行业常用传感器类型及工作原理.

一.传感器的定义国际电工委员会IEC的定义为：“传感器是测量系统中的一种前置部件，它将输入变量转换成可供测量的信号”。信号处理A/D转换信号输入信号输出传感器工作流程热（温度）光（光量）磁(磁场）电信号（电流或其它）工业传感器分类人类五官与传感器视觉触觉听觉味觉光电传感器超音波传感器PH传感器温度传感器接近传感器湿度传感器压力传感器嗅觉气体传感器1、IP（INTERNATIONALPROTECTION）防护等级系统是由IEC（INTERNATIONALELECTROTECHNICALCOMMISSION）所起草。2、IP指保护指数，是根据IEC529和NFC20-010标准所规定的电子材料包装外壳的保护程度.用IP××表示防尘、防水。二.IP防护等级系统说明IP防护等级系统说明IP防护等级系统说明IP防护等级系统说明IP防护等级系统说明保护构造（防油的保护等级）JEM（日本电机工业会）规格IP-□□后标有ｆ或者ｇｆ:防油（不因有油而受到有害影响）ｇ:耐油（油不会侵入其内部）三.光电传感器光的性质折射空气玻璃光的折射平行光点光源焦点（F）平行光通过透镜聚集光线或制造平行光焦点（F）光在同一物质中通过时是直线传播的。让光弯曲的方法＝折射或反射光的性质反射研磨金属空气入射角空气玻璃空气玻璃入射角全反射镜子的原理折射光纤的BendingLoss原理全反射光纤导波的原理光被反射率高的物质所反射即便是透明体入射角大的话也能反射玻璃或透明塑料光在光纤中呈不断地全反射状传播光的性质光纤应用光纤λ（nm）400780100200300UV-A紫外线（UltraViolet）UV-BUV-C紫蓝青绿橙黄红可见光（VisibleLight）红外线（Infra-Red）人的眼睛只能看到可见光远红外线（3000nm以上）传播热紫外线对人的眼睛和皮肤有害光的性质波长和色彩光是横波有其波长（λ）光的颜色随不同波长变化光的性质偏光（难理解）由于光是横波，所以通过偏光板（偏光元件）可以进行偏光利用偏光性能，可在回归反射型内附带MSR机能（后述），在对射型内附带防相互干扰机能（后述）光偏光元件检光元件例：欧姆龙光电传感器的型号标准E3/F3=表示光电传感器到E3□□-为止的3～4个字母称为型名E3S-A、E3S-B、E3S-C、E3G-L是例外的型名）-之后的部分称为号名T=对射型R或RS=回归反射型D或DS=扩散反射型LS=距离射定型G或GS=凹槽型四.各类光电传感器介绍对射型光电传感器检测距离较长。发射器/接受器两者都需要光电传感器始于对射型。发射元件从灯泡开始发展到LED，接受元件从光电阻元件发展到PD。被测物体被测物体回归反射型光电传感器检测距离小于对射型。只需在一处配线，反射板在光的入射方向上形成反射光光轴对合方便。被测物体沿袭了对射型的特点（稳定性），配线・光轴调整更方便。发明MSR（后述）功能后位置精度急增，但比起对射型还是稍逊一筹。被测物体扩散反射型光电传感器检测距离短。只需在一处配线，无需反射板。有发射/接受二个透镜，投/接受器检测距离被测物体虽然安装方式最为简单，但检测距离短，位置精度也不高。根据用途备有将光线扩伸的机种。将光线绞合为细光束的话，适合用于检测小物体，扩伸的光线检测时不易受背景物的影响。（参照E3Z）限定反射型光电传感器投/接受器检测距离限定范围（□+/-□ｍｍ）。与扩散反射型一样，只需在一处配线，无需反射板。被测物体呈正反射的光学结构，受到被测物体颜色的影响小，检测距离限定于某个范围，不易受到背景物的影响。适合检测段差和传送带上流过的薄型物体。（代表例=E3S-LS3N基板传感器）比后述的距离射定型（有优秀的背景切除机能）价格便宜。θθ背景物检测距离色标传感器（应用）投/接受器被测物体检测距离标识检测专用。与扩散反射型一样，只需在一处配线，无需反射板。细光束、呈垂直发射・倾斜接受的扩散反射光学结构，以微小光点检测色标。在白底黑标识这样对比度高的情况下，可使用红色LED。