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西门子传感器的工作原理
发布时间:2023-04-13        浏览次数:113        返回列表
 
一、传感器的作用与分类

传感器是获取自然领域中信息主要途径与手段,用计算机控制的自动化装置来代替人的劳动,则可以说电子计算机相当于人的大脑(一般俗称电脑),而传感器则相当于人的五官部分(“电五官” )。

传感器有如下几种分类方式:

按工作机理分类:根据物理和化学等学科的原理、规律和效应进行分类
按被测量分类:根据输入物理量的性质进行分类。
按敏感材料分类:根据制造传感器所使用的材料进行分类。可分为半导体传感器、陶瓷传感器等。
按能量的关系分类:根据能量观点分类,可将传感器分为有源传感器和无源传感器两大类。

 

二、位移、速度传感器

那么我们用一个简单的点动灯亮作为实例来讲解接线的注意点。


位移传感器又称为线性传感器,是一种属于金属感应的线性器件,传感器的作用是把各种被测物理量转换为电量。在生产过程中,位移的测量一般分为测量实物尺寸和机械位移两种。按被测变量变换的形式不同,位移传感器可分为模拟式和数字式两种。模拟式又可分为物性型和结构型两种。

常见的位移测量系统有电位器位移测量系统、电容式位移测量系统、电感式位移测量系统。

1.电位器式位移传感器

电位器转轴上的电刷将电阻体电阻R0分为R12R23两部分,输出电压为U12改变电刷的接触位置,电阻R12亦随之改变,输出电压U12也随之变化。通过测量输出电压或者将其进行转换就可以得到位移参数

2.电容式位移传感器
电容式位移传感器的形式很多,常使用变极距式电容传感器和变面积式电容传感器   进行位移的测量。测量电路将电容量转换成电压、电流或频率信号。
3.电感式位移传感器
电感式位移测量系统是变磁阻类测量装置。电感线圈中输入的是交流电流,当被测位移量引起铁芯与衔铁之间的磁阻变化时,线圈中的自感系数L或互感系数M产生变化。

4.速度传感器
能感受被测速度并转换成可用输出信号的传感器叫做速度传感器。
(1)磁电式传感器简称感应式传感器,也成为电动式传感器。利用导体和磁场发生相对运动产生感应电动势,是一种将机械能转换为电能的转换器,不需要外部供电电源。
(2)电涡流测转速传感器是在速度分析测量中,特别是对非接触的转动、位移信号,能连续准确地采集到振动、转动等轨迹运动的多种参数的一种传感器。
(3)霍尔式速度传感器是利用霍尔效应原理制成的传感器。霍尔效应就是当电流通过磁场中半导体基片(霍尔元件)并且电流方向与磁场方向垂直时,电荷在磁场力的作用下向一侧偏移,在垂直于电流与磁场的霍尔元件的横向侧面上即产生一个与电流和磁场成正比的电压,这个电压就称为霍尔电压。

 

三、力传感器

通过弹性敏感元件把力或压力转换成了应变或位移,然后再由传感器将应变或位移转换成电信号。


利用敏感元件感受压力而产生的弹性变形量转换为电量进行测量的。弹性测压法按转换原理可分为:
(1)利用弹性敏感元件的应力应变特性
弹性敏感元件在被测压力作用下产生应力、应变,利用应力、应变来测量压力的,如应变式压力传感器等;
(2)利用弹性敏感元件的压力集中力特性
利用敏感元件感受压力而产生的弹性变形量转换为电量进行测量的。弹性测压法按转换原理可分为:
(3)利用弹性敏感元件的压力位移特性
将被测压力转换为弹性敏感元件的位移来测量的,如电容式压力传感器。
四、温度传感器

温度测量方法可分为:接触式(如水银温度计、热电偶温度计、电阻温度计。)、非接触式(辐射温度计、红外热象仪等)。


按照工作原理可以分为热电偶、热电阻、热敏电阻、集成温度传感器
热电偶:利用金属温差电动势,有耐高温、精度高的特点;
热电阻:利用导体随温度变化,测温不高;

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敏电阻:利用半导体材料随温度变化测 温,体积小、灵敏度高、稳定性差;
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集成温度传感器:利用晶体管PN结电流、电压随温度变化,有专用集成电路,体积小、响应快、价廉,测量150℃以下温度。
在实际的应用中,除了以上介绍的几种传感器还有许多其他类型的传感器,例如光电传感器、距离传感器等,工作原理都比较类似。实际上都是通过敏感元件、转换元件采集外界的信息,然后通过测量电路输出我们所需要的电信号,由于传感器种类众多在本文中我们就不一一介绍了。那么通过本章内容我们对传感器又有了进一步的认识,所以我们结合上一章的硬件接线来看就可以更清楚的知道了传感器在PLC硬件当中的接线原理。



 

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