发布时间 : 星期日 文章机械毕业设计（PLC的恒温箱控制系统设计）更新完毕开始阅读ef39d8e9e009581b6bd9eb87
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③ 补偿导线与温度传感器热电偶自由端的连接要方便可靠； ④ 保护套管应能保证热电极与有害介质充分隔离。 4.1.3 温度传感器热电偶冷端的温度补偿
由于温度传感器热电偶的材料一般都比较贵重（特别是采用贵 金属时），而测温点到仪表的距离都很远，为了节省热 电偶材料，降低成本，通常采用补偿导线把温度传感器热电偶的冷 端（自由端）延伸到温度比较稳定的控制室内，连接到 仪表端子上。必须指出，温度传感器热电偶补偿导线的作用只起延伸热电极，使温度传感器热电偶的冷端移动到控制室的仪表端子上，它本身并不能消除冷端温度变化对测温的影响，不起补偿作用。因此，还需采用其他修正方法来补偿冷端温度t0≠0℃时对测温的影响。 在使用温度传感器热电偶补偿导线时必须注意型号相配，极性不能接错，补偿导线与温度传感器热电偶连接端的温度不能超过100℃。
4.2 叶轮式流量传感器
叶轮式流量计是应用流体动量矩原理测量流量的装置。叶轮的旋转角速度与流量成线形关系，测得旋转角速度就可测得流量值。常用水表、煤气表均是按照这种原理工作的流量计。我国目前市场上供应的水表，流量测定范围3-1400m3/h，最大累计流量指示值达108m3。常用的叶轮式流量计有切线叶轮式流量计，轴流叶轮式流量计，子母式流量计等类型。
在恒温箱控制系统中用到的流量传感器为叶轮式流量传感器。
4.2 叶轮式微流量传感器图
该叶轮式流量传感器是利用电容的变化来进行流量检测的非热式微流量传感器，其工艺结构如上图所示。利用MEM技术将硅片制成可围绕转子进行转动的叶轮，作为电容的上下电极，在玻璃板上蒸发的金属作为电容的下电极，形状与叶轮相对应。其工作原理是利用流体造成叶轮转动，流量的
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大小直接影响到叶轮的转动速度，当转速和流量大小之间的对应关系确定后，如果能检测出转速就能反映流量的大小。而转速的测量则是运用了传感器结构中电容的变化。作为上电极的叶轮转动时，下电极时钟不动，因此相对面积发生改变，在间距、介质材料都不变的情况下，电容跟着变，转的越快，检测电容变化越快。因此转速与电容的变化率之间有了一定得对应关系。检测电路设计中主要考虑电容的变化引起电路相应频率的变化，只要把频率的变化检测出来，就可以反应电容变化快慢，而电容的变化，反应了叶轮转速的变化，从而反应了流量的大小。
4.3 光电开关
光电液位传感器是利用光在两种不同介质界面发生反射折射原理测控液位的装置。本设计中主要应用为光电开关。
光电开关的定义：此种产品以光源为介质、应用光电效应，当光源受物体遮蔽或发生反射、辐射和遮光导致受光量变化来检测对象的有无、大小和明暗，而向产生接点和无接点输出信号的开关元件。光电开关包括几种类型，自身不具备光源，利用被测物体发射的光的变化量进行检测的；利用自然光对光电开关的照射，物体遮蔽自然光产生的关变化量；光电开关自身具备光源，发射的光源对被检测物体反射、吸收、和透射光的变化量进行检测。常用的光源为紫外光、可见光、红外光等波段的光源，光源的类型有灯泡、LED、激光管等；输出信号有开关量或模拟量和通讯数据信息等。
光电开关的叫法，主要是输出为开关量的开关元件。
光电传感器的叫法，涵盖了输出开关量、模拟量、通讯数据等。 4.3.1 光电开关原理与分类
（1）按检测形式的分类
对射式
①对射式是由一个发射器与一个接收器相对配置的，发射器发射出的光指向接收器，发射器与接收器之间组成一个闭合光路，通过对光路的光被遮断或光衰减来进行检测的一种检测形式。这种检测形式作用距离比较长，但需要一个发射器并需要配电；在某些应用场合比如空间狭小，不合适配电的运用上比较麻烦。如图4.3
