1、 THSCIC-1型工業傳感器應用技術實訓裝置實訓指導書目錄 第一章 物料分揀模型7實訓一 對射式光電開關傳感器7實訓二 霍爾接近開關傳感器10實訓三 電感接近開關傳感器14實訓四電容接近開關傳感器17實訓五色標傳感器20實訓六安全光幕傳感器23實訓七 物料分揀系統26第二章 多功能轉子模型29實訓八 光電開關傳感器29實訓九 光電開關測量轉速31實訓十 齒輪轉速傳感器32實訓十一 齒輪轉速傳感器測量轉速34實訓十二 電渦流傳感器及變送器35實訓十三 壓電加速度傳感器及變送器40第三章 區域報警及聲光控模型43實訓十四 紅外熱釋電人體開關傳感器43實訓十五聲光雙控開關傳感器45實訓十六壓電電纜

2、傳感器及壓電控制器48第四章 液位流量模型50實訓十七 超聲波液位傳感器50實訓十八 流量傳感器53第五章 電子秤模型56實訓十九 S型拉壓力傳感器與變送器56第六章 厚度測量模型60實訓二十 光纖位移傳感器60天煌科技 天煌教儀THSCIC-1型 工業傳感器應用技術實訓裝置實訓指導書一、概述本實訓裝置是將工業傳感器、工業模型有機結合的新一代傳感器應用技術及實訓設備。適用于各職業院校開設傳感器原理、非電量檢測技術、工業自動化儀表與控制等課程的實訓教學。圖1 設備整體結構二、裝置配置 （一）電源及儀表掛箱1. 交流電源AC220V，帶漏電保護器；2. 直流穩壓電源：+24V/1A、±1

3、2V/1A、±5V；3. 數字直流電壓表：量程020V，分200mV、2V、20V三檔，精度0.5級；4. 頻率/轉速表：頻率測量范圍19999Hz，轉速測量范圍19999rpm。圖2 電源及儀表掛箱 （二）信號處理及接口掛箱1. 傳感器信號轉換電路；2. 電磁閥/電機驅動電路。圖3 信號處理及接口掛箱 （三）變送器掛箱1. 電荷放大器量程：102pc、103pc兩檔可調，最大輸出電壓：10V/5mA，與壓電加速度傳感器配套使用。2. 軸向位移變送器量程：-46mm，電流輸出：420mA，準確度：±0.5%（25）。3. 壓力儀表采用24位A/D轉換器，雙5位高亮度紅色LE

4、D顯示，測量精度：± 0.2%F.S±1個字，帶RS232通信，與S型拉壓力傳感器配套使用。 圖4 變送器掛箱 （四）數據采集卡掛箱1. 高速USB數據采集卡，采集卡支持最大采樣頻率為400kHz，12位A/D轉換；2. 8路模擬量輸入，8路開關量輸入，5路開關量輸出。圖5 數據采集卡掛箱 （五）材料分揀模型1. 直流減速電機，轉速：20rpm/分,電源DC24V；2. 電磁閥：二位五通；3. 對射式光電開關傳感器：檢測距離5m，常開型，NPN晶體管輸出；4. 霍爾接近開關傳感器，檢測距離10mm，可檢測永磁體，常開型，NPN晶體管輸出；5. 電感接近開關傳感器：檢測距離4

5、mm，常開型，NPN晶體管輸出；6. 電容接近開關傳感器，檢測距離5mm，常開型，NPN晶體管輸出； 7. 色標傳感器：焦距12.5mm±2mm，紅、藍、綠三色光源，按鈕式設定自動選擇適用光源；8. 安全光幕傳感器：檢測距離：0.34m，繼電器輸出。 圖6 材料分揀模型 （六）多功能轉子模型1. 直流電機：轉速3000rpm/分，功率15W，電源DC24V；2. 光電開關傳感器：槽式結構，槽寬30mm，輸出電流300mA；3. 齒輪轉速傳感器：測量范圍020kHz，脈沖輸出信號；4. 電渦流傳感器：量程-46mm，靈敏度8mA/mm；5. 壓電加速度傳感器：量程50000ms-2，電

