感測控制

感測器是一種以一定精確度把測量得到的數據按一定規律轉換成便於處理和傳輸的另一種物理量的裝置。感測控制就是以感測器為核心，通過一定的控制電路進行信息採集、分析、處理，進而實現溫度、壓力、開關、物位等對被控對象的控制。

基本介紹

• 中文名：感測控制
• 外文名：sensor control
• 領域：自動化控制
• 釋義：利用感測器實現對被控對象的控制
• 感測器選擇：據測試要求和條件、感測器特性等
• 典型控制對象：溫度、壓力、開關、物位等

感測器

感測技術是實現自動化的關健技術之一。感測器已廣泛地套用到了工業、農業、環境保護、交通運輸、國防以及日常工作與生活等各個領域中。感測器是測量裝置，能完成檢測任務它的輸入量是某一種被測量，可能是物理量，也可能是化學量、生物量等。它的輸出量是某種物理量，這種量應便於傳輸、轉換、處理、顯示等等，這種量不一定是電量，還可以是氣壓、光強等物理量，但主要是電物理量。輸出與輸入之間有確定的對應關係，且能達到一定的精度。

按照用途，感測器可分為位移感測器、壓力感測器、振動感測器、溫度感測器、速度感測器等。根據輸出量，又可分為位移、速度、力、力矩、壓力、真空、流速、液面、溫度、濕度、光、熱、電壓、電流、射線、氣體成分、粘度、濃度等。

處理流程

感測控制中感測信號的一般處理流程如圖1所示。首先通過運算放大器放大所採集的信號，然後通過A/D轉換器實現數模數轉換；或者通過比較器，整形電路，將模擬信號轉變為數位訊號。最後，將處理後的信號送入MCU(微處理器)中，通過編程實現特定功能的控制。

圖1

選擇要求

感測器的選擇主要依據以下幾點：

1.測試要求和條件。測量目的、被測物理量選擇、測量範圍、輸入信號最大值和頻頻寬度、測量精度要求、測量所需時間要求等。

2.感測器特性。精度、穩定性、回響速度、輸出量性質、對被測物體產生的負載效應、校正周期、輸入端保護等。

3.使用條件。安裝條件、工作場地的環境條件(溫度、濕度、振動等)、測量時間、所需功率容量、與其它設備的連線、備件與維修服務等。

傳正確使用

線性化處理與補償

在機電一體化測控系統中，特別是需對被測參量進行顯示時，總是希望感測器及檢測電路的輸出和輸入特性呈線性關係，使測量對象在整個刻度範圍內靈敏度一致，以便於讀數及對系統進行分析處理。

感測器的標定

感測器的標定，就是利用精度高一級的標準量具對感測器進行定度的過程，從而確定其輸出量和輸入量之間的對應關係，同時也確定不同使用條件下的誤差關係。感測器使用前要進行標定，使用一段時間後還要定期進行校正，檢查精度性能是否滿足原設計指標。

抗干擾措施

感測器大多要在現場工作，而現場的條件往往是不可預料的，有時是極其惡劣的。各種外界因素要影響感測器的精度和性能，所以在檢測系統中，杭干擾是非常重要的，尤其是在微弱輸入信號的系統中。常採用的杭干擾措施有禁止、接地、隔離和濾波等。

1)禁止：禁止就是用低電隊材料或磁性材料把元件、傳輸導線、電路及組合件包圍起來，以隔離內外電磁或電場的相互干擾.禁止可分為三種，即電場禁止、磁場禁止及電磁禁止。

2)接地：電路或感測器中的地指的是一個等電位點，它是電路或感測器的基準電位點，與基準電位點相連線，就是接地。

3)隔離：當電路信號在兩端接地時，容易形成地環路電流，引起噪聲干擾。這時，常採用隔離的方法，把電路的兩端從電路上隔開。隔離的方法主要採用變壓器隔離和光電輻合器隔離。

4)濾波：雖然採取了上述的一些杭干擾措施，但仍會有一些噪聲信號混雜在檢測信號中，因此檢測電路中還常設定濾波電路，對由外界干擾引入的噪聲信號加以濾除。

示例

光控電路（利用常暗型光敏感測器）

光控電 路 如 圖 2所 示。 將光敏電 阻 RG接到 2、3兩端，調節微調電阻 RP 在光暗時（用手或黑套筒遮住光敏電阻） ，光敏電阻阻值較大，VT 基極電位較低，使 VT 截止， LED 剛好不亮 ；而當光線照射光敏電阻 RG 時，由於其阻值下降，VT 基 極 電 位 上 升， 可 達 近 1V 左 右， 促 使 晶 體管 VT 飽和導通， LED 發光。若同時配合音響器，可以進行聲光報警。

圖2

溫控電路（利用熱敏感測器）

溫控電路如圖3 所示。用導線將 1、3兩端相連， 3、4兩端接溫度控制探頭 ST（溫控開關 KSD201）。用電烙鐵靠近探頭，當達到設定溫度時，溫度開關斷開， VT基極電位上升，三極體 VT飽和導通，發光管 LED 發光。取不同溫控值的探頭，可以在不同溫度下控制電路通斷或工作與否。

圖3

另一種溫控電路如圖4 所示。在 2、3兩端接上熱敏電阻 RT（ UEI 310 ），調節微調電阻 RP剛好使 LED 燈熄滅，用手觸摸熱敏電阻或者將熱敏電阻在手掌心中握住時，熱敏電阻 R 阻值減小， VT基極電流增大，逐漸進入飽和狀態， LE會D由暗逐漸變亮。如果將 LED 換成相應的電流表頭，可以更加直觀的觀測電流變化反映溫度變化。

圖4