電感式傳感器：

傳感器的輸出方式不同，電路連接也有些差異，但輸出方式相同的傳感器的電路連接方式相同。實驗中使用的傳感器有直流兩線式和直流三線式兩種，其中光電傳感器、電感式傳感器、電容式傳感器、光纖傳感器均為直流三線式傳感器，磁性傳感器為直流兩線式傳感器。下面介紹NPN型傳感器的電路連接方式。

使用傳感器的注意事項：

1）傳感器不宜安裝在以下場所：陽光直射處、溫度高、可能會結霜處、有腐蝕性氣體處。

2）連接導線不要和電力線、動力線使用同一配線管或者配線槽，或者使用屏蔽線。

3）連接導線不能過細，長度不能過長。

4）接通電源後要等待一定時間才能進行檢測。

傳感器安裝工藝要求：

傳感器安裝方法正确，安裝結束後要進行傳感器的位置或靈敏度調節，使傳感器能準确地檢測到相應信号。

電路的安裝工藝要求：

1）連接導線選用正确。

2）電路各連接點連接可靠、牢固，外露銅絲最長不能超過2mm。

3）進接線排的導線都要編号，并套好号碼管。

4）同一接線端子的連接導線最多不能超過2根。

安裝工作的安全要求：

在裝配工作過程中，必須做到“安全第一”，請認真閱讀以下要求。

1）要正确使用一字或十字起子、尖嘴鉗、剝線鉗，防止在操作中發生起子或鉗子傷手的事故；

2）安裝結束确認接線正确無誤後才能送電進行檢測；

3）拆裝要在停電狀态下進行；

4）使用儀表帶電測量時，一定要按照儀表使用的安全規程進行；

5）安裝時，不用工具敲擊安裝器件，以防造成器材的損壞。

電感式接近開關的工作原理：

電感式接近開關内部用電磁線圈作為傳感元件，利用電磁感應原理來産生信号，因此，能非接觸式地檢測到金屬目标物，即有金屬目标物進入它的檢測範圍之内時産生信号輸出。

電感式傳感器一般都是三線制傳感器且有傳感器指示燈，當傳感器有信号輸出時，指示燈亮，當傳感器沒有信号輸出時，指示燈熄滅。

根據傳感器的結構和安裝支架的結構，要完成安裝，首先要拆下傳感器上的一個固定螺母，然後将傳感器插入支架安裝孔内，再将拆下的螺母旋上擰緊，傳感器就固定在支架上了。參考的具體安裝方法和步驟如下圖：

所需安裝的電感式傳感器的工作電壓為DC10-30V，因此安裝時要保證：給電感式傳感器提供合适的工作電壓，一般我們選用DC24V的電源給傳感器供電。進行電路安裝時，将棕色線接電源的“ ”，藍色線接電源的“-”，黑色線接信号輸入端。當傳感器用來為PLC提供信号時，可按如下圖所示的電氣原理圖接線。

連接線路時，傳感器的引出線一般通過接線端子排與電源及PLC相連接，具體的連接方法和步驟可參考下圖：

光電傳感器的：

漫反射式光電傳感器;

漫反射式光電傳感器集發射器與接收器于一體，在前方無物體時，發射器發出的光不會被接收器所接收到，開關不動作，如下圖（a）所示。當前方有物體時，接收器就能接收到物體反射回來的部分光線，通過檢測電路産生開關量的電信号輸出使開關動作，如下圖（b）所示。漫反射式光電傳感器的有效作用距離是由目标的反射能力決定的，即由目标表面性質和顔色決定。

反射式光電傳感器：

反射式光電傳感器也是集發射器與接收器于一體，但與漫射式光電傳感器不同的是其前方裝有一塊反射闆。當反射闆與發射器之間沒有物體遮擋時，接收器可以接收到光線，開關不動作，如下圖（a）所示。當被測物體遮擋住反射闆時，接收器無法接收到發射器發出的光線，傳感器産生輸出，開關動作，如下圖（b）所示：