6、荷靈敏度1.47pC/ms-2，最大橫向靈敏度比5%F.S。圖7 多功能轉子模型 （七）區域報警及聲光雙控模型1. 熱釋電開關傳感器：感應距離：8m，延時時間：4060s，開關條件：光照度6Lux；2. 聲光控開關傳感器：聲控靈敏度70dB，延時時間：4060s，開關條件：光照度6Lux；3. 壓電電纜傳感器及壓電控制器：量程2Kg，開關量輸出。圖8 區域報警及聲光雙控模型 （八）液位/流量模型1. 直流水泵：揚程：0.6m，流量：600L/h，功率30W；2. 超聲波液位傳感器：量程：1m，盲區：0.06m，輸出：420mA；3. 渦輪流量傳感器：量程：0.10.6m3/h，精度1%，脈沖輸

7、出。圖9 液位流量模型 （九）電子秤模型S型拉壓力傳感器：量程：20Kg，輸出靈敏度：2.0±0.005mV/V，線性度：0.03%F.S。圖10 電子秤模型 （十）厚度檢測模型光纖位移傳感器及放大器：量程：010mm，輸出：15V，放大器增益連續可調。圖11 厚度檢測模型圖12 工業傳感器接線面板第一章 物料分揀模型實訓一 對射式光電開關傳感器一、實訓目的學習和掌握對射式光電開關傳感器的工作原理和使用方法。 二、實訓設備物料分揀模型、信號處理及接口掛箱、電源及儀表掛箱。 三、實訓原理（一）工作原理 紅外線光電開關所發射的紅外線屬于一種電磁射線，其特性等同于無線電或X射線。人眼可見的

8、光波是380nm-780nm，發射波長為780nm-1mm的長射線稱為紅外線， 紅外線光電開關優先使用的是接近可見光波長的近紅外線。 光電開關工作時，由內部振蕩回路產生的調制脈沖經反射電路后，由發射管輻射出光脈沖。當被測物體進入受光器作用范圍時，被反射回來的光脈沖進入光敏二極管。并在接收電路中將光脈沖解調為電脈沖信號，再經放大器放大和同步選通整形，然后用數字積分或RC積分方式排除干擾，最后經延時（或不延時）觸發驅動器輸出光電開關控制信號。 對射式光電開關包含在結構上相互分離且光軸相對放置的發射器和接收器，發射器發出的光線直接進入接收器。當被檢測物體經過發射器和接收器之間且阻斷光線時，光電開關就

9、產生了開關信號。當檢測物體是不透明時，對射式光電開關是最可靠的檢測模式。圖1-1 對射式光電開關傳感器圖1-2 對射式光電開關傳感器原理示意圖 （二）光電開關的優點 1具有檢測距離精密調節功能，順時針調節靈敏度增強，逆時針則相反； 2具有靜態和動作雙指示功能，可及時告知工作狀態； 3響應速度快，能檢出高速移動的微小物體； 4采用集成電路和先進的SMT表面安裝工藝，具有很高的可靠性； 5體積小，獨特造型，重量輕，安裝調試簡單，并具有短路保護功能。四、實訓內容及步驟1按照圖2、圖3、圖12的標示，將對射式光電傳感器的電源線和信號線連接好，其中電源采用DC12V（注意，紅色接正，黑色接地，不要接反）

