11常用传感器原理及应用

常用传感器原理与应用2010年8月传感器皮带电控系统常用的传感器有：（1）煤位传感器、（2）跑偏传感器、（3）烟雾传感器（4）速度传感器（5）温度传感器（6）撕裂传感器（7）拉线急停开关（8）洒水装置（9）语音电话1、矿用堆煤传感器：为开关式煤位探头，用于检测煤仓煤位，动作角度为45左右（双向），复位角度为42左右（双向），一般情况下，当煤位传感器探杆转动至动作角度时经延时2-3秒动作保护，当探杆自动返回原位经过复位角度时，立即恢复。安装于煤仓上方煤位检测点处。矿用跑偏传感器，开关式传感器，动作角度为45±2（单向）触杆动作力≥20N，复位角度为42±2，用于检测皮带的跑偏，当探杆因外力作用至动作角度时，经延时3-5S实现跑偏故障保护。一般机头、机尾各安装一对，中间根据情况安装。矿用烟雾传感器该传感器工作电压为8～12V，工作电流15mA，安装于皮带机头驱动滚筒上方顺风向偏后，当皮带冒烟时，该传感器检测到烟雾时，该保护工作，常开触点动作，实现烟雾保护。工作原理：•传感器接通电源后绿灯亮表示进入初始化，大约5分钟后绿灯熄灭红灯亮，红灯亮表示进入检测状态。在检测状态下用手轻压试验按钮，红灯立即闪烁，同时继电器吸合并报警，松开试验报警红灯停止闪烁，通过检测后方可投入运行检测。洒水电磁阀隔爆型电磁阀属矿用隔爆型，工作电压36V、127V两种，工作频率50Hz，功率消耗20VA，公称压力4MPA，当测试温度高于设定值时，电磁阀经主机自动打开，实现洒水功能。安装位置：驱动滚筒上方，用于当皮带打滑产生烟雾时，洒水降温。矿用撕裂传感器，该传感器总接触面积为1000×250M㎡，无故障时，其输出电阻〉1MΩ，当传感器接收面上爱到200克物料压力时，其输出电阻值应〈2KΩ瞬间切断电源，实现撕带保护。该传感器安装于机尾给煤点处，上托辊的下方，以皮带机正常工作时不刮带为宜。WB系列电量隔离传感器WB系列电量隔离传感器•本产品采用隔离模块，对电网和电路中的交流电流进行实时测量，将其变换为0mA～20mA或4mA～20mA直流电流（Iz）输出；具有高精度、高隔离、宽频响、低漂移、低功耗、温度范围宽、抗干扰能力强等特点。采用卡装式结构，端子接线，安装方便，适用于电源设备、电力网监测自动化系统、工控监测系统、铁路信号系统等。接线图：速度传感器速度传感器：•KGSS转速传感器是最新研制的科技产品，为非接触型传感器，能测量各种带齿轮圆盘的轴、叶轮、齿轮的角度及线速度，具有测量低转速、转换精度及可靠性高、体积小、安装方便等优点，对各种动力设备的转速进行测量，可远距离传送供其它二次仪表、计算机作自动测量的控制。KGSSMX1为12V，2为24V为胶导线输出S为单向转速传感器传感器按使用环境、信号输出方式、性能不同分类。频率响应范围：20Hz—5KHz输出特性：传感器输出波形为占空比约50%的方波脉冲。脉冲幅值（fout）：低电平小于0.7V，高电平（RL=10KΩ）大于等于90%电源电压，其末级输出电路如图一所示，输出波形如图二所示。•接线••导线输出色标：•电源V+---红（白），信号fout---兰（绿）地（⊥）---黄（黑）屏蔽地（⊥）---金属屏蔽网打滑保护：打滑速度整定值为额定带速的75%，确认延时时间为2秒。智能拉线开关智能拉线型号内部结构内部拨码开关电气原理图及工作原理拉线开关对位编码表•序号拨码1拨码2拨码3拨码4拨码5拨码6拨码7拨码8•拉线1OnoffoffoffOn•拉线2offOnoffoffOn•拉线3OnOnoffoffOn•拉线4offoffOnoffOn•拉线5OnoffOnoffOn•拉线6offOnOnoffOn•拉线7OnOnOnoffOn•拉线8offoffoffOnOn•拉线9OnoffoffOnOn温度传感器•温度传感器用于煤矿井下或在面皮带输送机的减速器高速轴、电动机机壳、传动滚筒轴承座等温度检测保护。