检测彩色标识可使用绿色或蓝色LED。代表商品有E3S-VS、E3C-VS、以及采用抗干扰强的同轴光学原理（投接受采用相同的透镜）的E3M-VG。θ发射轴距离设定型光电传感器测距型、也叫BGS。以细光束发射，让被测物体上的光点的像能在PSD上成像，根据光点位置演算传感器表面到物体的距离。检测距离可由旋钮设定，也能去除背景的影响。PSD＝PositionSensingDeviceBGS＝Back-GroundSuppre-ssion（背景切除）不易受被测物体颜色的影响，使用方便。投/接受器被测物体检测距离（MAX）LD或LEDPSD等设定范围检测距离有一定范围，PSD倾斜，以便使物体上的光点像能够清晰地成像。五.光电传感器参数介绍指向角指对于对射型・回归反射型光电传感器，由于光束的扩散而可能发生动作的角度范围。为使发射器光轴调整更方便，发射不是平行的，而是呈扩散状发射。接受器指向角发射器应差的距离指对于扩散反射型，为了不发生振荡（Chattering）必须明确隔开动作距离和复归距离。ONOFF动作距离复归距离应差的距离如没有应差（Hysteresis）的话，接近动作距离时就会发生反复ON/OFF的Chattering现象。不感应带不感应区域发射接受由于反射型传感器的发射/接受透镜一般都不同，便会引起在近距离的某个范围，反射光无法进入接受透镜的情况。这个范围称为不感应带。MSR功能(不太理解）MSR=MirrorSurfaceRejection回归反射型如果没有MSR功能的话，可能会发生无法检测光泽表面的物体的情况。反射板的cornercube通过光的三次反射返回同方向的光。这时将偏光方向变化90°来放置偏光元件/检光元件的话则反射板反射的光能通过，光泽物体的反射光被遮光，从而避免了误动作。投/接受器反射板光泽表面物体偏光元件（Polarizer）检光元件（Analizer）光Cornercube（反射板）对射型平行移动特性发射器/接受器距离ｖｓ光轴偏差的允许值E3Z-T□1（T□6）同左＋狭缝E3Z-T□A狭缝2x10狭缝φ230m30m2mXYXXXYYY5m动作领域动作领域特性数据是代表性数值（TypicalValue）。发射器接受器回归反射型平行移动特性发射器/反射板距离ｖｓ光轴偏差的允许值E3Z-R□1（R□6）＋反射板（1）E3Z-R□1（R□6）＋反射板（2）E39-R2E39-R98mYXYE39-RS3E39-RS12mCornerCube型反射板Sheet型反射板XY投/接受器反射板扩散反射型动作领域特性传感器/检测物体距离ｖｓ物体顶端距离XYSUS白纸黑纸XY投/接受器检测物体动作领域遮光/入光动作接受器入光时的动作＝Light-ON接受器遮光时的动作＝Dark-ON选择上述何种方式因客户需要而定。有L-ON/D-ON的不同机种，也有可通过开关切换的机种。ON=Light-ON光输出ON=Dark-ON光输出使用周围照度指接受器的表面照度（Lux）的允许值(即传感器不会发生误动作的照度)。盛夏太阳的直射照度在100,000Lux左右,办公室内在1000Lux以下。没有格外注意的必要。（但不能在户外使用）标准检测物体/最小检测物体/装载狭缝时的最小检测物体标准检测物体＝在光学原理中用尺寸相当的棒的直径表示该传感器适合检测物体的大小程度最小检测物体＝代表例即检测的标准，要检测小物体时需要进行实验来确认装载狭缝时的＝记载于狭缝（另售配件）的额定值最小检测物体一览表内,有必要通过实验确认自我诊断/外部诊断功能是用来确认光电传感器是否正常运作的功能。自我诊断＝通过光量的稳定度判断。与一般光电传感器都带有的绿色稳定指示灯连动，稳定指示灯熄灭则输出ON，表示不稳定。外部诊断＝从外部（PLC等）输入，传感器停止发射，传感器通过检查受否处于D-ON的状态，判断自身是否正常动作并返回信号。