傳感器在自動化生產(chǎn)線中的應用

傳感器在自動生產(chǎn)線中的應用就像人的眼睛、耳朵、鼻子等感官器件，正如人的眼睛可以清楚的看到事物一樣，傳感器在自動生產(chǎn)線中起到了一定的檢測作用。傳感器是能感受規(guī)定的被測量并按照一定的規(guī)律將其轉(zhuǎn)換成可用輸出信號的器件或裝置。光纖式光電開關(guān)磁性開關(guān)簡介及應用1光電開關(guān)簡介及應用2光纖式光電開關(guān)簡介及應用3電感式接近開關(guān)簡介及應用4電渦流式接近開關(guān)簡介及應用5電容式接近開關(guān)簡介及應用6簡介及應用7編碼器簡介及應用8磁性開關(guān)是一種非接觸式位置檢測開關(guān)，主要用于各類氣缸的位置檢測，其特點是不會磨損和損傷檢測對象，響應速度高。磁性開關(guān)還用于檢測磁性物質(zhì)的存在，常見的安裝方式有：導線引出型、接插件型等。安裝與調(diào)試在自動化生產(chǎn)線的控制中，可以利用該信號判斷氣缸的運動狀態(tài)或所處的位置，來確定工件是否被推出或氣缸是否返回。電氣連接與檢查磁性開關(guān)在氣缸上的安裝與調(diào)試光電接近開關(guān)通常在環(huán)境條件比較好、無粉塵污染的場合下使用，工作時對被測對象幾乎無任何影響。因此，在生產(chǎn)線上被廣泛地使用。工作時，光發(fā)射器始終發(fā)射檢測光，若接近開關(guān)前方一定距離內(nèi)沒有物體，則沒有光被反射器接收，光電開關(guān)處于常態(tài)而不動作；反之若接近開關(guān)前方一定距離內(nèi)有物體，只要反射回來的光足夠強，則接收器接收到的足夠的漫射光就會使接近開關(guān)動作而改變輸出的狀態(tài)。光電開關(guān)的結(jié)構(gòu)和分類

光電開關(guān)可分為遮斷型和反射型兩大類。遮斷型光電開關(guān)的發(fā)射器和接收器相對安放，軸線嚴格對準。當有物體在兩者中間通過時，紅外光束被遮斷，接收器接收不到紅外線而產(chǎn)生一個負脈沖信號。遮斷型光電開關(guān)的檢測距離一般可達十幾米，對所有能遮斷光線的物體均可檢測。

光電開關(guān)外形1、遮斷型光電開關(guān)示意圖遮斷報警遮斷式光電開關(guān)原理ObjectReceiver遮斷式光電開關(guān)由相互分離且相對安裝的光發(fā)射器和光接受器組成。當被檢測物體位于發(fā)射器和接受器之間時，光線被阻斷，接受器接受不到紅外線而產(chǎn)生開關(guān)信號。被檢測物體光發(fā)射器光接收器遮斷型光電開關(guān)用于人體保護光電開關(guān)在流水線上的應用送料器定區(qū)域式光電開關(guān)咖啡罐流水線運行方向罐裝高度檢測儲料倉落料口遮斷式光電開關(guān)（計數(shù)）光幕

兩個柱形結(jié)構(gòu)相對而立，每隔數(shù)十毫米安裝一對發(fā)光二極管和光敏接收管，形成光幕，當有物體遮擋住光線時，傳感器發(fā)出報警信號。接收器光幕應用當有物體遮擋住光線時，傳感器發(fā)出報警信號，起保護、預警等作用。光線被遮斷（報警）光幕應用（續(xù)）

三維尺寸檢測寬度測量長度測量高度測量光幕應用（續(xù)）糾偏光幕可檢測出帶材在卷曲過程中的偏移，經(jīng)控制器和執(zhí)行機構(gòu)使帶材向正確的方向運動（糾偏）。光幕應用（續(xù)）鍛壓機床的安全區(qū)域設置及入侵報警2、反射型光電開關(guān)反射型光電開關(guān)分為兩種情況：反射鏡反射型及被測物漫反射型（簡稱散射型）。

