1、 番茄酱厂灌装头夹带器改型设计专 业 机电 09-11（5）班 作者姓名 冯晓帆 指导教师 刘 焱 定稿日期：2012 年 4 月 10 日番茄酱厂灌装头夹带器改型设计新疆工业高等专科学校机械工程系毕业设计（论文）任务书学生姓名 冯晓帆 专业班级 机电一体化 09-11（5）班论文题目 番茄酱厂灌装头夹带器设计接受任务日期 2012 年 2 月 28 日 完成任务日期 2012 年 4 月 10 日指导教师 刘焱 指导教师单位 机械设计教研室论文内容目标优化番茄酱厂灌装机的灌装头夹带器，使其 PLC 自动化设计后的使用方法，大大的节省工作时间，以及有良好的工作效率。论文要求 1、 题目选题符合
2、机电一体化专业的性质2、 内容章节小结意义相对独立而连贯符合逻辑3、 字、符、公式、图表符合标准要求4、不得有抄袭行为论文指导记录 2012 年 2 月 28 日到 2012 年 3 月 9 号 思考并与老师讨论题目2012 年 3 月 10 日到 2012 年 3 月 15 日 确定题目2012 年 3 月 16 日到 2012 年 3 月 25 日 查阅书籍并确定题目2012 年 3 月 26 日到 2012 年 4 月 2 日 形成初稿2012 年 4 月 3 日到 2012 年 4 月 10 日 与老师讨论并且定稿番茄酱厂灌装头夹带器改型设计参考资料 1赵 燕 .传 感 器 原 理 及
3、 应 用 .北京:北 京 大 学 出 版 社 . 20102吴 建 平 .传 感 器 原 理 及 应 用 .北京:机 械 工 业 出 版 社 .20093李 方 园 . PLC 控 制 技 术 .北京: 电 子 工 业 出 版 社 .20104金 沙 .耿 惊 涛 .PLC 应 用 技 术 .北京:中 国 电 力 出 版 社 .2010番茄酱厂灌装头夹带器改型设计新疆工业高等专科学校机械工程系毕业设计（论文）成绩表学 生 姓 名 冯晓帆 专业班级 机电一体化 09-11（5）班论 文 题 目 番茄酱厂灌装头夹带器改性设计指导教师（签名）刘焱 指导教师单位 机械设计教研室指导教师评语评阅成绩：
4、评阅教师签字： 年 月 日答辩记录成绩： 提问教师签字： 年 月 日番茄酱厂灌装头夹带器改型设计答辩小组意见 答辩成绩： 答辩小组组长签字： 年 月 日番茄酱厂灌装头夹带器改型设计新疆工业高等专科学校|机械工程系 I摘 要人是通过视觉、嗅觉、听觉及触觉等感官来感知外界的信息，感知的信息输入大脑进行分析判断（即人的思维）和处理，再指挥人作出相应的动作，这是人类认识世界和改造世界具有的最基本的本能。但是通过人的五官感知外界的信息非常有限，例如，人总不能利用触觉来感知超过几十甚至上千度的温度吧，而且也不可能辨别温度的微小变化，这就需要电子设备的帮助。同样，利用电子仪器特别象计算机控制的自动化装置来代
5、替人的劳动，那么计算机类似于人的大脑，而仅有大脑而没有感知外界信息的“五官”显然是不足够的，中央处理系统也还需要它们的“五官”即传感器。可编程控制器(Programmable Controller)是计算机家族中的一员，是为工业控制应用而设计制造的。早期的可编程控制器称作可编程逻辑控制器(Programmable Logic Controller)，简称 PLC，它主要用来代替继电器实现逻辑控制。随着技术的发展，这种装置的功能已经大大超过了逻辑控制的范围，因此，今天这种装置称作可编程控制器，简称 PLC。但是为了避免与个人计算机(Personal Computer)的简称混淆，所以将可编程控制
6、器简称 PLC。关键词：传感器；PLC；控制器 番茄酱厂灌装头夹带器改型设计新疆工业高等专科学校|机械工程系 IIAbstractOne is through visual, olfactory, auditory and tactile senses to perceive the external information, perception of the information input to the brain to analyze and judge ( i.e. human thinking ) and processing, to control the person mak
