1、,控制传感器技术, ,顺序,概要,光纤传感器,接近传感器,温度传感器,磁传感器,化学传感器,什么是传感器(Sensor),从测定对象检知情报或测定后将侧定量 转换为电力信号的装置,检出对象,传感器,物理手段,化学手段,生物手段,输出信号,所 有 情 报 及 能 量,电 力 信 号,将检出的信号变换为对应的有用的信号的 变换器或者变换装置,对应测定量而给出容易处理的有用输出信号的 变换器,将检测对象的状态量转换为与之对应的 能测定的物理量信号的装置,换能器(Transducer),感知器官与传感器的比较, ,为自动化的传感器基准,生产原价的节俭,对作业者的保护及安全,生产工程的合理化,生产设备的
2、自动,生产体制的柔软性, , 测定对象, 变换能量供给方式, 检出量的变化, 构成材料, 检出方法, 作用形式,传感器的分类, , 光照射到导体表面时放出电子的现象,光电子放出(Photo electron emission),Fermi level, 光照射到半导体上时电子与正孔增加导致抵抗率产生变化的性质,光纤导电效果,N型半导体,P型半导体,光,光,光,Conductionband,Conductionband,Conductionband,Valance band,Valance band,Valance band,Doner level,Doner 阳离子,接收器 阳离子,接收器 l
3、evel, 光照射到PN连接半导体的连接部时发生起电力的现象,光气电力效果,充满带,连接部,Conductionband,型,型,以两个互相不同的导体构成回路后在两个接点的接合部维持各个不同温度T1(低温), T2(高温)。回路内产生电势,传热效果,金属,金属,型半导体,金属,金属,型半导体,电流,高温连接部,低温连接部,Fermi level,电磁场,光前进的时候遇到别的媒介时光在其警戒面反射部分光的现象,反射,光前进的时候遇到别的媒介时在其警戒面进行方向发生变化只有部分光通过的现象,折射,光通过细小缝隙时扩散的现象,衍射,光的性质,从物体反射的光线在人的眼睛里感受到的色彩是380nm780
4、nm程度的波长范围,可视光线的波长,可视光线波长,紫 外 线,红外线,宇宙线,可 视 光 线,绿,赤,蓝紫,无线电波,Visibility 特性,视感度,短波,波长,长波,光源,S/N比,信赖性,前进性,动作速度,光传感器选定时考虑事项,拥有比能量level大的能量的光（E=hy）照射时valance band的电子移动到conduction band 产生自由电子而valance band的电子出去的部分生成正孔成对形成。,Photo Diode,氧化膜,电极,电极,Fermi level,空乏层,P层,n层,如无电流,无光照摄时,如在连接部附近产生电子与正孔而通电,有光照射时,具有与相同的
5、特性,光照射多时,电压-电流 特性,电流,电压, 表示入射光的波长与其输出关系,分光感度,波长,相 对 感 知 度,太阳光,二极管,Tungsten lamp,書光色警灯, 受光元件上不照射光时通的电流,Dark Current,光照射的情况,光照不射的情况, , 对入射光的光电流输出的直进性良好., 信赖性高且寿命长。, 以高速应答动作.,Photo Diode的特征, 耐振动的冲击., 输出电力小使用增幅器, 应用 :光电开关, 光缆通信, 遥控器 等,2,Photo Diode 应用回路, 如果base内注入光，在base 领域内发生电子和 正孔电子移动到 collector 正孔移动到
6、 emitter 方向形成光电流，根据三极管增幅,Photo Transistor,光,光, , 使用有Base的光电三极管，在Base 之间插入1数 阻抗,使暗电流 变小的方法,周围温度,无限大, 使用500600nm的波长领域., 光电流大且信赖性高., 暗电流小的话杂音少., 能得到大的S/N比., 响应特性好且测定范围广., 利用在 光开关, 短距离管通讯机器, mark 判别机等。,Photo Transistor的特征,1,Photo Transistor的应用回路1,2,Photo Transistor的应用回路2,发光部和受光部相对设置有无体进入到中间光线被切断受光部的光电流被
7、切断,Photo Interrupter,发光部,外部lead,附着孔,受光部 Photo trangister,光,窗口, ,Photo Interrupter的构造,发 光 元 件,受 光 元 件, ,photo interrupt的应用,2,Photo interrupt 的应用回路,光Sensor是不接触而是根据光电效果从要检测的对象检测出反射的反射光和光辐射,种类,扩散反射型,回归反射型,投光型,光电开关, 发光部与受光部分离的构造 利用在物体的通过，安全，防止侵入等,透过型传感器,发光回路,发光镜头,发光表示灯,物体,检出领域,受光回路,受光镜头,输出,发光部和受光部构成一体，反射
