位移传感器在生活电器上的应用

目录1.传感器的含义；2.传感器的应用；3.位移传感器的分类；4.位移传感器；5.位移传感器的材质分类；6.电阻、电容、电感式位移传感器的特点；7.电容式传感器；8.位移传感器的应用领域。传感器的含义传感器是把非电学物理量（如位移、速度、压力、温度、湿度、流量、生强、光照度等）转换成易于测量、传输、处理的电学量（如电压、电流、电容等）的一种组件，起自动控制作用。一般由敏感元件、转换元件、转换电路三个部分组成，非电物理量敏感元件电学量转换电路转换器件返回目录传感器的应用一般情况下传感器产生的电压或电流等电学物理量的信号值都相当微弱的，难以带动执行机构去实现控制动作，所以一般是将传感器和各种门电路、放大电路等结合在一起使用的。返回目录位移传感器的分类返回目录位移传感器在生活中应用的例子1.自动门：利用红外微波开门;2.烟雾报警器：利用烟敏电阻测量烟雾浓度从而达到报警；3.手机：数码相机，利用光学传感器来获取图像；4.电子秤：利用力学传感器；5.水位报警器：温度、温度报警、光学报警；6.机器人：位置传感器和压力传感器；7.打印机：进纸传感器，出纸传感器，喷墨的打印机有小车位置传感器，清洁单元上方还有小车回位传感器，另外激光的还有激光扫描器；8.复印机：TD传感器、ID传感器、HD传感器。位移传感器位移传感器的工作原理如图所示,物体M在图中导轨上平移时,带动滑动变阻器的金属滑杆P,通过电压表的示数来反映物体位移的大小x。返回目录位移传感器的材质分类位移传感器根据材质的不同分为以下几类：1.电位器式位移传感器的可动电刷与被测物体相连，物体的位移引起电位器移动端的电阻变化。阻值的变化量反映了位移的量值，阻值的增加还是减小则表明了位移的方向。通常在电位器上通以电源电压，以把电阻变化转换为电压输出。线绕式电位器由于其电刷移动时电阻以匝电阻为阶梯而变化，其输出特性亦呈阶梯形。如果这种位移传感器在伺服系统中用作位移反馈元件，则过大的阶跃电压会引起系统振荡。因此在电位器的制作中应尽量减小每匝的电阻值。电位器式传感器的另一个主要缺点是易磨损。它的优点是：结构简单，输出信号大，使用方便，价格低廉。返回目录2.霍耳式位移传感器它的测量原理是保持霍耳元件（见半导体磁敏元件）的激励电流不变，并使其在一个梯度均匀的磁场中移动，则所移动的位移正比于输出的霍耳电势。磁场梯度越大，灵敏度越高；梯度变化越均匀,霍耳电势与位移的关系越接近于线性。三种产生梯度磁场的磁系统：a系统的线性范围窄，位移Z=0时，霍耳电势≠0；b系统当Z2毫米时具有良好的线性，Z=0时,霍耳电势=0；c系统的灵敏度高,测量范围小于1毫米。图中N、S分别表示正、负磁极。霍耳式位移传感器的惯性小、频响高、工作可靠、寿命长，因此常用于将各种非电量转换成位移后再进行测量的场合。光电式位移传感器它根据被测对象阻挡光通量的多少来测量对象的位移或几何尺寸。特点是属于非接触式测量，并可进行连续测量。光电式位移传感器常用于连续测量线材直径或在带材边缘位置控制系统中用作边缘位置传感器。电阻、电容、电感式位移传感器的特点常用的位移传感器：1.电阻式包括电位器式和电阻应变式两类。适用于几毫米到几百毫米的位移测量。2.电容式可用来测量0.1～10mm的线位移和1(″)到几十(°)的角位移。3.电感式电感式位移传感器分为自感和互感两类。前者可适于测量较大位移(数mm到数百mm)，。互感式(±0.1～±200mm)，电涡流式位移传感器，可以测量小到微米级，大到几百毫米的位移。返回目录电位器式传感器电位器是人们常用到的一种电子元件，它作为传感器可以将机械位移或其他能变换成位移的非电量变换为电阻值的变化，并容易转换成电压的变化。电位器式传感器具有结构简单，价格低廉，性能稳定，对环境条件要求不高，输出信号大，易于转换，便于维修的优点。其缺点是存在摩擦，分辨力有限，精度不够高，动态响应较差，仅适于测量变化较缓慢的量，常用作位置信号发生器。图(a)和(b)分别为直线位移和角位移传感器的外形图。(a)（b）电位器式传感器的外形及电压转换原理图（a）直线位移传感器；(b)角位移传感器；(c)电位器的位移→电压转换原理图。结构和工作原理线圈绕于绝缘骨架上，滑动触点(电刷)在移动过程中,从一匝滑到另一匝时，电阻值随位移发生变化。