對射式光電傳感器：

對射式光電傳感器的發射器和接收器是分離的。在發射器與接收器之間如果沒有物體遮擋，發射器發出的光線能被接收器接收到，開關不動作，如圖（a）所示。當有物體遮擋時，接收器接收不到發射器發出的光線，傳感器産生輸出信号，開關動作，如圖（b）所示。這種光電傳感器能辨别不透明的反光物體，有效距離大。因為發射器發出的光束隻跨越感應距離一次，因此不易受幹擾，可以可靠地用于野外或者粉塵污染較嚴重的環境中。

根據傳感器的結構和安裝支架的結構，要完成安裝，首先要将傳感器連接導線按下圖a所示從孔中穿過，再将傳感器的固定孔和安裝支架上的安裝孔對準後，插入螺絲并固定，傳感器就固定在支架上了。參考的具體安裝方法和步驟如下圖所示。

光纖傳感器：

光導纖維是利用光的完全内反射原理傳輸光波的一種介質，它是由高折射率的纖芯和包層所組成。包層的折射率小于纖芯的折射率，直徑大緻為0.1mm～0.2mm。當光線通過端面透入纖芯，在到達與包層的交界面時，由于光線的完全内反射，光線反射回纖芯層。這樣經過不斷的反射，光線就能沿着纖芯向前傳播且隻有很小的衰減。光纖式傳感器就是把發射器發出的光線用光導纖維引導到檢測點，再把檢測到的光信号用光纖引導到接收器來實現檢測的。按動作方式的不同，光纖式傳感也可分為對射式、漫反射式等多種類型。光纖式傳感器可以實現被檢測物體在較遠區域的檢測。由于光纖損耗和光纖色散的存在,在長距離光纖傳輸系統中,必須在線路适當位置設立中級放大器,以對衰減和失真的光脈沖信号進行處理及放大。

