控制系统传感器
微机控制系统中常见传感器的介绍
本章目录
8.1
传感器的概念及基础知识
8.2
常见温度传感器及工作原理
8.3
常见力传感器
8.4
常见加速度传感器
8.5
常见位置传感器
8.4常见加速度传感器
加速度传感器是一种能够测量加速力的电子设备。加速 度计有两种：一种是角加速度计，是由陀螺仪（角速度传感 器）的改进的。另一种就是线加速度计。
陀螺仪是指用高速回转体的动量矩敏感壳体相对惯性空 间绕正交于自转轴的一个或二个轴的角运动检测装置。
器可以将调节电路集成在一个封装件内 （4）用电子手段显示或记录信息有多种选择 （5）电信号的信号传输适用面非常广 传感器的共性是利用物理定律和物质的物理、化学和生物特性 ，将非电量转换成电量
8.1传感器的概念及基础知识
3传感器的组成
被测量
敏感元件
传感元件
测量（信号调节转换）电路
辅助电源
8.1传感器的概念及基础知识
敏感元件是传感器中能直接感受被测量部分的元件,它的 作用就是完成这个预变换的,因此,敏感元件又称为预变换器
传感元件是传感器中能将敏感元件输出的非电学量,直接 转换为适于传输和测量的电学量的器件称为转换元件。
测量电路是将转换元件输出的电学量变换成易于显示、 记 录、控制和处理的有用电信号的电路。测量电路的类型可视转 换元件的类型而定。
本章目录
8.1
传感器的概念及基础知识
8.2
常见温度传感器及工作原理
8.3
常见力传感器
8.4
常见速度、加速度传感器
8.5
常见位置传感器
8.2常见温度传感器及工作原理
温度传感器是指能感受温度并转换成可用输出信号的 传感器。温度传感器是温度测量仪表的核心部分，品种繁多 。按测量方式可分为接触式和非接触式两大类，按照传感器 材料及电子元件特性分为热电阻和热电偶两类。
控制系统中传感器的安装方法、要求及使用注意事项
控制系统中传感器的安装方法、要求及使用注意事项
1．使用传感器的注意事项
1）传感器不宜安装在以下场所：阳光直射处、温度高、可能会结霜处、有腐蚀性气体处。
2）连接导线不要和电力线、动力线使用同一配线管或者配线槽，或者使用屏蔽线。
3）连接导线不能过细，长度不能过长。
4）接通电源后要等待一定时间才能进行检测。
2．传感器安装工艺要求
传感器安装方法正确，安装结束后要进行传感器的位置或灵敏度调节，使传感器能准确地检测到相应信号。
3．电路的安装工艺要求
1）连接导线选用正确。
2）电路各连接点连接可靠、牢固，外露铜丝最长不能超过2mm。
3）进接线排的导线都要编号，并套好号码管。
4）同一接线端子的连接导线最多不能超过2根。
4．安装工作的安全要求
在装配工作过程中，必须做到“安全第一”，请认真阅读以下要求。
1）要正确使用一字或十字起子、尖嘴钳、剥线钳，防止在操作中发生起子或钳子伤手的事故；
2）安装结束确认接线正确无误后才能送电进行检测；
3）拆装要在停电状态下进行；
4）使用仪表带电测量时，一定要按照仪表使用的安全规程进行；
5）安装时，不用工具敲击安装器件，以防造成器材的损坏。
数控机床控制系统中的传感器介绍
数控机床控制系统中得传感器介绍摘要：由于高精度、高速度、高效率及安全可靠得特点，数控系统在装备制造业中得应用越来越广泛,数控机床就是一种装有程序控制系统得自动化机床，能够根据已编好得程序，使机床动作并加工零件。
它综合了机械、自动化、计算机、测量等最新技术,使用了多种传感器，本文从位移、位置、速度、压力、温度以及刀具磨损监控等方面论述了在数控机床控制系统中用到得传感器。
１、数控系统简介数控系统也称为计算机数控系统（CNC),就是用计算机控制加工功能,实现数值控制得系统。
数控系统由数控程序、输入装置、输出装置、计算机数控装置（ＣＮＣ装置）、可编程逻辑控制器、主轴驱动装置与进给(伺服)驱动装置（包括检测装置）等组成。