•工作原理•接通电源后红色指示灯亮表示进入温度检测状态，在正常情况下经温度检测元件检测取样，将信号送至前置放大，再经电压比较电路处理后，继电器处于释放状态。当发生故障（环境温度超过如80℃）继电器吸合，K1、K2接点闭合，并发出报警声响。•工作电压：DC12～24V（煤矿井下使用时，需由本安电源供电！）•5.3.4工作电流：130mA；动作电流：170mA。•5.3.5传感器初始化预热时间：≤5min。•5.3.6恢复时间：＞5S。•5.3.7继电器输出：1常开K1、K，1常闭K2、K（出厂时K与0短接）。•接线端子：••5.3.9继电器信号输出：无烟时继电器释放，接点K1与K断开；K2与K闭合。有烟时继电器吸合，接点K1与K闭合，K2与K断开。•5.4继电器触点容量：AC220V3A；DC28V5A（煤矿井下使用时，必须与本安电路连接！）•5.4.1出线口数量：1个，允许电缆外径Φ10.5mm。+24V0K1K2K热电阻原理：•热电阻是中低温区常用的一种测温元件。•热电阻利用物质在温度变化时本身电阻也随着发生变化的特性来测量温度的。热电阻的受热部分（感温元件）是用细金属丝均匀的缠绕在绝缘材料制成的骨架上，当被测介质中有温度梯度存在时，所测得的温度是感温元件所在范围内介质层中的平均温度。•它的主要特点是测量精度高，性能稳定。其中铂热电阻的测量精确度最高。热电阻的结构及特点：热电阻通常和显示仪表、记录仪表和电子调节器配套使用。它可以直接测量各种生产过程中从-200℃至+600℃范围内的液体、蒸汽和气体介质及固体表面的温度。主要技术指标：•Pt100其含义为（0℃）时的名义电阻值为100Ω，目前使用的一般都是这种铂热电阻。•标准规定的允许偏差如下：•A级——R（0℃）=100Ω±0.06Ω±(0.15+0.002︱t︱)℃•B级——R（0℃）=100Ω±0.12Ω±(0.30+0.005︱t︱)℃•比值W100=1.3850A级±0.0000006B级0.00012•上式中“︱t︱”为实际温度的绝对值。•比值W100:在0℃时的电阻值称R（0℃）和100℃时的电阻值称R（100℃）以及R（100℃）/R（0℃）叫作比值W100。热电阻类型（1）WZ系列装配热电阻：通常由感温元件、安装固定装置和接线盒等主要部件组成，具有测量精度高，性能稳定可靠等优点。实际运用中以Pt100铂热电阻运用最为广泛。•（2）WZPK系列铠装铂热电阻：铠装热电阻是由感温元件、引线、绝缘材料、不锈钢套管组合而成的坚实体，它有下列优点：体形细长，热响应时间快，抗振动，使用寿命长等优点。•（3）隔爆型热电阻：隔爆型热电阻通过特殊结构的接线盒，把接线盒内部爆炸性混合气体因受到火花或电弧等影响而发生的爆炸局限在接线盒内，生产现场不会引起爆炸。•（4）端面热电阻：端面热电阻感温元件由特殊处理的电阻丝缠绕制成，紧贴在温度计端面。它与一般轴向热电阻相比，能更正确和快速地反映被测端面的实际温度，适用于测量表面温度。工业热电偶常识：•概述工业热电偶作为测量温度的传感器，通常和显示仪表、记录仪表和电子调节器配套使用，它可以直接测量各种生产过程中0~1800℃范围的液体、蒸汽和气体介质以及固体表面的温度。可以配接输出4~20mA、0~10V等标准电流、电压信号的温度变送器，使用更加方便、可靠。•热电偶的工作原理是：两种不同成份的导体，两端经焊接，形成回路，直接测量端叫工作端（热端）,接线端子端叫冷端，当热端和冷端存在温差时，就会在回路里产生热电流，接上显示仪表，仪表上就会指示所产生的热电动势的对应温度值，电动势随温度升高而增长。热电动势的大小只和热电偶的材质以及两端的温度有关，和热电偶的长短粗细无关。热电偶优点：热电偶是工业中常用的温度测温元件，有如下特点：•①测量精度高：热电偶与被测对象直接接触，不受中间介质的影响。•②热响应时间快：热电偶对温度变化反应灵敏。•③测量范围大：热电偶从-40~+1600℃均可连续测温。