8、镜的光因为检测体 切断的情况表示输出,回归反射型,受光回路,发光回路,检出物体,受光镜头,发光镜头,检出领域,反射镜,输出,发光部和受光部构成一体，发光部的光因为物体反射到 受光部时表示输出,扩散反射型,受光回路,发光回路,输出,检出领域,检出物体,受光镜头,发光镜头,1,光电开关应用回路1,2,光电开关应用回路2,Relay,2,为了得到充分的检测效果选定机种后设置 确认镜头的直径与检出对象物体大小 高频机器上使用时为了防止诱导电流的误动作使用绝缘板 链尽量设置短 为了承受震动和冲击，使用高材质的架子 镜头上有异物时用干的布擦拭。 灰尘多或者腐蚀厉害的地方也会造成误动作的原因因此设置时注意,
9、光纤传感器设置时注意事项,光纤传感器异常时对策方案,1. 去除镜头上的异物 光电传感器的镜头是塑料材质的所以用有机溶剂，酒精擦拭镜头的话会产生划痕因此用干布擦拭 2. 光电传感器的 电源 reset 时间 - 光电传感器是全部投入后100ms内检出可能的状态 用不同的电源连接负荷与传感器时必须先供给传感器的电源 3. 直射光线到达光电传感器的受光面时的现象 光电传感器用pulse发光以受光亮level大小ON/OFF - 使用时周围照度以太阳光10,000lx以下使用(阴影 约10,000lx),光电传感器输出故障时点检方法,负荷,感 应,输出,光电传感器的noise侵入路径对策1, , ,传
10、感器,传感器,noise,noise,设置架 （金属）,设置架 （金属）,光电传感器的noise侵入路径对策2,传感器,传感器,传感器,传感器,Noise源,Noise 源,密封板 （铜),光电传感器许可code 拉力,相互干扰与对策1,发光部,收信部,收信部,发光部,发光部,收信部,的2倍以上,相互干扰与对策2,发光部,收信部,收信部,发光部,检 出 物 体,发光部,收信部,切光板,收信部,发光部,检 出 物 体,相互干扰与对策3,发光部,发光部,发光部,发光部,收信部,收信部,收信部,收信部,检 出 物 体,检 出 物 体,切光板,切光板,检 出 物 体,外蓝光的对策,发光部,收信部,外蓝
11、光,电源及接地的注意事项,传感器,高压线，动力线,金属排管,传感器,金属排管,高压线，动力线,光电传感器的周围温度范围,在有磁场影响的场所使用光电传感器,.光电sesor在sensing媒介上不使用磁性因此几乎不受磁场影响 使用前需要点检的情况 受强磁场(影响IC 等 电子回路的等级) 的状态时 - 在强高频率的(1k1MHz)发生源附近时,因温度或电压的变动导致的光电传感器的检出距离变化, 温度对检出距离的影响 光电传感器的使用周围温度-2555范围内23 基准， 检出距离的变化以10% 以内 电压对检出距离的影响 光电传感器拥有全内部的静电压回路所以电源电压发生变化时光电传感器的主回路电压
12、还能维持，因此电源电压的变动几乎不会对检出距离产生影响。,光电传感器在室外使用时, 直射光的影响。 因 紫外线 急剧的温度变化 露珠凝结 时使用，导致树脂材质热化 因雨雾 导致的误动作 对策 采用金属型，避免阳光直射或雨水，露水凝结。,接近传感器,在自动化机器上使用的为了检出物体的接近传感器(Proximity Sensor)是位置传感器或 变位传感器. 无机械接触而利用电磁界的力量检出在开关的检测面接近的物体或附近是否存在物体.,接近传感器的种类,无机械接触而利用电磁界的力量检出有无接近检出面的物体,诱 导 型,静 电 容 量 型,瓷 器 型,光 电 型,光 Fiber 型, , 利用 根据
13、检出物体coil inductance 变化的现象 检出coil 上发生高频率磁界，将检出物体接近此磁场时因电子conduction现象金属中的conduction磁界流出产生损失而减少，停止发振 从而稼动输出回路,传导型传感器,检 出 物 体,检出coil,输出,发振器,高频率发振器,开关设备（TR，Relay等）, ,传导型接近传感器的特性, , 寿命是半永久性的与动作次数无关 因坚固的case 抗冲击 具有较高的保护等级 与电子装备的互换性好 非接触式 能感应快速移动的物体 感应距离短 只能感应金属物体,传导型接近传感器的特征, , 根据检出物体的不同电极板和地面之间的静电容量发生变化的