由于使用了计算机,系统具有了软件功能，又用PLC代替了传统得机床电器逻辑控制装置,使系统更小巧，其灵活性、通用性、可靠性更好,易于实现复杂得数控功能,使用、维护也方便,并具有与上位机连接及进行远程通信得功能.该控制系统能够逻辑地处理具有控制编码或其她符号指令规定得程序，并将其译码,从而使机床动作并加工零件。
它综合了机械、自动化、计算机、测量、等新技术，使用了多种传感器 ,本文介绍得就是数控系统中各个部分所用到得传感器。
2、传感器简介传感器就是一种能承受规定得被测量,能够把被测量（如物理量、化学量、生物量等)变换为另一种与之有确定对应关系并且容易测量得量（通常为电学量)得装置。
它就是一种获得信息得重要手段，它所获得信息得正确与否,关系到整个检测系统得精度，因而在非电量检测系统中占有重要地位。
传感器得原理各种各样,其种类十分繁多，分类标准不一样,叫法也不一样.常见得有电阻传感器、电感式传感器、电容式传感器、温度传感器等.作为应用在数控系统中得传感器应满足以下一些要求:(1）传感器应该具有比较高得可靠性与较强得抗干扰性.（２）传感器应该满足数控机床在加工上得精度与速度得要求。
(3）传感器在使用时应该具有维护方便、适合机床运行环境得特点。
电子控制系统常用的传感器一览
爆震传感器—提供发动机机体接收到的振动信息
排气再循环阀阀杆位移传感器—提供排气再循环阀开度信息
氧传感器—提供过量空气系数l是大于1还是小于1的信息
（2）目前柴油机电子控制系统常用的传感器有：
增压压力传感器—提供增压压力信息
燃油压力传感器—提供共轨燃油压力信息
氧传感器—提供过量空气系数l的具体数值
压差传感器—提供微粒物捕集器的压差信息
NOX传感器—提供排气后处理系统的NOX浓度信息
机油压力传感器—提供机油压力信息
冷却液温度传感器—提供发动机温度信息
燃油温度传感器—提供燃油温度信息
进气温度传感器—提供进气温度信息
排气温度传感器—提供排气口和排气管的温度信息
空调蒸发器温度传感器—提供空调蒸发器温度信息
空调冷凝器温度传感器—提供空调冷凝器温度信息
空气流量传感器—提供空气流量信息
节气门位置传感器—提供节气门位置信息用于排气再循环控制
转角传感器—提供分配泵轴转角信息
油门踏板位置传感器—提供负荷信息、负荷范围信息、加速减速信息
霍尔传感器—提供转速和曲轴相位信息
海拔高度传感器—提供海拔高度信息
车速传感器—提供车速信息
感应式转速传感器—提供转速信息和曲轴位置信息
燃油箱液面位置传感器—提供燃油箱液面位置信息
排气再循环阀阀杆位移传感器—提供排气再循环阀开度信息
*电子控制系统常用的传感器一览*
（1）目前汽油机电子控制系统常用的传感器有：
进气岐管绝对压力传感器—提供进气岐管绝对压力信息供计算负荷等
燃油压力传感器—提供油轨燃油压力信息
燃油箱压力传感器—提供燃油箱压力信息球
机油压力传感器—提供机油压力信息
汽车传感器的种类与应用
汽车传感器的种类与应用传感器是一种可以感知、转换并输出相关物理量的装置，被广泛应用于汽车行业。
汽车传感器可以帮助车辆感测周围环境和车辆状态信息，实现自动驾驶、安全控制和故障诊断等功能。
本文将介绍汽车传感器的种类和应用。
1. 发动机传感器发动机传感器被广泛应用于汽车发动机控制系统中，用于感测发动机的参数和状态，如进气压力、进气温度、曲轴位置、氧气含量、油温等，并将这些信息转换成电信号输出给发动机控制单元(ECU)。
根据功能，主要有以下类型的传感器：(1) 进气量传感器：感测空气流量，用于计算发动机所需燃料量。
(2) 氧气传感器：用于感测汽车废气中氧气含量，帮助ECU实现燃油喷射量的控制。
(3) 温度传感器：感测发动机的温度，并将温度值转换成电信号输出，用于发动机故障诊断和节能控制。
(4) 压力传感器：感测进气压力和油路压力等参数，用于确定燃油喷射量和测量机油压力。
2. 车身传感器车身传感器是一类用于感测车辆位置、运动状态和驾驶环境的传感器。
