傳感器基本知識

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【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，以此檢測物體的有無?！痉瓷涫焦怆妭鞲衅鞯膽?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對象表面的性質(zhì)和狀態(tài)，因此它常被用來測量工件表面的粗糙程度，紙張的白度等。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)，若遇到黑色線條，發(fā)光二極管

2、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之后，光敏三極管將條形碼變成了一個(gè)個(gè)電脈沖信號，該信號經(jīng)放大、整形后便形成了脈沖列，再經(jīng)計(jì)算機(jī)處理后，完成對條形碼信息的識讀。 條形碼掃描筆【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)體置于變化的磁場中或在磁場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)生交變的磁場，則在傳感器

3、前面的導(dǎo)體中就會(huì)產(chǎn)生電流，此電流又對傳感器線圈產(chǎn)生影響。根據(jù)這個(gè)影響來得到導(dǎo)體的一些參數(shù)。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】電渦流涂層厚電渦流涂層厚度儀原理度儀原理二、電渦流式通道安全檢查門二、電渦流式通道安全檢查門 安檢門的內(nèi)部設(shè)置有發(fā)射線安檢門的內(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)有金屬物體通過時(shí)，交變磁場就會(huì)在該金屬導(dǎo)過時(shí)，交變磁場就會(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、相位來判定金屬應(yīng)電壓的大小、相位來判定金屬物體的大小。物體的大小。在

4、安檢門的側(cè)面還在安檢門的側(cè)面還安裝一臺安裝一臺“軟軟x x光光”掃描儀，它對掃描儀，它對人體、膠卷無害，用軟件處理的人體、膠卷無害，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。 安檢門演示安檢門演示當(dāng)有金屬物體穿當(dāng)有金屬物體穿越安檢門時(shí)報(bào)警越安檢門時(shí)報(bào)警三、電渦流表面探傷三、電渦流表面探傷 手持式裂紋測量儀手持式裂紋測量儀油管探傷油管探傷滾子渦流探傷機(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用設(shè)裂紋探傷的專用設(shè)備，可探出深備，可探出深 30m的表面微小裂紋。的表面微小裂紋。手提式探傷儀外形手提式

5、探傷儀外形（參考廈門愛德華檢測設(shè)備有限公司資料參考廈門愛德華檢測設(shè)備有限公司資料）掌上型掌上型電渦流電渦流探傷儀探傷儀用掌上型電渦流探傷儀檢測飛機(jī)裂紋用掌上型電渦流探傷儀檢測飛機(jī)裂紋臺式電渦流探傷儀臺式電渦流探傷儀v金屬或半導(dǎo)體薄片置于磁場中，當(dāng)有電流流金屬或半導(dǎo)體薄片置于磁場中，當(dāng)有電流流過時(shí)，在垂直于電流和磁場的方向上將產(chǎn)生過時(shí)，在垂直于電流和磁場的方向上將產(chǎn)生電動(dòng)勢，這種物理現(xiàn)象稱為霍爾效應(yīng)。電動(dòng)勢，這種物理現(xiàn)象稱為霍爾效應(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，則在垂直于電流和磁場的方向上，將產(chǎn)生電勢差為UH的霍爾電壓 【霍爾傳感器原理【霍爾

6、傳感器原理】一、檢測磁場一、檢測磁場( (數(shù)字高斯計(jì)）數(shù)字高斯計(jì)）用霍爾線性器件作探頭，測量用霍爾線性器件作探頭，測量6T10T的交變和恒定磁場，的交變和恒定磁場，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)可用于測量直流磁可用于測量直流磁場、場、 交流磁場、輻射磁場等交流磁場、輻射磁場等各類磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度。該各類磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度。該儀器可以隨身攜帶，量程范儀器可以隨身攜帶，量程范圍寬，操作方便，液晶顯示圍寬，操作方便，液晶顯示清晰。電源為一節(jié)清晰。電源為一節(jié)9V干電池，干電池，可連續(xù)使用可連續(xù)使用20小時(shí)。小時(shí)。應(yīng)用范圍應(yīng)用范圍永磁

7、材料表面磁場、直流電永磁材料表面磁場、直流電機(jī)、揚(yáng)聲器、磁選機(jī)、永磁機(jī)、揚(yáng)聲器、磁選機(jī)、永磁除鐵器的工作磁場。除鐵器的工作磁場。二、無損探傷二、無損探傷 霍爾無損探傷已在炮膛探傷、管道探傷，纜繩探霍爾無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激勵(lì)時(shí)，因其導(dǎo)磁率高，磁阻材料受到磁場激勵(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

8、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，使局部磁場發(fā)生畸變。用霍爾探頭檢出這種畸變，經(jīng)過磁場發(fā)生畸變。用霍爾探頭檢出這種畸變，經(jīng)過數(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?、寬度等）紋）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)別鐵磁材料裂紋檢測鐵磁材料裂紋檢測 NS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

9、，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，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，構(gòu)成霍爾接近傳感器。接近傳感器。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、距離檢測、齒輪數(shù)齒、轉(zhuǎn)速檢測、測速金屬的厚度檢測、距離檢測、齒輪數(shù)齒、轉(zhuǎn)速檢測、測速調(diào)速、缺口傳感、張力檢測、棉條均勻檢測、電磁量檢測、調(diào)速、缺口傳感、張力檢測、棉條均勻檢測、電磁量檢測、角度檢測等。角度檢測等。 三、霍爾接近傳感器和接近開關(guān)三、霍爾接近傳感器和接近開關(guān)霍爾接近傳感器的外形圖霍爾接近傳感器的外形圖當(dāng)磁性物件移近霍爾開關(guān)時(shí)，開關(guān)