10、，傳感器的信號輸出（藍色插座）接到信號處理單元的“對射式光電開關”左端（注意，紅色接正，黑色接地，不要接反）。2. 將信號處理單元的“對射式光電開關”右端連接到數據采集卡掛箱上的“數字量輸入端DI0”(注意，紅色導線接DI0，黑色導線接DGND)，其中電源DC24V接入圖12接線板上的“直流減速電機”。再用USB數據線將電腦與采集卡掛箱上的數據采集卡相連接。3. 將圖2、圖3上的+5V、GND電源連接起來，然后打開電源及儀表掛箱電源，電源指示燈亮。再打開電腦上的測試軟件，按照接線方式選擇對射式光電開關傳感器上對應的通道，并讓軟件運行，則檢測物料經過對射式光電開關傳感器時就會計數。如圖1-3所示

11、：圖1-34實驗結束，關閉電腦及電源開關再將導線整理好，放回原處。五、實訓注意事項 1紅外線光電開關在環境照度高的情況下都能穩定工作，但原則上應回避將傳感器光軸正對太陽光等強光源。 2當使用感性負載（如燈、電動機等）時，其瞬態沖擊電流較大，可能劣化或損壞交流二線的光電開關，在這種情況下，請經過交流繼電器作為負載來轉換使用。 3紅外線光電開關的透鏡可用擦鏡紙擦拭，禁用稀釋溶劑等化學品，以免永久損壞塑料鏡。4 傳感器均為SMD工藝生產制造，并經嚴格的測試合格后才出廠，在一般情況下使用均不會出現損壞。為了保證意外性發生，請用戶在接通電源前檢查接線是否正確，額定電壓是否為額定值。六、實訓報告 簡述對射

12、式光電開關傳感器的工作原理及應用范圍。實訓二 霍爾接近開關傳感器一、實訓目的 學習和掌握霍爾接近開關的工作原理和使用方法。 二、實訓設備物料分揀模型、信號處理及接口掛箱、電源及儀表掛箱。三、實訓原理（一）工作原理霍爾開關是一種有源磁電轉換器件，它是在霍爾效應原理的基礎上，利用集成封裝和組裝工藝制作而成，它可方便的把磁輸入信號轉換成實際應用中的電信號，同時又具備工業場合實際應用易操作和可靠性的要求。使用霍爾開關檢測磁場（磁鋼產生）的方法極為簡單，將霍爾開關做各種規格的探頭，放在被測磁場中，因霍爾器件只對垂直于霍爾片的表面的磁感應強度敏感，因而必須令磁力線和器件表面垂直，通電后即可由輸出電壓得到被

13、測磁場的磁感應強度。若不垂直，則應求出其垂直分量來計算被測磁場的磁感應強度值。而且，因霍爾元件的尺寸極小，可以進行多點檢測，由計算機進行數據處理，可以得到場的分布狀態，并可對狹縫，小孔中的磁場進行檢測用磁場作為被傳感物體的運動和位置信息載體時，一般采用永久磁鋼來產生工作磁場。例如，用一個5×4×2.5（mm）的釹鐵硼號磁鋼，就可在它的磁極表面上得到約2300高斯的磁感應強度。在空氣間隙中，磁感應強度會隨感應距離增加而迅速下降。為保證霍爾器件，尤其是霍爾開關器件的可靠工作，在應用中要考慮有效工作間隙的長度。在計算總有效工作間隙時，應從霍爾開關表面算起。霍爾開關電路的輸出級一般

14、是一個集電極開路的NPN晶體管，其使用規則和任何一種相似的NPN開關管相同。輸出管截止時，輸漏電流很小，一般只有幾nA，可以忽略，輸出電壓和其電源電壓相近，但電源電壓最高不得超過輸出管的擊穿電壓（即規定的極限電壓28V）。輸出管導通時，它的輸出端和線路的公共端短路。因此，必須外接一個電阻器（即負載電阻器）來限制流過管子的電流，使它不超過最大允許值（一般為100mA），以免損壞輸出管。輸出電流較大時，管子的飽和壓降也會隨之增大，使用者應當特別注意，僅這個電壓和你要控制的電路的截止電壓（或邏輯“零”）是兼容的。圖2-1 霍爾接近開關傳感器 圖2-2 霍爾開關的內部工作原理圖 霍爾開關的開關作用能力