根据功能和位置，车身传感器主要有以下类型：(1) 转向角速度传感器：感测车辆的横向加速度和转向角速度，用于控制车辆的稳定性和安全性。
(2) 驻车传感器：感测车辆的位置并传递给车辆控制单元，用于控制自动驻车和自动开关引擎等功能。
(3) 距离传感器：感测车辆与前方物体的距离，用于自动泊车和智能避让碰撞等功能。
(4) 视觉传感器：利用摄像头、激光雷达等设备感测车辆周围环境，用于识别道路标志、行人、车辆等物体，实现全息视频、导航和交通安全等功能。
3. 制动控制系统传感器制动控制系统是汽车的重要安全控制系统之一，主要通过感测车辆的速度、状态和驾驶者的操作，对制动装置进行控制。
根据用途不同，制动控制系统传感器主要有以下几类：(1) 制动液压传感器：感测制动液压系统的压力变化，并将结果转换成电信号输出。
(2) 刹车离合器开关：感测制动踏板和离合器踏板的操作状态，用于控制SCM电子控制模块对制动装置的控制和刹车信号的输出。
控制系统的基本模块
控制系统的基本模块1. 传感器模块传感器模块是控制系统的输入模块，用于感知和测量系统所控制的对象或环境的状态和参数。
传感器可以是温度传感器、压力传感器、湿度传感器等。
传感器模块将感知到的信号转换为系统能够处理的电信号，作为系统的输入。
2. 比较器模块比较器模块是控制系统的核心模块之一，用于将传感器模块输出的信号与系统所期望的参考信号进行比较。
比较器模块将比较结果输出给下一步的控制器模块。
3. 控制器模块控制器模块是控制系统的决策模块，根据比较器模块输出的比较结果和系统的控制策略，产生控制信号。
控制器模块可以是PID控制器、模糊控制器、自适应控制器等。
控制器模块的输出将作为下一步的执行器模块的输入。
4. 执行器模块执行器模块是控制系统的输出模块，根据控制器模块的输出信号，执行相应的动作或控制对象。
执行器模块可以是电动机、阀门、泵等。
执行器模块将控制信号转换为实际的物理动作或控制。
5. 反馈模块反馈模块是控制系统的闭环控制模块，用于将执行器模块的输出信号反馈给比较器模块，实现系统的自我调节。
反馈模块可以是传感器模块的输出信号，也可以是执行器模块的实际动作信号。
通过反馈模块的作用，控制系统可以根据实际的反馈信息进行修正和调节，以实现更精确的控制。
以上就是控制系统的基本模块。
这些模块相互协作，完成控制系统的功能。
控制系统的设计和优化需要综合考虑各个模块之间的关系和性能要求，以实现系统的稳定性、精确性和鲁棒性。
在实际应用中，控制系统的基本模块可以根据具体需求进行组合和扩展。
例如，可以增加信号处理模块对传感器模块的输出信号进行滤波和放大，以提高系统的灵敏度和抗干扰能力。
还可以增加故障检测和容错模块，提高系统的可靠性和安全性。
控制系统的基本模块是构成控制系统的重要组成部分。
它们的协作和功能决定了控制系统的性能和稳定性。
合理设计和优化这些模块，可以实现更精确和可靠的控制，为各个领域的自动化应用提供支持。
控制系统的基本模块
控制系统的基本模块控制系统是由多个基本模块组成的。
每个模块都扮演着不可或缺的角色，相互协作，共同实现对系统的控制。
本文将介绍控制系统的几个基本模块，包括传感器、执行器、控制器和反馈环节。
传感器是控制系统中的重要组成部分，它能够将物理量转换成电信号，以供控制器进行处理。
传感器的种类繁多，包括温度传感器、压力传感器、光电传感器等。
它们能够实时地感知系统的状态，并将信息传递给控制器，为系统的控制提供准确的数据。
执行器是另一个重要的控制系统模块。
它能够根据控制器的指令，将电信号转换成机械动作，实现对系统的操作。
常见的执行器包括电动机、液压缸和气动阀等。
通过执行器，控制系统能够对系统进行精确的操作和控制。
控制器是控制系统的核心部分，它根据传感器提供的数据和系统的要求，进行数据处理和决策。
控制器可以是硬件设备，也可以是软件算法。
硬件控制器通常由微处理器或专用芯片组成，能够实时地进行数据处理和决策。