10、檢測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關(guān)時(shí)，開關(guān)檢測面上的霍爾元件因產(chǎn)生霍爾效應(yīng)而使開關(guān)內(nèi)部電路狀態(tài)發(fā)生變化，由此識別附近有磁性物體存在，進(jìn)而而使開關(guān)內(nèi)部電路狀態(tài)發(fā)生變化，由此識別附近有磁性物體存在，進(jìn)而控制開關(guān)的通或斷。這種控制開關(guān)的通或斷。這種接近開關(guān)的檢測對象必須是磁性物體接近開關(guān)的檢測對象必須是磁性物體。 霍爾霍爾接近開關(guān)主要用于各種自動(dòng)控制裝置，完成所需的位置控制，加工尺寸接近開關(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)、各種流程的自動(dòng)銜接、液位控制、轉(zhuǎn)速檢控制、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)速檢測等等。霍爾開

11、關(guān)具有無觸電、低功耗、長使用壽命、響應(yīng)頻率高等特測等等?；魻栭_關(guān)具有無觸電、低功耗、長使用壽命、響應(yīng)頻率高等特點(diǎn)，內(nèi)部采用環(huán)氧樹脂封灌成一體化，所以能在各類惡劣環(huán)境下可靠的點(diǎn)，內(nèi)部采用環(huán)氧樹脂封灌成一體化，所以能在各類惡劣環(huán)境下可靠的工作。工作。這是最常用的霍爾開關(guān)，它的直徑這是最常用的霍爾開關(guān)，它的直徑為為12毫米，固定時(shí)只要在設(shè)備外殼毫米，固定時(shí)只要在設(shè)備外殼上打一個(gè)上打一個(gè)12毫米的園孔就能輕松固毫米的園孔就能輕松固定，長度約定，長度約30毫米，背后有工作指毫米，背后有工作指示燈，當(dāng)檢測到物體時(shí)紅色示燈，當(dāng)檢測到物體時(shí)紅色LED點(diǎn)點(diǎn)亮，平時(shí)處于熄滅狀態(tài)。亮，平時(shí)處于熄滅狀態(tài)。四、電流傳感

12、器四、電流傳感器 當(dāng)電流流過導(dǎo)線時(shí)，將在導(dǎo)線周圍產(chǎn)生磁場，磁場大小當(dāng)電流流過導(dǎo)線時(shí)，將在導(dǎo)線周圍產(chǎn)生磁場，磁場大小與流過導(dǎo)線的電流大小成正比，這一磁場可以通過軟磁材料與流過導(dǎo)線的電流大小成正比，這一磁場可以通過軟磁材料來聚集，然后用霍爾器件進(jìn)行檢測。既可測直流也可測交流。來聚集，然后用霍爾器件進(jìn)行檢測。既可測直流也可測交流?？ㄐ坞娏饔?jì)的結(jié)構(gòu)卡形電流計(jì)的結(jié)構(gòu) 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的磁感應(yīng)強(qiáng)度改變，從而可測得液位。 【色標(biāo)傳感器原理】v色標(biāo)傳感器常用于檢測特定色標(biāo)或物體上的斑點(diǎn)，它是通過與非色標(biāo)區(qū)相比較來實(shí)

13、現(xiàn)色標(biāo)檢測，而不是直接測量顏色。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，讓它只檢測來自目標(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出的色標(biāo)范圍，靈敏度較低時(shí)，能檢測出白色物體。 案例賞析：自主尋跡電動(dòng)小車 設(shè)計(jì)要求 ：小車必須沿規(guī)定路線行駛，控制部分設(shè) 計(jì)不能采用無線遙控，具體控制要求如下: (1)電動(dòng)車從起跑線出發(fā)，沿規(guī)定引導(dǎo)直線行駛到達(dá)B點(diǎn)。在“直道區(qū)”下沿引導(dǎo)線埋有1一3塊寬度為15cm、長度不等的薄鐵片。電動(dòng)車在行駛中檢測到薄鐵片時(shí)需立即發(fā)出聲光指示信息，并實(shí)時(shí)存儲、顯示在“直道區(qū)”檢測到的

14、薄鐵片數(shù)目。電動(dòng)車在“直道區(qū)”行駛過程中，存儲并顯示每個(gè)薄鐵片(中心線)至起跑線間的距離;v (2)電動(dòng)車到達(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)下埋有邊長為 15cm的正方形薄鐵片，要求電動(dòng)車到達(dá)C點(diǎn)檢測到薄鐵片后在C點(diǎn)處停車5秒，停車期間發(fā)出斷續(xù)的聲光信息; (3)電動(dòng)車在光源的引導(dǎo)下，通過障礙區(qū)進(jìn)人停車區(qū)并到達(dá)車庫。電動(dòng)車必須在兩個(gè)障礙物之間通過且不得與其接觸; (4)電動(dòng)車完成上述任務(wù)后應(yīng)立即停車。停車后，能準(zhǔn)確顯示電動(dòng)車全程行駛時(shí)間。v系統(tǒng)方案：將控制對象及檢測目標(biāo)劃分為不同模塊，即障礙物檢測、路面鐵片檢測、路面軌跡檢測、光源檢測、速度路程檢測等模塊。針對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)傳感器用來檢測小車的運(yùn)行軌跡，電渦流傳感器用來檢測路跡下薄鐵片的數(shù)目，超聲波傳感器用來檢測小車前進(jìn)方向的障礙物，霍爾傳感器用于檢測小車行駛的速度及距離。小車起始點(diǎn)車庫【路面黑線檢測電路】v采用四個(gè)色標(biāo)傳感器組成檢測電路。探測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