纺织常用传感器.pptx
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1、1 对微小的输入量的变化,即有一定的输出量的变化。检测时反映敏感,变化响应快。灵敏度:输出变化量与相应输入量的比值。K=输出变化量/输入变化量4、线性度:输出/输入之间所呈现的线性关系。指标,非线性误差 VL:VL=(YLmax /Ym)*100%;VL-非线性误差;YLmax-最大非线性绝对误差;Ym-满量程输出值。X10Y1YLmax实测曲线理论曲线第1页/共48页2 还有一些指标,诸如迟滞、过载能力、漂移、零点漂移等(暂不作讨论)。第二节 光电传感器 感知光信号并能把光信号转换为电信号的器件。1、光敏电阻:1)工作原理:+-I+-I+空穴电子光敏电阻I光照第2页/共48页3+-I空穴电子
2、光敏电阻 光敏电阻的材质为半导体材料(硫化镉Cds、硫化铅Pbs、硒化铅PbSe),其内部有大量的电子与空穴。电子带负电荷,空穴带正电荷。平时二者在结构上处于复合平衡状态,对外不呈电。(1)依上连接成电路,当无光照时,光敏电阻内部的电子、空穴保持复合稳定状态,电阻无穷大,电路中无电流流动。第3页/共48页4(2)当有光照时,材质受光照激发,电子、空穴获得能量,开始活跃起来。在电场力的作用下,形成电子-空穴对。电源负极的电子源源不断地和材质中的空穴中+-I+I光照和,而材质中积聚的电子流向电源的正极,在电路回路中形成流动的电流。光照 -电流 ,即 R 。形成光敏效应,光敏电阻的名称由此而来。电子
3、移动方向电流流动方向第4页/共48页52)光敏电阻的几个主要特性a、电压/电流特性:在恒定光照条件下,光敏电阻二端所加电压和电流之间的关系特性(曲线)。以硫化镉为例:mAV20 40 60 8020 15 10 5功耗线500mw1000Lx100Lx10Lx(a)当光照不变时,二端电压增大,光电流增大。(b)当二端电压不变时,光照增大,光电流增大。(c)同普通电阻一样,光敏电阻也有最大额定功率,超过额定功率,器件将损坏。第5页/共48页6b、光谱特性:预备知识:光是一种振动波,光波振动一次所经过的路程称波长。单位为 m。其中:0.40.7 m为可见光;0.7 m为红外光;过签机构+VDDVs
4、sR1T2T1VcDTK无信件:T1在光照下呈现导通,Vc=0.3V。T2基极b 相当于接地,T2截止。DT不得电。K不闭合,过签装置不动作。有信件:信件挡光,T1截止。Vc电平升高,当Vb大于等于0.7V时,T2导通。DT得电。K闭合,过签装置动作,对信函打印。Vb第18页/共48页19第三节 磁敏传感器 检测外部磁信号并能将磁信号转换为电信号(或动作信号)的器件。1、霍尔磁敏传感器:1)霍尔元件工作原理:+-UHRZXYbacdA:结构 将半导体材料(砷化铟)制作成薄片,并在四个侧面引出电极 a、b、c、d。其中a、b端经一限流电阻接电源;c、d端外接一电压表。第19页/共48页20IB:
5、工作 若在 a、b端提供一工作电流,当在Z轴方向上外加一磁感应强度为B的磁场,则c、d端将产生霍尔电势UH,称为霍尔效应。其关系表达式为:UH=I*B*RH/d+-UHRZXYbacd+-UHRZXYbacdI+-BV第20页/共48页21UH=I*B*RH/d (矢量式)式中:I a、b两端输入电流(mA);B 外部磁感应强度(T);RH 霍尔常数(m3 *c-1);d 元件厚度(m);Sin a 外部磁场与基片的夹角;UH=(I*B*RH*Sina)/d(数值式)第21页/共48页222)集成式霍尔传感器的结构:a、符号:b、内部构成:abcHa b cHVss+VDD输出VcabcHVs
6、sIC+VDDR内1R内2d输出VcS NR内3R外内 部T1abcabcHVss+VDD输出VcR外第22页/共48页23abcHVssIC+VDDR内1R内2d输出VcS NR内3R外内 部T1c、工作过程:磁铁移近霍尔传感器:霍尔片C端的电平Vc 升高;集成运算放大器IC输出端 Vic 为高电平;T1导通;输出端Vc为低电平,即Vc=0VVCVicabc0V第23页/共48页24abcHVssIC+VDDR内1R内2d输出VcS NR内3R外内 部T1c、工作过程:VCVic磁铁移离霍尔传感器:霍尔片C端的电平Vc =0V;集成放大电路IC输出端 Vic 为低电平;T1截止;输出端Vc为
7、高电平,即Vc=+Vddcba0V+Vdd第24页/共48页254)典型霍尔传感器型号:生产单位:南京半导体器件总厂第25页/共48页265)应用举例:转速测量:Vss+VDDRaVcb无磁铁,Vc=1,Vf=0计数器不计数Vf有磁铁,Vc=0,Vf=1计数器计一个数转动轴磁铁第26页/共48页272、磁敏管(干簧管、簧式开关):在外部磁场的作用下,磁敏管的簧片(触片)被磁化而作闭合动作;反之则反之。1)磁敏管的结构:电极 a电极 b玻壳密封件高顺磁率软铁(Ni 52%-Fe合金)特点:易受磁、易去磁。氮氢惰性气体(使簧片不易氧化,不产生电火花)镀白金,使触点电阻极小,动作时亦不粘结。常态下二
8、触点断开状态,电极 a、b不通。第27页/共48页282)磁敏管的工作原理:预备知识:在磁铁存在的空间,将形成磁力线,方向为 N S。当有顺磁材料处于磁场作用范围内,则此材料将被磁化,磁化后的极性如下:N SN S电极 a电极 bSSNNS N当磁铁移近磁敏管时,磁铁产生的磁力线使簧片磁化,极性如上。此时触片分别构成 N-S极而相互吸合,触点闭合,电极a、b接通。当磁铁移离磁敏这时,簧片立即去磁,触点恢复原态。工作原理:第28页/共48页293)磁敏管主要技术参数:动作距离 =10mm(当簧片吸合时簧片与 磁铁的距离)重复精度 开启动作0.05mm;闭合动作0.15mm 响应时间 约等于1.7
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