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發(fā)布日期:2022-10-09 點(diǎn)擊率:61
電感式傳感器由三大部分組成:振蕩器、開關(guān)電路及放大輸出電路。振蕩器產(chǎn)生一個(gè)交變磁場(chǎng)。當(dāng)金屬目標(biāo)接近這一磁場(chǎng),并達(dá)到感應(yīng)距離時(shí),在金屬目標(biāo)內(nèi)產(chǎn)生渦流,從而導(dǎo)致振蕩衰減,以至停振。振蕩器振蕩及停振的變化被后級(jí)放大電路處理并轉(zhuǎn)換成開關(guān)信號(hào),觸發(fā)驅(qū)動(dòng)控制器件,從而達(dá)到非接觸式之檢測(cè)目的。
電感式傳感器的分類:
自感型——變磁阻式傳感器,
互感型——差動(dòng)變壓器式傳感器,
渦流式傳感器——自感型和互感型都有,
高頻反射式——自感型
低頻透射式——互感型
傳感器種類繁多,每種類型都有其優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)。本節(jié)詳細(xì)介紹了接近傳感器。根據(jù)其檢測(cè)原理,全面了解八種傳感器類型的原理、結(jié)構(gòu)和特征。電感式接近傳感器可以檢測(cè)接近傳感器的金屬目標(biāo),而無需與目標(biāo)物理接觸。根據(jù)工作原理,電感式接近傳感器大致分為以下三種類型:使用電磁感應(yīng)的高頻振蕩類型,使用磁體的磁性類型和使用電容變化的電容類型。
原理和主要類型
通用傳感器
振蕩電路中的線圈L產(chǎn)生高頻磁場(chǎng)。當(dāng)目標(biāo)接近磁場(chǎng)時(shí),由于電磁感應(yīng),感應(yīng)電流(渦電流)在目標(biāo)中流動(dòng)。當(dāng)目標(biāo)接近傳感器時(shí),感應(yīng)電流會(huì)增加,這會(huì)導(dǎo)致振蕩電路上的負(fù)載增加。然后,振蕩衰減或停止。傳感器利用振幅檢測(cè)電路檢測(cè)振蕩狀態(tài)的這種變化,并輸出檢測(cè)信號(hào)。
有色金屬類型
高頻振蕩類型包括有色金屬類型。有色金屬類型包含一個(gè)振蕩電路,在該電路中,由流入目標(biāo)的感應(yīng)電流引起的能量損耗會(huì)影響振蕩頻率的變化。當(dāng)鋁或銅之類的有色金屬目標(biāo)接近傳感器時(shí),振蕩頻率會(huì)增加。另一方面,當(dāng)諸如鐵的黑色金屬目標(biāo)接近傳感器時(shí),振蕩頻率降低。當(dāng)振蕩頻率高于參考頻率時(shí),傳感器輸出檢測(cè)信號(hào)。
磁性物體和非磁性物體請(qǐng)記住,磁性物體很容易被磁鐵吸引,而非磁性物體則不會(huì)。
電感式接近傳感器用于金屬物體的非接觸式檢測(cè)。它們的工作原理基于線圈和振蕩器,這些線圈和振蕩器在感應(yīng)表面的周圍環(huán)境中產(chǎn)生電磁場(chǎng)。在操作區(qū)域中存在金屬物體(執(zhí)行器)會(huì)降低振蕩幅度。這種振蕩的上升或下降由閾值電路識(shí)別,該閾值電路會(huì)更改傳感器的輸出。傳感器的工作距離取決于執(zhí)行器的形狀和大小,并與材料的性質(zhì)嚴(yán)格相關(guān)(表1)。
輸出:
DC電壓
2線DC:這些傳感器包含一個(gè)輸出放大器,該放大器具有NO或NC功能,可以控制串聯(lián)的負(fù)載。在該系統(tǒng)中,即使在斷開狀態(tài)下,仍有剩余電流流經(jīng)負(fù)載,而在閉合狀態(tài)下,傳感器會(huì)出現(xiàn)電壓降。在選擇與這些傳感器一起使用的繼電器或電子控件時(shí),必須注意這些限制。它們與PLC單元兼容。
