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传感器技术(智能传感器)

张世龙2021年12月20日 17:14天道酬勤220

接近传感器是利用电磁场、光和声音检测物体存在与否的传感器的一种。

接近传感器有许多类型,每种类型都适合于特定的APP场景。

1、感应式接近传感器

由于感应式接近传感器的工作原理利用电磁场,因此只能检测金属靶。 金属靶进入电磁场后,磁场的特性会因金属的感应特性而发生变化,从而会想起接近传感器的金属靶的存在。 根据金属的感应度,可以在更大的距离或更短的距离检测目标。

感应式接近传感器由带线圈的铁氧体磁芯、振荡器、施密特触发器、输出放大器四个主要部分构成。

振荡器产生由铁氧体磁芯和感应面的线圈阵列产生的对称的振动磁场。 当铁靶进入这个磁场时,金属表面会产生一个独立的小电流,称为涡电流。 由此,磁路的磁阻(固有振动频率)发生变化,振荡幅度变小。 随着更多的金属进入感应场,振幅减小,最终崩溃。 (这是“涡流抑制振荡器”或ECKO的原理。 施密特触发器响应这些宽度的变化,调整传感器输出。 当目标最终偏离传感器的范围时,电路再次开始振荡,施密特触发器将传感器恢复到以前的输出。

受磁场限制,感应传感器的感应范围相对狭窄,平均数量毫米到60毫米。 但是,感应式传感器范围上的不足,在环境适应性和金属感应的多样性方面得到了弥补。

由于没有运动部件的磨损,感应式接近传感器具有很长的寿命。 但是,切断时使用的锉刀等金属污染物有时会影响传感器的性能,因此请注意感应式传感器外壳通常采用镀镍黄铜、不锈钢、PBT塑料。

2、电容式接近传感器

电容式接近传感器可以检测粉末、粒子、液体、固体形式的金属和非金属靶。 再加上对有色金属材料的这些感应能力,非常适用于玻璃监测、储罐液位检测和料斗粉液位识别。

电容式传感器中,2个导电板(不同电位)收纳在传感头中,定位成像开路电容器一样工作。 其中空气作为绝缘体发挥作用:静止时,两极板之间的容量很小。 像感应型传感器一样,这些极板也与振荡器、施密特触发器、输出放大器相连。 目标进入感应区后,两个板的电容增加,从而改变振荡器的振幅,改变施密特触发状态,产生输出信号。

值得注意的是,请注意感应式传感器和静电电容式传感器的不同。 感应型传感器振动到有靶存在为止,电容式传感器在有靶存在时振动。

由于电容式感应与充电板有关,因此比感应式感应要慢一些,感应范围为10~50Hz,感应范围为60 mm。

电容式传感器可以检测大部分种类的材料,因此需要远离目的以外的材料,以免误触发。 因此,如果对象物中含有铁材料,感应式传感器是更可靠的选择。

3、光电式接近传感器

光电式接近传感器用途广泛,能够检测出直径在1mm以下或距离在60 mm以上的目标。

所有光电传感器都由几个基本组件组成。 各传感器包括发射器光源(发光二极管、激光二极管)、用于检测发射光的光电二极管或光电晶体管接收器、以及用于放大接收器信号的辅助电子设备。

光电接近传感器主要有反射型、透射型、扩散型三种。 传感器发出的光被受光器反射回来后,反射式接近传感器就会检测到物体。 当目标拦截传感器发射器和接收器之间的光束时,透射式传感器将检测到目标。

最可靠的光电感应是透射式传感器。 通过用不同的壳体分离投光器和受光器,可以提供一定的光束。 如果通过两者之间的物体遮挡了光束,就会进行检测。

透射型的可靠性高,但是是最不受欢迎的电光装置。 因为发射器和接收器安装在相对的两个位置(可能相距很远)很贵,很费事。

透射型光电传感器独有的功能之一是在存在浓厚的空气传播污染物的情况下进行有效的传感。 如果污染物直接堆积在发射器或接收器上,则很可能发生错误。 但是,一些制造商现在将警报输出并入传感器电路,监视照射在接收器上的光量。 在没有对象物的状态下检测出的光下降到规定水平时,内置的LED和输出线会发出传感器警告。

反射型接近传感器的投光器和受光器不是不同的外壳,都在同一外壳中,朝向同一方向。 发射器产生激光、红外线或可见光的光束,并将其投影到专用的反射器上

后反射器将光束偏转回接收器。当光路被破坏或受到其他干扰时,就会进行检测。

反射型接近传感器的优点是布置方便,只需在一侧安装传感器即可,可大大节省元器件和时间成本。

与反射式传感器一样,漫射式传感器的发射器和接收器位于同一个外壳中。但检测目标作为反射器,因此检测的是从远处反射的光。

发射器发出一束光(最常见的是脉冲红外、可见光红或激光),向各个方向扩散,填满一个探测区域。然后目标进入该区域,并将部分光束偏转回接收器。当有足够的光线落在接收器上时,就会发生探测,并打开或关闭输出(取决于传感器是亮着还是暗着)。

漫射式传感器一个常见的例子是公共洗手间水槽上的感应式水龙头。放在喷头下的手作为反射器,触发水阀的打开。注意的是,由于目标(手)是反射器,漫射光电传感器往往受制于目标材料和表面特性;与明亮的白色目标相比,不反光的目标(如哑光黑色的纸张)的传感范围将大大降低。

4、超声波传感器

超声波接近传感器用于许多自动化生产过程中。它们使用声波来检测物体,因此颜色和透明度不会影响它们。这使它们成为各种应用的理想选择,包括对透明玻璃和塑料的远程检测,距离测量,连续的液体和颗粒物液位控制以及纸张,钣金和木材堆叠。

最常见的类型与光电感应中的类型相同:对射,反射和漫射。

超声波漫射接近传感器采用声波传感器,该传感器发射一系列声波脉冲,然后侦听它们从反射目标返回的声音。一旦接收到反射信号,传感器就会将输出信号发送到控制设备。感应范围扩展到2.5 m。

超声波反射传感器可以通过测量传播时间来检测指定传感距离内的物体。传感器发出一系列声音脉冲,这些声音脉冲从固定的相对的反射器(任何平坦的硬表面,一台机器,一块板)上反弹。声波必须在用户调整的时间间隔内返回到传感器。如果没有,则认为有物体挡住了感应路径,并且传感器相应地发出了输出信号。因为该传感器侦听传播时间的变化,而不是仅仅返回信号,所以它是检测吸声和偏转材料(例如棉,泡沫,布和泡沫橡胶)的理想选择。

类似于对射光电传感器,超声对射传感器的发射器和接收器位于单独的外壳中。当物体破坏声束时,接收器触发输出。这些传感器是需要检测连续物体(例如透明塑料网)等应用的理想选择。如果透明塑料破裂,传感器的输出将触发所连接的PLC或负载。

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