传感器计数器 传感器及其工作原理
传感器及其工作原理
一、认识传感器
1.传感器
（1）定义：传感器是指这样一类元件：它能够感受诸如力、温度、光、声、化学成分等物理量，并能把它们按照一定的规律转换为便于传送和处理的另一个物理量（通常是电压、电流等电学量），或转换为电路的通断.
☞生活中的实例
（2）基本特性：把非电学量转换为电学量，可以方便地进行测量、传输、处理和控制等.
2.传感器的工作原理：传感器通过敏感元件感受的通常是非电学量，而它利用转换元件输出的通常是电学量，如电压、电流、电荷量等.
传感器一般由敏感元件、转换元件、转换电路和辅助电源四部分组成，其工作原理如图所示.
敏感元件直接感受被测量，并输出与被测量有确定关系的物理量信号；转换元件将敏感元件输出的物理量信号转换为电信号；转换电路负责对转换元件输出的电信号进行放大调制；转换元件和转换电路一般还需要辅助电源供电.
☞敏感原件干簧管的结构及原理
如图所示，它由用玻璃管封入两个软磁性材料制成的簧片组成.当磁铁靠近干簧管时，两个簧片被磁化而接通，所以干簧管能起到开关的作用，操纵开关的是磁场这只看不见的“手”.干簧管是一种能够感知磁场的传感器，广泛用于电工设备和电子设备中.
3.传感器的特点
微型化、数字化、智能化、多功能化、系统化、网络化它是实现自动检测和自动控制的首要环节.传感器的存在和发展，让物体有了“触觉”“味觉”和“嗅觉”等，让物体慢慢“活”了起来.
4.传感器的分类
（1）按照其用途可分为：压力传感器、位置传感器、液面传感器、能耗传感器、速度传感器、加速度传感器、射线辐射传感器、热敏传感器、雷达传感器等.
（2）按照其原理可分为：振动传感器、湿敏传感器、磁敏传感器、气敏传感器、真空度传感器、生物传感器等.
（3）按其输出信号可分为：模拟传感器——将被测量的非电学量转换成模拟电信号；
数字传感器——将被测量的非电学量转换成数字输出信号（包括直接和间接转换）；
膺数字传感器——将被测量的信号量转换成频率信号或短周期信号（包括直接和间接转换）；
开关传感器—当一个被测量的信号达到某个特定的阈值时，传感器相应地输出一个设定的低电平或高电平信号.
（4）按照其测量目的可分为：物理型传感器、化学型传感器、生物型传感器.
☞几种传感器中的敏感元件
二、对敏感元件的认识
1、光敏电阻：是一种电阻值随入射光的强弱而改变的电阻器.
（1）特性：当用不同的光照射光敏电阻时会得到不同的电阻，由实验数据可知一般光照强度越强，电阻越小.
（2）本质：一般构成光敏电阻的物质为半导体材料，当无光照时载流子极少，导电性能不好；随着光照的增强，载流子增多，导电性能变强，电阻就会减小.
（3）作用：把光照强弱这个光学量转换为电阻这个电学量，就如同人的眼睛一样，可以感知光线的强弱，应用光敏电阻可制成光电计数器.
☞街旁路灯和江海里的航标都要求在夜晚亮、白天熄，利用半导体的电学特性制成了自动点亮、熄灭的装置，实现了自动控制，这是利用半导体的光敏性.
2.热敏电阻和金属热电阻
（1）热敏电阻
①由半导体材料制成，利用温度变化使半导体的导电性能发生变化的电子元件一般热敏电阻的阻值随温度的升高而减小.
②分类：热敏电阻是敏感元件的一类，按照温度系数不同分为正温度系数热敏电阻（PTC）、负温度系数热敏电阻（NTC）和临界温度热敏电阻（CTR）.正温度系数热敏电阻随温度升高电阻增大；负温度系数热敏电阻随温度升高电阻减小（这是最常见到的热敏电阻，如边栏图R-T图象中的热敏电阻）；临界温度热敏电阻具有负电阻突变特性，在某一温度下，电阻值随温度的增加急剧减小，具有很大的负温度系数.它们的电阻率随温度的变化如边栏图中ρ-t图象所示.