3線和4線DC:這些放大的DC傳感器包含一個(gè)輸出放大器。它們提供NPN和PNP類型的3線功能NO或NC以及4線的互補(bǔ)輸出(NO + NC)。標(biāo)準(zhǔn)版本包括短路保護(hù),極性保護(hù)和感應(yīng)負(fù)載斷開產(chǎn)生的峰值保護(hù)。它們與PLC單元兼容
模擬和線性:在這3線放大傳感器中,電流或電壓輸出與傳感器與金屬物體之間的距離成比例地變化。
NAMUR: 這是兩線制非放大傳感器,其電流會(huì)在有金屬物體的情況下發(fā)生變化。這些傳感器與傳統(tǒng)傳感器之間的區(qū)別在于沒有放大器觸發(fā)級(jí)。它們的電流和電壓限制使它們與認(rèn)可的放大器一起使用時(shí),可在危險(xiǎn)(爆炸)環(huán)境中使用。在標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)用(正常大氣)中,傳感器必須與放大器單元ALNC,ALN2或類似設(shè)備一起使用。
交流電壓
2線制交流電:這是兩線制傳感器,其中包含一個(gè)晶閘管輸出放大器。在此系統(tǒng)中,即使在斷開狀態(tài)下,仍有剩余電流流經(jīng)負(fù)載,而在閉合狀態(tài)下,傳感器會(huì)出現(xiàn)電壓降。選擇與這些傳感器一起使用的低功耗繼電器或高阻抗電子控件時(shí),必須注意最小的開關(guān)電流,剩余電流和電壓降。它們與PLC單元兼容
定義:
NO(常開):開關(guān)輸出斷開,當(dāng)不存在執(zhí)行器時(shí)禁止電流流動(dòng),而在存在執(zhí)行器時(shí)閉合以允許電流流動(dòng)。
NC(常閉):開關(guān)輸出閉合,當(dāng)不存在執(zhí)行器時(shí)允許電流通過,而在存在執(zhí)行器時(shí)禁止電流通過。
NPN輸出:晶體管輸出,用于將公共或負(fù)電壓切換到負(fù)載。負(fù)載連接在正電源和輸出之間。當(dāng)開關(guān)輸出打開時(shí),電流從負(fù)載通過輸出流到地。也稱為電流吸收或負(fù)向開關(guān)。
PNP輸出:晶體管輸出,可將正電壓切換到負(fù)載。負(fù)載連接在輸出和公共端之間。當(dāng)開關(guān)輸出打開時(shí),電流從設(shè)備的輸出流過負(fù)載,流到地面。也稱為電流源或正向開關(guān)。
工作距離(Sn):從傳感器到一塊方形鐵片(Fe 37)的最大距離,該鐵片的厚度為1mm,側(cè)面的=到傳感面的直徑,這將觸發(fā)傳感器輸出的變化。對(duì)于其他材料和形狀,距離將減小。在恒定電壓下于20oC進(jìn)行測(cè)試。該距離的確包括±10%的制造公差。
電源:傳感器將在其工作的電源電壓范圍。
最大開關(guān)電流:允許流過傳感器而不會(huì)損壞傳感器的連續(xù)電流量。它以最大值給出。
最小開關(guān)電流:這是最小電流值,應(yīng)該流過傳感器以保證正常工作。
最大峰值電流:最大峰值電流表示傳感器在有限的時(shí)間內(nèi)可以承受的最大電流值。
剩余電流:處于打開狀態(tài)時(shí)流經(jīng)傳感器的電流。
功率消耗:操作傳感器所需的電流量。
電壓降:驅(qū)動(dòng)最大負(fù)載時(shí)傳感器兩端的電壓降。
短路保護(hù):如果負(fù)載短路,則可以防止傳感器損壞。
