传感器的使用方法 常用传感器的使用与连接

常用传感器的使用与连接

电感式传感器：

传感器的输出方式不同，电路连接也有些差异，但输出方式相同的传感器的电路连接方式相同。实验中使用的传感器有直流两线式和直流三线式两种，其中光电传感器、电感式传感器、电容式传感器、光纤传感器均为直流三线式传感器，磁性传感器为直流两线式传感器。下面介绍NPN型传感器的电路连接方式。

使用传感器的注意事项：

1）传感器不宜安装在以下场所：阳光直射处、温度高、可能会结霜处、有腐蚀性气体处。

2）连接导线不要和电力线、动力线使用同一配线管或者配线槽，或者使用屏蔽线。

3）连接导线不能过细，长度不能过长。

4）接通电源后要等待一定时间才能进行检测。

传感器安装工艺要求：

传感器安装方法正确，安装结束后要进行传感器的位置或灵敏度调节，使传感器能准确地检测到相应信号。

电路的安装工艺要求：

1）连接导线选用正确。

2）电路各连接点连接可靠、牢固，外露铜丝最长不能超过2mm。

3）进接线排的导线都要编号，并套好号码管。

4）同一接线端子的连接导线最多不能超过2根。

安装工作的安全要求：

在装配工作过程中，必须做到“安全第一”，请认真阅读以下要求。

1）要正确使用一字或十字起子、尖嘴钳、剥线钳，防止在操作中发生起子或钳子伤手的事故；

2）安装结束确认接线正确无误后才能送电进行检测；

3）拆装要在停电状态下进行；

4）使用仪表带电测量时，一定要按照仪表使用的安全规程进行；

5）安装时，不用工具敲击安装器件，以防造成器材的损坏。

电感式接近开关的工作原理：

电感式接近开关内部用电磁线圈作为传感元件，利用电磁感应原理来产生信号，因此，能非接触式地检测到金属目标物，即有金属目标物进入它的检测范围之内时产生信号输出。

电感式传感器一般都是三线制传感器且有传感器指示灯，当传感器有信号输出时，指示灯亮，当传感器没有信号输出时，指示灯熄灭。

根据传感器的结构和安装支架的结构，要完成安装，首先要拆下传感器上的一个固定螺母，然后将传感器插入支架安装孔内，再将拆下的螺母旋上拧紧，传感器就固定在支架上了。参考的具体安装方法和步骤如下图：

所需安装的电感式传感器的工作电压为DC10-30V，因此安装时要保证：给电感式传感器提供合适的工作电压，一般我们选用DC24V的电源给传感器供电。进行电路安装时，将棕色线接电源的“+”，蓝色线接电源的“-”，黑色线接信号输入端。当传感器用来为PLC提供信号时，可按如下图所示的电气原理图接线。

连接线路时，传感器的引出线一般通过接线端子排与电源及PLC相连接，具体的连接方法和步骤可参考下图：

光电传感器的：

漫反射式光电传感器;

漫反射式光电传感器集发射器与接收器于一体，在前方无物体时，发射器发出的光不会被接收器所接收到，开关不动作，如下图（a）所示。当前方有物体时，接收器就能接收到物体反射回来的部分光线，通过检测电路产生开关量的电信号输出使开关动作，如下图（b）所示。漫反射式光电传感器的有效作用距离是由目标的反射能力决定的，即由目标表面性质和颜色决定。

反射式光电传感器：

反射式光电传感器也是集发射器与接收器于一体，但与漫射式光电传感器不同的是其前方装有一块反射板。当反射板与发射器之间没有物体遮挡时，接收器可以接收到光线，开关不动作，如下图（a）所示。当被测物体遮挡住反射板时，接收器无法接收到发射器发出的光线，传感器产生输出，开关动作，如下图（b）所示：

对射式光电传感器：

对射式光电传感器的发射器和接收器是分离的。在发射器与接收器之间如果没有物体遮挡，发射器发出的光线能被接收器接收到，开关不动作，如图（a）所示。当有物体遮挡时，接收器接收不到发射器发出的光线，传感器产生输出信号，开关动作，如图（b）所示。这种光电传感器能辨别不透明的反光物体，有效距离大。因为发射器发出的光束只跨越感应距离一次，因此不易受干扰，可以可靠地用于野外或者粉尘污染较严重的环境中。

根据传感器的结构和安装支架的结构，要完成安装，首先要将传感器连接导线按下图a所示从孔中穿过，再将传感器的固定孔和安装支架上的安装孔对准后，插入螺丝并固定，传感器就固定在支架上了。参考的具体安装方法和步骤如下图所示。

