电气常用传感器详解

葫芦岛电工

传感器就像是设备的“五官”，是人与机器交流的必备器件，为什么这么说呢？人的五官就是天然的传感器、具有视、听、嗅、味、触觉，我们人的大脑就是通过五官来感知外接的信息的。而传感器就像是一种生物器官，能够探测或感受外接的信号（如光、热、湿度、烟雾等），并将探知的信息传递给其他器官或装置。
传感器是一种检测装置，通常由敏感元件和转换元件组成，能感受规定的被测量并按照一定的规律转换成可用信号的器件或装置。传感器能感受到被测量的信息，并能将检测感受到的信息，按一定规律变换成为电信号或其他所需形式的信息输出，以满足信息的传输、处理、存储、显示、记录和控制等要求。不同种类的传感器作用不同，分为热敏元件、光敏元件、气敏元件、力敏元件、磁敏元件、湿敏元件、声敏元件、放射线敏感元件、色敏元件和味敏元件等。
传感器的种类很多，为了更好的区分，下面就对传感器做一个分类：
1、按用途分类
压力敏和力敏传感器、位置传感器、液位传感器、能耗传感器、速度传感器、加速度传感器、射线辐射传感器、热敏传感器。
2、按输出信号分类
模拟传感器：将被测量的非电学量转换成模拟电信号。
数字传感器：将被测量的非电学量转换成数字输出信号（包括直接和间接转换）。
开关传感器：当一个被测量的信号达到某个特定的阈值时，传感器相应地输出一个设定的低电平或高电平信号。

常见的传感器包括接近开关传感器、光电开关传感器、称重传感器、热电阻传感器、霍尔传感器、温度传感器、光敏传感器、激光传感器、位移传感器、光栅传感器、压力传感器、红外传感器等。下面小编就介绍一下最常用的接近开关、光电开关传感器和压力传感器。
接近开关传感器：当开关接近某一物体时，即发出控制信号，接近开关又称为无触点行程开关，除可以完成行程控制和限位保护外，还是一种非接触型监测装置，用作检测零件尺寸和测速等。
光电开关传感器：把输入的电流在发射器上转为光信号发出，接收管根据接收到的光的强弱和数量对目标物体进行检测。简单来说是利用被检测物对光束的遮挡或反射，从而检测物体有无，物体不限于金属，所有能反射光纤的物体均可被检测。

那么接近开关和光电开关有何区别呢？
1、检测物体的方式不同：光电开关的发射管发出经调制的光，接收管来检测是否接收到这种光来判断是否有物体；而接近开关是靠其头部的检测头的感应来判断物体的存在。
2、当检测开关不便于靠近检测物体时或靠近被检测物体易被损坏时、空间受限时、被测物体较小时，可使用光电开关，它不分金属和非金属。当检测开关便于接近被测物体且不易被损坏时，检测金属物体使用电感式接近开关，检测非金属物体使用电容式接近开关。
3、接近开关只能对金属有感应，对塑料或其他材料不能感应，一般距离较短，而光电开关是可以感应所有材料的，但是它对感应物体对反馈光线能力的大小有关系，如白色的感应物体距离远，黑色的距离近。
当然接近开关和光电开关还是有相同的地方的，通常根据输出电路的形式，接近开关和光电开关都可以分为NPN型和PNP型，下面再顺便介绍一下NPN和PNP的区别。NPN和PNP型传感器原理就是利用三极管的饱和和截止，输出两种状态，属于开关型传感器，但输出信号是截然相反的，即高电平和低电平。PNP与NPN型传感器一般有三条引出线，即电源线Vcc、0V线，out信号输出线。
NPN传感器：当有信号触发时，信号输出线out和0V线连接，相当于输出低电平，0V。对于NPN-NO型，在没有信号触发时，输出线是悬空的，就是0v线和out线断开。
PNP传感器：当有信号触发时，信号输出线out和电源线Vcc连接，相当于输出高电平，Vcc。对于PNP-NO型，在没有信号触发时，输出线是悬空的，就是VCC电源线和out线断开。

一般常见的传感器是三线的，也有直流二线、交流二线、四线、甚至五线的传感器，其接线原理图如下图所示。



前面说的接近开关和光电开关都是属于开关传感器，再来看看模拟传感器，比较典型的就是压力传感器了。压力传感器是能感受压力信号，并能按照一定的规律将压力信号转换成可用的输出的电信号的期间或装置，一般普通压力传感器的输出为模拟量信号，或在一端连续的时间间隔内，输出为数字信号。
压力传感器是工业控制、仪器仪表控制中最为常用的一种传感器，它的种类繁多，有压阻式、电感式、电容式、电阻应变片式、半导体应变片式、谐振式等，通常使用的压阻式压力传感器主要是利用压电效应制造而成的。

压力传感器一般有两线制、三线制、四线制，压力传感器两线制比较简单，一根线连接电源正极，另一个线也就是信号线经过仪表连接到电源负极，这种是最简单的，压力传感器三线制是在两线制基础上加了一个线，这根线直接连接到电源的负极。四线制压力传感器是两个电源输入端，另外两个是信号输出端，一般四线制的多半是电压输出而不是4~20mA输出，4~20mA的叫压力变送器，多数做成两线制的。压力传感器的二线制和三线制接线如下图所示。

以上是常用传感器的功能、作用、原理、接线的详细介绍，传感器在工业控制中是经常用的一种元器件。希望此文能帮到学习电工的朋友们！