第3章传感器2案例.ppt

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五、光电传感器的应用 1. 火焰探测报警器 图7是采用以硫化铅光敏电阻为探测元件的火焰探测器电路图。硫化铅光敏电阻处于V1管组成的恒压偏置电路,其偏置电压约为6 V, 电流约为6 μA。V1管集电极电阻两端并联68 μF的电容,可以抑制100 Hz以上的高频,使其成为只有几十赫兹的窄带放大器。 V2、V3构成二级负反馈互补放大器,火焰的闪动信号经二级放大后送给中心控制站进行报警处理。采用恒压偏置电路是为了在更换光敏电阻或长时间使用后,器件阻值的变化不至于影响输出信号的幅度, 保证火焰报警器能长期稳定的工作。 2. 光电式纬线探测器 图8为光电式纬线探测器原理电路图。光电式纬线探测器是应用于喷气织机上,判断纬线是否断线的一种探测器。 当纬线在喷气作用下前进时,红外发光管VD发出的红外光,经纬线反射,由光电池接收,如光电池接收不到反射信号时,说明纬线已断。因此利用光电池的输出信号,通过后续电路放大、 脉冲整形等,控制机器正常运转还是关机报警。 由于纬线线径很细,又是摆动着前进,形成光的漫反射,削弱了反射光的强度,而且还伴有背景杂散光,因此要求探纬器具有高的灵敏度和分辨率。为此,红外发光管VD采用占空比很小的强电流脉冲供电,这样既能保证发光管使用寿命,又能在瞬间有强光射出,以提高检测灵敏度。一般来说,光电池输出信号比较小,需经放大、脉冲整形,以提高分辨率。 3. 燃气器具中的脉冲点火控制器 由于燃气是易燃、易爆气体,所以对燃气器具中的点火控制器的要求是安全、稳定、可靠。为此电路中有这样一个功能, 即打火确认针产生火花,才可以打开燃气阀门;否则燃气阀门关闭,这样就保证使用燃气器具的安全性。 图9为燃气器具中高压打火确认电路原理图。在高压打火时,火花电压可达1万多伏,这个脉冲高电压对电路工作影响极大,为了使电路正常工作,采用光电耦合器VB进行电平隔离,大大增加了电路抗干扰能力。当高压打火针对打火确认针放电时,光电耦合器中的发光二极管发光, 耦合器中的光敏三极管导通,经V1、V2、V3放大,驱动强吸电磁阀,将气路打开,燃气碰到火花即燃烧。若高压打火针与打火确认针之间不放电,则光电耦合器不工作,V1等不导通, 燃气阀门关闭。 4、尺寸自动检测 图所示为零件尺寸自动检测电路原理图。激光器所发出的光通过透镜所发出的光遇到被测物,部分被遮挡,而后到达光敏列阵器件(无光照时,光敏电阻值(暗电阻)很大,电路中电流(暗电流)很小。当光敏电阻受到一定波长范围的光照时,它的阻值(亮电阻)急剧减小,电路中电流迅速增大。 )上,由此改变了照射到光敏列阵器件上的光通量,从而检测出零件的尺寸。 §4.6 传感器选用原则 选择传感器主要考虑灵敏度、响应特性、线性范围、稳定性、精确度、测量方式等六个方面的问题。 1、灵敏度 一般说来,传感器灵敏度越高越好,但,在确定灵敏度时,要考虑以下几个问题。 a)灵敏度过高引起的干扰问题; 当传感器的灵敏度很高时,那些与被测信号无关的外界噪声也会同时被检测到,并通过传感器输出,从而干扰被测信号。 b)量程范围。 当传感器的线性工作范围一定时,传感器的灵敏度越高,干扰噪声越大,则难以保证传感器的输入在线性区域内工作。 2 响应特性 传感器的响应特性是指在所测频率范围内,保持不失真的测量条件。 实际上传感器的响应总不可避免地有一定延迟,但总希望延迟的时间越短越好。 任何传感器都有一定线性工作范围。在线性范围内输出与输入成比例关系,线性范围愈宽,则表明传感器的工作量程愈大。传感器工作在线性区域内,是保证测量精度的基本条件。 3 线性范围 3 线性范围 传感器工作在线性区域内,是保证测试精度的基本条件。例如,机械式传感器中的测力弹性元件,其材料的弹性极限是决定测力量程的基本因素,当超出测力元件允许的弹性范围时,将产生非线性误差。 但是,对实际使用的传感器,保证其绝对工作在线性区域内是不容易的。在某些情况下,在许可限度内,也可以取其近似线性区域。例如,变间隙型的电容、电感式传感器,其工作区域均选在初始间隙附近。而且必须考虑被测量变化范围,令其非线性误差在允许限度以内。 4 稳定性 (可靠性) 稳定性是表示传感器经过长期使用以后,其输出特性不发生变化的性能。影响传感器稳定性的因素是时间与环境。 为了保证传感器的稳定性,在选择传感器时,一般应注意两个问题: 1、根据环境条件选择传感器。例

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