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SICK傳感器工作原理和選擇

日期:2020-12-21瀏覽:309次

SICK傳感器工作原理和選擇

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SICK傳感器工作原理:
SICK傳感器是采用光電元件作為檢測元件的傳感器。它首先把被測量的變化轉換成光信號的變化,然后借助光電元件進一步將光信號轉換成電信號。光電傳感器一般由光源、光學通路和光電元件三部分組成。由光通量對光電元件的作用原理不同所制成的光學測控系統是多種多樣的,按光電元件(光學測控系統)輸出量性質可分二類,即模擬式光電傳感器和脈沖(開關)式光電傳感器.模擬式光電傳感器是將被測量轉換 光電傳感器成連續變化的光電流,它與被測量間呈單值關系.模擬式光電傳感器按被測量(檢測目標物體)方法可分為透射(吸收)式,漫反射式,遮光式(光束阻檔)三大類.所謂透射式是指被測物體放在光路中,恒光源發出的光能量穿過被測物,部份被吸收后,透射光投射到光電元件上;所謂漫反射式是指恒光源發出的光投射到被測物上,再從被測物體表面反射后投射到光電元件上;所謂遮光式是指當光源發出的光通量經被測物光遮其中一部份,使投射剄光電元件上的光通量改變,改變的程度與被測物體在光路位置有關. 光敏二極管是常見的光傳感器。光敏二極管的外型與一般二極管一樣,只是它的管殼上開有一個嵌著玻璃的窗口,以便于光線射入,為增加受光面積,PN結的面積做得較大,光敏二極管工作在反向偏置的工作狀態下,并與負載電阻相串聯,當無光照時,它與普通二極管一樣,反向電流很?。?lt;µA),稱為光敏二極管的暗電流;當有光照時,載流子被激發,產生電子-空穴,稱為光電 光電傳感器載流子。在外電場的作用下,光電載流子參于導電,形成比暗電流大得多的反向電流,該反向電流稱為光電流。光電流的大小與光照強度成正比,于是在負載電阻上就能得到隨光照強度變化而變化的電信號。 光敏三極管除了具有光敏二極管能將光信號轉換成電信號的功能外,還有對電信號放大的功能。光敏三級管的外型與一般三極管相差不大,一般光敏三極管只引出兩個極——發射極和集電極,基極不引出,管殼同樣開窗口,以便光線射入。為增大光照,基區面積做得很大,發射區較小,入射光主要被基區吸收。工作時集電結反偏,發射結正偏。在無光照時管子流過的電流為暗電流Iceo=(1+β)Icbo(很?。?,比一般三極管的穿透電流還??;當有光照時,激發大量的電子-空穴對,使得基極產生的電流Ib增大,此刻流過管子的電流稱為光電流,集電極電流Ic=(1+β)Ib,可見光電三極管要比光電二極管具有更高的靈敏度。

SICK傳感器選擇:
傳感器數量的選擇是根據電子衡器的用途、秤體需要支撐的點數(支撐點數應根據使秤體幾何重心和實際重心重合的原則而確定)而定。一般來說,秤體有幾個支撐點就選用幾只傳感器,但是對于一些特殊的秤體如電子吊鉤秤就只能采用一個傳感器,一些機電結合秤就應根據實際情況來確定選用傳感器的個數。傳感器量程的選擇可依據秤的大稱量值、選用傳感器的個數、秤體的自重、可能產生的大偏載及動載等因素綜合評價來確定。一般來說,傳感器的量程越接近分配到每個傳感器的載荷,其稱量的準確度就越高。但在實際使用時,由于加在傳感器上的載荷除被稱物體外,還存在秤體自重、皮重、偏載及振動沖擊等載荷,因此選用傳感器量程時,要考慮諸多方面的因素,保證傳感器的安全和壽命。
傳感器量程的計算公式是在充分考慮到影響秤體的各個因素后,經過大量的實驗而確定的。
公式如下:
C=K-0K-1K-2K-3(Wmax+W)/N
C—單個傳感器的額定量程
W—秤體自重
Wmax—被稱物體凈重的大值
N—秤體所采用支撐點的數量
K-0—保險系數,一般取值在1.2~1.3之間
K-1—沖擊系數
K-2—秤體的重心偏移系數
K-3—風壓系數
根據經驗,一般應使傳感器工作在其30%~70%量程內,但對于一些在使用過程中存在較大沖擊力的衡器,如動態軌道衡、動態汽車衡、鋼材秤等,在選用傳感器時,一般要擴大其量程,使傳感器工作在其量程的20%~30%之內,使傳感器的稱量儲備量增大,以保證傳感器的使用安全和壽命。
要考慮各種類型傳感器的適用范圍:傳感器的準確度等級包括傳感器的非線形、蠕變、蠕變恢復、滯后、重復性、靈敏度等技術指標。在選用傳感器的時候,不要單純追求高等級的傳感器,而既要考慮滿足電子秤的準確度要求,又要考慮其成本。
對傳感器等級的選擇必須滿足下列兩個條件:滿足儀表輸入的要求。稱重顯示儀表是對傳感器的輸出信號經過放大、A/D轉換等處理之后顯示稱量結果的。因此,傳感器的輸出信號必須大于或等于儀表要求的輸入信號大小,即將傳感器的輸出靈敏度代人傳感器和儀表的匹配公式,計算結果須大于或等于儀表要求的輸入靈敏度。滿足整臺電子秤準確度的要求。一臺電子秤主要是由秤體、傳感器、儀表三部分組成,在對傳感器準確度選擇的時候,應使傳感器的準確度略高于理論計算值,因為理論往往受到客觀條件的限制,如秤體的強度差一點,儀表的性能不是很好、秤的工作環境比較惡劣等因素都直接影響到秤的準確度要求,因此要從各方面提高要求,又要考慮經濟效益,確保達到目的。

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