7、e corresponding action, it is human understanding and transforming the world with the most basic instinct. But through the human facial perception information is very limited, for example, people can use touch more than dozens or even thousands of degrees, but also impossible to distinguish the smal
8、l changes in temperature, this requires the help of electronic equipment. Similarly, using electronic instruments as computer controlled automation device to replace human labor, then the computer is similar to the human brain, and only the brain without perception information “facial features “ is
9、obviously not enough, a central processing system also need them“ features“ - i.e. sensor.Programmable logic controller ( Programmable Controller ) is a computer family, for industrial control applications and the design and manufacture. Early programmable controller called the programmable logic co
10、ntroller ( Programmable Logic Controller ), referred to as PLC, it is mainly used to replace relay logic control. With the development of technology, the function of the device has been greatly exceeded the scope of logic control, therefore, this device is known as programmable controllers, referred
11、 to as PLC. But in order to avoid personal computer ( Personal Computer ) as confused, so will the programmable controller PLC.Key Word: Sensor；PLC ；Contrller番茄酱厂灌装头夹带器改型设计新疆工业高等专科学校|机械工程系 III目 录摘 要 IAbstract.II第 1 章 绪论 .11.1 酱厂无菌灌装头技术理论 .11.2 酱厂灌装头夹带器的构成与功能 .31.3 PLC 的发展史 51.4 PLC 的工作原理 51.5 PLC 的基
12、本构成 8第 2 章 酱厂灌装头夹袋器元件选择 .92.1 酱厂灌装头夹袋器汽缸工作原理及选择 92.1.1 汽缸工作原理 92.1.2 汽缸的选择 102.2 酱厂灌装头夹袋器阀件工作原理及选择 .102.3 气动原理图 .11第 3 章 酱厂灌装头夹袋器 PLC 设计 123.1 酱厂灌装头夹袋器传感器选择及工作原理 .123.2 对射式光电传感器 .133.2.1 对射式光电传感器的 选择 143.2.2 对射式光电传感器的工作原理 163.2.3 对射式光电传感器的特点 163.3 磁性传感器 .173.3.1 磁性式传感器的选择 173.3.2 磁性式传感器的工作原理 183.3.3