15、是非常迅速的，典型的上升時間和下降時間在500nS范圍內，優于任何機械開關。 霍爾開關的輸入端是以磁感應強度B來表征的，當B值達到一定的程度（如B1）時，霍爾開關內部的觸發器翻轉，霍爾開關的輸出電平狀態也隨之翻轉。輸出端一般采用晶體管輸出，和接近開關類似有NPN、PNP、常開型、常閉型、鎖存型（雙極性）、雙信號輸出之分。 霍爾開關具有無觸電、低功耗、長使用壽命、響應頻率高等特點，所采用的霍爾芯片含整個溫度范圍內的熱平衡集成電路,負的溫度補償特性,能與低成本磁鋼負溫度系數為最佳匹配,內部采用環氧樹脂封灌成一體化，所以能在各類惡劣環境下可靠的工作。霍爾開關可應用于接近開關，壓力開關，里程表等，作為

16、一種新型的電器配件。 （二）術語解釋 1磁感應強度：霍爾開關在工作時，它所要求磁鋼具有的磁場強度的大小。一般磁感應強度值B為0.02-0.05T。 2響應頻率：按規定的1秒的時間間隔內，允許霍爾開關動作循環的次數。 3輸出狀態：分常開、常閉、鎖存。例如當無檢測物體時，常開型的 霍爾開關所接通的負載，由于霍爾開關內部的輸出晶體管的截止而不工作，當檢測到物體時，晶體管導通，負載得電工作。 4輸出形式：分NPN/PNP/常開/常閉多功能等幾種常用的形式輸出。 5動作距離：動作距離是指檢測體按一定方式移動時，從基準位置（霍爾開關的感應表面）到開關動作時測得的基準位置到檢測面的空間距離。額定動作距離指霍

17、爾開關動作距離的標稱值。 6回差距離：動作距離與復位距離之間的絕對值。 圖2-3 霍爾開關的接線方式圖2-4 霍爾開關的感應接近方式四、實訓內容及步驟（一）硬件設備的實訓內容和步驟1按照圖2、圖3、圖12的標示，將霍爾接近開關傳感器的電源線和信號線連接好，其中電源采用DC12V（注意，紅色接正，黑色接地，不要接反），傳感器的信號輸出（藍色插座）接到信號處理單元的“霍爾接近開關”左端（注意，紅色接正，黑色接地，不要接反）。2將圖2、圖3上的+5V、GND電源連接起來，然后打開電源及儀表掛箱電源，電源指示燈亮。3將傳感器的輸出信號連接到直流電壓表上（此時直流電壓表選擇20V檔），觀察此時的直流電壓

18、表上的電壓顯示，然后將帶磁鋼的檢測物塊放置到霍爾接近開關傳感器的下方，觀察此時直流電壓表上的電壓變化情況。4將經過信號處理單元處理過的信號（信號處理單元的“霍爾接近開關”右端）連接到直流電壓表上（此時直流電壓表選擇20V檔），觀察此時的直流電壓表上的電壓顯示，然后將帶磁鋼的檢測物塊放置到霍爾傳感器的下方，觀察此時直流電壓表上的電壓變化情況。5實驗結束，將電源關閉后將導線整理好，放回原處。（二）軟件設備的實訓內容和步驟1按照圖2、圖3、圖12的標示，將霍爾接近開關傳感器的電源線和信號線連接好，其中電源采用DC12V（注意，紅色接正，黑色接地，不要接反），傳感器的信號輸出（藍色插座）接到信號處理單