光纤传感器：

光导纤维是利用光的完全内反射原理传输光波的一种介质，它是由高折射率的纤芯和包层所组成。包层的折射率小于纤芯的折射率，直径大致为0.1mm～0.2mm。当光线通过端面透入纤芯，在到达与包层的交界面时，由于光线的完全内反射，光线反射回纤芯层。这样经过不断的反射，光线就能沿着纤芯向前传播且只有很小的衰减。光纤式传感器就是把发射器发出的光线用光导纤维引导到检测点，再把检测到的光信号用光纤引导到接收器来实现检测的。按动作方式的不同，光纤式传感也可分为对射式、漫反射式等多种类型。光纤式传感器可以实现被检测物体在较远区域的检测。由于光纤损耗和光纤色散的存在,在长距离光纤传输系统中,必须在线路适当位置设立中级放大器,以对衰减和失真的光脉冲信号进行处理及放大。

光纤传感器使用注意事项：

1）不能安装在以下场所：阳光直射处，湿度高、可能会结霜处，有腐蚀性气体处，对本体有直接振动或冲击影响处；

2）电力线、动力线与光电开关使用同一配线管或者配线槽时，会由于感应引起误动作或者产品损坏，原则上请分开配线或者使用屏蔽线。

3）导线的延长请使用0.3mm以上的线，并控制在100m以下；

4）电源接通后，经过200ms以上才可以进行检测，负载与光纤传感器的电源分开时，请一定要先接通光纤传感器的电源；

5）在切断电源时会发生输出脉冲情况，所以要先切断负载或负载线的电源；

6）使用接插件式时，为了防止触电或短路，请在不使用的连接电源端子上贴上保护用贴片；

7）放大器拆卸和安装时请一定要切断电源；

8）请不要在光纤单元固定于放大器单元的状态下施加拉伸、压缩等动作；

9）在使用时一定要确保保护罩已盖好；

10）不要使用香蕉水、汽油、丙酮、灯油类进行清洁。

光纤传感器的拆装：

光纤传感器由放大器单元、光纤单元和配线接插件单元三个组件组成，其安装相对电感式传感器、电容式传感器要复杂一些，下面分别介绍光纤传感器的三个组件的拆装。

1）放大器单元的安装

将光纤传感器放大器单元中与光纤单元相连接的一侧的钩爪嵌入固定导轨后，再压下直到挂钩完全锁定，如图所示。

放大器单元安装示意图

注意：务必将与光纤单元相连的一侧先嵌入导轨进行安装，逆向安装会导致安装强度下降。

2）放大器单元的拆卸

如下左图所示，压住1方向后，将光纤传感器插入部往2的方向提，即可将放大器单元拆卸下来。

3）配线接插件单元的安装

如上右图所示将配线插件单元插入放大器单元的母接插件中，直到发出“咔”的声音。

4）配线接插件单元的拆卸

滑动子接插件，如下左图所示，按下接插件的扳钮，使母/子接插件完全分离。

5）光纤单元的安装

如上右图所示，按1打开保护罩，按2打开锁定拨杆，按3将光纤插入放大器单元插入口并确保插到底部，再按4将锁定拨杆拨回原来位置固定住光纤，最后盖上保护罩。

注：光纤的插入位置要到位，具体位置要求如下左图所示。如不完全插入可能会引起检测距离下降。

6）光纤单元的拆卸

如上右图所示，打开保护罩，解除锁定扳钮，然后拔出光纤。

这种光纤传感器反射入光量与放大器入光量指示灯的关系如下图表所示。

磁性传感器：

磁性开关的工作原理：

磁性开关是流体传动系统中所特有的。磁性开关可以直接安装在气缸缸体上，当带有磁环的活塞移动到磁性开关所在位置时，磁性开关内的两个金属簧片在磁环磁场的作用下吸合，发出信号。当活塞移开，舌簧开关离开磁场，触点自动断开，信号切断。通过这种方式可以很方便地实现对气缸活塞位置的检测。

磁性开关的工作状态：

磁性传感器一般都是二线制传感器且有传感器指示灯。当传感器指示灯亮时，表示有信号输出，当指示灯熄灭时，表示传感器没有信号输出，因此我们可以通过指示灯的亮灭来观察传感器的工作是否正常。

