電氣培訓技巧-1

1、電氣培訓電氣培訓-1 繼電器繼電器 傳感器傳感器 光電傳感器光電傳感器EE II01/02/20112022-5-9Prepared by: More Guo 2負載電負載電源源動觸動觸點點靜觸靜觸點點復歸彈復歸彈簧簧作用：作用：1 1）輸入與輸出電路之間的隔離輸入與輸出電路之間的隔離2 2）信號轉換（從斷到接通或反之）信號轉換（從斷到接通或反之）3 3）增加輸出電路（即切換幾個增加輸出電路（即切換幾個負載或切換不同電源負載）負載或切換不同電源負載）4 4）重復信號重復信號5 5）切換不同電壓或電流負載切換不同電壓或電流負載6 6）保留輸出信號保留輸出信號7 7）閉鎖電路閉鎖電路8）提供遙控）

2、提供遙控定義：繼電器就是一個電子開關定義：繼電器就是一個電子開關繼電器繼電器-定義，作用定義，作用2022-5-9Prepared by: More Guo 3繼電器繼電器-電壽命電壽命2022-5-9Prepared by: More Guo 4說明：1）負載占空比一般為50%，也可以15%、25%、40%、60%。2）通斷頻率一般選用600次/小時、1200次/小時、1800次/小時，國外也選用360次/小時。3）失效判據(jù)：觸點不通、吸合電壓高于最大吸合電壓、釋放電壓低于最小釋放電壓、絕緣電阻小于設計值的75%等。4) 對點透氣孔全密封產(chǎn)品,試驗時要將透氣孔打開。 試驗方法試驗方法：在標準

3、試驗條件下，觸點加額定負載，線：在標準試驗條件下，觸點加額定負載，線圈激勵值為額定電壓，以規(guī)定的負載比和通斷頻率進圈激勵值為額定電壓，以規(guī)定的負載比和通斷頻率進行觸點開閉循環(huán)，在完成行觸點開閉循環(huán)，在完成10%、50%、75%、100%的的規(guī)定循環(huán)次數(shù)時，檢查觸點的工作情況，按規(guī)定失效規(guī)定循環(huán)次數(shù)時，檢查觸點的工作情況，按規(guī)定失效判據(jù)判斷繼電器是否達到規(guī)定的電壽命要求。判據(jù)判斷繼電器是否達到規(guī)定的電壽命要求。繼電器繼電器-機械壽命機械壽命2022-5-9Prepared by: More Guo 5 試驗目的試驗目的：評定繼電器在額定激勵條件下，在全部擴展的循環(huán)次數(shù)內的機械性評定繼電器在額定激

4、勵條件下，在全部擴展的循環(huán)次數(shù)內的機械性能。能。 試驗方法試驗方法：在常溫狀態(tài)下，觸點不加負載，線圈激勵值為額定電壓，以規(guī)定在常溫狀態(tài)下，觸點不加負載，線圈激勵值為額定電壓，以規(guī)定的通斷頻率進行觸點開斷循環(huán)，在完成的通斷頻率進行觸點開斷循環(huán)，在完成10%、50%、75%、100%的規(guī)定循環(huán)次數(shù)時，的規(guī)定循環(huán)次數(shù)時，檢查觸點的工作情況，按規(guī)定失效判據(jù)判斷繼電器是否達到規(guī)定的機械壽命要求。檢查觸點的工作情況，按規(guī)定失效判據(jù)判斷繼電器是否達到規(guī)定的機械壽命要求。說明說明：1）通斷頻率一般選用）通斷頻率一般選用18000次次/小時。小時。2）失效判據(jù)：觸點不通、吸合電壓高于最大吸合電壓、釋放電壓低于最

5、小吸）失效判據(jù)：觸點不通、吸合電壓高于最大吸合電壓、釋放電壓低于最小吸合電壓、絕緣電阻不良等。合電壓、絕緣電阻不良等。3）循環(huán)次數(shù)：一般為）循環(huán)次數(shù)：一般為106或或107次次傳感器傳感器-定義定義2022-5-9Prepared by: More Guo 6物理量物理量電量電量定義：定義： 傳感器是借助于檢測元件接收一種形式的信息，并按一定的規(guī)律將所傳感器是借助于檢測元件接收一種形式的信息，并按一定的規(guī)律將所獲取的信息轉換成另一種信息的裝置。獲取的信息轉換成另一種信息的裝置。 目前，傳感器轉換后的信號大多為電信號。因而從狹義上講，傳感器目前，傳感器轉換后的信號大多為電信號。因而從狹義上講，傳