19、元的“霍爾接近開關”左端（注意，紅色接正，黑色接地，不要接反）。2. 將信號處理單元的“霍爾接近開關”右端連接到數據采集卡掛箱上的“數字量輸入端DI1”(注意，紅色導線接DI1，黑色導線接DGND)。同時將“數字量輸出端D01”連接到信號處理單元的“電磁閥4驅動”左端，再將右端的輸出連接到圖12接線板上的“電磁閥4”，其中電源DC24V接入圖12接線板上的“直流減速電機”。再用USB數據線將電腦與采集卡掛箱上的數據采集卡相連接。3. 啟動空氣壓縮機，在氣罐內建立一定的壓力。使用氣源前，打開氣泵的放氣閥，使壓縮空氣進入三聯件，然后調節減壓閥，將系統壓力設定為0.10.3MPa。4. 將圖2、圖3

20、上的+5V、GND電源連接起來，然后打開電源及儀表掛箱電源，電源指示燈亮。再打開電腦上的測試軟件，按照接線方式選擇霍爾接近開關傳感器上對應的通道，并讓軟件運行，則帶磁性檢測物料經過霍爾接近開關傳感器時軟件上就會顯示對應的數量，同時氣缸會自動彈出并將檢測物料推入物料槽中。如圖2-5所示：圖2-55實驗結束，關閉電腦及電源開關再將導線整理好，放回原處。五、實訓注意事項1直流型霍爾開關產品，所使用的 電壓為DC3-28V，其典型的應用范圍一般采用DC5-24V，過高的電壓會引起內部霍爾元器件穩升而變的不穩定，而過低的電壓容易讓外界的溫度變化影響磁場強度特性，從而引起電路誤動作,其輸出電流能力最大值為

21、50mA。 2當使用霍爾開關驅動感性負載時，請在負載兩端并入續流二極管，否則會因感性負載長期動作時的瞬態高壓脈沖影響霍爾開關的使用壽命。 3采用不同的磁性磁鐵，檢測距離有所不同，建議采用磁鐵直徑和產品檢測直徑相等。 4傳感器均為SMD工藝生產制造，并經嚴格的測試合格后才出廠，在一般情況下使用均不會出現損壞。為了保證意外性發生，請用戶在接通電源前檢查接線是否正確，額定電壓是否為額定值。六、實訓報告簡述霍爾接近開關傳感器的工作原理及應用范圍。實訓三 電感接近開關傳感器一、實訓目的 學習和掌握電感接近開關的工作原理和使用方法。 二、實訓設備物料分揀模型、信號處理及接口掛箱、電源及儀表掛箱。三、實訓原

22、理 （一）工作原理 電感式接近開關屬于一種有開關量輸出的位置傳感器，它由LC高頻振蕩器和放大處理電路組成，利用金屬物體在接近這個能產生電磁場的振蕩感應頭時，使物體內部產生渦流。這個渦流反作用于接近開關，使接近開關振蕩能力衰減，內部電路的參數發生變化，由此識別出有無金屬物體接近，進而控制開關的通或斷。這種接近開關所能檢測的物體必須是金屬物體。圖3-1 電感接近開關傳感器 圖3-2 電感接近開關的內部工作原理 （二）電感接近開關的優點 1非接觸檢測，避免了對傳感器自身和目標物的損壞。 2無觸點輸出，操作壽命長。 3即使在有水或油噴濺的苛刻環境中也能穩定檢測。 4反應速度快。5小型感測頭，安裝靈活。

23、四、實訓內容及步驟（一）硬件設備的實訓內容和步驟1按照圖2、圖3、圖12的標示，將電感接近開關傳感器的電源線和信號線連接好，其中電源采用DC12V（注意，紅色接正，黑色接地，不要接反），傳感器的信號輸出（藍色插座）接到信號處理單元的“電感接近開關”左端（注意，紅色接正，黑色接地，不要接反）。2將圖2、圖3上的+5V、GND電源連接起來，然后打開電源及儀表掛箱電源，電源指示燈亮。3將傳感器的輸出信號連接到直流電壓表上（此時直流電壓表選擇20V檔），觀察此時的直流電壓表上的電壓顯示，然后將鐵質的檢測物塊放置到電感接近開關傳感器的下方，觀察此時直流電壓表上的電壓變化情況。4將經過信號處理單元處理過的

