第3章传感器2案例.ppt

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