第五章 机电控制工程中地传感器选择.doc

第五章 机电控制工程中的传感器选择 本章要点和要求 知道传感器的选择的原则 按所测物理量总结传感器的特点 掌握传感器的使用 传感器的定义与组成 一、传感器的定义 传感器是种以一定的精确度将被测量(如位移、力、加速度等)转换为与之有确定对应关系的、易于精确处理和测量的某种物理量(如电量)的测量部件或装置。??? 传感器由敏感元件、转换元件、电子线路等组成。 ??? 1 敏感元件直接感受被测量、并以确定关系输出? 物理量。如弹性敏元件将力转换为位移或应变输出。 ??? 2 转换元件将敏感元件输出的非电物理量(如位移、应变、光强等)转换成电路数(如电阻、电感、电容等)等。 ??? 3 基本转换电路将电路参数量转换成便于测量的电量，如电压、电流、频率等。传感器的特性 传感器比较常用的性能指标有以下几种 输入量的特性 量程或测量范围传感器预期要测量的被测量值，一般用传感器允许测量的上下极限值来表示，其中上限值也称为满量程FS。 过载能力传感器允许承受的最大输入量(被测量) 响应特性 静态响应特性 精度表示测量结果与被测的“真值”的接近程度。一般用“极限误差”或极限误差与满量程的比值按百分数给出。 重复性 反映传感器在工作条件不变的情况下，重复地输入某一相同的输入值，其输出值的一致性，其意义与精度类似。 线性度 也称非线性，表示传感器输出与输入之间的关系曲线与选定的工作曲线的靠近程度，采用工作直线与实际工作曲线之间的最大偏差值与满量程输出之比来表示。 灵敏度 传感器输入增量与输出增量之比稳定性(温度漂移，时间零漂) 时间零漂在规定的时间内，在温度不变的条件下，零输出的变化温度漂移当温度发生变化时，其输出特性的变化，通常用零点输出变化值表示，也可以用它与满量程的比值来表示。 动态响应特性 在被测量的物理量随时间变化的情况下，传感器的输出能否很好地追随输入量的变化是一个很重要的问题。有的传感器尽管其静态持性非常好，但由于不能很好追随输入量的快速变化而导致严重误差，这种动态误差若不注意加以控制，可以高达百分之几十其至百分之百。这就要求我们要认真注意传感器的动态响应持性。 ? 频率响应特性幅颠特性相频特性阶跃响应特件时间常数上升时间过冲量(超调量)固有频率阻尼比(对数减缩) 精度高测量长度不受限制对环境的适应较高维护简单寿命长抗干扰能力强工艺性好成本较低，便于复制和成批生产。结构简单、紧凑,低速精确度高,输出斜率大,可靠性好,寿命长体积小,结构简单,无触点,启动力矩小等特点,使用寿命长,可靠性高,频率特体积小600,000），抗磁场干扰结构坚固,防潮,防尘,耐腐蚀式接近开关电容式接近开关霍尔接近开关光电式接近开关热释电式接近开关其它型式的接近开关近开关电容式接近开关霍尔接近开关光电式接近开关热释电式接近开关 L=M·K 式中，D——测长轮的直径；M——测量脉冲的总和。 例b、生产线工件的计数 图5—56是生产线工件计数装置的示意图。接近传感器设置在工件传送带的一侧，当传送带运行时，一个个工件经过接近传感器。当工件接近传感器时，传感器输出脉冲开关信号，该信号可直接送往计数器进行计数。 例c、机械手的限位 在自动生产线上使用着各 种各样的机械手，它们不停地从事着搬运工件的工作。为保证机械手抓取及放置工件位置的准确性，往往采用接近传感器对它们的运动范围进行限位。图5—57是机械手左右运动限位的控制示意图。接近传感器设置在机械手臂的左右需要限位的位置，当机械手臂左右运动靠近接近传感器时，传感器感知到手臂接近并在达到规定的检出距离时输出控制信号，经执行机构使机械手停止运行。 例d、生产工件加工定位 在机械加工自动生产线上，也可以使用接近传感器进行零部件的加工定位。图5—58是这种加工定位的示意图。当传送机构将加工的零部件运送到靠近传感器位置时，传感器根据规定的检出距离发出控制信号，使传送机构停止运行，此时加工刀具可对零部件进行机械加工。