光纖傳感器使用注意事項：

1）不能安裝在以下場所：陽光直射處，濕度高、可能會結霜處，有腐蝕性氣體處，對本體有直接振動或沖擊影響處；

2）電力線、動力線與光電開關使用同一配線管或者配線槽時，會由于感應引起誤動作或者産品損壞，原則上請分開配線或者使用屏蔽線。

3）導線的延長請使用0.3mm以上的線，并控制在100m以下；

4）電源接通後，經過200ms以上才可以進行檢測，負載與光纖傳感器的電源分開時，請一定要先接通光纖傳感器的電源；

5）在切斷電源時會發生輸出脈沖情況，所以要先切斷負載或負載線的電源；

6）使用接插件式時，為了防止觸電或短路，請在不使用的連接電源端子上貼上保護用貼片；

7）放大器拆卸和安裝時請一定要切斷電源；

8）請不要在光纖單元固定于放大器單元的狀态下施加拉伸、壓縮等動作；

9）在使用時一定要确保保護罩已蓋好；

10）不要使用香蕉水、汽油、丙酮、燈油類進行清潔。

光纖傳感器的拆裝：

光纖傳感器由放大器單元、光纖單元和配線接插件單元三個組件組成，其安裝相對電感式傳感器、電容式傳感器要複雜一些，下面分别介紹光纖傳感器的三個組件的拆裝。

1）放大器單元的安裝

将光纖傳感器放大器單元中與光纖單元相連接的一側的鈎爪嵌入固定導軌後，再壓下直到挂鈎完全鎖定，如圖所示。

放大器單元安裝示意圖

注意：務必将與光纖單元相連的一側先嵌入導軌進行安裝，逆向安裝會導緻安裝強度下降。

2）放大器單元的拆卸

如下左圖所示，壓住1方向後，将光纖傳感器插入部往2的方向提，即可将放大器單元拆卸下來。

3）配線接插件單元的安裝

如上右圖所示将配線插件單元插入放大器單元的母接插件中，直到發出“咔”的聲音。

4）配線接插件單元的拆卸

滑動子接插件，如下左圖所示，按下接插件的扳鈕，使母/子接插件完全分離。

5）光纖單元的安裝

如上右圖所示，按1打開保護罩，按2打開鎖定撥杆，按3将光纖插入放大器單元插入口并确保插到底部，再按4将鎖定撥杆撥回原來位置固定住光纖，最後蓋上保護罩。

注：光纖的插入位置要到位，具體位置要求如下左圖所示。如不完全插入可能會引起檢測距離下降。

6）光纖單元的拆卸

如上右圖所示，打開保護罩，解除鎖定扳鈕，然後拔出光纖。

這種光纖傳感器反射入光量與放大器入光量指示燈的關系如下圖表所示。

磁性傳感器：

磁性開關的工作原理：

磁性開關是流體傳動系統中所特有的。磁性開關可以直接安裝在氣缸缸體上，當帶有磁環的活塞移動到磁性開關所在位置時，磁性開關内的兩個金屬簧片在磁環磁場的作用下吸合，發出信号。當活塞移開，舌簧開關離開磁場，觸點自動斷開，信号切斷。通過這種方式可以很方便地實現對氣缸活塞位置的檢測。

磁性開關的工作狀态：

磁性傳感器一般都是二線制傳感器且有傳感器指示燈。當傳感器指示燈亮時，表示有信号輸出，當指示燈熄滅時，表示傳感器沒有信号輸出，因此我們可以通過指示燈的亮滅來觀察傳感器的工作是否正常。

從應用原理上，磁性傳感器的種類主要有：

(1) 磁電感應式傳感器的特點

磁電感應式傳感器簡稱感應式傳感器，也稱電動式傳感器。它把被測物理量的變化轉變為感應電動勢，是一種機-電能量變換型傳感器，不需要外部供電電源，電路簡單，性能穩定，輸出阻抗小，又具有一定的頻率響應範圍(一般為10～1000Hz)，适用于振動、轉速、扭矩等測量。其中慣性式傳感器不需要靜止的基座作為參考基準，它直接安裝在振動體上進行測量，因而在地面振動測量及機載振動監視系統中獲得了廣泛的應用。但這種傳感器的尺寸和重量都較大。

(2) 磁電感應式傳感器的工作原理，分類與應用工作原理：根據電磁感應定律，N匝線圈在磁場中運動切割磁力線，線圈内産生感應電動勢e。e的大小與穿過線圈的磁通Φ變化率有關。按工作原理不同，磁電感應式傳感器可分為恒定磁通式和變磁通式，即動圈式傳感器和磁阻式傳感器。恒定磁通式磁電感應式傳感器按運動部件的不同可分為動圈式和動鐵式。動圈式磁電傳感器的中線圈是運動部件，基本形式是速度傳感器，能直接測量線速度或角速度，如果在其測量電路中接入積分電路或微分電路，那麼還可以用來測量位移或加速；動鐵式磁電感應式傳感器的運動部件是鐵芯，可用于各種振動和加速度的測量。

變磁通式磁電感應傳感器中，線圈和磁鐵都靜止不動， 轉動物體引起磁阻、磁通變化，常用來測量旋轉物體的角速度。如動畫所示，線圈3和磁鐵5靜止不動，測量齒輪1（導磁材料制成）每轉過一個齒，傳感器磁路磁阻變化一次，線圈3産生的感應電動勢的變化頻率等于測量齒輪1上齒輪的齒數和轉速的乘積。變磁通式傳感器對環境條件要求不高，能在-150～＋90℃的溫度下工作，不影響測量精度，也能在油、水霧、灰塵等條件下工作。但它的工作頻率下限較高，約為50Hz，上限可達100Hz。

2、霍爾式傳感器

(1) 霍爾傳感器的特點

霍爾傳感器也是一種磁電式傳感器。它是利用霍爾元件基于霍爾效應原理而将被測量轉換成電動勢輸出的一種傳感器。由于霍爾元件在靜止狀态下，具有感受磁場的獨特能力，并且具有結構簡單、體積小、噪聲小、頻率範圍寬（從直流到微波）、動态範圍大（輸出電勢變化範圍可達1000:1）、壽命長等特點，因此獲得了廣泛應用。