从应用原理上，磁性传感器的种类主要有：

(1)磁电感应式传感器的特点

磁电感应式传感器简称感应式传感器，也称电动式传感器。它把被测物理量的变化转变为感应电动势，是一种机-电能量变换型传感器，不需要外部供电电源，电路简单，性能稳定，输出阻抗小，又具有一定的频率响应范围(一般为10～1000Hz)，适用于振动、转速、扭矩等测量。其中惯性式传感器不需要静止的基座作为参考基准，它直接安装在振动体上进行测量，因而在地面振动测量及机载振动监视系统中获得了广泛的应用。但这种传感器的尺寸和重量都较大。

(2) 磁电感应式传感器的工作原理，分类与应用工作原理：根据电磁感应定律，N匝线圈在磁场中运动切割磁力线，线圈内产生感应电动势e。e的大小与穿过线圈的磁通Φ变化率有关。按工作原理不同，磁电感应式传感器可分为恒定磁通式和变磁通式，即动圈式传感器和磁阻式传感器。恒定磁通式磁电感应式传感器按运动部件的不同可分为动圈式和动铁式。动圈式磁电传感器的中线圈是运动部件，基本形式是速度传感器，能直接测量线速度或角速度，如果在其测量电路中接入积分电路或微分电路，那么还可以用来测量位移或加速；动铁式磁电感应式传感器的运动部件是铁芯，可用于各种振动和加速度的测量。

变磁通式磁电感应传感器中，线圈和磁铁都静止不动， 转动物体引起磁阻、磁通变化，常用来测量旋转物体的角速度。如动画所示，线圈3和磁铁5静止不动，测量齿轮1（导磁材料制成）每转过一个齿，传感器磁路磁阻变化一次，线圈3产生的感应电动势的变化频率等于测量齿轮1上齿轮的齿数和转速的乘积。变磁通式传感器对环境条件要求不高，能在-150～＋90℃的温度下工作，不影响测量精度，也能在油、水雾、灰尘等条件下工作。但它的工作频率下限较高，约为50Hz，上限可达100Hz。

2、霍尔式传感器

(1) 霍尔传感器的特点

霍尔传感器也是一种磁电式传感器。它是利用霍尔元件基于霍尔效应原理而将被测量转换成电动势输出的一种传感器。由于霍尔元件在静止状态下，具有感受磁场的独特能力，并且具有结构简单、体积小、噪声小、频率范围宽（从直流到微波）、动态范围大（输出电势变化范围可达1000:1）、寿命长等特点，因此获得了广泛应用。

(2)霍尔传感器原理金属或半导体薄片置于磁场中，当有电流流过时，在垂直于电流和磁场的方向上将产生电动势，这种物理现象称为霍尔效应。

霍尔传感器利用霍尔效应实现对物理量的检测，按被检测对象的性质可将它们的应用分为直接应用和间接应用。前者是直接检测出受检测对象本身的磁场或磁特性，后者是检测受检对象上人为设置的磁场，用这个磁场来作被检测的信息的载体，通过它，将许多非电、非磁的物理量例如力、力矩、压力、应力、位置、位移、速度、加速度、角度、角速度、转数、转速以及工作状态发生变化的时间等，转变成电量来进行检测和控制。

(3)霍尔传感器的应用

维持I、q 不变，则EH=f（B），这方面的应用有测量磁场强度的高斯计、测量转速的霍尔转速表、磁性产品计数器、霍尔式角编码器以及基于微小位移测量原理的霍尔式加速度计、微压力计等；维持I、B不变，则EH=f（q），这方面的应用有角位移测量仪等。维持q 不变，则EH=f（IB），即传感器的输出EH与I、B的乘积成正比，这方面的应用有模拟乘法器、霍尔式功率计等。

(4) 霍尔传感器的选用注意事项

1．磁场测量。如果要求被测磁场精度较高，如优于±0.5％，那么通常选用砷化镓霍尔元件，其灵敏度高，约为5—10mv/100mT.温度误差可忽略不计，且材料性能好，可以做的体积较小。在被测磁场精度较低，体积要求不高。如精度低于±0.5％时，最好选用硅和锗雹尔元件。

2．电流测量。大部分霍尔元件可以用于电流测量，要求精度较高时。选用砷化镓霍尔元件，精度不高时，可选用砷化镓、硅、锗等霍尔元件。

3．转速和脉冲测量。测量转速和脉冲时，通常是选用集成霍尔开关和锑化铟霍尔元件。如在录像机和摄像机中采用了锑铟霍尔元件替代电机的电刷，提高了使用寿命。

4．信号的运算和测量。通常利用霍尔电势与控制电流、被测磁场成正比，并与被测磁场同霍尔元件表面的夹角成正弦关系的特性，制造函数发生器。利用霍尔元件输出与控制电流和被测磁场乘积成正比的特性。制造功率表、电度表等。