RbcabxlRA电容式传感器电容式传感器的工作原理:电容C跟介电常数成正比,跟正对面积S成正比,跟极板间的距离d成反比.如果某一物理量的变化(如角度、位移、深度等的变化)能够引起上述某个因素的变化,从而引起电容的变化,那么通过测定电容器的电容就可以确定上述物理量的变化.主要应用有:大容器中填料(矿石、砂糖、小麦、玻璃球等)的测量。返回目录电容式传感器的类型与特性在物理学中我们已经知道：两个彼此绝缘而又靠得很近的导体就组成了一个电容器，电容量等于极板所带电荷量与极板间的电压之比。平行金属板间的电容量为式中，k≈9×109N·m2/C2。kdSUQCπ4电容式传感器的使用注意事项（1）击穿电压：电容式传感器极板之间的空气隙d很小，存在介质被击穿的危险，通常在两极板间加云母片以避免空气隙被击穿。（2）极片材料受温度的影响：由不同材料制造成的传感器，具有不同的温度膨胀系数，为此在决定传感器尺寸和选材时均要考虑温度影响。（3）连接线问题：电容式传感器的电容值均很小，一般在皮法(10-12F)级，因而连接线通常使用分布电容极小的高频电缆。位移传感器的应用领域广泛用于火车轮轮缘轮廓测量，公路车辙、平整度测量。也可用于非接触测量位移、三维尺寸、厚度、物体形变、振动、分拣及玻璃表面测量等。如ZLDS101系列品牌位移传感器具有数字化集成一体化结构.返回目录声电传感器唱卡拉OK用的话筒,内有传感器,其中有一种是动圈式的,它的工作原理是在弹性膜片后面粘接一个轻小的金属线圈,线圈处于永磁体的磁场中,当声波使膜片前后振动时,就将声音信号转变为电信号。加速度计加速度计作为测定运动物体加速度的仪器,已被广泛应用.图中所示为应变式加速度计原理图.支架AB固定在待测系统上,滑块穿在A、B之间的水平光滑轨道上,并用轻弹簧连接在A端,其下端有一活动臂可通过电路转换成电信号从电压表输出。角速度计角速度计可测量飞机、航天器、潜艇的转动角速度,其结构如图所示.当系统绕OO!转动时,元件图中A发生位移并输出电压信号,成为飞机、卫星等的制导系统的信息源。电磁脉冲传感器ABS系统,它能阻止制动时车轮抱死变为纯滑动.纯滑动不但制动效果不好,而且易使车辆失控.为此,需要一种测定车轮是否还在转动的装置.如果检测出车辆不再转动就会自动放松制动机构,让轮子仍保持缓慢转动状态.这种检测装置称为电磁脉冲传感器,如图所示.B是一根永久磁铁,外面绕有线圈.它的左端靠近一个铁质齿轮,齿轮与转动的车轮是同步的.当齿轮上的齿靠近线圈时被磁化,使磁通量增强;齿轮离开线圈时磁通量减弱,磁通量的变化使线圈中产生感应电流,电流经放大后去控制制动机构,可有效地防止车轮被抱死。ABS防抱死系统ABS防抱死系统就是防锁死刹车系统”.它是一种具有防滑、防锁死等优点的汽车安全控制系统。ABS是常规刹车装置基础上的改进型技术，可分机械式和电子式两种。现代汽车上大量安装防抱死制动系统，ABS既有普通制动系统的制动功能，又能防止车轮锁死，使汽车在制动状态下仍能转向，保证汽车的制动方向稳定性，防止产生侧滑和跑偏，是目前汽车上最先进、制动效果最佳的制动装置。普通制动系统在湿滑路面上制动，或在紧急制动的时候，车轮容易因制动力超过轮胎与地面的摩擦力而安全抱死。光电传感器光电传感器中的主要部件是光敏电阻或光电管.如果是光敏电阻,它是利用光敏电阻的阻值随光照强度的变化而变化的原理制成的;如果是光电管,它就是利用在光线作用下电子能逸出物体表面的现象制成的.例如,自动冲水机、路灯的控制、光电计数器、烟雾报警器等都是利用了光电传感器的原理.光电管在各种自动化装置中有很多应用.街道路灯自动控制就是其应用之一。热电传感器热电传感器是利用热敏电阻的阻值随温度的变化而变化的原理制成的.例如,耳温计、电路中的无结点保护(当电源发生异常时切断电源,电源正常后又自动恢复)、各种家用电器(空调、冰箱、热水器、饮水机)的温度控制.热电传感器在我们日常生活中应用广泛,如电饭煲的自动控制系统.如图所示,S1是一个限温开关,手动闭合后，当温度达到103#时会自动断开.S2是一个自动温控开关,当温度低于70#时,会自动闭合;温度高于80#时,会自动断开.红灯是加热时的指示灯,黄灯是保温时的指示灯,限流电阻为R1和R2。