E3Z稳定指示灯（绿）动作指示灯（橙）NPN输出/PNP输出+V0VRL控制输出电流+V0VRL控制输出电流collectoremitteremittercollectorPNP输出PNPTransistorNPN输出相互干扰/干扰１．相互干扰对策(1)带防止相互干扰功能的传感器(2)防干扰滤波片(3)隔开一定距离(4)发射器/接受器交替排列(5)错开光轴２．干扰对策的一般解决方法(1)common＝传感器和安装金属台间绝缘mode干扰＝0V和安装金属台间加电容(2)辐射干扰＝将传感器与干扰源隔开(3)电源线干扰＝线间加入电容方形光电开关——E3Z系列圆柱形光电开关——E3F2/3系列+放大器内藏方形光电开关——E3JK/E3JM系列通用放大器内藏型光电开关E3Z系列通用品的主力机种/21世纪的标准光电开关除标准机种外，还有细径、透明瓶、凹槽型。E3Z-L狭小光点限定反射型Application六.磁性接近传感器原理检测对象是会发生涡电流的电导体，越接近磁性体）产生的涡电流越大、灵敏度越高。若是绝缘体，不会发生涡电流，所以不易被检测。传感器通过高频发振器而发出高频磁场（当它接近磁性金属表面时，磁场被破坏。我们通过振动的有无使控制输出ON/OFF。高频率发送机Coil检测对象（金属板）涡电流线圈引发的高频率磁场涡电流引发的磁场无被测对象有被测对象OFFON发震器的动作控制输出接近传感器的应答频率应答频率标准检测物体低速高速界限（非响应）屏蔽/非屏蔽屏蔽磁束小＝检测距离短磁束在前方＝可平面安装磁束大＝检测距离长侧面有磁束＝周围金属的影响非屏蔽检测物体的大小和材质检测距离Xmm检测物体的一边边长dmm铁SUS（StainlessSteel）黄铜（Brass）铜Ａｌ检测物体厚度的影响检测距离Al检测物体的厚度（mm）9mm根据表皮效果（SkinEffect）、检测物体越薄，产生的涡电流强，检测距离越长。（即便是Al也比厚铁片的距离长）接近传感器的型号标准E2/TL＝接近传感器（TLは旧型号：也有主力机种）-X＝带螺丝的圆柱型-C＝无螺丝圆柱型-F/-W＝扁平型-□2＝数字是额定检测距离（mm）R为小数点1R5＝1.5ｍｍ、R5＝0.5mm-□□M＝非屏蔽型-□□D＝直流2线式-□□B＝直流3线式PNP集电极开路输出-□□C＝直流3线式NPN集电极开路输出-□□E＝直流3线式NPN电压输出-□□F＝直流3线式PNP电压输出-□□Y＝交流2线式-□□T＝交流/直流2线式-□□□１＝NO输出-□□□２＝NC输出-□□□□-M＝接插件连接型（M1＝M12、M3＝M8）模块化圆柱形接近开关E2E系列产品构造传感器模块部输出模块部保护器,导线导线带外壳环绕线圈双端线圈芯核,纯铁検出回路基板PWB连接带输出回路基板夹具,底座夹具,导线封装成型树脂填充E2AE2EZ防铝切粉接近即使表面堆积有铝或铁的切粉，也不会发生误动作E2ES金属接近探头传感器表面也采用SUS材料不易损坏检测物体造成接近传感器损坏的最大原因是由于被测物体撞击传感器的检测面世界上只有欧姆龙等2个公司生产E2EY非磁性金属用接近世界上只有欧姆龙生产检测物体大小和材质的影响Al・铜・黄铜SUS鉄・Ni不检测铁或Ni这样的磁性金属，而只检测铝或铜等非磁性金属。不受周围金属（铁）的影响，可以检测铝罐等物体。静电电容接近开关的原理根据检测物体的有无，电极和大地间的静电电容。会发生变化，静电电容的增加引起振动。振动回路＋＋＋＋＋＋－－－－－－－＋＋＋＋＋＋＋检测对象分极无物体有物体电极C=小C=大振动回路的动作控制输出OFFON无物体有物体静电电容接近开关E2K-C＝φ34mm圆柱型有灵敏度调整旋钮E2K-X＝带螺丝的圆柱型（M12/M18/M30）E2K-F＝扁平型E2KQ-X＝特氟龙外壳的带螺丝的圆柱型耐油、耐化学品性能优越E2J＝放大器分离型（电极分离型）传感器部只有电极，可以做得很薄多用于半导体晶圆片检测磁性型接近传感器用来检测金属、静电电容式是分级使用的，也可以检测金属以外的物体。诱电率大的材质容易被检测将特性数据作为