反射鏡反射型光電開關(guān)采用較為方便的單側(cè)安裝方式，但需要調(diào)整反射鏡的角度以取得最佳的反射效果。反射鏡通常使用三角棱鏡，它對安裝角度的變化不太敏感，有的還采用偏光鏡，它能將光源發(fā)出的光轉(zhuǎn)變成偏振光（波動方向嚴格一致的光）反射回去，提高抗干擾能力。定區(qū)域反射式光電開關(guān)原理

定區(qū)域式光電開關(guān)有一個非常確定的檢測區(qū)域，不經(jīng)過該區(qū)域的被測物體不會引起光電開關(guān)產(chǎn)生開關(guān)信號。檢測距離檢測距離反射型光電開關(guān)及反射鏡外形三角反射鏡集發(fā)射、接收器于一身反射鏡反射型光電開關(guān)工作原理反射鏡反射型光電開關(guān)集光發(fā)射器和光接受器于一體，與反射鏡相對安裝配合使用。反射鏡使用偏光三角棱鏡，能將發(fā)射器發(fā)出的光轉(zhuǎn)變成偏振光反射回去，光接收器表面覆蓋一層偏光透鏡，只能接受反射鏡反射回來的偏振光。反射板反射鏡被測物體偏振光發(fā)射光反射鏡反射鏡反射型光電開關(guān)的應用塑料瓶的反射光不是偏振光，不會引起報警。反射鏡反射型光電開關(guān)的應用（續(xù)）擺放錯誤檢測反射鏡反射型光電開關(guān)的應用（續(xù)）遮光檢測被測物漫反射型光電開關(guān)原理漫反射光線反射光線被檢測物體光發(fā)射器和光接受器發(fā)射光線

漫反射型光電開關(guān)集光發(fā)射器和光接受器于一體。當被測物體經(jīng)過該光電開關(guān)時，發(fā)射器發(fā)出的光線經(jīng)被測物體表面反射由接受器接受，于是產(chǎn)生開關(guān)信號。額定距離漫反射型光電開關(guān)的應用請思考如何將光電開關(guān)用于衛(wèi)生間的自動沖水設備反射型光電開關(guān)外形電源指示信號指示反射型光電開關(guān)外形（續(xù)）靈敏度調(diào)節(jié)電位器表面反射率對于漫反射式光電開關(guān)發(fā)出的光線需要被檢測物表面將足夠的光線反射回接收器，所以檢測距離和被檢測物體的表面反射率及粗糙程度將決定接收器接收到光線強度，被檢測物體的表面還應盡量垂直于光電開關(guān)的發(fā)射光線。常用材料的反射率（相對于白紙的估計值）光電開關(guān)的最大指向角示意圖光電開關(guān)應用（續(xù)）加工控制

齒盤每轉(zhuǎn)過一個齒，光電斷續(xù)器就輸出一個脈沖。通過脈沖頻率的測量或脈沖計數(shù)，即可獲得齒盤轉(zhuǎn)速和角位移。光電斷續(xù)器的應用（續(xù)）請寫出轉(zhuǎn)速與頻率的關(guān)系式n=？n光電開關(guān)應用（續(xù)）機械手定位其他光電傳感器外形光電開關(guān)在分揀單元中的應用在分揀單元中，當工件進入分揀輸送帶時，分揀站上的光電開關(guān)發(fā)出的光線遇到工件反射回自身的光敏原件，光電開關(guān)輸出信號啟動輸送帶運轉(zhuǎn)。光纖傳感器由光纖檢測頭、光纖放大器兩部分組成，放大器和光線檢測頭是分離的兩個部分，以光纖本身作為敏感元件，使光纖兼有感受和傳遞被測信息的作用。光纖傳感器沒有絲毫電路連接，不產(chǎn)生熱量，只利用很少的光能。光導纖維傳感器光的全反射實驗