13、 磁性式传感器的特点 193.4 PLC 电气原理图 193.5 控制要求 .193.6 端子图 .203.7 接线表 .203.8 梯形图 .21番茄酱厂灌装头夹带器改型设计新疆工业高等专科学校|机械工程系 IV第 4 章 酱厂灌装头夹袋器 PLC 自动化设计后的特点、使用方法及注意事项 224.1 PLC 自动化设计后的特点 224.2 夹袋器 PLC 自动化设计后使用方法 244.3 夹袋器 PLC 自动化设计后注意事项 24第 5 章 总结与展望 .255.1 总结 .255.2 展望 .25致 谢 .26参考文献 .27番茄酱厂灌装头夹带器改型设计新疆工业高等专科学校|机械工程系 1
14、第 1 章 绪论1.1 酱厂无菌灌装头技术理论对于灌装间采用层流罩保证无菌的空间，各区间需要保证正压，空间温度控制在 25以下。在开始生产时，需要对以上空间进行处理。采用消毒剂进行空间熏蒸，以达到无菌启动要求，熏蒸结束，由层流罩维持空间无菌状态，其沉降菌和浮游菌达到设计要求。无菌灌装的另外重点就是内容物需要达到无菌要求，对于物料，采用 UHT进行杀菌，杀菌条件为137，15s，然后冷却到常温，物料经 UHT 杀菌后，进入无菌灌装机进行灌装。对于无菌灌装的灌装头，要求生产后，在最短的时间使用，同时，在运输和储存过程，尽量减少储存时间，并避免和外界空气的接触。灌装头采用消毒剂进行长时间杀菌，灭菌后
15、的灌装头，倒掉消毒液，用无菌水冲洗消毒液，再采用无菌空气吹干灌装头，供灌装机使用。为保证设备在启动时达到无菌状态，在启动时，对设备表面用消毒液进行喷雾消毒，设备内部采用高温水进行灭菌，灭菌后的设备，采用无菌水循环运行，对设备进行无菌保护。若进行灌装，则由物料替代无菌水，则可以灌装。严格控制无菌环境的人员出入，规定进出无菌区域的人员必须经过淋浴，更换无菌服。所使用的工具经高温杀菌或消毒液浸泡杀菌，方可使用。无菌区控制人员不超过2人。设备在运行过程，定期进行消毒液喷雾消毒，对于灌装机，采用消毒液定期进行消毒，确保运行的无菌条件。设备运行24h 后，进行 CIP 清洗，重新对设备无菌启动。PET 瓶
16、无菌灌装技术，适用于饮料的加工，但在生产过程对设备和人员的要求相对较高，最终产品的染菌率要小于万分之五。灌装后产品一周后质检，要达到商业的无菌要求。番茄酱厂灌装头夹带器改型设计新疆工业高等专科学校|机械工程系 2我国无菌处理和包装技术方面存在如下主要问题：在设备选型上存在盲目性。目前，国内外无菌处理和包装设备种类繁多，每种类型有一定的适用范围，特别是在无菌性能上存在很大差别。比如，有些设备只能适用于酸性食品，不能用于低酸性食品。设备选型上的盲目性导致了部分进口设备长期闲置，没有发挥应有的作用。为此，在采用无菌处理和包装技术时应根据产品要求对设备进行周密的选型比较，以选用最合适的设备。要科学合理
17、制定连续杀菌工艺规程。无菌包装多半采用管道连续杀菌，管道连续杀菌工艺规程制定，与传统的罐头食品杀菌规程制定相比差别较大。有些厂家使用的连续杀菌工艺规程的杀菌值很低，有些厂家并不清楚杀菌值是多少，单凭设备厂家推荐的杀菌工艺规程使用，产品质量得不到充分保证。政府法规要求。源于食品安全的考虑，许多国家对食品无菌包装颁布了法规要求。如美国有三个法规适用于无菌包装。无菌包装系统可能既要满足 FDA法规要求，又要满足美国农业部的法规要求。食品加工者应该决定需要符合哪些法规要求。如，当生产 A 级巴氏杀菌乳法令（PMO）定义的乳或乳制品时，无菌操作除了需要符合 FDA 的法规之外，还必须符合 PMO 的法规
18、要求。第三个法规是美国农业部食品安全检查署（USDAFSIS）关于畜肉和禽肉无菌包装的法规。所有这些法规对无菌处理和包装提出了明确的规定。例如，设备必须获得法规部门的批准才能使用；对产品的无菌处理规定了最低杀菌值的要求，特别是低酸性食品，杀菌工艺规程需要由权威机构制定；包装材料的杀菌方法需要法规部门批准；无菌包装产品出口美加市场时事先需要向美国 FDA 申请等。目前，我国还没有关于无菌包装的法规，工厂在使用无菌处理和包装技术时也还没有注意有关法规的要求。为了我国无菌包装事业的健康发展，有必要熟悉和理解无菌包装法规，并在使用中尽力满足法规要求。加强无菌处理和包装关键技术的研究，特别是无菌检测技术
19、的研究，在条件许可时，实施对无菌处理和包装设备的检测和认证制度。番茄酱厂灌装头夹带器改型设计新疆工业高等专科学校|机械工程系 31.2 酱厂灌装头夹带器的构成与功能通过手动实现，可以安全有效的通过电磁阀位移实现夹带器的张开与闭合的动作进行对无菌带的加持，只有两个简单的张开与闭合的动作。酱场的罐装头左右两边各有一个夹带器，在工作时双手只能操作一个夹带器，并能完成其夹带的目得。工作原理：通过单手提带，另一只手操作按钮，以实现气动电磁阀位的变化，使汽缸实现加紧与张开的动作，对无菌袋的加持。番茄酱厂灌装头夹带器改型设计新疆工业高等专科学校|机械工程系 4图 1-1 现场夹袋器照片番茄酱厂灌装头夹带器改