☞金属热电阻与热敏电阻的R-T特性曲线
☞各种热敏电阻的电阻率随温度的变化情况
（2）金属热电阻：金属的电阻率随温度的升高而增大，利用这一特性，金属丝也可以制作成热敏传感器，称为热电阻一般的金属热电阻的灵敏度较差.
（3）氧化锰热敏电阻和金属热电阻的对比
三、霍尔元件
1、霍尔元件：如图所示，在一个很小的矩形半导体（例如砷化铟）薄片上、制作四个电极E、F、M、N，它就成了一个霍尔元件.
2、霍尔电压
（1）表达式：如图所示，E、F间通入恒定电流I，同时外加与薄片垂直的磁感应强度为B的磁场，则MN间出现霍尔电压UH，UH＝kIB/d.
（2）原理：以载流子是自由电子为例，霍尔电压的推导如下：根据左手定则，让磁感线垂直穿过手心，四指指向电子运动的反方向（即电流方向），
拇指指向即电子受洛伦兹力的方向，电子在洛伦兹力作用下发生偏转，并在左右两侧表面积累，则左侧表面积累负电荷，右侧表面就积累等量的正电荷，即右侧表面的电势高，这样就会形成电场，当电子所受电场力与洛伦兹力平衡时，左、右两侧的电压达到稳定.
☞霍尔元件的分类
霍尔元件可分为两类：一类是金属霍尔元件，其载流子是自由电子；另一类是半导体霍尔元件，其载流子是空穴（可以认为是带正电的粒子）.
设M、N左右两板距离为h，E、F上下两板距离为d，则eE场=eU/h＝evB，又知导体中电流I＝nevS＝nev·hd，联立方程得U＝IB/ned.由于ne是由霍尔元件本身材料决定的，我们把kIB/d称为霍尔系数，用k表示，这样就有UH＝kIB/d，其中d是薄片的厚度.
3、霍尔电势高低的判断
由左手定则判断带电粒子的受力方向，从而得出带电粒子的偏转方向，正电荷聚集的面为高电势面，负电荷聚集的面为低电势面.
☞霍尔电势判断要点
在判断霍尔电势的高低时，一定要注意载流子是正电荷还是负电荷.无论载流子是正电荷还是负电荷，四指指的都是电流方向，即正电荷定向移动的方向，负电荷定向移动的反方向（电流方向一定时，无论载流子是正电荷还是负电荷，载流子受力方向均相同）.
4.霍尔元件的作用
一个霍尔元件的厚度d、霍尔系数k为定值，若保持电流I恒定，则霍尔电压U就与磁感应强度B成正比，因此，霍尔元件能够把磁感应强度这个磁学量转换为电压这个电学量，故霍尔元件又称磁敏元件.
☞霍尔传感器技术在汽车工业中有着广泛的应用，包括动力、车身控制、牵引力控制以及防抱死制动系统。为了满足不同系统的需要，霍尔传感器有开关式、模拟式和数字式三种形式.
三菱plc高速计数器和编码器应用
编码器的作用相信大家会经常听到，但是，到底怎么用，相信很多人是一知半解，那么，今天陈老师就给大家分享一下具体的使用方法。使用编码器之前，我们需要先学习高速计数器的概念。
一、 什么 时 高速计数器
假如我们的plc的X0点接入了一个按钮，在plc里面写入以下的程序，我们按住按钮1次，那么计数器就会记1，按2次就记2，… …我们按1000次了，计数器c0的常开触点就会闭合，这很好理解。
假如我1秒按一次，那么，人为去按，那么按个1000次就能导通。
重点来了，如果说我不接按钮，我接了个光电感应器或者编码器去感应，由机器去触发，机器运行的速度非常快，可能1秒按了几百次，甚至几百几千次，我们的X0的常开触点就感应不了了，需要特殊的感应器去感应，什么样的感应器，我们可以用高速计数器。
如下表，是我们的单相的高速计数器
假如我把光电感应器接到，X0，那么C235,就是它的专用的计数器，X0每感应到的每一个信号都会用C235进行计数，这样的点和普通的X点事不一样的，它能感应高频率的脉冲信号，我们用以下程序就能把X0感应到的脉冲数存放到D235里面。（同理，C236记录的是X1的脉冲数；C237记录的是X2的脉冲数… …）
当然计数器的计数频率是有个极限的，普通的FX系列的X点，接受的速度是50KHz，就是1秒钟能接收导通50 000次 。
接下来，我们看看编码器是怎么使用的。
