传感器技术与应用
引导文6.3 一、项目描述 6.3 位移的检测引导文
姓 名 位移的检测项目引导文 页 数： 设计制作电机转速测量仪，能够进行位移的测量。 二、项目资讯 1、位移的检测是指测量位移、距离、位置、尺寸、角度、角位移等几何量，想一想许多参数如力、形变、厚度、间距、振动、速度、加速度等非电量的测量如何转换为位移的测量？ 答： 如图： 弹性敏感元件根据感受的物理量的不同，可分为力敏感型、压力型、温度敏感型。其中力敏感型弹性元件是能够感受力的变化，并将其转化成位移的弹性敏感元件。 例如:《缝纫机原理》 缝纫机原理是采用面线张力传感器。因为面线张力传感器可以进行动态测量。测量时选用等强度的悬梁臂，采用悬梁臂的测量时，张力使其发生弹性形变，弹性形变使传送带传送发生位移的变化。 2、你知道进行位移的测量的方法有哪些？认识位移传感器的外形吗？请简单描述。 答：（1）、利用光的测量 （2）、位移传感器（选用ZlDS100这款精度高）测量法 （3）、直接比较测量法 （4）、微差测量法 （5）、零位测量法
传感器技术与应用 ZLDS100激光位移传感器 描述：具有高性能且设定简单，通过高速•高精度感测信号，实现了绝不错失瞬间变化的每秒40000次高速采样。可有效检测高精度的高速生产线与动态工件。 在凹凸不平的表面进行操作时，激光位移传感器的单纯测量和智能采集功能可以直接连接，一般应用于需要检查产品表面点蚀或粗糙度的汽车和机械设备行业，并且激光位移传感器的自动3D功能可确保无接触无创性抽样检查。该新型传感器技术还可应用于电子行业，因为零件经常在各个程序之间传输，待传输完之后，就可以使用激光位移传感器检查某个零件的边角是否有磨损。新技术还适用于测量同时在接受检查和测试的零件。有时你可能需要在其应用环境中测量某个设备。 3、位移传感器类型有哪些？一般都用于检测什么？怎么检测？ 按测量介质原理分为：激光，超声波，电感，电涡流（涡电流），拉绳式等。 电感式位移传感器（见电感式传感器）、自整角机、电容式位移传感器（见电容式传感器）、电涡流式位移传感器（见电涡流式传感器）、霍尔式位移传感器等。数字式位移传感器的一个重要优点是便于将信号直接送入计算机系统（见数字式传感器）。这种传感器发展迅速，应用日益广泛(见感应同步器、码盘、光栅式传感器、磁珊式传感器。 这些传感器方法主要是测量高精度的测量如：小螺丝等，并且可以测量大的物体，以位移反应长度。 例如： 用来检测位移（也可以检测速度），提供报警信号等。 比如液压电梯，通过检测位移（位置）来控制电梯的速度，保证到达你的楼层之后平稳
传感器技术与应用 的停下来；万一超出电梯的安全位置，就会拉响警报 4、你知道光电和磁电传感器也会用于位移量的测量吗？请列举两个实例说明。 答： <1>、光电式传感器测量位移 光电式位移传感器利用激光三角反射法进行测量，对被测物体材质没有任何要求，主要影响为环境光强和被测面是否平整。 例如： 利用光电式传感器实现——红外报警器 红外线报警器分为主动红外线报警器和被动红外线报警器。这俩种报警都是利用人体在37度左右时会发射一个10um左右的红外线而做。 首先监视器会发射一个人波形在一定的范围，当人体走进监控范围时，人体发射的微小红外线，这时传感器会感应到有红外线的射入，而给了阻断光板，阻断光板阻断接收器的接受，从而监视器发生声光报警。 <2>、磁电传感器由永久磁铁（磁钢）、线圈、弹簧、金属骨架和壳体等组成。系统产生恒定直流磁场，磁路中工作气隙是固定不变的，因而气隙中的磁通也是恒定不变的。它们的运动部件可以是线圈，又可分为圈式或动铁式两种结构类型。恒磁通磁传感器结构原理图磁铁与传感器壳体固定，线圈和金属骨架（合称线圈组件）用柔软弹簧支承。