6、感器是把外界輸入的非電信號轉換成電信號的裝置。是把外界輸入的非電信號轉換成電信號的裝置。傳感器傳感器-構成構成2022-5-9Prepared by: More Guo 7構成：構成： 傳感器一般由敏感器件與輔助器件組成。敏感器件是傳感器的核心，它的作用是直傳感器一般由敏感器件與輔助器件組成。敏感器件是傳感器的核心，它的作用是直接感受被測物理量，并對信號進行轉換輸出。輔助器件則是對敏感器件輸出的電信號進接感受被測物理量，并對信號進行轉換輸出。輔助器件則是對敏感器件輸出的電信號進行放大、阻抗匹配，以便于后續(xù)儀表接入。行放大、阻抗匹配，以便于后續(xù)儀表接入。 ddV傳感器傳感器-分類分類2022-5

7、-9Prepared by: More Guo 8分類分類：(1)(1)按被測物理量分類按被測物理量分類: :(2)(2)按工作的物理基礎分類按工作的物理基礎分類: :(3)(3)按信號變換特征按信號變換特征: :(4)(4)按敏感元件與被測對象之間的能量關系按敏感元件與被測對象之間的能量關系: :位移位移, ,力力, ,溫度等溫度等. .機械式機械式, ,電氣式電氣式, ,光學式光學式, ,流體式等流體式等. .物性型物性型, ,結構型結構型. .能量轉換型和能量控制型能量轉換型和能量控制型. .電阻式傳感器電阻式傳感器2022-5-9Prepared by: More Guo 9 電阻式傳

8、感器電阻式傳感器是把被測量轉換為電阻變化的一種傳感器是把被測量轉換為電阻變化的一種傳感器. 按工作的原理可分為按工作的原理可分為:變阻器式、電阻應變式、熱敏式、變阻器式、電阻應變式、熱敏式、光敏式、電敏式光敏式、電敏式.變阻器式傳感器變阻器式傳感器電阻應變式傳感器電阻應變式傳感器變阻器式傳感器變阻器式傳感器2022-5-9Prepared by: More Guo 10（1） 工作原理工作原理RxklR )2(xkkR kR 變阻器式傳感器變阻器式傳感器2022-5-9Prepared by: More Guo 11煤氣煤氣包包鋼鋼絲絲案例：案例：煤氣包儲量檢測煤氣包儲量檢測原理原理直接將代表

9、煤氣包儲量的高度直接將代表煤氣包儲量的高度變化轉換為鋼絲的電阻變化變化轉換為鋼絲的電阻變化電阻應變式傳感器電阻應變式傳感器2022-5-9Prepared by: More Guo 12應變片應變片： 金屬電阻應變片的工作原理是基于金屬導體的應變效應，即金屬導金屬電阻應變片的工作原理是基于金屬導體的應變效應，即金屬導體在外力作用下發(fā)生機械變形時，其電阻值隨著它所受機械變形（伸長或體在外力作用下發(fā)生機械變形時，其電阻值隨著它所受機械變形（伸長或縮短）的變化而發(fā)生變化的現(xiàn)象。縮短）的變化而發(fā)生變化的現(xiàn)象。 電阻應變式傳感器電阻應變式傳感器2022-5-9Prepared by: More Guo

10、13案例：案例：電子稱電子稱原理原理將物品重量通過懸臂梁轉化結將物品重量通過懸臂梁轉化結構變形再通過應變片轉化為電構變形再通過應變片轉化為電量輸出。量輸出。2022-5-9Prepared by: More Guo 14直流電橋的連接方式直流電橋的連接方式a)半橋單臂半橋單臂b)半橋雙臂半橋雙臂c)全橋全橋(a)半橋單臂半橋單臂UIRRUIRRRUIRRRRRRRRUO04204)344211(RRRRR04321令RR0又因為(b)半橋雙臂半橋雙臂UIRRUO02(c) 全橋全橋UIRRUO0信號放大信號放大-電橋電橋電感式傳感器電感式傳感器2022-5-9Prepared by: More