各種裝飾性光導纖維光纖傳感器外形

光在光纖中的全反射

光纖的結(jié)構(gòu)

光纜的外形及光纖的拉制

與光纖耦合的電光與光電轉(zhuǎn)換器件實現(xiàn)電光轉(zhuǎn)換的元件通常是發(fā)光二極管或激光二極管。專用的光纖連接頭及光纖插座

光纖與電光轉(zhuǎn)換元件耦合時，兩者的軸心必須嚴格對準并固定，可使用專用的連接頭及光纖插座來完成。光纖傳感器

光纖傳感器就是將光纖自身作為敏感元件（也稱作測量臂），直接接收外界的被測量。被測量可引起光纖的長度、折射率、直徑等方面的變化，從而使得在光纖內(nèi)傳輸?shù)墓獗徽{(diào)制。若將光看成簡諧振動的電磁波，則光可以被調(diào)制的參數(shù)有四個，即振幅（強度）、相位、波長和偏振方向。

保護管內(nèi)為高溫光纖低溫光纖光纖溫度傳感器光纖式光電開關(guān)反射型遮斷型反射鏡反射型光纖式光電開關(guān)應用標志孔電路板標志檢測

當光纖發(fā)出的光穿過標志孔時，若無反射，說明電路板方向放置正確。光纖耦合器傳輸光纖出射光纖光纖式光電開關(guān)在分揀單元中的應用通過調(diào)節(jié)光纖式光電開關(guān)的靈敏度，可以實現(xiàn)對不同顏色物體的檢測。1、電氣與機械安裝2、靈敏度調(diào)節(jié)光纖傳感器組件外形及放大器的安裝示意光纖傳感器組件光纖傳感器調(diào)整電感式接近開關(guān)屬于電感式傳感器的一種，是利用渦流效應制成的有開關(guān)量輸出的位置傳感器由LC高頻振蕩器和放大處理電路組成，利用金屬物體在接近這個能產(chǎn)生電磁場的振蕩感應頭時，使物體內(nèi)部產(chǎn)生渦流。從而使電路的參數(shù)發(fā)生變化，由此識別有無物體接近，來控制開關(guān)的通斷先看一個實驗：將一只380V交流接觸器線圈與交流毫安表串聯(lián)后，接到機床用控制變壓器的36V交流電壓源上，如圖4-1所示。這時毫安表的示值約為幾十毫安。用手慢慢將接觸器的活動鐵心（稱為銜鐵）往下按，我們會發(fā)現(xiàn)毫安表的讀數(shù)逐漸減小。當銜鐵與固定鐵心之間的氣隙等于零時，毫安表的讀數(shù)只剩下十幾毫安。

電感傳感器的基本工作原理演示F220V準備工作電感傳感器的基本工作原理演示氣隙變小，電感變大，電流變小F電渦流傳感器工作原理

電渦流效應演示

當電渦流線圈與金屬板的距離x減小時，電渦流線圈的等效電感L減小，等效電阻R增大。感抗XL的變化比R的變化大得多，流過電渦流線圈的電流i1增大。電渦流的應用

——在我們?nèi)粘Ｉ钪薪?jīng)常可以遇到干凈、高效的電磁爐電磁爐內(nèi)部的勵磁線圈電磁爐的工作原理高頻電流通過勵磁線圈，產(chǎn)生交變磁場，在鐵質(zhì)鍋底會產(chǎn)生無數(shù)的電渦流，使鍋底自行發(fā)熱，燒開鍋內(nèi)的食物。

電渦流傳感器結(jié)構(gòu)及特性

電渦流探頭外形交變磁場電渦流探頭內(nèi)部結(jié)構(gòu)