24、信號（信號處理單元的“電感接近開關”右端）連接到直流電壓表上（此時直流電壓表選擇20V檔），觀察此時的直流電壓表上的電壓顯示，然后將鐵質的檢測物塊放置到電感接近開關傳感器的下方，觀察此時直流電壓表上的電壓變化情況。5實驗結束，將電源關閉后將導線整理好，放回原處。（二）軟件設備的實訓內容和步驟1按照圖2、圖3、圖12的標示，將電感接近開關傳感器的電源線和信號線連接好，其中電源采用DC12V（注意，紅色接正，黑色接地，不要接反），傳感器的信號輸出（藍色插座）接到信號處理單元的“電感接近開關”左端（注意，紅色接正，黑色接地，不要接反）。2. 將信號處理單元的“電感接近開關”右端連接到數據采集卡掛箱上

25、的“數字量輸入端DI2”(注意，紅色導線接DI2，黑色導線接DGND)。同時將“數字量輸出端D00”連接到信號處理單元的“電磁閥3驅動”左端，再將右端的輸出連接到圖12接線板上的“電磁閥3”，其中電源DC24V接入圖12接線板上的“直流減速電機”。再用USB數據線將電腦與采集卡掛箱上的數據采集卡相連接。3. 啟動空氣壓縮機，在氣罐內建立一定的壓力。使用氣源前，打開氣泵的放氣閥，使壓縮空氣進入三聯件，然后調節減壓閥，將系統壓力設定為0.10.3MPa。4. 將圖2、圖3上的+5V、GND電源連接起來，然后打開電源及儀表掛箱電源，電源指示燈亮。再打開電腦上的測試軟件，按照接線方式選擇電感接近開關傳

26、感器上對應的通道，并讓軟件運行，則鐵質檢測物料經過電感接近開關傳感器時軟件上就會顯示對應的數量，同時氣缸會自動彈出并將鐵質檢測物料推入物料槽中。如圖3-3所示：圖3-35實驗結束，關閉電腦及電源開關再將導線整理好，放回原處。五、實訓報告 簡述電感接近開關傳感器的工作原理及應用范圍。實訓四電容接近開關傳感器一、實訓目的 學習和掌握電感接近開關的工作原理和使用方法。 二、實訓設備物料分揀模型、信號處理及接口掛箱、電源及儀表掛箱。三、實訓原理 （一）工作原理電容式接近開關亦屬于一種具有開關量輸出的位置傳感器，它的測量頭通常是構成電容器的一個極板，而另一個極板是物體的本身，當物體移向接近開關時，物體和

27、接近開關的介電常數發生變化，使得和測量頭相連的電路狀態也隨之發生變化，由此便可控制開關的接通和關斷。這種接近開關的檢測物體，并不限于金屬導體，也可以是絕緣的液體或粉狀物體，在檢測較低介電常數的物體時，可以順時針調節多圈電位器（位于開關后部）來增加感應靈敏度，一般調節電位器使電容式的接近開關在0.7-0.8Sn的位置動作。介質常數如表1-1所示表1-1部分常用材料的介質常數材料介質常數材料介質常數水80軟橡膠2.5大理石8松節油2.2云母6水80陶瓷4.4酒精25.8硬橡膠4電木3.6玻璃5電纜2.5硬紙4.5油紙4空氣1汽油2.2合成樹脂3.6米3.5賽璐璐3聚丙烯2.3普通紙2.3紙碎屑4有