20、型设计新疆工业高等专科学校|机械工程系 51.3 PLC 的发展史可编程序控制器的英文为 ProgrammableController，在二十实际七十至八十年代一直简称为 PC。由于到 90 年代，个人计算机发展起来，也简称为 PC；加之可编程序的概念所涵盖的范围太大，所以美国 AB 公司首次将可编程序控制器定名为可编程序逻辑控制器（PLC，ProgrammableLogicController） ，为了方便，仍简称 PLC 为可编程序控制器。有人把可编程序控制器组成的系统称为PCS 可编程序控制系统，强调可编程序控制器生产厂商向人们提供的已是完整的系统了。1968 年美国 GM（通用汽车）公
21、司提出取代继电器控制装置的要求，第二年美国数字公司研制出了第一土改可编程序控制器，满足了 GM 公司装配线的要求。随着集成电路技术和计算机技术的发展，现在已有第五代 PLC 产品了。在以改变几何形状和机械性能为特征的制造工业和以物理变化和化学变化将原料转化成产品为特征的过程工业中，除了以连续量为主的反馈控制外，特别在制造工业中存在了大量的开关量为主的开环的顺序控制，它按照逻辑条件进行顺序动作号按照时序动作；另外还有与顺序、时序无关的按照逻辑关系进行连锁保护动作的控制；以及大量的开关量、脉冲量、计时、计数器、模拟量的越限报警等状态量为主的离散量的数据采集监视。由于这些控制和监视的要求，所以 PL
22、C 发展成了取代继电器线路和进行顺序控制为主的产品。在多年的生产实践中，逐渐形成了 PLC、DCS 与 IPC 三足鼎立之势，还有其它的单回路智能式调节器等在市场上占有一定的百分比。1.4 PLC 的工作原理当可编程逻辑控制器投入运行后，其工作过程一般分为三个阶段，即输入采样、用户程序执行和输出刷新三个阶段。完成上述三个阶段称作一个扫描周期。在整个运行期间，可编程逻辑控制器的 CPU 以一定的扫描速度重复执行上述三个阶段。（1）输入采样阶段 在输入采样阶段，可编程逻辑控制器以扫描方式番茄酱厂灌装头夹带器改型设计新疆工业高等专科学校|机械工程系 6依次地读入所有输入状态和数据，并将它们存入 I/
23、O 映象区中的相应的单元内。输入采样结束后，转入用户程序执行和输出刷新阶段。在这两个阶段中，即使输入状态和数据发生变化，I/O 映象区中的相应单元的状态和数据也不会改变。因此，如果输入是脉冲信号，则该脉冲信号的宽度必须大于一个扫描周期，才能保证在任何情况下，该输入均能被读入。（2）用户程序执行阶段 在用户程序执行阶段，可编程逻辑控制器总是按由上而下的顺序依次地扫描用户程序（梯形图） 。在扫描每一条梯形图时，又总是先扫描梯形图左边的由各触点构成的控制线路，并按先左后右、先上后下的顺序对由触点构成的控制线路进行逻辑运算，然后根据逻辑运算的结果，刷新该逻辑线圈在系统 RAM 存储区中对应位的状态；或
24、者刷新该输出线圈在I/O 映象区中对应位的状态；或者确定是否要执行该梯形图所规定的特殊功能指令。即，在用户程序执行过程中，只有输入点在 I/O 映象区内的状态和数据不会发生变化，而其他输出点和软设备在 I/O 映象区或系统 RAM 存储区内的状态和数据都有可能发生变化，而且排在上面的梯形图，其程序执行结果会对排在下面的凡是用到这些线圈或数据的梯形图起作用；相反，排在下面的梯形图，其被刷新的逻辑线圈的状态或数据只能到下一个扫描周期才能对排在其上面的程序起作用。在程序执行的过程中如果使用立即 I/O 指令则可以直接存取 I/O 点。即使用 I/O 指令的话，输入过程影像寄存器的值不会被更新，程序直
25、接从 I/O 模块取值，输出过程影像寄存器会被立即更新，这跟立即输入有些区别。（3）输出刷新阶段 当扫描用户程序结束后，可编程逻辑控制器就进入输出刷新阶段。在此期间，CPU 按照 I/O 映象区内对应的状态和数据刷新所有的输出锁存电路，再经输出电路驱动相应的外设。这时，才是可编程逻辑控制器的真正输出。目前，PLC 在国内外已广泛应用于钢铁、石油、化工、电力、建材、机械制造、汽车、轻纺、交通运输、环保及文化娱乐等各个行业，使用情况大致可归纳为如下几类。番茄酱厂灌装头夹带器改型设计新疆工业高等专科学校|机械工程系 7（1）开关量的逻辑控制 这是 PLC 最基本、最广泛的应用领域，它取代传统的继电器
