電磁力平衡傳感器主要應(yīng)用在電子天平上，電子天平的重要特點(diǎn)是在測量被測物體的質(zhì)量時不用測量砝碼的重力，而是采用電磁力與被測物體的重力相平衡的原理來測量的。秤盤通過支架連桿與線圈連接，在稱量范圍內(nèi)，當(dāng)被測重物的重力mg通過連桿支架作用于線圈上，方向向上，這時在磁場中若有電流通過，線圈將產(chǎn)生一個電磁力F，可用下式表示：
F=KBLI
其中K為常數(shù)（與使用單位有關(guān)），B為磁感應(yīng)強(qiáng)度，L為線圈導(dǎo)線的長度，I為通過線圈導(dǎo)線的電流強(qiáng)度。電磁力F和秤盤上被測物體重力mg大小相等、方向相反而達(dá)到平衡，同時在彈性簧片的作用下使秤盤支架回復(fù)到原來的位置。即
F=KBLI=mg
由上式可知，處在磁場中的通電線圈，流經(jīng)其內(nèi)部的電流I與被測物體的質(zhì)量成正比，只要測出電流I即可知道物體的質(zhì)量m。
任何一個平衡控制系統(tǒng)為了進(jìn)一步提高其精度，需要加閉環(huán)控制系統(tǒng)，如圖1所示。
若被稱物加重，天平則產(chǎn)生不平衡狀態(tài)，通過光電檢測器檢測到線圈在磁鋼中的瞬態(tài)位移，經(jīng)前置放大器和PID調(diào)節(jié)器產(chǎn)生一個變化量輸出，然后于固定的鋸齒波比較，使調(diào)寬脈沖加寬，再用該調(diào)寬脈沖控制電流開關(guān)，使電流減小，而恒流源是固定不變的，從而使流經(jīng)線圈的電流增大，這樣使電磁力增大并與被測物相抵消從而達(dá)到新的平衡狀態(tài)。
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德國TURCK圖爾克傳感器是采用光電元件作為檢測元件的傳感器。它首先把被測量的變化轉(zhuǎn)換成光信號的變化,然后借助光電元件進(jìn)一步將光信號轉(zhuǎn)換成電信號。光電傳感器一般由光源、光學(xué)通路和光電元件三部分組成。由光通量對光電元件的作用原理不同所制成的光學(xué)測控系統(tǒng)是多種多樣的,按光電元件(光學(xué)測控系統(tǒng))輸出量性質(zhì)可分類,即模擬式光電傳感器和脈沖(開關(guān))式光電傳感器.
模擬式光電傳感器是將被測量轉(zhuǎn)換光電傳感器成連續(xù)變化的光電流,它與被測量間呈單值關(guān)系.模擬式光電傳感器按被測量(檢測目標(biāo)物體)方法可分為透射(吸收)式,漫反射式,速光式(光東阻檔)三大類.所謂透射式是指被測物體放在光路中,恒光源發(fā)出的光能量穿過被測物,部份被吸收后,透射光投射到光電元件上;所謂漫反射式是指恒光源發(fā)出的光投射到被測物上,再從被測物體表面反射后投射到光電元件上:所謂遮光式是指當(dāng)光源發(fā)出的光通量經(jīng)被測物光遮其中ー部份,使投射到光電元件上的光通量改變,改變的程度與被測物體在光路位置有關(guān).光二極管是zi常見的光傳感。
光教二極管的外型與一般二極管樣,只是它的管亮上開有一個嵌著玻璃的宦便子光線射入,為增加受光面積,PN結(jié)的面積做得較大,光極管工作在反向偏置的工作狀態(tài)下,并與負(fù)載電阻相聯(lián),當(dāng)無光照時,它與普道ニ極管一樣,反向電流很小m cro:A),稱為光教二極管的暗電流;當(dāng)有光照時,載流子被激發(fā),產(chǎn)生電子-空六,稱為光電光電傳感器載流子。在外電場的作用下,光電載流子參于導(dǎo)電,形成比暗電流大得多的反向電流,該反向電流稱為光電流。光電流的大小與光照強(qiáng)度成正比,于是在負(fù)載電阻上就能得到隨光照強(qiáng)度變化而変化的電信號。
光敏三極管除了具有光數(shù)二極管能將光信號轉(zhuǎn)換成電信號的功能外,還有對電信號放大的功能。光敏三級管的外型與一般三極管相差不大,一般光敏三極管只引出兩個極一一發(fā)射極和集電極,基極不引出,管殼同樣開窗口,以便光線射入。為增大光照,基區(qū)面積做得很大,發(fā)射區(qū)較小,入射光主要被基區(qū)吸收。工作時集電結(jié)反偏,發(fā)射結(jié)正偏。在無光照時管子流過的電流為暗電流Ieo=(1+-B)Iebo(很小),比一般三極管的穿透電流還小;當(dāng)有光照時,激發(fā)大量的電子空穴對,使得基極產(chǎn)生的電流b増大,此刻流過管子的電流稱為光電流,集電極電流Ie=(1+8)Ib,可見光電三極管要比光電二極管具有更高的靈敏度。
TURCK圖爾克傳感器是以光電器件作為轉(zhuǎn)換元件的傳感用于檢測直接引起光量變化的非電量,如光張、光照度、輻射測測溫、氣體成分分析等;也可用來檢測能轉(zhuǎn)換成光量變化的其他非電量,如零件直徑、表面粗糙度、應(yīng)變、位移、振動、速度、加速度,以及物體的形狀、工作狀態(tài)的光電式傳感器具有非接觸、響應(yīng)快、性能可靠等特點(diǎn),因此在工業(yè)自動化裝置和機(jī)器人中獲得廣近年來,新件不斷涌現(xiàn),特別是CCD圖像傳感器的誕生,為 TURCK傳感器的定應(yīng)用開創(chuàng)了新
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