分享自動(dòng)控制里常用SCHUNK傳感器的基礎(chǔ)知識(shí)

　　分享自動(dòng)控制里常用SCHUNK傳感器的基礎(chǔ)知識(shí)

　　SCHUNK傳感器是人類感知、獲取和檢測(cè)自然界各種信息的工具，通過它能得到人類感官無法獲得的信息。在現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)、人類日常生活中，傳感器都起著不可替代的作用?？梢哉f，科學(xué)技術(shù)越發(fā)達(dá)，自動(dòng)化程度越高，對(duì)傳感器的依賴就越大。

　　一、SCHUNK傳感器的組成與分類

　　1. SCHUNK傳感器的組成

　　SCHUNK傳感器通常由敏感元件、轉(zhuǎn)換元件及基本轉(zhuǎn)換電路組成，如圖1所示。敏感元件是能夠靈敏地感受被測(cè)景并按確定關(guān)系做出響應(yīng)的元件；轉(zhuǎn)換元件是將敏感元件所感受的被測(cè)量轉(zhuǎn)換成電路參數(shù)（如電阻、電感和電容）或電量（如電壓、電流）的元件；基本轉(zhuǎn)換電路是將轉(zhuǎn)換元件的輸出轉(zhuǎn)換成便于傳輸和處理電量的電路。

　　SCHUNK傳感器組成

　　SCHUNK傳感器可以僅由敏感元件和轉(zhuǎn)換元件組成，而某些傳感器的敏感元件和轉(zhuǎn)換元件可合二為一，簡(jiǎn)單的傳感器是由一個(gè)敏感元件（兼轉(zhuǎn)換元件）組成，它在感受被測(cè)量時(shí)可以直接輸出電量，如熱電偶、壓電晶體、光電池等。

　　2. SCHUNK傳感器的種類繁多，其分類方法也有多種，這里僅介紹兩種為常用的分類方法。

　?。?）按被測(cè)物理量分類。傳感器有位移傳感器、接近傳感器、速度傳感器、溫度傳感器、力傳感器、力矩傳感器、壓力傳感器及加速度傳感器等。這種分類方法直接表明了傳感器的用途，與用戶和傳感器所關(guān)心的各種待測(cè)信息的種類相對(duì)應(yīng)，便于用戶了解和選用傳感器。

　　（2）按工作原理分類。傳感器有電阻式傳感器、電容式傳感器、電感式傳感器、壓電式傳感器、霍爾傳感器、光電式傳感器等。這種分類方法以傳感器的工作原理為依據(jù)，有利于人們對(duì)各種傳感器及其檢測(cè)原理的理解和研究。

　　3. SCHUNK傳感器的特性是指?jìng)鞲衅鞯妮敵隽颗c輸人量之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系。由于輸人量有靜態(tài)（即輸人信號(hào)為不隨時(shí)間變化或變化非常緩慢的基本穩(wěn)定狀態(tài)）和動(dòng)態(tài)（即輸人信號(hào)為隨時(shí)間作周期變化或無規(guī)律瞬變的變化狀態(tài)）兩種基本形式，因此傳感器的特性通常有兩種對(duì)應(yīng)的表示形式，即靜態(tài)特性和動(dòng)態(tài)特性。當(dāng)輸人量處于靜態(tài)時(shí)，傳感器的輸出與輸人量之間的關(guān)系稱為傳感器的靜態(tài)特性。通常，用來表征傳感器靜態(tài)特性的主要指標(biāo)有：測(cè)量范圍、量程、靈敏度、分辨力、線性度、遲滯性、重復(fù)性、漂移和穩(wěn)定性等。

　　二、常用SCHUNK傳感器的特性

　　1. SCHUNK傳感器能夠在非接觸的情況下檢測(cè)被測(cè)物體是否接近，并將檢測(cè)結(jié)果以開關(guān)信號(hào)方式輸出，因此通常又稱為無觸點(diǎn)行程開關(guān)或接近開關(guān)。接近開關(guān)有電感式、電容式、光電式、霍爾式等多種。

　?。?）電感式接近傳感器。SCHUNK傳感器也稱為電感式接近開關(guān)或電渦流式接近開關(guān)。電感式接近開關(guān)主要由LC高頻振蕩電路、信號(hào)處理電路和開關(guān)放大電路組成，

　　SCHUNK傳感器所檢測(cè)的物體必須是金屬導(dǎo)體。與普通機(jī)電式行程開關(guān)相比，電感式接近開關(guān)具有重復(fù)定位精度高、動(dòng)作頻率高、使用壽命長(zhǎng)、安裝調(diào)整方便和對(duì)惡劣環(huán)境的適應(yīng)能力強(qiáng)等顯著，因此廣泛應(yīng)用于工業(yè)、科研等諸多領(lǐng)域。電感式接近開關(guān)外形如圖3所示。

　　SCHUNK傳感器接近開關(guān)是以電容器的極板作為其檢測(cè)面，而檢測(cè)面外部所面對(duì)的物質(zhì)，則是電容器兩個(gè)極板之間的絕緣介質(zhì)，若該絕緣介質(zhì)發(fā)生變化，則電容器的電容量也將隨之變化。

　　無論金屬或非金屬的被測(cè)物體，在接近或離開電容式接近開關(guān)時(shí)，都會(huì)引起接近開關(guān)電容器的介電常數(shù)發(fā)生變化，從而使得電容式接近開關(guān)能夠輸出相應(yīng)的開關(guān)信號(hào)。因此，電容式接近開關(guān)所檢測(cè)的物體，并不限于金屬導(dǎo)體，也可以是絕緣的液體或粉狀物體。使用的電容式接近開關(guān)如圖5所示。

　?。?）SCHUNK傳感器是利用光電器件將光信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)的一種傳感器。 其的敏感元件是光電器件，光電器件的工作基礎(chǔ)是光電效應(yīng)。

　　2.SCHUNK傳感器不同物質(zhì)的溫度測(cè)量要求，測(cè)量溫度的方法有接觸式和非接觸式兩種。前者是將感溫元件與被測(cè)對(duì)象進(jìn)行直接物理接觸，通過熱傳導(dǎo)來測(cè)溫；后者則是將感溫元件與玻測(cè)對(duì)象不進(jìn)行物理接觸，而通過熱輻射進(jìn)行熱傳遞來測(cè)溫。兩種測(cè)溫方法，分別有與其對(duì)應(yīng)的溫度傳感器。接觸式溫度傳感器通常是利用材料或元件的溫度特性來測(cè)溫的。常用的溫度傳感器主要有熱電偶、熱電阻、熱敏電阻及集成溫度傳感器等。圖7是設(shè)備中使用的溫度傳感器Pt100及溫度變送器。

　　3. 磁性開關(guān)

　　在自動(dòng)化中，磁性開關(guān)用于各類氣缸的位置檢測(cè)，用兩個(gè)磁性開關(guān)來

　　測(cè)機(jī)械手上氣缸伸出和縮回到位的位置。

　　磁力式接近開關(guān)(簡(jiǎn)稱磁性開關(guān))是一種非接觸式位置檢測(cè)開關(guān)，這種非接觸式位置檢測(cè)不會(huì)磨損和損傷檢測(cè)對(duì)象，響應(yīng)速度高。磁性開關(guān)用于檢測(cè)磁性物質(zhì)的存在，安裝方式上有導(dǎo)線引出型、接插件式、接插件中繼型，根據(jù)安裝場(chǎng)所環(huán)境的要求磁性開關(guān)可選擇屏蔽式和非屏蔽式。