11、 Guo 15 工作原理：工作原理： 電感式傳感器是基于電磁感應原理，它是把被測量轉化為電感量的電感式傳感器是基于電磁感應原理，它是把被測量轉化為電感量的一種裝置。一種裝置。分類分類:電感式傳感器電感式傳感器自感型自感型可變磁阻型可變磁阻型渦流式渦流式互感型互感型自感型自感型-可變磁阻式可變磁阻式2022-5-9Prepared by: More Guo 162002AWL 原理原理:電磁感應電磁感應RmWL2AAAlRm002002線圈匝數(shù)線圈匝數(shù)磁路總磁阻磁路總磁阻鐵芯導磁長度鐵芯導磁長度鐵芯導磁率鐵芯導磁率鐵芯導磁截面積鐵芯導磁截面積氣隙長度氣隙長度空氣導磁率空氣導磁率氣隙導磁截面積氣隙

12、導磁截面積電感式傳感器電感式傳感器-渦流式渦流式2022-5-9Prepared by: More Guo 17原理原理: 渦流效應渦流效應原線圈的等效阻抗原線圈的等效阻抗Z變化：變化：),(ZZ 高頻反射式渦流傳感器高頻反射式渦流傳感器 2022-5-9Prepared by: More Guo 18。如圖所示，高頻如圖所示，高頻(1MHz)激勵電流產(chǎn)激勵電流產(chǎn)生的高頻磁場作用于金屬板的表面，由于生的高頻磁場作用于金屬板的表面，由于集膚效應，在金屬板表面將形成渦電流。集膚效應，在金屬板表面將形成渦電流。與此同時，該渦流產(chǎn)生的交變磁場又反作與此同時，該渦流產(chǎn)生的交變磁場又反作用于線圈，引起線圈

13、自感用于線圈，引起線圈自感L或阻抗或阻抗ZL的變的變化。線圈自感化。線圈自感L或阻抗或阻抗ZL的變化與距離該的變化與距離該金屬板的電阻率金屬板的電阻率、磁導率、磁導率、激勵電流、激勵電流i及角頻率及角頻率等有關。若只改變距離等有關。若只改變距離而保而保持其它參數(shù)不變，則可將位移變化轉換為持其它參數(shù)不變，則可將位移變化轉換為線圈自感變化，通過測量電路轉換為電壓線圈自感變化，通過測量電路轉換為電壓輸出。高頻反射式渦流傳感器多用于位移輸出。高頻反射式渦流傳感器多用于位移測量。測量。 低頻透射式渦流傳感器低頻透射式渦流傳感器 2022-5-9Prepared by: More Guo 19 低頻透射式

14、渦流傳感器的工作原低頻透射式渦流傳感器的工作原理如圖所示，發(fā)射線圈理如圖所示，發(fā)射線圈1和接收線圈和接收線圈2分別置于被測金屬板材料分別置于被測金屬板材料G的上、的上、下方。由于低頻磁場集膚效應小，滲下方。由于低頻磁場集膚效應小，滲透深，當?shù)皖l透深，當?shù)皖l(音頻范圍音頻范圍)電壓電壓e1加到線加到線圈圈1的兩端后，所產(chǎn)生磁力線的一部的兩端后，所產(chǎn)生磁力線的一部分透過金屬板材料分透過金屬板材料G,使線圈使線圈2產(chǎn)生感產(chǎn)生感應電動勢應電動勢e2。但由于渦流消耗部分磁。但由于渦流消耗部分磁場能量，使感應電動勢場能量，使感應電動勢e2減少，當金減少，當金屬板材料屬板材料G越厚時，損耗的能量越大，越厚時

15、，損耗的能量越大，輸出電動勢輸出電動勢e2越小。因此，越小。因此，e2的大小的大小與與G的厚度及材料的性質有關，試驗的厚度及材料的性質有關，試驗表明，表明，e2隨材料厚度隨材料厚度h的增加按負指數(shù)的增加按負指數(shù)規(guī)律減少規(guī)律減少,如圖所示，因此，若金屬板如圖所示，因此，若金屬板材料的性質一定，則利用材料的性質一定，則利用e2的變化即的變化即可測量其厚度?？蓽y量其厚度。 電容式傳感器電容式傳感器2022-5-9Prepared by: More Guo 20變換原理變換原理: 將被測量的變化轉化為電容量變化將被測量的變化轉化為電容量變化兩平行極板組成的電容器兩平行極板組成的電容器, ,它的電容量為