软件控制器则是通过编程实现的，能够根据特定的算法对数据进行处理和决策。
控制器的设计直接影响到控制系统的性能和稳定性。
反馈环节是控制系统中必不可少的一部分。
它能够实时地将系统的输出信息反馈给控制器，以便控制器对系统进行调节和修正。
反馈环节可以从传感器中获取系统的实际输出值，也可以通过比较系统的期望输出和实际输出来实现。
反馈环节的作用是使控制系统能够自动调节，使系统的输出能够接近期望值，提高系统的稳定性和精度。
除了以上几个基本模块外，控制系统还可以包括其他辅助模块，如信号调理模块、通信模块和电源模块等。
信号调理模块用于对传感器的信号进行放大、滤波和整形，以保证信号的质量和准确性。
通信模块用于控制系统与外部设备或其他系统之间的数据交换和信息传递。
电源模块则为控制系统提供电能，以保证系统的正常运行。
在控制系统的设计和实现过程中，各个基本模块之间的协作是至关重要的。
只有通过合理的模块选择和配置，才能实现对系统的精确控制。
同时，每个模块的性能和稳定性也会直接影响到整个控制系统的性能。
自动控制系统中常用的传感器技术
自动控制系统中常用的传感器技术传感器技术是自动控制系统中非常重要的一项技术。
传感器是用来感知环境信息并将其转化成电信号的装置。
它们可以测量物理量，如温度、压力、湿度、光线、声音等。
在自动控制系统中，传感器可以将这些物理量的信息传输到控制器中，以控制系统的运行。
因此，传感器技术是实现自动控制系统的关键。
那么，在自动控制系统中，常用的传感器技术有哪些呢？我们来分别了解一下。
第一种是温度传感器。
温度传感器广泛应用于自动控制系统中，以实现对温度的精确测量和控制。
常见的温度传感器有热电偶、热敏电阻、热电阻等。
热电偶工作原理是通过测量两种不同材料的温度差来测量环境温度。
热敏电阻是利用温度对电阻的影响来测量温度。
热电阻则是利用材料的电阻随温度变化的特性来测量温度。
这些传感器均可以实现精准的温度测量和控制。
第二种是压力传感器。
压力传感器用于检测液体或气体压力大小的传感器。
常见的压力传感器有气体压力传感器、液压传感器等。
气体压力传感器可以通过不同的测量原理进行分类，如压阻式气体压力传感器、微型差压式气体压力传感器、热导式气体压力传感器等。
液压传感器的测量原理与气体压力传感器相似，其用于测量液体压力的变化。
利用这些传感器，自动控制系统可以实现对液体或气体压力的高精度测量和控制。
第三种是光敏传感器。
光敏传感器可以将光信号转化成电信号，以便在自动控制系统中进行处理或控制。
常见的光敏传感器有光电二极管、光敏电阻、光电管等。
它们可以通过测量光线的强度或频率来判断环境变化，如光敏传感器可以用于光线强度的测量，从而实现对环境光照强度的自动控制。
除此之外，还有许多传感器技术被广泛应用于自动控制系统中，如声波传感器、电磁传感器等。
这些传感器技术在实际应用中所起的作用，在自动控制系统的实现中有不可忽视的重要性。
总之，传感器技术在自动控制系统中占据着重要的地位。
自动控制系统中，传感器通过感知环境信息并将其转化成电信号的方式，实现对各种物理量的精确测量和控制。
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发动机电控原理与维修
• 分类
• 根据其检测并输入发动机微机控制装置 的信号类型，曲轴位置传感器（CKP） 的信号类型，曲轴位置传感器（CKP）包括 两种。 活塞上止点检出型及曲轴转角检出型两种。 • 而根据信号形成的原理分类， 而根据信号形成的原理分类，曲轴位置 传感器（CKP）又可分为磁脉冲式 磁脉冲式、 传感器（CKP）又可分为磁脉冲式、光电式 霍尔效应式三大类 三大类。 和霍尔效应式三大类。 • 就其安装部位有在曲轴前端 曲轴前端、 就其安装部位有在曲轴前端、凸轮轴前 飞轮上和分电器内的 端、飞轮上和分电器内的.