工作頻率:一秒鐘內(nèi)設(shè)備能夠進(jìn)行的最大開/關(guān)次數(shù)。根據(jù)EN ,該參數(shù)通過圖5所示的動(dòng)態(tài)方法進(jìn)行測(cè)量。傳感器位于位置(a)和(b)的位置,如圖1所示。S是工作距離,m是傳感器的直徑。頻率由圖2中的公式給出。2。
重復(fù)性(%Sn):在15到30oC的溫度下,在8小時(shí)內(nèi)測(cè)得的任何工作距離值與電源電壓的偏差<=5%之間的差異。
磁滯(%Sn):執(zhí)行器進(jìn)近的“接通”點(diǎn)與執(zhí)行器后退的“關(guān)斷”點(diǎn)之間的距離。該距離減少了誤觸發(fā)。它的值表示為工作距離或距離的百分比。見圖3
嵌入式安裝:有關(guān)嵌入式安裝型號(hào)的并排安裝,請(qǐng)參見圖4a。根據(jù)圖4b,非嵌入式安裝模型可以嵌入金屬中。并排參考圖。4c。Sn=工作距離。
防護(hù)等級(jí):根據(jù)IEC(國(guó)際電工委員會(huì))的防護(hù)等級(jí)如下:
IP 65:防塵。防止水射流。
IP 67:防塵。防止浸入的影響
描述
電感式傳感器有哪三種
電感式傳感器分為 :自感式、互感式、電渦流式3種類型。電感式傳感器是利用線圈自感或互感系數(shù)的變化來實(shí)現(xiàn)非電量電測(cè)的一種裝置。利用電感式傳感器,能對(duì)位移、壓力、振動(dòng)、應(yīng)變、流量等參數(shù)進(jìn)行測(cè)量。
在實(shí)際應(yīng)用中,將三種傳感器制成不同類型的傳感器,從而提高了線性度,減少了電磁力引起的附加誤差。
電感式傳感器的工作原理
電感式傳感器工作原理:電感式傳感器由三大部分組成:振蕩器、開關(guān)電路以及放大輸出電路。振蕩器產(chǎn)生一個(gè)交變磁場(chǎng)。當(dāng)金屬目標(biāo)接近這一磁場(chǎng),并達(dá)到感應(yīng)距離時(shí),在金屬目標(biāo)內(nèi)產(chǎn)生渦流,從而導(dǎo)致金屬震蕩器衰減,以至停振。振蕩器振蕩及停振的變化被后級(jí)放大電路處理并轉(zhuǎn)換成開關(guān)信號(hào),觸發(fā)驅(qū)動(dòng)控制器件,從而達(dá)到非接觸式之檢測(cè)目的。
由鐵心和線圈構(gòu)成的將直線或角位移的變化轉(zhuǎn)換為線圈電感量變化的傳感器,又稱電感式位移傳感器。這種傳感器的線圈匝數(shù)和材料導(dǎo)磁系數(shù)都是一定的,其電感量的變化是由于位移輸入量導(dǎo)致線圈磁路的幾何尺寸變化而引起的。當(dāng)把線圈接入測(cè)量電路并接通激勵(lì)電源時(shí),就可獲得正比于位移輸入量的電壓或電流輸出。電感式傳感器的特點(diǎn)是:①無活動(dòng)觸點(diǎn)、可靠度高、壽命長(zhǎng);②分辨率高;③靈敏度高;④線性度高、重復(fù)性好;⑤測(cè)量范圍寬(測(cè)量范圍大時(shí)分辨率低);⑥無輸入時(shí)有零位輸出電壓,引起測(cè)量誤差;⑦對(duì)激勵(lì)電源的頻率和幅值穩(wěn)定性要求較高;⑧不適用于高頻動(dòng)態(tài)測(cè)量。電感式傳感器主要用于位移測(cè)量和可以轉(zhuǎn)換成位移變化的機(jī)械量(如力、張力、壓力、壓差、加速度、振動(dòng)、應(yīng)變、流量、厚度、液位、比重、轉(zhuǎn)矩等)的測(cè)量。常用電感式傳感器有變間隙型、變面積型和螺管插鐵型。在實(shí)際應(yīng)用中,這三種傳感器多制成差動(dòng)式,以便提高線性度和減小電磁吸力所造成的附加誤差。
變間隙型電感傳感器 這種傳感器的氣隙δ隨被測(cè)量的變化而改變,從而改變磁阻(圖1)。它的靈敏度和非線性都隨氣隙的增大而減小,因此常常要考慮兩者兼顧。δ一般取在0.1~0.5毫米之間。