28、機玻璃3.2石英玻璃3.7聚乙烯2.9硅2.8笨乙烯3變壓器油2.2石蠟2.2木材2-7石英沙4.5圖4-1 電容接近開關傳感器 圖4-2 電容接近開關的內部工作原理 （二）電容接近開關的優點 1非接觸檢測，避免了對傳感器自身和目標物的損壞。 2無觸點輸出，操作壽命長。 3即使在有水或油噴濺的苛刻環境中也能穩定檢測。 4反應速度快。 5小型感測頭，安裝靈活。四、實訓內容及步驟（一）硬件設備的實訓內容和步驟1按照圖2、圖3、圖12的標示，將電容接近開關傳感器的電源線和信號線連接好，其中電源采用DC12V（注意，紅色接正，黑色接地，不要接反），傳感器的信號輸出（藍色插座）接到信號處理單元的“電容接

29、近開關”左端（注意，紅色接正，黑色接地，不要接反）。2將圖2、圖3上的+5V、GND電源連接起來，然后打開電源及儀表掛箱電源，電源指示燈亮。3將傳感器的輸出信號連接到直流電壓表上（此時直流電壓表選擇20V檔），觀察此時的直流電壓表上的電壓顯示，然后將鋁質的檢測物塊放置到電容接近開關傳感器的下方，觀察此時直流電壓表上的電壓變化情況。4將經過信號處理單元處理過的信號（信號處理單元的“電容接近開關”右端）連接到直流電壓表上（此時直流電壓表選擇20V檔），觀察此時的直流電壓表上的電壓顯示，然后將鋁質的檢測物塊放置到電容接近開關傳感器的下方，觀察此時直流電壓表上的電壓變化情況。5實驗結束，將電源關閉后將

30、導線整理好，放回原處。（二）軟件設備的實訓內容和步驟1按照圖2、圖3、圖12的標示，將電容接近開關傳感器的電源線和信號線連接好，其中電源采用DC12V（注意，紅色接正，黑色接地，不要接反），傳感器的信號輸出（藍色插座）接到信號處理單元的“電容接近開關”左端（注意，紅色接正，黑色接地，不要接反）。2. 將信號處理單元的“電容接近開關”右端連接到數據采集卡掛箱上的“數字量輸入端DI3”(注意，紅色導線接DI3，黑色導線接DGND)。同時將“數字量輸出端D02”連接到信號處理單元的“電磁閥2驅動”左端，再將右端的輸出連接到圖12接線板上的“電磁閥2”，其中電源DC24V接入圖12接線板上的“直流減速

31、電機”。再用USB數據線將電腦與采集卡掛箱上的數據采集卡相連接。3. 啟動空氣壓縮機，在氣罐內建立一定的壓力。使用氣源前，打開氣泵的放氣閥，使壓縮空氣進入三聯件，然后調節減壓閥，將系統壓力設定為0.10.3MPa。4. 將圖2、圖3上的+5V、GND電源連接起來，然后打開電源及儀表掛箱電源，電源指示燈亮。再打開電腦上的測試軟件，按照接線方式選擇電容接近開關傳感器上對應的通道，并讓軟件運行，則鋁質檢測物料經過電容接近開關傳感器時軟件上就會顯示對應的數量，同時氣缸會自動彈出并將鋁質檢測物料推入物料槽中。如圖4-3所示：圖4-35實驗結束，關閉電腦及電源開關再將導線整理好，放回原處。五、實訓報告 簡

32、述電容接近開關傳感器的工作原理及應用范圍。實訓五色標傳感器一、實訓目的 學習和掌握色標傳感器的工作原理和使用方法。 二、實訓設備物料分揀模型、信號處理及接口掛箱、電源及儀表掛箱。三、實訓原理色標傳感器常用于檢測特定色標或物體上的斑點，它是通過與非色標區相比較來實現色標檢測，而不是直接測量色標。色標傳感器實際是一種反向裝置。光源垂直于目標物體安裝，而接收器與物體成銳角方向安裝，讓它只檢測來自目標物體的散射光，從而避免傳感器直接接收反射光，并且可使光束聚焦很窄。調節傳感器靈敏度能改變檢測出的色標范圍，靈敏度較低時，能檢測出白色物體，實驗原理框圖如圖5-2所示。 圖5-1 色標傳感器 圖5-2 色標