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图4.3对射式光电开关原理图
②发射器与接收器一体化，光传输为直流方式的非调制信号，主要小型缝隙光电开关，如U型、C型的槽型光电开关。
直接反射式：这种方式是把发射器与接收器构为一体，发射器发射的光直接照射到被检测物上，根据反射光的变化情况来进行检测的。可以说是近似人的眼睛的一种检测器。与对射式相比作用距离比较短，只需要单线配电即可，属于通用检测器。
图4.4直接反射式光电开关原理图
镜面反射式
①这种方式是把发射器与接收器构为一体，光电开关对置反角矩阵射镜，发射器的光被反射镜后反馈回接收器，光电开关与角矩阵反射镜（多棱镜）形成闭合光路，通过对光路的光被遮断或光衰减来进行检测的一种检测形式，这种检测形式作用距离比对射式短，比直接反射式较长。只需要单线配电即可，由于采用反射镜光轴的调整比对射式容易；反射镜由多棱镜角矩阵板或微晶玻璃颗粒反射膜等。
②具有M.S.R功能的反射器式光电开关，如果被检测物是平面而且有光泽，则会产生误动作，欲解决此问题，可采用M.S.R功能，它的主要工作原理是基于角矩阵反射器能使偏振光方向改变90°，采用互相垂直的偏振光膜片放在双镜头前，所以使用角矩阵反射器，光路闭合。如果是平面
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镜或反光率比较的物体（如：玻璃瓶等）不能改变偏振方向，由它阻挡而产生的反射光不能进入受光器，因此它可以很容易被检测到，从而解决了由它表面反射而它引起的误动作问题。
辐射光检测形式
通过对被检测物体辐射出的光进行检测的形式。如用于钢铁行业的对加热的铁辐射出的红外线进行检测的光电开关。
限定反射式
这种方式是把发射器与接收器构为一体，发射器与接收器形成一个角度，发射光轴与接收光轴交叉区域灵敏度最佳。
夹角式
这种方式是把发射器与接收器构为一体，发射器与接收器形成一个角度，发射光聚焦点与接收光聚焦交叉区域检测物体，用于精细检测，如标记检测等。
同轴检测式（单镜头）
这种方式是把发射器与接收器构为一体，发射光通过镀膜的半透明镜片45°折射后通过镜头聚焦发射出去，接收光线通过聚焦镜头入射到接收器，主要用于标志检测。目前主流的颜色传感器、标志传感器大多采用这样方式。
（2）按检测方法的分类
光量法:目前大多数光电开关用来检测物体有无的均为光量方式，既光源受物体遮蔽或发生反射、辐射和遮光导致受光量变化来检测对象的有无。
三角测距法:光量方式容易受到物体表面的光洁度、粗糙度、颜色所影响，因此在一些要求比较高的场合就需要采用距离法检测。
激光测量法:由激光器对被测目标发射一个光信号， 然后接受目标反射回来的光信号，通过测量光信号往返经过的时间， 计算出目标的距离。 （3）按光源种类的分类
光源目前采用的大多是发光二极管（LED），根据不同使用目的的区别使用。
白炽灯式（可见光）:用于需要白光的标志检测器，由于寿命与抗震性能，现在使用比较少。
发光二极管（LED）式（可见光、近红外光）:具有调制容易、寿命长、小型、功耗小、抗震等优点是光电开关理想的光源，可用于各种用途。
荧光式（可见光）:主要用于需要长度的光电系统（图像传感器等）。 紫外光式（不可见光）:通过照射紫外线用于检测发生可见光的物体（荧光整理疵点、食品中的异物等）。
气体激光式（可见光）:光束比较强，用于探伤系统、条形码系统、及强光衰减大的场合，如蒸汽、烟雾、火焰等场合。
半导体激光式（红光、近红外光）:具有较强的透射率和容易调制的特性，用于如蒸汽、烟雾、火焰等场合钢铁行业与安防。