传感器
3.8 接近传感器及应用
接近传感器又称为接近开关，是一种具有感知物体接近能力的器件。它利用非接触式位移传感器来识别被测物体的接近程度，当距离达到设定阈值时，便输出开关电压信号。 3.8.1 接近传感器的类型与选择
1.接近传感器（比机械开关）的特点 2.接近传感器的分类 3.接近传感器的应用 4.接近传感器的选用原则
（1）按使用要求选择 （2）按动作距离选择 （3）按输出信号要求选择 （4）按工作电源选择 （5）按信号感应面的位置选择 （6）按工作环境选择 （7）按价格选择 3.8.2 接近传感器
1.电容式接近传感器
接近传感器接线图
（1）电容式接近传感器的工作原理及结构 电路组成如图3-43所示。检测电极与大地之间存在的电容量组成振荡电路，振荡输出。当被检测物体接近时，停振。
电容式接近传感器应用最多的是如图3-44所示的圆柱形接近传感器，它主要由检测电极、检测电路、引线及外壳等组成。在传感器的内部还装有灵敏度调节电位器，还可用此电位器调节工作距离。电路中还装有指示灯。
（2）电容式接近传感器的特性
（3）使用电容式接近传感器时应注意的问题 ①检测区不应有金属物体。 ②在安装使用时应远离高频电场。 2.电感式接近传感器
（1）电感式接近传感器的工作原理 由高频振荡电路、检波电路、放大电路、整形电路及输出电路组成，如图3-45所示。检测用敏感元件为线圈，是振荡电路的一部分。在当金属物体接近检测线圈时，因产生涡流使振荡减弱以至停振。
电感式接近传感器的基本结构有圆柱型、基座型、槽型及贯穿型，以适应于不同检测场合的需要，如图3-46所示。
（2）电感式接近传感器的主要特性
3.SC205接近开关专用集成电路
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4.光电开关
光电开关可分为直射(透射)型和反射型两种。其结构有分离型和一体化两类。 （1）反射分离型主动开关 如图3-48所示，它采用主动式探测系统，工作电压有AC110V、AC220V、DCl2V三种，交流直流电源可自动切换，保持工作不间断。
（2）一体化光电开关 把传感器与控制器组合在一起。它具有体积小、安装方便、灵敏度高、精度高，抗干扰能力强等优点，适用于远距离及微小物体的检测以及高速运动或高精度定位物体的检测。
5.霍尔式接近开关
用霍尔开关集成电路构成接近开关或无触点行程开关，有外围电路少，信号强，抗干扰能力强,对环境条件要求不高等优点，广泛用作工位识别、停动识别、极限位置识别、运动方向识别、运动状态识别传感器及可逆计数传感器、N/S极单稳态传感器等。
3.9 传感器在MPS系统中的应用
MPS是模拟生产系统的英文缩写，模拟一个典型的顺序控制系统。如图3-50所示，它由五个不同的工作站组成，采用气压驱动，S7－300型可编程控制器控制。 3.9.1 工作站1中使用的来料检测传感器
工作站1的任务是送料，将物料送到工作站2，如图3-51所示。
在本站主要使用了四种感测装置：光纤对射式传感器，检测圆柱型料仓中有无物料；干簧片式传感器检测物料推出气缸是否伸出到位；真空阀检测真空吸盘吸取物料时的真空度；行程开关检测摆动缸的摆动是否到位。
3.9.2 工作站2中使用的材料检测传感器
工作站2的任务是选送料。将符合要求的物料经推出汽缸推入滑槽，滑入工作站3；不符合要求的物料随平台下降，从下方推出。
物料颜色检测：电容式、电感式及漫射式光电传感器，其信息通过PLC传送到工作站5，用于三种工件的分类。电容式传感器可以检测各种材质的物体，电感式传感器只能检测金属物体，漫射式光电传感器则对表面吸收光的黑色物体不敏感。利用它们的特性组合，可以判别到来的三种材料：表面镀铬的圆柱形塑料，红色圆柱形塑料，黑色圆柱形塑料。