26、电路，实现逻辑控制、顺序控制，既可用于单台设备的控制，也可用于多机群控及自动化流水线。如注塑（2）模拟量控制 在工业生产过程当中，有许多连续变化的量，如温度、压力、流量、液位和速度等都是模拟量。为了使可编程控制器处理模拟量，必须实现模拟量（Analog）和数字量（Digital）之间的 A/D 转换及 D/A 转换。PLC 厂家都生产配套的 A/D 和 D/A 转换模块，使可编程控制器用于模拟量控制。（3）运动控制 PLC 可以用于圆周运动或直线运动的控制。从控制机构配置来说，早期直接用于开关量 I/O 模块连接位置传感器和执行机构，现在一般使用专用的运动控制模块。如可驱动步进电机或伺服电机的
27、单轴或多轴位置控制模块。世界上各主要 PLC 厂家的产品几乎都有运动控制功能，广泛用于各种机械、机床、机器人、电梯等场合。（4）过程控制 过程控制是指对温度、压力、流量等模拟量的闭环控制。作为工业控制计算机，PLC 能编制各种各样的控制算法程序，完成闭环控制。PID 调节是一般闭环控制系统中用得较多的调节方法。大中型 PLC 都有PID 模块，目前许多小型 PLC 也具有此功能模块。PID 处理一般是运行专用的PID 子程序。过程控制在冶金、化工、热处理、锅炉控制等场合有非常广泛的应用。（5）数据处理 现代 PLC 具有数学运算（含矩阵运算、函数运算、逻辑运算） 、数据传送、数据转换、排序、查
28、表、位操作等功能，可以完成数据的采集、分析及处理。这些数据可以与存储在存储器中的参考值比较，完成一定的控制操作，也可以利用通信功能传送到别的智能装置，或将它们打印制表。数据处理一般用于大型控制系统如无人控制的柔性制造系统；也可用于过程控制系统如造纸、冶金、食品工业中的一些大型控制系统。（6）通信及联网 PLC 通信含 PLC 间的通信及 PLC 与其它智能设备间的通信。随着计算机控制的发展工厂自动化网络发展得很快，各 PLC 厂商都十分重视 PLC 的通信功能，纷纷推出各自的网络系统。新近生产的 PLC 都具番茄酱厂灌装头夹带器改型设计新疆工业高等专科学校|机械工程系 8有通信接口，通信非常方
29、便。1.5 PLC 的基本构成可编程逻辑控制器实质是一种专用于工业控制的计算机， 其硬件结构基本上与微型计算机相同，基本构成为：（1）电源 可编程逻辑控制器的电源在整个系统中起着十分重要的作用。如果没有一个良好的、可靠的电源系统是无法正常工作的。因此，可编程逻辑控制器的制造商对电源的设计和制造也十分重视。一般交流电压波动在+10%(+15%)范围内，可以不采取其它措施而将 PLC 直接连接到交流电网上去。（2）中央处理单元(CPU) 中央处理单元(CPU) 是可编程逻辑控制器的控制中枢。它按照可编程逻辑控制器系统程序赋予的功能接收并存储从编程器键入的用户程序和数据；检查电源、存储器、I/O 以
30、及警戒定时器的状态，并能诊断用户程序中的语法错误。当可编程逻辑控制器投入运行时，首先它以扫描的方式接收现场各输入装置的状态和数据，并分别存入 I/O 映象区，然后从用户程序存储器中逐条读取用户程序，经过命令解释后按指令的规定执行逻辑或算数运算的结果送入 I/O 映象区或数据寄存器内。等所有的用户程序执行完毕之后，最后将 I/O 映象区的各输出状态或输出寄存器内的数据传送到相应的输出装置，如此循环运行，直到停止运行。为了进一步提高可编程逻辑控制器的可靠性，近年来对大型可编程逻辑控制器还采用双 CPU 构成冗余系统，或采用三 CPU 的表决式系统。这样，即使某个 CPU 出现故障，整个系统仍能正常
31、运行。（3）存储器 存放系统软件的存储器称为系统程序存储器。存放应用软件的存储器称为用户程序存储器。（4）输入输出接口电路 1）现场输入接口电路由光耦合电路和微机的输入接口电路，作用是可编程逻辑控制器与现场控制的接口界面的输入通道。2）现场输出接口电路由输出数据寄存器、选通电路和中断请求电路集成，番茄酱厂灌装头夹带器改型设计新疆工业高等专科学校|机械工程系 9作用可编程逻辑控制器通过现场输出接口电路向现场的执行部件输出相应的控制信号。（5）功能模块 如计数、定位等功能模块。（6）通信模块 番茄酱厂灌装头夹带器改型设计新疆工业高等专科学校|机械工程系 10第 2 章 酱厂灌装头夹袋器元件选择汽缸