1—電渦流線圈2—探頭殼體3—殼體上的位置調(diào)節(jié)螺紋4—印制線路板5—夾持螺母6—電源指示燈

7—閾值指示燈8—輸出屏蔽電纜線9—電纜插頭

各類接近開關(guān)的圖形符號電感接近開關(guān)在生產(chǎn)線的應用1

1、原點接近開關(guān)是一個無觸點的電感式接近傳感器，用來提供直線運動的起始點信號。2、左、右極限開關(guān)均是有觸點的微動開關(guān)，用來提供越程故障時的保護信號：當滑動溜板在運動中越過左或右極限位置時，極限開關(guān)會動作，從而向系統(tǒng)發(fā)出越程故障信號。電感接近開關(guān)在生產(chǎn)線的應用2供料單元中，為了檢測待加工工件是否金屬材料，在供料管底座側(cè)面安裝了一個電感式傳感器，如圖所示1、增量式編碼器（相對式編碼器）轉(zhuǎn)軸盤碼及狹縫光敏元件光欄板及辨向用的A、B狹縫LEDABC零位標志光電編碼器---增量式

在上圖的碼盤里圈，還有一根狹縫C，每轉(zhuǎn)能產(chǎn)生一個脈沖，該脈沖信號又稱“一轉(zhuǎn)信號”或零標志脈沖，作為測量的起始基準。增量式光電編碼器的測量精度取決于它所能分辨的最小角度，而這與碼盤圓周上的狹縫條紋數(shù)n有關(guān)。相對式光電編碼器-位置和方向的判斷

光電編碼器的光欄板上有A組與B組兩組狹縫，彼此錯開1/4節(jié)距，兩組狹縫相對應的光敏元件所產(chǎn)生的信號A、B彼此相差90

相位，用于辯向。當編碼正轉(zhuǎn)時，A信號超前B信號90

；當碼盤反轉(zhuǎn)時，B信號超前A信號90

。

辨向信號和零標志傳動機構(gòu)滾珠絲杠螺母副、齒輪-齒條副等傳動機構(gòu)能夠?qū)⑿D(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)換成直線運動。但應設法消除傳導過程產(chǎn)生的間隙誤差。齒距齒條齒輪θ

x滾珠絲杠螺母副

滾珠絲杠螺母副能夠?qū)p小傳動磨檫力，延長使用壽命，減小間隙誤差。螺母絲杠xθ

傳動分析1設：螺距t=4mm，絲杠在4s時間里轉(zhuǎn)動了10圈，求：絲杠的平均轉(zhuǎn)速n(r/min)及螺母移動了多少毫米？螺母的平均速度v又為多少？螺母絲杠螺距x=？N=10圈

在間接測量中，多使用旋轉(zhuǎn)式位置傳感器。測量到的回轉(zhuǎn)運動參數(shù)僅僅是中間值，但可由這中間值再推算出與之關(guān)聯(lián)的移動部件的直線位移間接測量須使用絲杠-螺母、齒輪-齒條等傳動機構(gòu)。工作臺絲杠編碼器進給電機θ

xM法測速（適合于高轉(zhuǎn)速場合）T

編碼器每轉(zhuǎn)產(chǎn)生N個脈沖，在T時間段內(nèi)有m1

個脈沖產(chǎn)生，則轉(zhuǎn)速（r/min)為：n=60m1/（NT）

m1T法測速（適合于低轉(zhuǎn)速場合）時鐘脈沖fc

編碼器輸出脈沖

m2

···編碼器每轉(zhuǎn)產(chǎn)生N個脈沖，用已知頻率fc作為時鐘，填充到編碼器輸出的兩個相鄰脈沖之間的脈沖數(shù)為m2

，則轉(zhuǎn)速(r/min)為n=60fc/（Nm2）

傳動分析2設：螺距t=4mm，絲杠在4s時間里轉(zhuǎn)動了10圈，求：螺