无杆气缸的升降位置检测：利用霍尔传感器作接近开关。 物料厚度的检测：是一个线性度很好的线绕电位器式传感器。 3.9.3 工作站3中使用的多种传感器
工作站3的任务是对物料进行加工，对物料进行夹紧并钻孔。它由转盘、电钻和物料夹紧气缸组成。检测是否来料的电容式传感器。检测转盘旋转90°的电感式传感器，当其靠近转盘底面金属凸块时发出信号。如图3-53所示，电感式和电容式传感器的安装高度和位置应有区别，以免错判。检测夹紧装置的干簧管传感器：本站的物料夹紧检测，钻头下降检测，钻孔检验及三个气缸的到位检测全部采用干簧片式传感器。检验孔径的测杆。
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3.9.4. 工作站4中使用的干簧片式位置传感器
工作站4的任务是工件传递，将工作站3加工完的工件传送到工作站5。 3.9.5 工作站5中使用的光断续器
工作站5的任务是将工件分类送出，实现物料的分类摆放。如图3-54所示，用对射式光断续器检测传送带上由第四站送来的工件。在滑槽的前端装有一个反射式光断续器，检测物料是否滑入滑槽内和滑槽是否已满。
3.10 传感器在无损探伤中的应用
常用的无损探伤技术有电涡流探伤、漏磁探伤、超声波探伤和红外无损检测等。其中，电涡流探伤仅适用于金属材料，漏磁探伤仅适用于铁磁材料。 3.10.1 超声波探伤
超声波探伤可检测高速运动的板料和棒料，可构成全自动检测系统，不但能发出报警信号，还可在有缺陷区域喷上有色涂料，并根据缺陷程度作出“通过”或“拒收”的决定。
（1）透射测试法 当材料内有缺陷时，材料内的不连续性成为超声波传输的障碍，超声波通过这种障碍时只能透射一部分声能。如图3-55所示，把超声发射探头和接收探头分置于试件的俩侧一条直线上，并保证探头和试件之间有良好的声耦合（向探头下面喷水），任何缺陷都会使接收信号下降，甚至完全消失。
（2）反射测试法 用反射法的脉冲回波技术精度较高。如图3-56所示，脉冲发生器通过探头将超声波脉冲向试件发射，如果有缺陷，其回波会在示波管上显示，根据示波器上的读数所获得的脉冲间隔时间即可测得缺陷的深度。
3.10.2 红外无损检测技术
红外无损检测是通过测量热流或热量来鉴定金属或非金属材料质量、探测内部缺陷的。对于某些用X射线、超声波等无法探测的局部缺陷，用红外无损检测可取得较好效果。
红外无损检测分主动式和被动式两类。主动式是人为地在被测物体上注入(或移出)固定热量，探测物体表面热量或热流变化规律，并以此分析判断物体的质量。被动式则是用物体自身的热辐射作为辐射源，探测其辐射的强弱或分布情况，判断物体内部有无缺陷。
（1）焊接缺陷的无损检测 焊口表面起伏不平，用X射线、超声波、涡流等方法难于发现缺陷。红外无损检测则不受表面形状限制，能方便快速地发现焊接区域的各种缺陷。
在焊接区的两端加一交流电压，电流通过焊口时因集肤效应，靠近表面的电流密度将比下层大，产生的热量大小正比于材料的电阻率和电流密度的平方。存在缺陷的焊接区，缺陷处的电阻很大，温度升高。用红外测温设备测出缺陷点。
（2）铸件内部缺陷探测 对内部非常复杂的精密铸件，只需在铸件内部通以液态氟利昂冷却，使冷却通道内有最好的冷却效果，然后利用红外热像仪快速扫描铸件整个表面。如果通道内有残余型芯或者壁厚不匀，在热图中即可明显地看出。
（3）疲劳裂纹探测 探测疲劳裂纹可采用主动探测法。
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传感器11第3章8、9、10
