电器设备中常用的几种传感器开关

消费电子 时间:2018-08-09来源:网络

传感器相信大家听到很多,但相信大家对于“传感器开关”还是很陌生的,那究竟什么是传感器开关 呢?以下从几个方面了解一下,希望对大家有帮助!

一、概述

在各类传感器中,有一种对接近它物件有“感知”能力的元件——位移传感器。这类传感器不需要接触到被检测物体,当有物体移向位移传感器,并接近到一定距离时,位移传感器就有“感知”,通常把这个距离叫“检出距离”。利用位移传感器对接近物体的敏感特性制作的开关,就是接近开关。

不同的传感器检出距离也不同。有时被检测验物体是按一定的时间间隔,一个接一个地移动,又一个一个地离开,这样不断地重复。不同的传感器元件,对检测对象的响应能力是不同的。这种响应特性被称为“响应频率”。

二、传感器的分类

因为位移传感器可以根据不同的原理和不同的方法做成,而不同的位移传感器对物体的“感知”方法也不同,所以常见的传感器有以下几种:

1、电感式传感器

电感式传感器也叫涡流式传感器,由三大部分组成:振荡器、开关电路及放大输出电路。振荡器产生一个交变磁场,当金属目标接近这一磁场,并达到感应距离时,在金属目标内产生涡流,从而导致振荡衰减,以至停振。振荡器振荡及停振的变化被后级放大电路处理并转换成开关信号,触发驱动控制器件,从而达到非接触式的检测目的。由此可见,这种接近开关所能检测的物体必须是导电体。

2、电容式传感器

这种传感器的测量通常是传感器固定处构成电容器的一个极板,而另一个极板是在测量过程中通常是接地或与设备的机壳相连接。当有物体移向传感器时,不论它是否为导体,由于它的接近,总会使电容器两极板间的介电常数发生变化,从而使电容器的电容量发生变化,使得和测量头相连的电路状态也随之发生变化,由此便可达到非接触式的检测目的。这种接近开关检测的对象,不限于导体,可以绝缘的液体或粉状物等。

3、霍尔式传感器

当一块通有电流的金属或半导体薄片垂直地放在磁场中时,薄片的两端就会产生电位差,这种现象就称为霍尔效应。两端具有的电位差值称为霍尔电势U,其表达式为U=K·I·B/d,其中K为霍尔系数,I为薄片中通过的电流,B为外加磁场(洛伦慈力Lorrentz)的磁感应强度,d是薄片的厚度。

由此可见,霍尔效应的灵敏度高低与外加磁场的磁感应强度成正比的关系。霍尔元件就属于这种有源磁电转换器件,是一种磁敏元件。它是在霍尔效应原理的基础上,利用集成封装和组装工艺制作而成,它可方便的把磁输入信号转换成实际应用中的电信号,同时又具备工业场合实际应用易操作和可靠性的要求。霍尔开关就是利用霍尔元件的这一特性制作的,它的输入端是以磁感应强度B来表征的,当B值达到一定的程度(如B1)时,霍尔开关内部的触发器翻转,霍尔开关的输出电平状态也随之翻转。输出端一般采用晶体管输出,和其他传感器类似有NPN、PNP、常开型、常闭型、锁存型(双极性)、双信号输出之分。霍尔开关具有无触电、低功耗、长使用寿命、响应频率高等特点,内部采用环氧树脂封灌成一体化,所以能在各类恶劣环境下可靠的工作。

当磁性物件移近霍尔开关时,开关检测面上的霍尔元件因产生霍尔效应而使开关内部电路状态发生变化,由此识别附近有磁性物体存在,进而控制开关的通或断。这种接近开关的检测对象必须是磁性物体。

4、光电式传感器

光电式传感器利用的是光电效应。将发光器件与光电器件按一定方向装在同一个检测头内。当有反光面(被检测物体)接近时,光电器件接收到反射光后便在信号输出,由此便可“感知”有物体接近。

利用光电式传感器制作的光电式接近开关可以检测各种物质,但是对于流体的检测误差较大。

5、热释电式传感器

热释电式传感器能感知温度变化,将热释电器件安装在开关的检测面上,当有与环境温度不同的物体接近时,热释电传感器的输出信号发生变化,通过对传感器输出信号的转化便可检测出物体的接近。

6、线性接近传感器

线性接近传感器是一种属于金属感应的线性器件,接通电源后,在传感器的感应面将产生一个交变磁场,当金属物体接近此感应面时,金属中则产生涡流而吸取了振荡器的能量,使振荡器输出幅度线性衰减,然后根据衰减量的变化来完成无接触检测物体的目的。

该接近传感器具有无滑动触点,工作时不受灰尘等非金属因素的影响,并且低功耗,长寿命,可使用在各种恶劣条件下。线性传感器主要应用在自动化装备生产线对模拟量的智能控制。

三、特性

1、非接触检测,避免了对传感器自身和目标物的损坏。

2、无触点输出,操作寿命长。

3、即使在有水或油喷溅的苛刻环境中也能稳定检测。

4、反应速度快。

5、小型感测头,安装灵活。

四、主要用途

这些接近开关传感器在航空、航天技术以及工业生产中应用十分广泛;在日常生活中,如宾馆、饭店、车库的自动门,自动热风机上都有应用;在安全防盗方面,如资料档案、财会、金融、博物馆、金库等重地,通常都装有由各种接近开关组成的防盗装置。在测量技术中,如长度,位置的测量;在控制技术中,如位移、速度、加速度的测量和控制,也都有着大量使用。而使用的方式,通常是制作成接近开关。

五、应用案例

接近开关传感器应用于地铁屏蔽门

随着国内地铁行业的快速发展和地铁交通事故的频繁发生,地铁屏蔽门将会越来越多的被地铁站台所使用。传感器作为自动化智能化设备的最佳仪器,接近开关传感器将会大量投入屏蔽门的技术应用中,地铁事故将会在传感器的应用中降到最低。

接近开关传感器是目前很多屏蔽门系统用来检测开门与关门的常用方案,一般是通过两个接近开关来检测门的开启和关闭。另外光电开关在系统中的用量也很大,一切屏蔽门技术都会应用更多传感器技术。不难看出谁应用传感器技术多,谁才会是市场上的强者,智能化和自动化将依靠传感器密切联系在一起。

六、选用原则

在一般的工业生产场所,通常都选用涡流式接近开关和电容式接近开关。因为这两种接近开关对环境的要求条件较低。

当被测对象是导电物体或可以固定在一块金属物上的物体时,一般都选用涡流式接近开关,因为它的响应频率高、抗环境干扰性能好、应用范围广、价格较低。

若所测对象是非金属(或金属)、液位高度、粉状物高度、塑料、烟草等。则应选用电容式接近开关。这种开关的响应频率低,但稳定性好。安装时应考虑环境因素的影响。

若被物为导磁材料或者为了区别和它在一同运动的物体而把磁钢埋在被测物体内时,应选用霍尔接近开关,它的价格最低。

在环境条件比较好、无粉尘污染的场合,可采用光电接近开关。光电接近开关工作时对被测对象几乎无任何影。因此,在要求较高的传真机上,在烟草机械上,自动麻将机、验钞机、取电开关等都被广泛地使用。

在防盗系统中,自动门通常使用热释电接近开关、超声波接近开关、微波接近开关。有时为了提高识别的可靠性,上述几种接近开关往往被复合使用。

无论选用哪种接近开关,都应注意对工作电压、负载电流、响应频率、检测距离等各项指标的要求。

关键词: 传感器

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