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角度位移传感器原理及应用 传感器工作原理

时间:2020-05-15    来源:仪多多仪器网    作者:仪多多商城     

    角度位移是利用角度变化来定位物体位置的元件。适用于汽车,宇宙装置、导弹、飞机雷达天线的伺服系统以及注塑机,木工机械,印刷机,电子尺,机器人,工程监测,控制运动器械等需要精确测量位移的场合。本文介绍角度位移传感器原理及其应用实例。

    角度位移传感器原理:

    角度传感器用来检测角度的。它的身体中有一个孔,可以配合乐高的轴。当连结到RCX上时,轴每转过1/16圈,角度传感器就会计数一次。往一个方向转动时,计数增加,转动方向改变时,计数减少。计数与角度传感器的初始位置有关。当初始化角度传感器时,它的计数值被设置为0,如果需要,你可以用编程把它重新复位。

    角度位移传感器实例:

    如果把角度传感器连接到马达和轮子之间的任何一根传动轴上,必须将正确的传动比算入所读的数据。举一个有关计算的例子。在你的机器人身上,马达以3:1的传动比与主轮连接。角度传感器直接连接在马达上。所以它与主动轮的传动比也是3:1。也就是说,角度传感器转三周,主动轮转一周。角度传感器每旋转一周计16个单位,所以16*3=48个增量相当于主动轮旋转一周。现在,我们需要知道齿轮的圆周来计算行进距离。幸运地是,每一个LEGO齿轮的轮胎上面都会标有自身的直径。我们选择了体积最大的有轴的轮子,直径是81.6CM(乐高使用的是公制单位),因此它的周长是81.6×π=81.6×3.14≈256.22CM。现在已知量都有了:齿轮的运行距离由48除角度所记录的增量然后再乘以256。我们总结一下。称R为角度传感器的分辨率(每旋转一周计数值),G是角度传感器和齿轮之间的传动比率。我们定义I为轮子旋转一周角度传感器的增量。即:

    I=G×R

    在例子中,G为3,对于乐高角度传感器来说,R一直为16.因此,我们可以得到:

    I=3×16=48

    每旋转一次,齿轮所经过的距离正是它的周长C,应用这个方程式,利用其直径,你可以得出这个结论。

    C=D×π

    在我们的例子中:

    C=81.6×3.14=256.22

    最后一步是将传感器所记录的数据-S转换成轮子运动的距离-T,使用下面等式:

    T=S×C/I

    如果光电传感器读取的数值为296,你可以计算出相应的距离:

    T=296×256.22/48=1580距离(T)的单位与轮子直径单位是相同的。

    角度位移传感器实际上应用:

    使用角度传感器来控制你的轮子可以间接的发现障碍物。原理非常简单:如果马达角度传感器构造运转,而齿轮不转,说明你的机器已经被障碍物给挡住了。此技术使用起来非常简单,而且非常有效;唯一要求就是运动的轮子不能在地板上打滑(或者说打滑次数太多),否则你将无法检测到障碍物。如果是一个空转的齿轮连接到马达上就可以避免这个问题,这个轮子不是由马达驱动而是通过装置的运动带动它:在驱动轮旋转的过程中,如果惰轮停止了,说明你碰到障碍物了。

    在许多情况下角度传感器是非常有用的:控制手臂,头部和其它可移动部位的位置。值的注意的是,当运行速度太慢或太快时,RCX在精确的检测和计数方面会受到影响。事实上,问题并不是出在RCX身上,而是它的操作系统,如果速度超出了其指定范围,RCX就会丢失一些数据。SteveBaker用实验证明过,转速在每分钟50到300转之间是一个比较合适的范围,在此之内不会有数据丢失的问题。然而,在低于12rpm或超过1400rm的范围内,就会有部分数据出现丢失的问题。而在12rpm至50rpm或者300rpm至1400rpm的范围内时,RCX也偶会出现数据丢失的问题。

影响热电偶温度传感器工作原理因素有那些?