14、现象 电极有物体接近时检出部的conduction电极与地面的静电容量变大，将其变化量检出后产生输出信号,静电容量型接近传感器,检 出 物 体,电 极,输出,发振器,开关设备,（TR ，Relay 等）, ,静电容量型接近传感器的特性, , 能检出绝缘体及液体( 塑料, 玻璃, 陶瓷, 木材, 水, 油, 药水), 感应距离短., 在温度，湿度变化大的环境下使用困难, 检出度高., 能检出静电容量的微小变化,静电容量型接近传感器的特征,接近传感器的连接方式1,NPN 输出型负荷连接,检 出 体,褐色,黑色,负荷,蓝色,接近传感器的连接方式2,PNP 输出型负荷连接,检 出 体,褐色,黑色,负荷
15、,蓝色,接近传感器的性,P R L 18 - 5 DN,DN : MPN NO (Normal open) DN2 : MPN NC (Normal close) DP : PNP NO (Normal open) DP2 : PNP NC (Normal close),标准检出距离(mm),检出面的直径(mm),无标准 : 标准品 S : pipe 长度短 L : pipe 长度长 W : CABLE 退出连接器类型 WL : pipe 长度长的, Cable 退出连接器类型,圆柱形,高频率发振型接近传感器,直流3线式输出,形态,外形,标准检出体,检出距离, 检出物体接近检出面使输出信号ON
16、的点. 根据检出物体的大小，厚度，材质，移动方向, 有无镀金等决定。,检出距离,应答距离,检出面,检 出 物 体,复原距离,检 出 物 体,传感器,设定距离,包括由于温度，电压等外部因素导致的检出距离变动，可以稳定使用的距离一般正规检出距离的70%,设定距离,检出距离,检出面,检出物体,检出物体,传感器,传感器,应答频率, 将标准检出物体反复接近时能无误动作而出力的每秒的检出次数,1.55KHz,412mm,1218 22mm,1KHz,30mm,600Hz,感应面积,PNP 输出形式, 负荷将传感器的输出端子与接地连接的状态 传感器ON的话电流通过输出端子TR，通过负荷流向接地,传感器,负荷
17、,黑色,褐色,NPN 输出形式, 负荷将传感器的输出端子与供给电压的+端子连接的形态 传感器off后除少量漏泄电流外无通过输出TR的电流 传感器ON后电流通过负荷，输出TR，接地 降到0V,传感器,负荷,黑色,褐色,设置时注意事项, 用螺母时不过度拧紧。, 供电时确认误排线, 电源的电压变动以10%以下管理并将动力线，高压线和传感器的排线分开作业, 排线作业时必须切断电源后进行作业, 为防止杂音将排线的长度缩短, 注意检出面沾有金属粉末或灰尘会造成误动作,传感器选定时的注意事项, 检出物体, 输出状态(有接触点, 无接触点), 使用环境, 检出条件, 电源的种类及电压,传感器的维修及点检, 确
18、认检出体及接近SENSER的安装位置，螺母的松动，弯曲 等 存在与否？, 确认布线，接线部分的松紧和接触不良，断线与否？, 确认设定距离有无异常, 确认设定距离有无异常,利用接近传感器的relay驱动回路,传感器,褐色,黑色,蓝色,接近传感器的 AND 接收回路,传感器,传感器,褐色,褐色,黑色,黑色,Relay,蓝色,蓝色,接近传感器的 OR 接收回路,传感器,传感器,Relay,褐色,褐色,褐色,黑色,黑色,黑色,L蓝色,L蓝色,在接近传感器的负荷上连接Relay 时误动作模式和对策,接近传感器,Breeder 电阻,Relay,在磁界源附近使用时接近传感器ON的原因及对策,【对策】 把磁
19、界源或接近传感器用铁板（磁性体）屏蔽磁性 因不使用 静电容量型 核心网（磁性材料）因此不受磁界影响,Coil inductance,检出 Coil inductance 减少,外部磁界发生,Core 投资率 减少,Coil 特性（Q） 低下,发振频率上升,发振off ， 接近传感器on,因noise导致的接近传感器的 误动作及其对策, 掌握误动作发生的情况(定量化) 发生频度及误操作 是否全都发生？ 有无环境影响？ noise发生根源的特征 noise发生路径的特征 特定机器的动作与传感器的误动作关联与否防止noise发生对策 动作仪器及控制仪器的接地 不受noise的对策 将动力线与信号线（
20、传感器的排线）分离排线,Noise对策方法1,接近传感器,绝缘体,接近传感器,noise,noise,设置架 （金属）,设置架 （金属）,Noise对策方法2,噪音源,接近传感器,噪音源,传感器,传感器,接近传感器,密封板 （铜）,对接近传感器产生影响的噪音种类,电力器机的直接复制噪音 静电 诱导噪音动力线 信号线 诱导噪音 电子 诱导噪音 动力线 信号线 诱导噪音 线路电源杂音 电源line的 电源杂音 接地线的 电源噪音 电波杂音 RF的 电波杂音,电源,电力器,接近传感器,接近传感器,电力器,高温情况下 接近传感器, 使用温度范围异常时检出距离的变化 稼动始点.复原点处发生变化扩大应答差，稼动后也复原不了 温度再上升的话操作点扩大导致传感器误操作 因各部品（电子部品，树脂， code 等）内热温度导致回路不稳定,谢谢！,