5．拉力和压力测量。选用霍尔件制成的传感器较其它材料制成的阵感器灵敏度和线性度更佳。

3、磁阻效应传感器

磁阻元件类似霍尔元件，但它的工作原理是利用半导体材料的磁阻效应(或称高斯效应)。磁阻效应与霍尔效应的区别在于感应电动势相对于电流的方向，霍尔电势是垂直于电流方向的横向电压，而磁阻效应则是沿电流方向的电阻变化。

上图是一种测量位移的磁阻效应传感器。将磁阻元件置于磁场中，当它相对于磁场发生位移时，元件内阻R1、R2发生变化，如果将它们接于电桥，则其输出电压比例于电阻的变化。磁阻效应与材料性质及几何形状有关，一般迁移率大的材料，磁阻效应愈显著；元件的长、宽比愈小，磁阻效应愈大。磁阻元件可用于位移、力、加速度、磁场等参数的测量。

磁性传感器是实现自动检测和自动控制的首要环节。如果没有传感器对原始数据进行精确可靠测量，无论是信号转换、信息处理及数据的显示与控制，都将无从谈起。没有精确可靠的传感器，就没有自动检测和控制系统。由此可见，磁性传感器起着巨大的作用。

本文来源于互联网，暖通南社整理编辑。

什么是传感器？传感器怎么使用？斯巴拓

传感器(英文名称:transducer/sensor)是一种前端检测装置，能感受到被测量物的信息，并能将感受到的信息，按一定规律变换成为电信/电流信号或者其它我们所需的信号形式输出，能够满足信号传输，后续得到信号处理，显示，记录，储存，或者控制等要求。国家标准GB7665-87对传感器下的定义是：能感受规定的被测量物并按照一定的规律(数学函数法则)转换成可用信号的电子元器件或装置，通常由敏感元件和转换元件组成”。

传感器的特点性能包括：它是实现自动检测和自动控制的主要环节。传感器的存在和发展，让机器人有了力觉，距离觉，角度觉，触觉、味觉和嗅觉等感官，让机器人慢慢变得跟真人一样。通常根据这些基本感知功能分为热敏元件、光敏元件、气敏元件、力敏元件、磁敏元件、湿敏元件、声敏元件、放射线敏感元件、色敏元件和味敏元件等十大类。

生活中我们密切的遇见传感器，比如你走到一个门前，门自动打开。它怎么知道有人通过呢？这个就叫传感器。若仔细观察，雷达传感器和红外线传感器不一样，和测力传感器也不一样。是传感器感受的物理量不一样。

雷达传感器只要有东西反射微波信号给雷达传感器，从而雷达传感器控制电路，打开自动门。接收不到微型信号，就关闭自动门。其中电路可以设置延迟关门时间。

红外线传感器是能感受到物体发出来的红外线信号，人站在门口，红外线信号比较强，门就自动打开，其他物体，比如桌子，凳子这些红外线信号比较弱的，放在门口，门就不会自己打开。人一直站在门口，门就一直不会关，其中红外线的开关信号，也是可以设置的。

测力称重传感器是当人站在门口，传感器感受到了一定的力值，控制电路，门就开，人走后，门就自己关上。其中达到多少力门就开，人走后多少秒就关，这个是可以设置的。

安检门可以发现你身上的金属，这叫金属传感器。

按一下电梯门，电梯门自动打开，这叫压力传感器。

上次厕所会自动冲水，这叫光传感器。

手指按手机屏幕可以进行操作，这叫电容触摸传感器。

遥控器打开电视，电视能打开，这叫红外线传感器。

着火了，产生烟雾，烟雾报警器报警，这叫烟雾传感器。

在楼梯间走路，灯自动亮起，这叫声感传感器。

车辆经过一个平台能知道重量，这叫称重传感器。

一拳打在沙包上，能知道最大力，这叫撞击力传感器。

常将传感器的功能与人类5大感觉器官相比拟：光敏传感器——视觉。声敏传感器——听觉。气敏传感器——嗅觉。化学传感器——味觉。压敏、温敏、流体传感器——触觉。测力传感器—— 力控制 ，敏感元件的分类：物理类，基于力、热、光、电、磁和声等物理效应。化学类，基于化学反应的原理。生物类，基于酶、抗体、和激素等分子识别功能。通常据其基本感知功能可分为热敏传感器、光敏传感器、气敏传感器、力敏传感器、磁敏传感器、湿敏传感器、声敏传感器、放射线敏感传感器、色敏传感器和味敏传感器等十大类（还有人曾将敏感元件分46类）。

