78. 传感器的种类和特长类
在检测单元使用的传感器是控制电路的重要组成部分。
选择能可靠地检测出检测对象的传感器时请作为参考。
检测对象 | 传感器的种类 | 接触/非接触 | 特长 |
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物体的存在 |
微动开关 |
接触 |
由弹簧的可动引脚进行触点的开关。通过检测物体的存在驱动簧片进行检出。 |
霍尔元件 |
非接触 |
在电流流过的半导体片上施加与电流垂直的磁场,在直通电流和磁场的方向产生电动势(霍尔效应),由此电动势测量电位差,检测磁场。可以检测带有磁力物体的存在。 |
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光电传感器 |
非接触 |
光电传感器由发出光的发光单元和接受光的接收单元组成。发出的光被检出物体遮挡发生反射后,根据到达接收单元的光的量发生变化,接收单元检测出这种变化并且转换为电信号输出。使用的光是可见光(主要是红光、判别颜色时用绿、蓝光)和红外线。 |
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电感式接近开关 |
非接触 |
交流电流流过检出线圈产生交流磁场,用阻抗测量由该磁场产生的被测物体的涡流产生的磁损耗。产生涡流需要被测物体为导体。 |
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电容式 |
非接触 |
在被测物体和传感器之间产生的电容根据距离而变化。通过测量该变化的电容检出被测物体的存在。不仅能检出金属等导体,还能检出树脂和水等物质。 |
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磁簧开关 |
非接触 |
在装有惰性气体的容器里密封铁磁材料的金属构成。通常状态下接点开放,施加外部磁场后内部的磁性材料变为磁石吸引(接点)闭合,检出磁性和带磁性的物质。 |
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位置, 変位,寸法 |
电位器 |
接触 |
构造和可变电阻相同,利用角度和电阻值之间的相关关系,通过测量电阻值来检测旋转角度。 |
差动变压器 |
接触 |
由1次线圈和2次线圈之间和可动式铁芯组成。通过测量该可动铁芯和被测物体联动时的变化的感应电动势来检测被测物体的存在。 |
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线性编码器 |
接触 |
编码器是通过计数以脉冲的形式输出位移量来检测的元件。线性编码器也被成为直线型编码器,检测直线的位移量。 |
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压力, 应力,形变, |
应变计 |
接触 |
如果使金属丝和金属箔形变、横截面积变化的话,电阻会增加。利用这个特性,通过在被测材料上粘合应变计测量其电阻来检测材料的扭曲和伸缩。 |
压敏二极管 |
接触 |
如果向pn结和金属-半导体接触(肖特基)二极管的结合部分集中施压,利用正反两方向的电流同时增大检测压力。这个向半导体结晶施加压力后电阻变化的现象被叫做压电效应。 |
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称重传感器 |
接触 |
使用应变计力器的检测器。从检测的力的方向,有压缩式称重传感器、张力式称重传感器、压缩张力式称重传感器。 |
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膜片 |
接触 |
膜片是扁平状的膜。收到压力中央部分就会发生形变,通过测量形变来检测压力。 |
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波登管 |
接触 |
波登管是C字形的管状密闭容器。利用该容器由于压力产生的形变检测压力。 |
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波纹管 |
接触 |
波纹管是外周有蛇腹状的深折皱的薄壁圆筒。利用向圆筒施压后的伸缩检测压力。 |
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角度 |
解析器 |
接触 |
有类似交流异步伺服电机的结构,转子和定子二者上有缠绕有方向垂直2相线圈。定子的2相线圈流入交流电,通过测量伴随转子的旋转从2相线圈输出的电压的相变来检测角度。 |
电位器 |
接触 |
构造和可变电阻相同,利用角度和电阻值之间的相关关系,通过测量电阻值来检测旋转角度。 |
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旋转编码器 |
接触 |
编码器是通过计数以脉冲的形式输出位移量来检测的元件。旋转编码器也叫回转编码器,用来检测旋转位移量。 |
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速度、转数 |
超声波传感器 |
非接触 |
测量超声波被检测物体遮挡的情况和(超声波)从检出物体的表面反射所需的时间得到输出信号。 |
激光多普勒仪 |
非接触 |
向被测物体照射激光时,利用散射光由于多普勒效应频率根据速度变化,把该变化作为入射光和散射光作为光拍频信号测定速度。 |
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发电机测速仪 |
接触 |
连接与速度成比例的旋转到发电机,根据速度进行发电测量发电量,检测速度。 |
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旋转编码器 |
接触 |
参照以上的旋转编码器。 |
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加速度, 振动 |
压电元件 |
接触 |
利用向压电体施加压力电压产生的压电现象,将振动等转换为电压,通过测量该电压来检测振动。 |
微机电系统 |
非接触 |
活用半导体工艺技术制造精细半导体的技术MEMS(Micro Eletro Mechanical Systems)制造的加速度传感器。根据检测机制的差异,有压阻型,电容型,热敏感型。 |
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温度 |
双金属 |
- |
有结合两个线性热膨胀系数不同的金属的结构,利用由于温度发生形变(翘起)的性质检测温度。 |
热电偶 |
- |
接合不同的金属时,通过测量由于某个结合点和其他结合点的温度差产生的热电势(塞贝克效应)来检测温度。 |
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RTD电阻 |
- |
利用由金属线的温度产生的电阻变化,通过测量电阻来检测温度。金属多使用白金。 |
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热敏电阻 |
- |
使用钴、镍、锰等的金属化合物粉末和2根导线烧制而成。根据化合物的混合比例不同特性变化。NTC热敏电阻对于温度的上升而减小,PTC热敏电阻反而增加。与RTD电阻相比有灵敏度高的特点。 |
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光学高温计 |
非接触 |
利用物体的热辐射进行非接触温度测量。具体来说是使测定灯丝的亮度和被测物体的亮度一致,根据灯丝流过的电流测量灯丝的温度,该温度等于被测物体的温度。 |
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磁 |
磁簧开关 |
非接触 |
参照以上的磁簧开关。 |
磁针 |
非接触 |
结构是有可自由旋转的磁石。通过受到外界磁场影响后磁铁的移动来检测磁场。身边最常见的例子是罗盘(指南针)。 |
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霍尔元件 |
非接触 |
参照上面的霍尔元件。 |
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磁阻元件 |
非接触 |
利用根据磁场电阻值变化的磁阻效应的元件。磁阻效应在普通金属中也能见到,但是通过在物质和结构上做文章能产生很大的电阻变化率的增加,叫做巨磁阻效应。 |
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光 |
光电二极管 |
非接触 |
一旦带有充分能量的光子进入pn结和pin结,就会激发电子产生自由电子和自由空穴。这些载流子成为光电流,用光电流改变二极管的特性、使晶体管和晶闸管工作的元件。 |
光电倍增管 |
非接触 |
以利用光电效应把光能转换为电能的光电管为基础,附加电流增幅功能的高灵敏度光探测器。有光从头部射入的head-on型和光从侧面摄入的side-on型。 |
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CCD图像传感器 |
非接触 |
光到达接收单元产生电荷,该电荷被叫做电荷耦合元件(CCD: Charge Coupled Device)的电路元件进行传送,检测光的成像元件。 |
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CMOS图像传感器 |
非接触 |
通过把在接收单元的光电二极管中积蓄的电荷分别在各自的像素上转换为电压增幅然后读取来检测光的成像元件。因为噪声大所以用途有限,但是体积小低功耗的优势被重新发现,正在被越来越频繁地使用。 |