(2)霍爾傳感器原理金屬或半導體薄片置于磁場中，當有電流流過時，在垂直于電流和磁場的方向上将産生電動勢，這種物理現象稱為霍爾效應。

霍爾傳感器利用霍爾效應實現對物理量的檢測，按被檢測對象的性質可将它們的應用分為直接應用和間接應用。前者是直接檢測出受檢測對象本身的磁場或磁特性，後者是檢測受檢對象上人為設置的磁場，用這個磁場來作被檢測的信息的載體，通過它，将許多非電、非磁的物理量例如力、力矩、壓力、應力、位置、位移、速度、加速度、角度、角速度、轉數、轉速以及工作狀态發生變化的時間等，轉變成電量來進行檢測和控制。

(3)霍爾傳感器的應用

維持I、q 不變，則EH=f（B），這方面的應用有測量磁場強度的高斯計、測量轉速的霍爾轉速表、磁性産品計數器、霍爾式角編碼器以及基于微小位移測量原理的霍爾式加速度計、微壓力計等；維持I、B不變，則EH=f（q），這方面的應用有角位移測量儀等。維持q 不變，則EH=f（IB），即傳感器的輸出EH與I、B的乘積成正比，這方面的應用有模拟乘法器、霍爾式功率計等。

(4) 霍爾傳感器的選用注意事項

1．磁場測量。如果要求被測磁場精度較高，如優于±0.5％，那麼通常選用砷化镓霍爾元件，其靈敏度高，約為5—10mv/100mT.溫度誤差可忽略不計，且材料性能好，可以做的體積較小。在被測磁場精度較低，體積要求不高。如精度低于±0.5％時，最好選用矽和鍺雹爾元件。

2．電流測量。大部分霍爾元件可以用于電流測量，要求精度較高時。選用砷化镓霍爾元件，精度不高時，可選用砷化镓、矽、鍺等霍爾元件。

3．轉速和脈沖測量。測量轉速和脈沖時，通常是選用集成霍爾開關和銻化铟霍爾元件。如在錄像機和攝像機中采用了銻铟霍爾元件替代電機的電刷，提高了使用壽命。

4．信号的運算和測量。通常利用霍爾電勢與控制電流、被測磁場成正比，并與被測磁場同霍爾元件表面的夾角成正弦關系的特性，制造函數發生器。利用霍爾元件輸出與控制電流和被測磁場乘積成正比的特性。制造功率表、電度表等。

5．拉力和壓力測量。選用霍爾件制成的傳感器較其它材料制成的陣感器靈敏度和線性度更佳。

3、磁阻效應傳感器

磁阻元件類似霍爾元件，但它的工作原理是利用半導體材料的磁阻效應(或稱高斯效應)。磁阻效應與霍爾效應的區别在于感應電動勢相對于電流的方向，霍爾電勢是垂直于電流方向的橫向電壓，而磁阻效應則是沿電流方向的電阻變化。

上圖是一種測量位移的磁阻效應傳感器。将磁阻元件置于磁場中，當它相對于磁場發生位移時，元件内阻R1、R2發生變化，如果将它們接于電橋，則其輸出電壓比例于電阻的變化。磁阻效應與材料性質及幾何形狀有關，一般遷移率大的材料，磁阻效應愈顯著；元件的長、寬比愈小，磁阻效應愈大。磁阻元件可用于位移、力、加速度、磁場等參數的測量。

磁性傳感器是實現自動檢測和自動控制的首要環節。如果沒有傳感器對原始數據進行精确可靠測量，無論是信号轉換、信息處理及數據的顯示與控制，都将無從談起。沒有精确可靠的傳感器，就沒有自動檢測和控制系統。由此可見，磁性傳感器起着巨大的作用。

本文來源于互聯網，暖通南社整理編輯。

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