《传感器原理及应用》讨论课报告书电感式传感器的基本原理及典型应用学院：机械工程学院班级：13-1机械电子工程（卓越）组员：李响夏中岩张轩赫贡献率：李响资料查询，整理40%夏中岩资料整理，编辑30%张轩赫PPT设计编写30%指导教师：边辉完成日期：2016.05目录摘要............................................................................................................................... - 2 -1 物料分拣系统简述................................................................................................... - 3 -2 物料分拣系统中的传感器....................................................................................... -3 -2.1 电机起停控制传感器.................................................................................... - 3 -2.1.1 漫反射光电接近开关......................................................................... - 3 -2.1.2 电容式接近开关................................................................................. - 4 -2.1.3 霍尔接近开关..................................................................................... - 4 -2.1.4 电感式接近开关................................................................................. - 4 -2.1.5传感器应用比较.................................................................................. - 4 -2.2 物料计数用传感器........................................................................................ - 5 -2.2.1 对射型红外光电开关......................................................................... - 5 -2.2.2 电涡流式传感器................................................................................. - 5 -2.2.3 霍尔传感器......................................................................................... - 6 -2.3 测速及定位传感器........................................................................................ - 6 -2.3.1 光电耦合器，码盘............................................................................. - 7 -2.3.2 增量编码器......................................................................................... - 7 -2.3.3 传感器功能对比................................................................................. - 7 -2.4 物料分类传感器............................................................................................ - 7 -2.4.1色标传感器.......................................................................................... - 8 -2.5 固态继电器.................................................................................................... - 8 -3 传感器前景展望....................................................................................................... - 9 -3.1 传感器在科技发展中的重要性.................................................................... - 9 -3.2 先进传感器的发展趋势................................................................................ - 9 -4 反思与收获............................................................................................................... - 9 -参考文献..................................................................................................................... - 10 -摘要在圆柱物料分拣系统的设计中，涉及到了多种物理量的测量，基于各个物理量的特性，分析其所应用的传感器，并且对比不同方案。
在原系统中，采用漫反射接近开关与固态继电器控制系统起停，对射型红外传感器对圆柱物料计数，颜色传感器对物料进行分类，编码器控制物料位置与测量速度。
在讨论课中，充分考虑到实际应用中的工况，增加电涡流传感器以区分金属物料与非金属物料并能够对金属物料进行计数。
漫反射接近开关可由具体工况采用多种传感器进行替换，譬如电容传感器，电感传感器，霍尔传感器等。
1物料分拣系统简述物料分拣系统是生产生活中常见的工程系统之一，在实验室中对其进行简易的模拟，并通过对各项物理量的测量了解传感器的工作方式。
在物料分拣系统中，物料的材质、形状、颜色、数量；电机的起停、速度等，均由传感器控制。
原始系统中采用漫反射接近开关对电机的起停进行控制；对射型红外传感器对物料进行计数与启动分拣程序；颜色传感器区分物料颜色以便于分拣；在系统中使用电涡流传感器用以区分物料材质与高度。
系统由s7-300型PLC控制，各继电器采集到的物理量转换为电信号反馈到PLC控制系统中，以实现物料分拣的目的。
2 物料分拣系统中的传感器在系统中所涉及到的同一物理量在实际的生产中可使用多种传感器进行测量与检测，不同的传感器的工作原理与工作方式不同，满足多种工况的需求。
在下面将会具体的介绍系统中物理量所相应的传感器。
2.1 电机起停控制传感器在对电机起停的控制中，采用接近开关来给予控制系统起停信号。
接近开关是一种无需与运动部件进行机械直接接触而可以操作的位置开关，当物体接近开关的感应面到动作距离时，不需要机械接触及施加任何压力即可使开关动作，从而驱动直流电器或给计算机装置提供控制指令。
接近开关是种开关型传感器（即无触点开关），它既有行程开关、微动开关的特性，同时具有传感性能，且动作可靠，性能稳定，频率响应快，应用寿命长，抗干扰能力强等、并具有防水、防震、耐腐蚀等特点。
产品有电感式、电容式、霍尔式、漫反射光电型。
2.1.1漫反射光电接近开关漫反射型光电开关是当开关发射光束时，目标会产生漫反射，发射器和接收器构成单个的标准部件，当有足够的组合光返回接收器时，开关状态发生变化，作用距离的典型值可达到3米。
其有效作用距离是由目标的反射能力所决定得，取决于目标表面性质和颜色性质；较小的装配开支，当开关由单个元件组成时，通常是可以达到粗定位；采用背景抑制功能调节测量距离，对目标上的灰尘敏感和对目标变化了的反射性能敏感。
2.1.2电容式接近开关电容式接近开关这种开关的测量通常是构成电容器的一个极板，而另一个极板是开关的外壳。
这个外壳在测量过程中通常是接地或与设备的机壳相连接。
当有物体移向接近开关时，不论它是否为导体，由于它的接近，总要使电容的介电常数发生变化，从而使电容量发生变化，使得和测量头相连的电路状态也随之发生变化，由此便可控制开关的接通或断开。
这种接近开关检测的对象，不限于导体，可以绝缘的液体或粉状物等。
2.1.3霍尔接近开关霍尔接近开关是基于霍尔效应所制作的一种开关型霍尔元件，属于这种有源磁电转换器件，是一种磁敏元件。
它是在霍尔效应原理的基础上，把磁输入信号转换成实际应用中的电信号，具备工业场合实际应用易操作和可靠性的要求。
霍尔开关就是利用霍尔元件的这一特性制作的，它的输入端是以磁感应强度B来表征的，当B值达到一定的程度时，霍尔开关内部的触发器翻转，霍尔开关的输出电平状态也随之翻转。
输出端一般采用晶体管输出。
霍尔开关具有无触电、低功耗、长使用寿命、响应频率高等特点，内部采用环氧树脂封灌成一体化，所以能在各类恶劣环境下可靠的工作。
当磁性物件移近霍尔开关时，开关检测面上的霍尔元件因产生霍尔效应而使开关内部电路状态发生变化，由此识别附近有磁性物体存在，进而控制开关的通或断。
这种接近开关的检测对象必须是磁性物体。
2.1.4 电感式接近开关电感式接近开关由三大部分组成：振荡器、开关电路及放大输出电路。