    热电偶温度传感器实际上是一种能量转换器,它将热能转换为电能,用所产生的热电势测量温度。热电偶是一次仪表,它直接测量温度,并把温度信号转换成热电动势信号,通过电气仪表(二次仪表)转换成被测介质的温度。    热电偶测温的基本原理是两种不同成份的材质导体组成闭合回路,当两端存在温度梯度时,回路中就会有电流通过,此时两端之间就存在电动势——热电动势:    这就是所谓的塞贝克效应。两种不同成份的均质导体为热电极,温度较高的一端为工作端,温度较低的一端为自由端,自由端通常处于某个恒定的温度下。根据热电动势与温度的函数关系,制成热电偶分度表;分度表是自由端温度在0℃时的条件下得到的,不同的热电偶具有不同的分度表。    在热电偶回路中接入第三种金属材料时,只要该材料两个接点的温度相同,热电偶所产生的热电势将保持不变,即不受第三种金属接入回路中的影响。因此,在热电偶测温时,可接入测量仪表,测得热电动势后,即可知道被测介质的温度。    两种不同成份的导体(称为热电偶丝材或热电极)两端接合成回路,当接合点的温度不同时,在回路中就会产生电动势,这种现象称为热电效应,而这种电动势称为热电势。热电偶就是利用这种原理进行温度测量的,其中,直接用作测量介质温度的一端叫做工作端(也称为测量端),另一端叫做冷端(也称为补偿端);冷端与显示仪表或配套仪表连接,显示仪表会指出热电偶所产生的热电势。    而影响热电偶温度传感器工作的因素也很多,其中插入深度、响应时间、热阻抗增加、热辐射四个因素是最主要的因素:    热电偶测温点的选择是重要的。测温点的位置,对于生产工艺过程而言,一定要具有典型性、代表性,否则将失去测量与控制的意义。热电偶插入被测场所时,沿着传感器的长度方向将产生热流。当环境温度低时就会有热损失。致使热电偶温度传感器与被测对象的温度不一致而产生测温误差。总之,由热传导而引起的误差,与插入深度有关。而插入深度又与保护管材质有关。金属保护管因其导热性能好,其插入深度应该深一些,陶瓷材料绝热性能好,可插入浅一些。接触法测温的基本原理是测温元件要与被测对象达到热平衡。因此,在测温时需要保持一定时间,才能使两者达到热平衡。而保持时间的长短,同测温元件的热响应时间有关。而热响应时间主要取决于传感器的结构及测量条件,差别极大。对于气体介质,尤其是静止气体,至少应保持30min以上才能达到平衡;对于液体而言,较快也要在5min以上。对于温度不断变化的被测场所,尤其是瞬间变化过程,全过程仅1秒钟,则要求传感器的响应时间在毫秒级。因此,普通的温度传感器不仅跟不上被测对象的温度变化速度出现滞后,而且也会因达不到热平衡而产生测量误差。可以选择响应快的传感器。对热电偶而言除保护管影响外,热电偶的测量端直径也是其主要因素,即偶丝越细,测量端直径越小,其热响应时间越短。    在高温下使用的热电偶温度传感器,如果被测介质为气态,那么保护管表面沉积的灰尘等将烧熔在表面上,使保护管的热阻抗增大;如果被测介质是熔体,在使用过程中将有炉渣沉积,不仅增加了热电偶的响应时间,而且还使指示温度偏低。因此,除了定期检定外,为了减少误差,经常抽检也是必要的。例如,进口铜熔炼炉,不仅安装有连续测温热电偶温度传感器,还配备消耗型热电偶测温装置,用于及时校准连续测温用热电偶的准确度。

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E+H电导率传感器的使用注意事项介绍

    E+H传感器电导率仪主要是测液体介质之间传递电流能力的仪器,一般用于电力、化工、冶金、环保、制药、野外、湖泊、科研、食品和自来水等溶液中电导率值的连续监测,同时在水处理,水养殖试验方面也有应用。

 

    电导率仪常规的分类是按便携性分的,分为:便携式电导率仪,台式电导率仪和笔式电导率仪。也有的按用途分为:

    实验室用电导率仪,工业在线电导率仪等。也有的按先进程度分为经济型电导率仪,智能型电导率仪,精密型电导率仪或分为指针式电导率仪,数显式电导率仪。

    笔式电导率仪,一般制成单一量程,测量范围狭,为专用简便仪器。笔形还有制成TDS计,用于测量饮用水质量,盐度计测量汤(溶液)盐度等。

    便携式和台式电导率仪测量范围较广,常用仪器,不同点是便携式采用直流供电,可携带到现场。实验室电导率仪测量范围广、功能多、测量精度高。

    工业用电导率仪的特点是要求稳定性好、工作可靠,有一定的测量精度、环境适应能力强、抗干扰能力强,具有模拟里量输出、数字通讯、上下限报警和控制功能等。

    E+H电导率传感器的特性:

    1、测量准确

    2、电极常数经过严格标定

    3、耐高温、高压

    4、制作材料特殊,不易被玷污

    5、一体式构造,坚固耐用

    6、多种安装方式,侵入式、管路式、流通槽式

    7、高温蒸汽消毒(140℃)

    E+H电导率仪在使用时要注意以下三点:

    1.电极的引线不能湿润,否则将测不准。

    2.高纯水被盛进容器后应迅速丈量,否则电导率降低很快,由于空气中的溶进水里变成碳酸根离子。

    3.盛被测溶液的容器必须清洁,无离子玷污。

    E+H电导率传感器的应用和原理:

    E+H电导率传感器技术是一个非常重要的工程技术研究领域,用于对液体的电导率进行测量;

    被广泛应用于人类生产生活中,成为电力、化工、环保、食品、半导体工业、海洋研究开发等工业生产与技术开发中必不可少的一种检测与监测装置。

    E+H电导率传感器主要对工业生产用水、人类生活用水、海水特性、电池中电解液性性质等进行测量与检测。

    E+H电导率传感器根据测量原理与方法的不同可以分为电机型E+H电导率传感器、电感型E+H电导率传感器以及超声波E+H电导率传感器。

    电极型E+H电导率传感器根据电解导电原理采用电阻测量法。对电导率实现测量,其电导测量电极在测量过程中表现为一个复杂的电化学系统;

    电感型E+H电导率传感器依据电磁感应原理实现对液体电导率的测量;超音波E+H传感器根据超声波在液体中变化对电导率进行测量,其中以前2种传感器应用zui为广泛。

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