二、 编码器的使用（相对值编码器）
下图是一个编码器，转动上面的轴可以发出2个信号，每转动一定的角度，这2个输出都会闭合一定的次数，就像上面的光电感应器的接线一样，接线可以接到2个X点上面去。然后我们可以
通过高速计数器来对它进行计数，从而知道它转动了多少距离。它与前面那种一个点输入的感应器又不一样，编码器正转计数会增加，反转计数应该减少。这样的话定位才能准确。这时我们需要用到下面另外一种高速计数器
如下图:
我们可以选用C251到C255这几个计数器，假如我的编码器接的是X0和X1（接线后面再讲），那么选用的就是C251,我们来写一段程序看看：
这样，我们就把编码器记录的位置记录在D0、D1两个寄存器里面了，最后我们来看看接线。
三、编码器的接线
如下图，我们选择一款编码器进行接线，先来看看原理
抛掉B相的绿色线不看，白黑红三线其实就像一个NPN型的传感器，白色线和黑色线是供电线，红色线是作为输出接到X0点上，当感应到编码器有动作时，就输出一个低电平给X0，我们给它一个名称A相。
绿色的线是编码器的另外一个感应点，我们可以接到X1点，作用和A相的红线一样，只不过错开了位置，我们叫B相。这样通过一旦转动编码器，A相、B相就会有感应到信号，通过C251进行计数。
这个编码器的分辨率是400，也就是说我们正转一圈，C251的计数400，我们可以根据这个判断电机转动了多少圈，从而确定电机的位置。
看完本篇的内容，你会发现，编码器的应用其实就这么简单!当然关于一些原理性的东西，比如编码器的内部结构这些，大家感兴趣的可以再去深入的学习。#工控分享##PLC编程##自动化#
相关问答
什么 传感器 不能用做 计数器 ?温度传感器,压力传感器不能用做计数器温度传感器,压力传感器不能用做计数器
红外感应 计数器 怎么接线?红外感应计数器接线通常包括以下步骤:电源线连接:将电源线的正极(+)连接到计数器的电源输入端子,负极(-)连接到地线端子。信号线连接:将来自红外感应器...
人行翼闸的计数功能?1.人行翼闸的计数功能是通过感应器或红外线传感器实现的。当有人通过翼闸时,传感器会检测到有物体通过,触发计数器记录一次通行事件。2.计数功能可以通过连...
机械设计问题:感应器与 计数器 能联接在一起使用吗?_汽配人问答[最佳回答]你说的感应器是接近开关一类的东西吗?只要接近开关的电压和计数器线圈的工作电压一致,就能直接连接,否则要加个中间继电器。计数器只要带辅助触点,...
印刷机 计数器 计数不准怎么办?印刷机计数器计数不准可能是由于多种因素引起的,下面列举了一些常见的问题和解决方法:1.计数器设置错误:检查计数器的设置是否正确,包括计数范围、计数方式...
传感器 的频率响应是什么意思?其实际意义是什么?传感器的频率响应就是传感器外部信号的反应能力。比如,传感器的频率响应是每秒5000次,外部信号频率是6000次,那么,传感器就无法对外部信号做出正确的反应。...
跑步机的 计数器 用的是什么 传感器 ?你说的是速度还是步数?速度控制的话,用的最多的是磁控传感器,它于自行车外置的码表道理相同。将传感器固定在铁架上,然后在传动轮上襄入磁石,这样滚轴每转...你...
3D加速度 传感器 的计步是什么?机械式计步器通常设有一个运动门限,当运动的加速度大于这个门限则能够被内部的机械装置感应到,进而开始计步。由于运动门限不可调,机械式计步器在某些情况下...
已有霍尔元件 传感器 ， 计数器 ，永久磁铁等..._汽配人问答[最佳回答]你说的原理有一个地方我不是这样想的永久磁铁不可以“每经过传感器一次,传感器就输出一个电压脉冲”这样就必须把永久磁铁固定在风扇叶片上...
台达plc普通 计数器 不计数什么原因?第一先从硬件方面检查,先查一下计数传感器是否有正常信号传出,建议通过示波器观察信号脉冲。第二确认计数传感器输出信号是PNP还是NPN型,一定要与PLC数字输入...