线圈组件与壳体固定，永久磁铁用柔软弹簧支承。 例如： 利用磁电式传感器做古老的磁盘指南针 若线圈中的磁通量发生变化，则线圈产生感应电动势，当有感应电动势产生，加上半导体材料上材料的性质就会发生变化，从而磁电式传感去感应，使指针偏转，通过点球磁场的影响使指针精确偏转，而指明方向。 5、你会使用霍尔传感器吗？请说明其使用原则。 答： 会。 霍尔传感器的使用原则如下： 1；传感器属于易损器件，所以不在厂家保修范围内，因而使用必须很小心； 使用过程中要轻拿轻放，用玩及时旋紧保护套，避免以外折断；测试过程中不要用力
传感器技术与应用 按压探头后端，避免内部排线折断； 2；如何避免： 小心测试，注意保护； 制作专门工装，相对固定传感器，避免传感器移动的损伤。 6、生活中霍尔传感器应用广泛，你能列举其中使用霍尔传感器的具体应用吗？ 答： （1）、位移测量 两块永久磁铁同极性相对放置，将线性型霍尔传感器置于中间，其磁感应强度为零，这个点可作为位移的零点，当霍尔传感器在Z轴上作△Z位移时，传感器有一个电压输出，电压大小与位移大小成正比。 （2）、力测量 如果把拉力、压力等参数变成位移，便可测出拉力及压力的大小，按这一原理可制成的力传感器。 （3）角速度测量 在非磁性材料的圆盘边上粘一块磁钢，霍尔传感器放在靠近圆盘边缘处，圆盘旋转一周，霍尔传感器就输出一个脉冲，从而可测出转数（计数器），若接入频率计，便可测出转速。 （4）、线速度测量 如果把开关型霍尔传感器按预定位置有规律地布置在轨道上，当装在运动车辆上的永磁体经过它时，可以从测量电路上测得脉冲信号。根据脉冲信号的分布可以测出车辆的运动速度。 三、项目计划 1、 确定本工作任务需要使用的工具和辅助设备，填写下表。 项目名称 各工作流程 使用的器件、工具 电烙铁，焊锡 霍尔传感 画图工具 工具箱 辅助设备 电脑 备注 设计电路 元器件的选择 焊接电路 电路调试 传感器书，电脑 电路图
传感器技术与应用 2、 设计出一个位移测量仪，并列写出所要选用的传感器的型号、特点及相关器件的使用方法。 主要器件选型描述：（要求列出具体型号、管脚图、使用注意事项、安装方式等） 答： 传感器型号: A44E芯片的引脚及功能. 注意事项： (1)为了得到较好的动态特性和灵敏度，必须注意原边线圈和副边线圈的耦合，要耦合得好，最好用单根导线且导线完全填满霍尔传感器模块孔径。 (2)使用中当大的直流电流流过传感器原边线圈，且次级电路没有接通电源或副边开路，则其磁路被磁化，而产生剩磁，影响测量精度(故使用时要先接通电源和测量端M)，发生这种情况时，要先进行退磁处理。其方法是次边电路不加电源，而在原边线圈中通一同样等级大小的交流电流并逐渐减小其值。 (3)在大多数场合，霍尔传感器都具有很强的抗外磁场干扰能力，一般在距离模块5-10cm之间存在一个两倍于工作电流Ip的电流所产生的磁场干扰是可以忽略的，但当有更强的磁场干扰时，要采取适当的措施来解决。通常方法有： - 调整模块方向，使外磁场对模块的影响最小; - 在模块上加罩一个抗磁场的金属屏蔽罩； - 选用带双霍尔元件或多霍尔元件的模块。 (4)测量的最佳精度是在额定值下得到的，当被测电流远低于额定值时，要获得最佳精度，原边可使用多匝，即：IpNp=额定安匝数。另外，原边馈线温度不应超过80℃。 硬件电路设计： 霍尔传感器A44E在测速系统中的主要作用是车轮转速采集。车轮每转一周,磁铁经过A44E一次。A44E的第3脚就输出一个脉冲信号作为单片机AT89S52的外中断信号,从P3.2口输入。单片机测量脉冲信号的个数和脉冲周期。根据脉冲信号的个数计算出里程,根据脉冲信号的周期计算出速度并显示。A44E与单片机的硬件电路连接如图所示