项目4.1电位器式位移传感器在位置检测（课件）- 《传感器与检测技术》同步教学（清华大学版）

06 一月 2024 1 模块四 位移传感器的应用 位移传感器的应用 06 一月 2024 2 引入项目 概述 位移是物体在一定方向上的位置变化，是机械行业中最常用的被测物理量之一，位移传感器的作用就是将直线或环形机械位移量转换成电信号，利用相应的位移传感器可以测量位移、距离、位置、尺寸、角度、角位移等物理量。 位移传感器的应用 06 一月 2024 3 位移传感器的应用 电位器式位移传感器在位置检测与控制中的应用 差动变压器式微位移测量仪的设计 光栅位移传感器在数控机床中的应用 模块结构 位移传感器的应用 06 一月 2024 4 预备知识 基尔霍夫电压定律 运算放大电路 电磁感应原理 螺旋测位移 光的衍射、干涉原理 位移传感器的应用 06 一月 2024 5 项目一 电位器式位移传感器在位置检测与控制中的应用 一、项目目标 通过该项目的学习，掌握电位器式位移传感器的特点，知道其主要参数，学会正确选电位器式位移传感器。 利用电位器式位移传感器设计一线位移测量装置，控制范围0～100mm。 位移传感器的应用 06 一月 2024 6 二、项目分析 电位器式位移传感器在机械设备的行程控制及位置检测中占有很重要的地位，它具有精度高、量程范围大、移动平滑、舒畅、分辨率高、寿命长的特点，尤其在较大位移测量中得到了广泛的应用，如注塑机、成型机、压铸机、印刷机械、机床等。 工程应用中，通过电位器式位移传感器将机械位移转换成电阻的变化，再通过应用电路将电阻的变化转换成电压的变化，并制成分度表；相应地，根据输出电压的数值，即可知道位移的多少。 位移传感器的应用 06 一月 2024 7 目前，国内外电位器式位移传感器的生产厂家很多，技术已经非常成熟。对于拉杆式、滑块式位移传感器其测量位移可以达到3000mm。 电位器式位移传感器是将位移的变化转换成电阻的变化，为了与PLC及单片机等智能控制器配合完成自动检测与控制，往往要通过检测电路将传感器输出信号转换成标准信号，如电压、电流等。再通过I/V转换、A/D转换电路得到数字信号，并送数字显示器件仪表进行显示位移值，或输出控制信号，实现位置检测与控制，类似于电气控制中的行程开关。 本项目通过电位器式位移传感器实现行程控制。 位移传感器的应用 06 一月 2024 8 三、项目实施 1．电路原理 在工程应用中，需将阻值的变化转换成电压或电流等标准信号，电压主要有：0～5V、0～10V、±5V和±10V，电流为：4mA～20mA；要将电阻变化转换成标准信号，可能采用各企业生产的变送器，也可以自己根据实际情况进行设计制作。 目前，企业生产的信号变换器可分为内置式和外置式两种。内置式是将电路直接安装在传感器的内部，而外置式已做成品，可以方便地安装在传感器外面。 位移传感器的应用 06 一月 2024 9 电位器式位移传感器在位置检测中的应用电路图如图4.1所示。 图4.1 电位器式位移传感器在位置检测中的应用电路图 位移传感器的应用 06 一月 2024 10 图中RP1为机械位移传感器，若总机械行程小于100mm，则可选行程为100mm的电位器式位移传感器。图中，RP1滑动端输出电压经IC1A构成的电压跟随器送到由IC1B、和IC1C组成的电压比较器，分别输出行程下限和上限控制信号。 RP1滑动端输出电压为0～5V，则IC1A输出也为0～5V电压。对于IC1C来说，若实际行程小于下限行程（即V+<V-）时，则IC1C输出为0V；若实际行程超过下限行程（即V+>V-）时，则IC1C输出为5V；而此时IC1B因其V+>V-而始终为5V。 位移传感器的应用 06 一月 2024 11 对于IC1B来说，当实际行程小于上限（即V+<V-）时，输出的上限控制信号为5V；当实际行程超过上限（即V+<V-）时，此时IC1B输出的上限控制信号为0V；而此时的IC1C因V+>V-一直保持为5V。 图中RP2用于调节上限位置，其调节范围是20mm～100mm；RP3用于调节下限位置，其调节范围是0～20mm。 位移传感器的应用 06 一月 2024 12 2．电路制作 要根据原理图，选择合适的元器件制作电路，其中RP2、RP3为外接电位器，用于调节上、下限位置。 电路制作完成后，只要元器件参数正确、没有接错，电路参数不需要调试即可工作。每次工作前，要设置上、下限位置。 位移传感器的应用 0