出缺陷的位置，性質(zhì)（孔或裂紋）和大?。ㄈ缟疃取挾鹊龋┘y）和大?。ㄈ缟疃?、寬度等）注：電渦流傳感器與霍爾傳感器在這方面應(yīng)用的注：電渦流傳感器與霍爾傳感器在這方面應(yīng)用的區(qū)別區(qū)別.19鐵磁材料裂紋檢測(cè)鐵磁材料裂紋檢測(cè) NS.20在霍爾器件背后偏置一塊永久磁體，并將它們和相應(yīng)的處在霍爾器件背后偏置一塊永久磁

9、體，并將它們和相應(yīng)的處理電路裝在一個(gè)殼體內(nèi)，做成一個(gè)探頭，將霍爾器件的輸理電路裝在一個(gè)殼體內(nèi)，做成一個(gè)探頭，將霍爾器件的輸入引線和處理電路的輸出引線用電纜連接起來(lái)，構(gòu)成霍爾入引線和處理電路的輸出引線用電纜連接起來(lái)，構(gòu)成霍爾接近傳感器。接近傳感器?；魻柧€性接近傳感器主要用于黑色金屬的自控計(jì)數(shù)，黑色霍爾線性接近傳感器主要用于黑色金屬的自控計(jì)數(shù)，黑色金屬的厚度檢測(cè)、距離檢測(cè)、齒輪數(shù)齒、轉(zhuǎn)速檢測(cè)、測(cè)速金屬的厚度檢測(cè)、距離檢測(cè)、齒輪數(shù)齒、轉(zhuǎn)速檢測(cè)、測(cè)速調(diào)速、缺口傳感、張力檢測(cè)、棉條均勻檢測(cè)、電磁量檢測(cè)、調(diào)速、缺口傳感、張力檢測(cè)、棉條均勻檢測(cè)、電磁量檢測(cè)、角度檢測(cè)等。角度檢測(cè)等。 三、霍爾接近傳感器和接近

10、開(kāi)關(guān)三、霍爾接近傳感器和接近開(kāi)關(guān)霍爾接近傳感器的外形圖霍爾接近傳感器的外形圖.21當(dāng)磁性物件移近霍爾開(kāi)關(guān)時(shí)，開(kāi)關(guān)檢測(cè)面上的霍爾元件因產(chǎn)生霍爾效應(yīng)當(dāng)磁性物件移近霍爾開(kāi)關(guān)時(shí)，開(kāi)關(guān)檢測(cè)面上的霍爾元件因產(chǎn)生霍爾效應(yīng)而使開(kāi)關(guān)內(nèi)部電路狀態(tài)發(fā)生變化，由此識(shí)別附近有磁性物體存在，進(jìn)而而使開(kāi)關(guān)內(nèi)部電路狀態(tài)發(fā)生變化，由此識(shí)別附近有磁性物體存在，進(jìn)而控制開(kāi)關(guān)的通或斷。這種控制開(kāi)關(guān)的通或斷。這種接近開(kāi)關(guān)的檢測(cè)對(duì)象必須是磁性物體接近開(kāi)關(guān)的檢測(cè)對(duì)象必須是磁性物體。 霍爾接霍爾接近開(kāi)關(guān)主要用于各種自動(dòng)控制裝置，完成所需的位置控制，加工尺寸控近開(kāi)關(guān)主要用于各種自動(dòng)控制裝置，完成所需的位置控制，加工尺寸控制、自動(dòng)計(jì)數(shù)、各種計(jì)數(shù)

11、、各種流程的自動(dòng)銜接、液位控制、轉(zhuǎn)速檢測(cè)制、自動(dòng)計(jì)數(shù)、各種計(jì)數(shù)、各種流程的自動(dòng)銜接、液位控制、轉(zhuǎn)速檢測(cè)等等。霍爾開(kāi)關(guān)具有無(wú)觸電、低功耗、長(zhǎng)使用壽命、響應(yīng)頻率高等特點(diǎn)，等等?；魻栭_(kāi)關(guān)具有無(wú)觸電、低功耗、長(zhǎng)使用壽命、響應(yīng)頻率高等特點(diǎn)，內(nèi)部采用環(huán)氧樹(shù)脂封灌成一體化，所以能在各類(lèi)惡劣環(huán)境下可靠的工作。內(nèi)部采用環(huán)氧樹(shù)脂封灌成一體化，所以能在各類(lèi)惡劣環(huán)境下可靠的工作。這是最常用的霍爾開(kāi)關(guān)，它的直徑為這是最常用的霍爾開(kāi)關(guān)，它的直徑為12毫米，固定時(shí)只要在設(shè)備外殼上毫米，固定時(shí)只要在設(shè)備外殼上打一個(gè)打一個(gè)12毫米的園孔就能輕松固定，毫米的園孔就能輕松固定，長(zhǎng)度約長(zhǎng)度約30毫米，背后有工作指示燈，毫米，背后有工