變面積型電感傳感器,這種傳感器的鐵芯和銜鐵之間的相對(duì)覆蓋面積(即磁通截面)隨被測(cè)量的變化而改變,從而改變磁阻(圖2)。它的靈敏度為常數(shù),線性度也很好。
螺管插鐵型電感傳感器 它由螺管線圈和與被測(cè)物體相連的柱型銜鐵構(gòu)成。其工作原理基于線圈磁力線泄漏路徑上磁阻的變化。銜鐵隨被測(cè)物體移動(dòng)時(shí)改變了線圈的電感量。這種傳感器的量程大,靈敏度低,結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,便于制作。
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電感式傳感器
inductance
type
transducer
電感式傳感器是利用電磁感應(yīng)把被
測(cè)的物理量如位移,壓力,流量,振動(dòng)等轉(zhuǎn)換成線圈的自感系數(shù)和互感系數(shù)的變化,再由
電路轉(zhuǎn)換為電壓或電流的變化量輸出,實(shí)
現(xiàn)非電量到電量的轉(zhuǎn)換。
由鐵心和線圈構(gòu)成的將直線或角位移的變化轉(zhuǎn)換為線圈電感量變化的傳感器,
又稱電感式
位移傳感器。這種傳感器的線圈匝數(shù)和材料導(dǎo)磁系數(shù)都是一定的,其電感量
的變化是由
于位移輸入量導(dǎo)致線圈磁路的幾何尺寸變化而引起的。
當(dāng)把線圈接入測(cè)量電路并接通激勵(lì)
電源時(shí),就可獲得正比于位移輸入量的電壓或電流輸出。
常用電感式傳感器有變間隙型、變面積型和螺管插鐵型。在實(shí)
際應(yīng)用中,這三種傳感器
多制成差動(dòng)式,以便提高線性度和減小電磁吸力所造成的附加誤差。
變間隙型電感傳感器
這種傳感器的氣隙
δ
隨被測(cè)量的變化而改變,從而改變磁阻。它的
靈敏度和非線性都隨氣隙的增大而減小,
因此常常要考慮兩者兼顧。
δ
一般取在
0.1
~
0.5
毫米之間。
變面積型電感傳感器
這種傳感器的鐵芯和銜鐵之間的相對(duì)覆蓋面積(即磁通截面)隨被
測(cè)量的變化而改變,從而改變磁阻。它的靈敏度為常數(shù),線性度也很好。
螺管插鐵型電感傳感器
它由螺管線圈和與被測(cè)物體相連的柱型銜鐵構(gòu)成。其工作原理基
于線圈磁力線泄漏路徑上磁阻的變化。
銜鐵隨被測(cè)物體移動(dòng)時(shí)改變了線圈的電感量。這種
傳感器的量
程大,靈敏度低,結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,便于制作。
電感式傳感器的特點(diǎn)
(
1
)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,傳感器無活動(dòng)電觸點(diǎn),因此工作可靠壽命長(zhǎng)。
(
2
)靈敏度和分辨力高,能測(cè)出
0.01
微米的位移變化。傳感器的輸出信號(hào)強(qiáng),電壓靈敏
度一般
每毫米的位移可達(dá)數(shù)百毫伏的輸出。
(
3
)線性度和重復(fù)性都比較好,在一定位移范圍(幾十微米至數(shù)毫米)內(nèi),傳感器非線
性誤差可達(dá)
0.05%
“
0.1%
。同時(shí),這種傳感器能實(shí)現(xiàn)信息的遠(yuǎn)距離傳輸、記錄、顯示和控
制,它在工業(yè)自動(dòng)控制系統(tǒng)中廣泛被采用。但不足的是,它有頻率響應(yīng)較低,
不宜快速
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