16、它的電容量為: :AC0+ A 當被測量當被測量、S或或發(fā)生變化時，都會引起電容的變化。如果保持其中的發(fā)生變化時，都會引起電容的變化。如果保持其中的兩個參數(shù)不變，而僅改變另一個參數(shù)，就可把該參數(shù)的變化變換為單一電兩個參數(shù)不變，而僅改變另一個參數(shù)，就可把該參數(shù)的變化變換為單一電容量的變化。容量的變化。相對介電常數(shù)，空氣中為相對介電常數(shù)，空氣中為1真空介電常數(shù)真空介電常數(shù)mF /101285. 80極板面積極板面積極板間距離極板間距離電容式傳感器分類電容式傳感器分類2022-5-9Prepared by: More Guo 21 a) a) 極距變化型極距變化型+b)b)面積變化型面積變化型: :

17、角位移型角位移型, ,平面線位移型平面線位移型, ,柱面線位移型柱面線位移型c) c) 介質變化型介質變化型電容式傳感器應用實例電容式傳感器應用實例2022-5-9Prepared by: More Guo 22案例案例: :液面高度測量液面高度測量案例：案例：電容傳聲器電容傳聲器 電容式傳感器電容式傳感器-測量電路測量電路2022-5-9Prepared by: More Guo 23電橋電路電橋電路: 電容傳感器為電橋的一部分。通常采用電阻、電容或電感、電容組成交流電電容傳感器為電橋的一部分。通常采用電阻、電容或電感、電容組成交流電橋，下圖所示為一種由電感、電容組成的電橋。電容變化轉換為電

18、橋的電壓橋，下圖所示為一種由電感、電容組成的電橋。電容變化轉換為電橋的電壓輸出，經(jīng)放大、相敏檢波、濾波后，再推動顯示、記錄儀器。輸出，經(jīng)放大、相敏檢波、濾波后，再推動顯示、記錄儀器。 壓電式傳感器壓電式傳感器2022-5-9Prepared by: More Guo 24變換原理變換原理: 某些物質，如石英，當受到外力作用時，不僅幾何尺寸會發(fā)生變化，而且內部某些物質，如石英，當受到外力作用時，不僅幾何尺寸會發(fā)生變化，而且內部也會被極化，表面會產(chǎn)生電荷；當外力去掉時，又重新回到原來的狀態(tài)，這種現(xiàn)象也會被極化，表面會產(chǎn)生電荷；當外力去掉時，又重新回到原來的狀態(tài)，這種現(xiàn)象稱為稱為壓電效應壓電效應。壓

19、電式傳感器壓電式傳感器 工作原理工作原理2022-5-9Prepared by: More Guo 25F+Fdcq 最簡單的壓電式傳感器的工作原理如圖所示。在壓電晶片的兩個工作最簡單的壓電式傳感器的工作原理如圖所示。在壓電晶片的兩個工作面上進行金屬蒸鍍，形成金屬膜，構成兩個電極。當壓電晶片受到壓力面上進行金屬蒸鍍，形成金屬膜，構成兩個電極。當壓電晶片受到壓力F的的作用時，分別在兩個極板上積聚數(shù)量相等而極性相反的電荷，形成電場。作用時，分別在兩個極板上積聚數(shù)量相等而極性相反的電荷，形成電場。因此，壓電傳感器可以看作是一個電荷發(fā)生器，也可以看成是一個電容器。因此，壓電傳感器可以看作是一個電荷發(fā)生

