常用传感器的应用课件.ppt

在自动化系统中，各种工艺变量的获得，都要通过检测元件（传感器），它直接响应被测工艺变量，并输出一个对应关系的信号。 对于检测仪表来说，检测、变送与显示是三个独立部分，也可以只用其中两个部分。当然检测、变送与显示也可以有机地结合为一体。 对检测仪表有以下三条基本要求： 1、测量值要正确反映被控变量的值，误差不超过规定的范围； 2、在环境条件下能长期工作，保证测量值的可靠性； 3、测量值必须迅速反映被控变量的变化，即动态响应比较迅速。 第一节 可燃性气体报警器 可燃性气体报警器由传感器和报警器二部分组成。 传感器是连续测定设备四周空气中可燃性气体额体积百分含量，转换成电信号，传送到报警器发出报警信号。 可燃性气体传感器有两种形式： 一种是半导体气敏传感器，另一种是催化反应热式传感器。 报警器的显示值是采用国际标准，以％LEL为计量单位。其意义是以可燃气体的爆炸下限浓度为100％，仪器检测出来的可燃气体浓度值折算成％LEL显示出来。 例如，丙稀气体，它的爆炸下限浓度为2.4％，则显示值100％LEL表示空气中含有丙稀的浓度为2.4％，达到爆炸下限浓度，就会发生爆炸。若报警器显示50 ％LEL，则表示空气中含有丙稀的浓度为1.2％。 一般情况下，预警设定点应设置在20 ％LEL或40 ％LEL处，也可以根据情况自行设定，但不得大于60 ％LEL。 气敏元件工作时必须加热，其目的是： 加速被测气体的吸附、脱出过程； 烧去气敏元件的油垢或污垢物，起清洗作用； 控制不同的加热温度能对不同的被测气体具有选择作用。 加热温度与元件输出的灵敏度有关。如右图所示。 气敏元件一般工作在200～400℃的高温。 为气敏元件提供必要工作温度的加热电路的电阻(指加热器的电阻值)称为加热电阻，用RH表示。直热式的加热电阻值一般小于5Ω；旁热式的加热电阻大于20Ω。 气敏元件正常工作所需的加热电路功率，称为加热功率，用ＰＨ表示。一般在(0.5～2.0)W范围。 （二）应用 1、自动排风扇控制器 传感器的加热电压直接由变压器次级（6V）经R12将压提供；工作电压由全波整流后，经C1滤波及R1、VZ5稳压后提供。 传感器负载电阻由R2及R3组成（更换R3大小，可调节控制信号与待测气体的浓度的关系）。R4、VD6、C2及IC1组成开机延时电路，调整使其延时为60s左右（防止初始稳定状态误动作）。 当达到报警浓度时，IC1的2端为高电平，使IC4输出高电平，此信号使VT2导通，继电器吸合（起动排气扇）；组成排气扇延迟电路，使IC4出现低电平后10s才使J释放；另外，IC4输出高电平使IC2、IC3组成的压控振荡器起振，其输出使VT1导通或截止交替出现，则LED（红色）产生闪光报警信号。 LED（绿色）为工作指示灯。 2、简易酒精测试仪 右图为简易酒精测试仪。 其加热及工作电压都是5V，加热电流约125mA。传感器的负载电阻为R1及R2，其输出直接结LED显示驱动器LM3914。当无酒精蒸气，其上的输出电压很低，随着酒精蒸气的浓度增加，输出电压也上升，则LM3912的LED（共10个）亮的数目也增加。 3、化学实验室有害气体鉴别 下图所示为有害气体鉴别器的电路。MQS2B是烟雾、有害气体传感器，平时阻值较高（10kΩ左右）。当有烟雾或有害气体进入时，阻值急剧下降。 MQS2B的A、B两端电压下降时，＋12V电压经MQS2B的压降减少，使得B的电压升高，经电阻R1和RP分压、R2限流加到开关集成电路TWH8778的⑤端。当⑤端电压达到预定值时，①、②两端导通。 调节可调电阻RP可改变⑤端的电压预定值，从而调节其灵敏度，使①、②两端导通。＋12V电压加至继电器，使继电器得电，触点J1-1吸合，从而控制排风扇电源的开关，使排风扇自动排风。同时②端输出的＋12V电压经R4限流和稳压二极管VD3（5V）稳压后提供微音器HTD电源电压，此微音器是有源的（自带音源），此时便会发出嘀嘀声，由此可知是否有有害气体产生。同时，发光二极管发出红光，实现生光显示。 2、检测原理 对铂丝线圈通以电流，使其保持高温（300～400℃）。可燃性气体(H2、CO、CH4等)与空气中的氧接触，发生氧化反应，产生反应热(无焰接触燃烧热)，使得作为敏感材料的铂丝温度升高，电阻值相应增大。一般情况下，空气中可燃性气体的浓度都不太高(低于10％)，可燃性气体可以完全燃烧，其发热量与可燃性气体的浓度有关。 空气中可燃性气体浓度愈大，氧化反应(燃烧)产生的反应热量(燃烧热)愈多，铂丝的温度变化(增高)愈大，其电阻值增加的就越多。因此，只要测定作为敏感件的铂丝的