•④性能可靠热电偶的种类•热电偶有K型（镍铬-镍硅）WRN系列，K型为-40之+1300N型（镍铬硅-镍硅镁）WRM系列，E型（镍铬-铜镍）WRE系列，E型测温度值为-40之+1000J型（铁-铜镍）WRF系列，WRe型为0之2000T型（铜-铜镍）WRC系列，T型为-40之400S型（铂铑10-铂）WRP系列，S型为0之1700R型（铂铑13-铂）WRQ系列，WFT型为400之2000B型（铂铑30-铂铑6）WRR系列,B型为0之1800热电偶的结构：热电偶的基本结构是热电极，绝缘材料和保护管；并与显示仪表、记录仪表或计算机等配套使用。在现场使用中根据环境，被测介质等多种因素研制成适合各种环境的热电偶。•热电偶简单分为装配式热电偶，铠装式热电偶和特殊形式热电偶；•按使用环境细分有耐高温热电偶，耐磨热电偶，耐腐热电偶，耐高压热电偶，隔爆热电偶，铝液测温用热电偶，循环硫化床用热电偶，抗氧化钨铼热电偶，真空炉用热电偶，铂铑热电偶等。热电阻与热电偶的比较•热电阻测量温度是随着温度的变化而阻值在变化的，不管三线制还是四线制，热电阻的延长线是会受到引线阻值的影响而最终影响测量温度的精确性的，因为导体都是有一定阻值的，也就是说热电阻是不适合长距离监测的，而热电偶恰好解决了这个问题，热电偶是由两种不同材料的导体或半导体焊接起来，构成一个闭合回路。由于两种不同金属所携带的电子数不同，当两个导体的二个执着点之间存在温差时，就会发生高电位向低电位放电现象，因而在回路中形成电流,温度差越大，电流越大，这种现象称为热电效应，这种热电效应（也就是我们常说的热电势）是不会随着延伸导线的长度而变化的，所以热电偶可以长距离监测的！轴编码器•编码器的分类型式：••按型式：分为增量式(ZKT、ZKD)、绝对式(JXW)、分度式（FZX）••按结构性能：分为空心轴型（ZKT、ZKK）、实心轴型（LEC、FZX）••按用途：分为电机用(ZKD)、机床用（ZXF）、电梯用（ZKT）增量式编码器：•增量式编码器旋转时，有相应的脉冲输出，其旋转方向的判别和脉冲数量的增减需借助后部的判相电路和计数器来实现。••其计数点可任意设定，并可实现多圈的无限累加和测量。还可以把每转发出一个脉冲的Z信号，做为参考机械零位。••当脉冲数已固定，而需要提高分辨率时，可利用90°相位差A、B两路信号对原脉冲进行倍频。••订购增量式编码器，请详细注明所选的型号、每转输出脉冲数、电源电压、出线方式、信号输出方式，并注意所选型号的机械安装尺寸是否能满足您的要求。••每转输出脉冲数的多少，应根据下列公式选择。•360°•每转输出脉冲数（P/r）=—————•设计分辨率••在选择信号输出方式时，请注意与后部电路的匹配。如果选用长线驱动器输出方式时，请选用匹配的接收器，以便后部电路接受。绝对式编码器：•绝对式编码器旋转时，有与位置一一对应的代码（二进制、BCD码等）输出。从代码大小的变更，即可判别正反方向和位移所处的位置，而无需判相电路。•觉得式编码器有一个绝对零位代码，当停电或关机后，在开机重新测量时，仍可准确的读出停电或关机位置的代码，并准确的找到零位代码。••订购绝对式编码器时，除了注明型号外，还要注明性能序号和分割数（或位数）。••分割数（或位数）的选择。可参照下列公式：•360°•分割数=——————•设计分辨率••所选的绝对式编码器的输出码制和输出方式要与用户后部处理电路相对应。••一般情况下，绝对式编码器的测量范围为0°～360°，但特殊的型号也可实现多圈测量。压力变送器•压力传感器是工业实践中最为常用的一种传感器，而我们通常使用的压力传感器主要是利用压电效应制造而成的，这样的传感器也称为压电传感器。扩散硅压力传感器原理及应用•工作原理•被测介质的压力直接作用于传感器的膜片上（不锈钢或陶瓷），使膜片产生与TBP-1扩散硅无腔压力传感器介质压力成正比的微位移，使传感器的电阻值发生变化，和用电子线路检测这一变化，并转换输出一个对应于这一压力的标准测量信号。如何根据具体的测量目的、测量对象以及测量环境合理地选用传