12、作指示燈，當(dāng)檢測(cè)到物體時(shí)紅色當(dāng)檢測(cè)到物體時(shí)紅色LED點(diǎn)亮，平時(shí)點(diǎn)亮，平時(shí)處于熄滅狀態(tài)。處于熄滅狀態(tài)。.22四、電流傳感器四、電流傳感器 當(dāng)電流流過(guò)導(dǎo)線時(shí)，將在導(dǎo)線周?chē)a(chǎn)生磁場(chǎng)，磁場(chǎng)大小當(dāng)電流流過(guò)導(dǎo)線時(shí)，將在導(dǎo)線周?chē)a(chǎn)生磁場(chǎng)，磁場(chǎng)大小與流過(guò)導(dǎo)線的電流大小成正比，這一磁場(chǎng)可以通過(guò)軟磁材料與流過(guò)導(dǎo)線的電流大小成正比，這一磁場(chǎng)可以通過(guò)軟磁材料來(lái)聚集，然后用霍爾器件進(jìn)行檢測(cè)。既可測(cè)直流也可測(cè)交流。來(lái)聚集，然后用霍爾器件進(jìn)行檢測(cè)。既可測(cè)直流也可測(cè)交流?？ㄐ坞娏饔?jì)的結(jié)構(gòu)卡形電流計(jì)的結(jié)構(gòu) .23五、霍爾液位傳感器五、霍爾液位傳感器霍爾器件裝在容器外面，永磁體支在浮子上，隨著液位變化，作用到霍爾器件上的磁場(chǎng)的磁

13、感應(yīng)強(qiáng)度改變，從而可測(cè)得液位。 .24【色標(biāo)傳感器原理】v色標(biāo)傳感器常用于檢測(cè)特定色標(biāo)或物體上的斑點(diǎn)，它是通過(guò)與非色標(biāo)區(qū)相比較來(lái)實(shí)現(xiàn)色標(biāo)檢測(cè)，而不是直接測(cè)量顏色。色標(biāo)傳感器實(shí)際是一種反向裝置，光源垂直于目標(biāo)物體安裝，而接收器與物體成銳角方向安裝，讓它只檢測(cè)來(lái)自目標(biāo)物體的散射光，從而避免傳感器直接接收反射光，并且可使光束聚焦很窄。調(diào)節(jié)傳感器靈敏度能改變檢測(cè)出的色標(biāo)范圍，靈敏度較低時(shí)，能檢測(cè)出白色物體。 .25.26案例賞析：自主尋跡電動(dòng)小車(chē) 設(shè)計(jì)要求 ：小車(chē)必須沿規(guī)定路線行駛，控制部分設(shè) 計(jì)不能采用無(wú)線遙控，具體控制要求如下: (1)電動(dòng)車(chē)從起跑線出發(fā)，沿規(guī)定引導(dǎo)直線行駛到達(dá)B點(diǎn)。在“直道區(qū)”下

14、沿引導(dǎo)線埋有1一3塊寬度為15cm、長(zhǎng)度不等的薄鐵片。電動(dòng)車(chē)在行駛中檢測(cè)到薄鐵片時(shí)需立即發(fā)出聲光指示信息，并實(shí)時(shí)存儲(chǔ)、顯示在“直道區(qū)”檢測(cè)到的薄鐵片數(shù)目。電動(dòng)車(chē)在“直道區(qū)”行駛過(guò)程中，存儲(chǔ)并顯示每個(gè)薄鐵片(中心線)至起跑線間的距離;.27v (2)電動(dòng)車(chē)到達(dá)B點(diǎn)以后進(jìn)人“彎道區(qū)”，沿圓 弧引導(dǎo)線到達(dá)C點(diǎn)。C點(diǎn)下埋有邊長(zhǎng)為 15cm的正方形薄鐵片，要求電動(dòng)車(chē)到達(dá)C點(diǎn)檢測(cè)到薄鐵片后在C點(diǎn)處停車(chē)5秒，停車(chē)期間發(fā)出斷續(xù)的聲光信息; (3)電動(dòng)車(chē)在光源的引導(dǎo)下，通過(guò)障礙區(qū)進(jìn)人停車(chē)區(qū)并到達(dá)車(chē)庫(kù)。電動(dòng)車(chē)必須在兩個(gè)障礙物之間通過(guò)且不得與其接觸; (4)電動(dòng)車(chē)完成上述任務(wù)后應(yīng)立即停車(chē)。停車(chē)后，能準(zhǔn)確顯示電動(dòng)車(chē)全程行駛時(shí)間。.28.29v系統(tǒng)方案：將控制對(duì)象及檢測(cè)目標(biāo)劃分為不同模塊，即障礙物檢測(cè)、路面鐵片檢測(cè)、路面軌跡檢測(cè)、光源檢測(cè)、速度路程檢測(cè)等模塊。針對(duì)不同模塊的控制要求分別采用不同的設(shè)計(jì)方案實(shí)現(xiàn)。系統(tǒng)組成及原理框圖如圖1所示。其中色標(biāo)傳感器用來(lái)檢測(cè)小車(chē)的運(yùn)行軌跡，電渦流傳感器用來(lái)檢測(cè)路跡下薄鐵片的數(shù)目，超聲波傳感器用來(lái)檢測(cè)小車(chē)前進(jìn)方向的障礙物，霍爾傳感器用于檢測(cè)小車(chē)行駛的速度及距離。.30小車(chē)起始點(diǎn)車(chē)庫(kù).31【路面黑線檢測(cè)電路】v采用四個(gè)色標(biāo)傳感器組成檢測(cè)電路。探測(cè)路面黑線的大致原理是:光線照射到路面并射，由于黑線和白紙的反射系數(shù)不同，根據(jù)接收到的反射光強(qiáng)