20、器，也可以看成是一個電容器。 在實際應用中，由于單片的輸出電荷很小，因此，常常將兩片或兩在實際應用中，由于單片的輸出電荷很小，因此，常常將兩片或兩片以上的晶片粘結在一起（即并聯(lián)和串聯(lián)），組成壓電式傳感器。片以上的晶片粘結在一起（即并聯(lián)和串聯(lián)），組成壓電式傳感器。 壓電式傳感器應用壓電式傳感器應用2022-5-9Prepared by: More Guo 26壓力變送器壓力變送器加速度計，力傳感器加速度計，力傳感器 壓電傳感器主要應用在加速度、壓力和力等的測量中。壓電式加速度傳感器是一種常用的加速度計。壓電傳感器主要應用在加速度、壓力和力等的測量中。壓電式加速度傳感器是一種常用的加速度計。它具有

21、結構簡單、體積小、重量輕、使用壽命長等優(yōu)異的特點。壓電式加速度傳感器在飛機、汽車、它具有結構簡單、體積小、重量輕、使用壽命長等優(yōu)異的特點。壓電式加速度傳感器在飛機、汽車、船舶、橋梁和建筑的振動和沖擊測量中已經(jīng)得到了廣泛的應用，特別是航空和宇航領域中更有它的船舶、橋梁和建筑的振動和沖擊測量中已經(jīng)得到了廣泛的應用，特別是航空和宇航領域中更有它的特殊地位。特殊地位。壓電式傳感器也可以用來測量發(fā)動機內部燃燒壓力的測量與真空度的測量。也可以用于軍事工壓電式傳感器也可以用來測量發(fā)動機內部燃燒壓力的測量與真空度的測量。也可以用于軍事工業(yè)，例如用它來測量槍炮子彈在膛中擊發(fā)的一瞬間的膛壓的變化和炮口的沖擊波壓力

22、。它既可業(yè)，例如用它來測量槍炮子彈在膛中擊發(fā)的一瞬間的膛壓的變化和炮口的沖擊波壓力。它既可以用來測量大的壓力，也可以用來測量微小的壓力。以用來測量大的壓力，也可以用來測量微小的壓力。 磁電轉換元件傳感器磁電轉換元件傳感器-霍爾傳感器霍爾傳感器2022-5-9Prepared by: More Guo 27 霍爾傳感器是利用霍爾元件基于霍爾傳感器是利用霍爾元件基于霍爾效應霍爾效應原理而將被測量轉換成電動勢輸出原理而將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態(tài)下，具有感受磁場的獨特能力，并且具有的一種傳感器。由于霍爾元件在靜止狀態(tài)下，具有感受磁場的獨特能力，并且具有結構簡單、體積小

23、、噪聲小、頻率范圍寬結構簡單、體積小、噪聲小、頻率范圍寬(從直流到微波從直流到微波)、動態(tài)范圍大、動態(tài)范圍大(輸出電勢變輸出電勢變化范圍可達化范圍可達1000:1)、壽命長等特點，因此獲得了廣泛應用。、壽命長等特點，因此獲得了廣泛應用。 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將產(chǎn)生電動勢，這種物理現(xiàn)象稱為上將產(chǎn)生電動勢，這種物理現(xiàn)象稱為霍爾效應霍爾效應。 霍爾效應霍爾效應 霍爾元件霍爾元件組成組成2022-5-9Prepared by: More Guo 28霍爾元件霍爾元件由由霍爾片、四根引線

24、和殼體霍爾片、四根引線和殼體組成，如圖組成，如圖:霍爾片是一塊半導體單晶薄片霍爾片是一塊半導體單晶薄片(一般為一般為4mm2mm0.1mm)，在它的長度方向，在它的長度方向兩端面上焊有兩端面上焊有a、b兩根引線，稱為控制電流端引線，通常用紅色導線，其焊接兩根引線，稱為控制電流端引線，通常用紅色導線，其焊接處稱為控制電極；在它的另兩側端面的中間以點的形式對稱地焊有處稱為控制電極；在它的另兩側端面的中間以點的形式對稱地焊有c、d兩根霍兩根霍爾輸出引線，通常用綠色導線，其焊接處稱為霍爾電極?；魻栐臍んw是用非爾輸出引線，通常用綠色導線，其焊接處稱為霍爾電極?；魻栐臍んw是用非導磁金屬、陶瓷或環(huán)氧樹脂封裝。目前最常用的霍爾元件材料有鍺導磁金屬、陶瓷或環(huán)氧樹脂封裝。目前最常用的霍爾元件材料有鍺(Ge