传感器的作用：

为了从外界获取更准确的信息，必须借助外界元件感应器官。单凭人们自身的感觉器官，研发员在研究自然现象和规律以及生产活动中它们的功能就远远不够了。为适应这种情况，就需要传感器。因此可以说，传感器是人类五官的延长，又称之为电五官。

随着高新科技的到来，世界开始进入信息时代。在利用信息的过程中，首先要解决的就是要获取精准可靠的信息，而传感器是获取自然和生产领域中信息的主要途径与手段。

在现代工业生产尤其是自动化生产过程中，要用各种传感器来监视或控制生产过程中的各个参数，使设备在工作中能够保持正常状态或最佳状态，并使产品达到最好标准的质量要求。因此可以说，没有传感器的存在，现代化生产也就失去了一定的基础。

在基础科学自动化研究中，传感器更具有自己突出的地位。现代科学技术的发展，进入了许多新领域：例如力传感器制造出来，是用于打磨、抛光等应用。由于这些应用都很难实现自动化，因为机器人需要某些力反馈来确定它推动的力够不够。实际应用中，很多用户通常认为，零件定位和定量的唯一方法是使用视觉传感器。但实际上这不是唯一的解决方案。不可否认，视觉系统是零件定位或量化的好方式，但采用力传感器来寻找和检测零部件也是可行的。

力传感器也是在各种流水线常见的，快递，水果，蔬菜等行业可以快速分拣出来，并按照用户到达指定位置。各种恒力称重等等。

此外，还出现了对医疗设备新的认识、开拓新能源、新材料等具有重要各种作用的极端技术研究，如超高温、超低温、超高压、超高真空、超强磁场、超弱磁场等等。显然，要获取大量人类感官无法直接获取的信息，没有相适应的传感器是不可能的。是许多高层科学研究的障碍，首先就在于对象信息的获取存在困难，而一些新机理和高灵敏度的检测传感器的出现，往往会导致该领域内的突破。传感器的发展，往往是一些高新技术开发的先驱。

传感器早已渗透到各种机器人，工业生产、宇宙开发、海洋探测、环境保护、航空设备、医学诊断、生物工程、甚至文物保护等等极其之泛的领域。在生活中，我们也经常使用到传感器，比如：天气热了开空调，空调内置有一个温度传感器，也是我们常说变频空调。还有自动地磅，电子秤，无人售卖机，高楼的供电供水，都使用到传感器。可以毫不夸张地说，在茫茫的地球，到浩瀚的海洋，以至各种复杂的工程系统，几乎每一个现代化项目，都离不开各种各样的传感器。

由此可见，传感器在技术发展经济、推动社会自动化进步方面的重要作用，是十分明显的。世界各国都十分重视这传感器领域发展。相信不久的将来，传感器技术将会出现一个飞跃，达到与其重要地位相称的新水平。

simbatouch/斯巴拓

　　广州市斯巴拓电子科技有限公司是一家专门从事力值测量技术研究、产品研发生产、销售和服务为一体的高新技术企业，致力于传感器、变送器、控制仪表的研发生产和提供系统工程控制的解决方案。企业有着智能化的宽阔工业厂房，优秀的生产制造和检测仪器，技术专业的研发部门及其健全的体系管理。企业已经获得IS09001品质体系认证和多选商品ROHS、COO验证。

企业关键商品有测力传感器，秤重控制器，液位传感器，操纵仪表盘和与之配套设施的自动化技术，并已得到多选国家发明专利和ROHS、COO验证。商品运用于各种各样工业生产自动化流水线、智能机器人、冶金工业及其诊疗等新式和智能化系统高档领域。通过不断的改进和完善，我们的产品可以完全取代国外同类产品，因为它们具有很高的稳定性和灵敏度。除了在国内享有盛誉外，我们的产品还远销德国、英国、意大利、美国、俄罗斯、日本，等地区。

我企业凭着很多年的自动化技术行业的了解和了解，必须坚持"由于技术专业、因此相信"的公司运行核心理念打造出了一只自动化技术行业的技术专业精英团队，为顾客出示顶级的售中和售后服务的技术咨询，为顾客出示顶级的技术性优秀品质平稳的商品。 人们必须坚持科技创新、品质为本、创新管理的服务宗旨，必须坚持出示健全的商品及系统软件解决方法，较大底限的以客户为中心。

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