32、是汽压传动中应用最广泛的一种气动执行元件。但一般汽缸均属于单行程输出，虽然通过控制阀，也可以全行程范围内获得不同的输出行程，但利用操纵阀难以获得精确的行程定位。而在某些自动化的生产设备或气动自动控制系统中，有时需要气缸能输出若干精确的行程值，以实现工作机构多工位的位置控制。要满足这一要求可采用多行程输出的数字汽缸或步进汽缸。2.1 酱厂灌装头夹袋器汽缸工作原理及选择2.1.1 汽缸工作原理单作用气缸只有一腔可输入压缩空气，实现一个方向活动。其活塞杆只能借助外力将其推回；通常借助于弹簧力，膜片张力，重力等。图 2-1 单作用汽缸单作用气缸的特点是：1）仅一端进（排）气，结构简单，耗气量小。2）用
33、弹簧力或膜片力等复位，压缩空气能量的一部分用于克服弹簧力或膜片张力，因而减小了活塞杆的输出力。3）缸内安装弹簧、膜片等，一般行程较短；与相同体积的双作用气缸相比，有效行程小一些。4）气缸复位弹簧、膜片的张力均随变形大小变化，因而活塞杆的输出力在行进过程中是变化的。由于以上特点，单作用活塞气缸多用于短行程。其推力及运动速度均要求不高场合，如气吊、定位和夹紧等装置上。单作用柱塞缸则不然，可用在长行番茄酱厂灌装头夹带器改型设计新疆工业高等专科学校|机械工程系 11程、高载荷的场合。2.1.2 汽缸的选择已知空压机的压力 P=0.8-1.2Mpa，活塞杠的推力 F=500N，摩擦系数=0.1， NfP
34、DF241其中：D 气缸活塞直径。2.2 酱厂灌装头夹袋器阀件工作原理及选择电磁换向阀是液压控制系统与电器控制系统之间的转换元件，它利用两端电磁铁的吸力来实现阀芯的运动，从而改变油路的通断，进而实现执行元件的换向。“三位四通”可从字面作如下理解：“三位”针对阀芯来讲，阀芯可实现三个位置的变换。 “四通”针对其机能来讲，指其可实现四个油路口间不同方式的贯通。例如“O”型阀芯的三位四通换向阀，其图形符号见下图 2-2：图2-2 三位四通电磁阀阀芯可实现左位、中位、右位三个位置的变换。当阀芯处于中位时由图可知各气口各不相通，当阀芯处于左位时由图可知气路可由 P 口进 A 口出，同时B 口与 T 口相
35、通。当阀芯处于右位时气路可由 P 口进 B 口出，同时 A 口与 T 口相通。番茄酱厂灌装头夹带器改型设计新疆工业高等专科学校|机械工程系 12了解不同型号的三位四通电磁换向阀的换向滑阀机能，根据实际工作需要从而选择更加合理的型号，以实现气压产品的功能性。2.3 气动原理图由“三位四通”电磁阀的换位可以使气缸的活塞向左或向右的移动。1.当电磁阀的阀位处于左端时，气缸的活塞则是处于伸出的状态；2.当电磁阀的阀位处于中端时，气缸的活塞则是处于静止的状态；3.当电磁阀的阀位处于右端时，气缸的活塞则是处于缩回的状态。图 2-3 气动原理图番茄酱厂灌装头夹带器改型设计新疆工业高等专科学校|机械工程系 1
36、3第 3 章 酱厂灌装头夹袋器 PLC 设计传感器就是能感知外界信息并能按一定规律将这些信息转换成可用信号的装置；简单说传感器是将外界信号转换为电信号的装置。所以它由敏感元器件（感知元件）和转换器件两部分组成，有的半导体敏感元器件可以直接输出电信号，本身就构成传感器。敏感元器件品种繁多，就其感知外界信息的原理来讲，可分为物理类，基于力、热、光、电、磁和声等物理效应。化学类，基于化学反应的原理。生物类，基于酶、抗体、和激素等分子识别功能。通常据其基本感知功能可分为热敏元件、光敏元件、气敏元件、力敏元件、磁敏元件、湿敏元件、声敏元件、放射线敏感元件、色敏元件和味敏元件等十大类（还有人曾将传感器分
37、46 类） 。3.1 酱厂灌装头夹袋器传感器选择及工作原理11 检测技术作为信息科学的一个重要分支，与计算机技术、自动控制技术和通信技术等一起构成了信息技术的完整学科。在人类进入信息时代的今天，人们的一切社会活动都是以信息获取与信息转换为中心，传感器作为信息获取与信息转换的重要手段，是信息科学最前端的一个阵地，是实现信息化的基础技术之一。“没有传感器就没有现代科学技术” 的观点已为全世界所公认。以传感器为核心的检测系统就像神经和感官一样，源源不断地向人类提供宏观与微观世界的种种信息，成为人们认识自然、改造自然的有利工具。传感器已渗透到诸如工业生产、宇宙开发、海洋探测、环境保护、资源调查、医学诊