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发动机电控原理与维修
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发动机电控原理与维修
• （1）Ne信号（CKP) Ne信号（CKP)
• Ne信号是检测曲轴转角位置及发动机转 Ne信号是检测曲轴转角位置及发动机转 速的信号。 速的信号。
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发动机电控原理与维修
•2、传感器的工作原理
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发动机电控原理与维修
外圈产生1 信号（CKP） 外圈产生1°信号（CKP）, 内圈产生120 制作: 赵骏 Email: Jqdq168@上止点前70 °) 信号（TDC,CMP） 内圈产生120 °信号（TDC,CMP）(上止点前70共83页第35页
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发动机电控原理与维修
•G、Ne信号与曲轴转角的关系 Ne信号与曲轴转角的关系
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发动机电控原理与维修
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通用汽车
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HONDA曲轴位置传感器 HONDA曲轴位置传感器
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2、安装于分电器内的磁脉冲式曲轴位置传感器 丰田公司磁脉冲式曲轴位置传感器
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• （2）工作原理
•脉冲信号的产生
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HONDA曲轴位置传感器的信号轮 HONDA曲轴位置传感器的信号轮
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发动机电控原理与维修
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光电式曲轴位置传感器的结构示意图
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•信号盘的特点
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HONDA曲轴位置传感器 HONDA曲轴位置传感器
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传感器工作原理
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•信号特点：
• 随着发动机转速的上升， 随着发动机转速的上升，传感 器输出信号的频率是越来越大， 器输出信号的频率是越来越大，同 时信号的振幅也是越来越高。 时信号的振幅也是越来越高。
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• (二)光电式曲轴位置传感器（CKP） 光电式曲轴位置传感器（CKP）
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•1、传感器结构特点 (安装于凸轮轴) 安装于凸轮轴)
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HONDA汽车曲轴位置传感器的安装位置 HONDA汽车曲轴位置传感器的安装位置
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• 1．安装于曲轴前端的磁脉冲式曲轴位置 传感器 日产公司电磁式曲轴位置传感器（CKP） 日产公司电磁式曲轴位置传感器（CKP）
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电控汽油喷射系统
• 空气供给系统 • 燃油供给系统 • 控制系统
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曲轴位置传感器（CKP） 曲轴位置传感器（CKP）
上止点(TDC)、曲轴(CKP)、 上止点(TDC)、曲轴(CKP)、 (TDC) (CKP) 凸轮轴(CMP)传感器 凸轮轴(CMP)传感器 (CMP)
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• （1）结构 安装于曲轴前端的皮带轮后 信号盘： 信号盘： 信号发生器
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• 作用
• 曲轴位置传感器（CKP） 曲轴位置传感器（CKP）是发动机集 中控制系统中最主要的传感器之一， 中控制系统中最主要的传感器之一，是 确认曲轴转角位置和发动机转速不可或 缺的信号源，发动机控制模块（ECU） 缺的信号源，发动机控制模块（ECU）用 此信号控制燃油喷射量、喷油正时、 此信号控制燃油喷射量、喷油正时、点 火时刻(点火提前角) 火时刻(点火提前角)、点火线圈充电闭 合角、怠速转速和电动汽油泵的运行。 合角、怠速转速和电动汽油泵的运行。
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3、传感器与发动机控制模块之间的连接电路
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•组成：由转子、发光二极管、光敏二极管和放大 组成：由转子、发光二极管、 组成 器组成。 器组成。 •原理：利用发光二极管作为信号源。随转子转动， 原理： 原理 利用发光二极管作为信号源。随转子转动， 当透光孔与发光二极管对正时， 当透光孔与发光二极管对正时，光线照射到光敏二 极管上产生电压信号， 极管上产生电压信号，经放大电路放大后输送给 ECU。 •检测：点火开关转至“ON 位置，检测电脑侧56和 检测： 位置， 56和 检测 点火开关转至“ON”位置 检测电脑侧56 43端子间电压为12V，给传感器施加12V电压， 端子间电压为12V 12V电压 43端子间电压为12V，给传感器施加12V电压，正在 信号输出端子40 41与43之间接上电流表 40和 之间接上电流表， 信号输出端子40和41与43之间接上电流表，转动转 子一圈，两个电流表应分别摆动1次和4 子一圈，两个电流表应分别摆动1次和4次，电流应 约为1mA 1mA。 约为1mA。
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• (一)磁脉冲式曲轴位置传感器（CKP） 磁脉冲式曲轴位置传感器（CKP）
电磁式曲轴位置传感器的外型
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• (2)G信号(TDC,CMP) (2)G信号(TDC,CMP)
• G信号是用于辨别气缸及检测活塞上止点 位置。 压缩上止点前10 位置。 （压缩上止点前10 ° ）
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•G1、G2信号实例
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•G1、G2、Ne信号实例 Ne信号实例