38、断、生物工程、甚至文物保护等等极其广泛的领域。从茫茫的太空到浩瀚的海洋，以至各种复杂的工程系统，几乎每一个现代化项目，都离不开各种各样的传感器。可见，传感器技术在发展经济、推动社会进步等方面起着重要作用。番茄酱厂灌装头夹带器改型设计新疆工业高等专科学校|机械工程系 143.2 对射式光电传感器光电传感器是一种小型电子设备。它可以检测出其接收到的光强的变化.早期的用来检测物体有无的光电传感器是一种小的金属圆柱形设备，发射器带一个校准镜头,将光聚焦射向接收器，接收器出电缆将这套装置接到一个真空管放大器上，在金属圆筒内有一个小的白炽灯作为光源。这些小而坚固的白炽灯传感器就是今天光电传感器的雏形。光电
39、传感器是采用光电元件作为检测元件的传感器。它首先把被测量的变化转换成光信号的变化，然后借助光电元件进一步将光信号转换成电信号，光电传感器一般由光源，光学通路和光电元件三部分组成，光电检测方法具有精度高、反应快、非接触等优点。而且可测参数多，传感器的结构简单。形式灵活多样。因此，光电式传感器在检测和控制中应用非常广泛。由光通量对光电元件的作用原理不同所制成的光学测控系统是多种多样的,按光电元件（光学测控系统）输出量性质可分二类，即模拟式光电传感器和脉冲（开关）式光电传感器。模拟式光电传感器是将被测量转换成连续变化的光电流。它与被测量间呈单值关系，模拟式光电传感器按被测量（检测目标物体）方法可分为
40、透射（吸收）式。漫反射式,遮光式（光束阻档）三大类，所谓透射式是指被测物体放在光路中，恒光源发出的光能量穿过被测物,部份被吸收后。透射光投射到光电元件上，所谓漫反射式是指恒光源发出的光投射到被测物上，再从被测物体表面反射后投射到光电元件上，所谓遮光式是指当光源发出的光通量经被测物光遮其中一部份，使投射刭光电元件上的光通量改变,改变的程度与被测物体在光路位置有关。它们分为：发送器、接收器和检测电路。发送器对准目标发射光束，发射的光束一般来源于半导体光源，发光二极管（LED ） 、激光二极管及红外发射二极管。光束不间断地发射，或者改变脉冲宽度。接收器有光电二极管、光电三极管、光电池组成。在接收器的
41、前面，装有光学元件如透镜和光圈等。在其后番茄酱厂灌装头夹带器改型设计新疆工业高等专科学校|机械工程系 15面是检测电路，它能滤出有效信号和应用该信号。此外，光电开关的结构元件中还有发射板和光导纤维。三角反射板是结构牢固的发射装置。它由很小的三角锥体反射材料组成，能够使光束准确地从反射板中返回，具有实用意义。它可以在与光轴 0 到 25 的范围改变发射角，使光束几乎是从一根发射线，经过反射后，还是从这根反射线返回。分类和工作方式：（1）槽型光电传感器把一个光发射器和一个接收器面对面地装在一个槽的两侧的是槽形光电。发光器能发出红外光或可见光，在无阻情况下光接收器能收到光。但当被检测物体从槽中通过时
42、，光被遮挡，光电开关便动作。输出一个开关控制信号，切断或接通负载电流，从而完成一次控制动作。槽形开关的检测距离因为受整体结构的限制一般只有几厘米。（2）对射型光电传感器若把发光器和收光器分离开，就可使检测距离加大。由一个发光器和一个收光器组成的光电开关就称为对射分离式光电开关，简称对射式光电开关。它的检测距离可达几米乃至几十米。使用时把发光器和收光器分别装在检测物通过路径的两侧，检测物通过时阻挡光路，收光器就动作输出一个开关控制信号。（3）反光板型光电开关把发光器和收光器装入同一个装置内，在它的前方装一块反光板，利用反射原理完成光电控制作用的称为反光板反射式（或反射镜反射式）光电开关。正常情况
43、下，发光器发出的光被反光板反射回来被收光器收到；一旦光路被检测物挡住，收光器收不到光时，光电开关就动作，输出一个开关控制信号它的检测头里也装有一个发光器和一个收光器，但前方没有反光板。正常情况下发光器发出的光收光器是找不到的。当检测物通过时挡住了光，并把光部分反射回来，收光器就收到光信号，输出一个开关信号。3.2.1 对射式光电传感器的选择红外线属于一种电磁射线，其特性等同于无线电或 X 射线。人眼可见的光波是 380nm-780nm，发射波长为 780nm-1mm 的长射线称为红外线，浙江省洞头县光电开关厂生产的红外线光电传感器优先使用的是接近可见光波长的近红外线。番茄酱厂灌装头夹带器改型设
44、计新疆工业高等专科学校|机械工程系 16对射式光电传感器包含在结构上相互分离且光轴相对放置的发射器和接收器，发射器发出的光线直接进入接收器。当被检测物体经过发射器和接收器之间且阻断光线时，光电传感器就产生了开关信号。当检测物体是不透明时，对射式光电传感器是最可靠的检测模式。如图 3-1 所示：光电传感器发射器 被检测物体 光电传感器接收器图 3-1 对射式光电传感器（1）待侧目标 根据待侧目标的红外辐射特性可进行红外系统的设定。 （2）大气衰减 待测目标的红外辐射通过地球大气层时，因为气体分子和各种气体以及各种溶胶粒的散射和吸收，将使得红外源发出的红外辐射发生衰减。 （3）光学接收器它接收目标
45、的部门红外辐射并传输给红外传感器。相称于雷达天线，常用是物镜。 （4）辐射调制器对来自待测目标的辐射调制成交变的辐射光，提供目标方位信息，并可滤除大面积的干扰信号。又称调制盘和斩波器，它具有多种结构。（5）红外探测器这是红外系统的核心。它是利用红外辐射与物质相互作用所呈现出来的物理效应探测红外辐射的传感器，多数情况下是利用这种相互作用所呈现出的电学效应。此类探测器可分为光子探测器和热敏感探测器两大类型。（6）探测器制冷器因为某些探测器必需要在低温下工作，所以相应的系统必需有制冷设备。经由制冷，设备可以缩短响应时间，进步探测敏捷度。 番茄酱厂灌装头夹带器改型设计新疆工业高等专科学校|机械工程系
46、17信号处理系统。将探测的信号进行放大、滤波，并从这些信号中提掏出信息。然后将此类信息转化成为所需要的格局，最后输送到控制设备或者显示器中。 显示设备。这是红外设备的终端设备。常用的显示器有示波器、显像管、红外感光材料、指示仪器和记实仪等。依照上面的流程，红外系统就可以完成相应的物理量的测量。红外系统的核心是红外探测器，按照探测的机理的不同，可以分为热探测器和光子探测器两大类。下面以热探测器为例子来分析探测器的原理。热探测器是利用辐射热效应，使探测元件接收到辐射能后引起温度升高，进而使探测器中依靠于温度的机能发生变化。检测其中某一机能的变化，便可探测出辐射。多数情况下是通过热电变化来探测辐射的
47、。当元件接收辐射，引起非电量的物理变化时，可以通过适当的变换后测量相应的电量变化。红外传感器已经在现代化的出产实践中施展着它的巨大作用，跟着探测设备和其他部门的技术的进步，红外传感器能够拥有更多的机能和更好的敏捷度。3.2.2 对射式光电传感器的工作原理光电传感器是通过把光强度的变化转换成电信号的变化来实现控制的。光电传感器在一般情况下，有三部分构成，它们分为：发送器，接收器和检测电路。对射式是由一个发射器与一个接收器相对配置的，发射器发出的光指向接收器，发射器与接收器之间组成一个闭合光路，通过对光路的光被遮断或衰减来进行检测的一种检测形式。3.2.3 对射式光电传感器的特点对射式光电传感器由
48、发射器和接收器组成，其工作原理是：通过发射器发出的光线直接进入接收器，当被检测物体经过发射器和接收器之前阻断光线时，光电传感器就产生开关信号。与反射式光电传感器不同之处在于，前者是通过番茄酱厂灌装头夹带器改型设计新疆工业高等专科学校|机械工程系 18电-光-电的转换，而后者是通过介质完成。对射式光电开关的特点在于：可辨别不透明的反光物体，有效距离大，不易受干扰，高灵敏度，高解析，高亮度，低功耗，响应时间快，使用寿命长，无铅，广泛应用。3.3 磁性传感器什么是磁传感器？就是检测磁场。什么东西会产生磁场？地球会产生磁场，如果你能测地球表面磁场就可以做指南针，任何电流都能产生磁场，电流传感器也是磁场
49、传感器。电流传感器可以用在家用电器、智能电网、电动车、风力发电等等。第三类传感器叫做位置传感器，如果你一个磁体和磁传感器相互之间有位置变化，这个位置变化是线性的就是线性传感器，如果转动的就是转动传感器。大家在生活中都用到很多磁传感器，比如说电脑硬盘、指南针，家用电器等等。3.3.1 磁性式传感器的选择该开关只有在气缸具备磁环的情况下才是具备实际的使用价值，其功能是通过检测气缸伸缩就位时活塞上面的磁环，用来确定电磁阀工作通断的信号检测元件与作为气缸动作就位的检测信号。气缸磁性开关是将磁性开关装在气缸的缸筒外侧。气缸可以使各种型号的气缸，但缸筒必须是导磁性弱、隔磁性强的材料，如硬铝、不锈钢、黄铜等。在非磁性体的活塞上安装一个永久磁铁（橡胶磁铁或塑料磁铁）的磁环，随活塞移动的磁环靠近开关时，舌簧开关的两根簧片被磁化而相互吸引，触点闭合；当磁环移开开关后，簧片失磁，触点断开。出点闭合或断开时发出电信号（或使电信号消失） ，控制相应电磁阀完成切换动作。磁性开关的动作需要磁场，需要靠近磁铁，而汽缸在生产的时候为了方便客户使用，就把磁铁安装在活塞上，这样不仅方便使用，而且活塞的行程判断