33、傳感器工作原理四、實訓內容及步驟（一）硬件設備的實訓內容和步驟1按照圖2、圖3、圖12的標示，將色標傳感器的電源線和信號線連接好，其中電源采用DC12V（注意，紅色接正，黑色接地，不要接反），傳感器的信號輸出（藍色插座）接到信號處理單元的“色標傳感器”左端（注意，紅色接正，黑色接地，不要接反）。2將圖2、圖3上的+5V、GND電源連接起來，然后打開電源及儀表掛箱電源，電源指示燈亮。3按照以下步驟對色標傳感器進行設置：拿白色檢測物體放在發射光面正下方，檢測距離在12.5mm以內。此時按下顏色傳感器上黃色調節按鈕23秒，松開手后會發現黃色指示燈一閃一閃，需檢測物體已經被確定。再拿黑色檢測物體放在發

34、光面正前方，按下顏色傳感器上黃色調節按鈕23秒，松開手后黃色指示燈不再閃動。此時黑色檢測物體已被排除。4將傳感器的輸出信號連接到直流電壓表上（此時直流電壓表選擇20V檔），觀察此時的直流電壓表上的電壓顯示，然后將白色檢測物塊放置到色標傳感器的下方，觀察此時直流電壓表上的電壓變化情況。5將經過信號處理單元處理過的信號（信號處理單元的“色標傳感器”右端）連接到直流電壓表上（此時直流電壓表選擇20V檔），觀察此時的直流電壓表上的電壓顯示，然后將白色檢測物塊放置到色標傳感器的下方，觀察此時直流電壓表上的電壓變化情況。6實驗結束，將電源關閉后將導線整理好，放回原處。（二）軟件設備的實訓內容和步驟1按照圖

35、2、圖3、圖12的標示，將色標傳感器的電源線和信號線連接好，其中電源采用DC12V（注意，紅色接正，黑色接地，不要接反），傳感器的信號輸出（藍色插座）接到信號處理單元的“色標傳感器”左端（注意，紅色接正，黑色接地，不要接反）。2. 將信號處理單元的“色標傳感器”右端連接到數據采集卡掛箱上的“數字量輸入端DI4”(注意，紅色導線接DI4，黑色導線接DGND)。同時將“數字量輸出端D03”連接到信號處理單元的“電磁閥1驅動”左端，再將右端的輸出連接到圖12接線板上的“電磁閥1”，其中電源DC24V接入圖12接線板上的“直流減速電機”。再用USB數據線將電腦與采集卡掛箱上的數據采集卡相連接。3. 啟

36、動空氣壓縮機，在氣罐內建立一定的壓力。使用氣源前，打開氣泵的放氣閥，使壓縮空氣進入三聯件，然后調節減壓閥，將系統壓力設定為0.10.3MPa。4. 將圖2、圖3上的+5V、GND電源連接起來，然后打開電源及儀表掛箱電源，電源指示燈亮。再打開電腦上的測試軟件，按照接線方式選擇色標傳感器上對應的通道，并讓軟件運行，則白色檢測物料經過色標傳感器時軟件上就會顯示對應的數量，同時氣缸會自動彈出并將白色檢測物料推入物料槽中。如圖5-3所示：圖5-35實驗結束，關閉電腦及電源開關再將導線整理好，放回原處。五、實訓報告 簡述色標傳感器的工作原理及應用范圍。實訓六安全光幕傳感器一、實訓目的 學習和掌握安全光幕傳

37、感器的工作原理和使用方法。 二、實訓設備物料分揀模型、電源及儀表掛箱。三、實訓原理 安全光幕，又稱為光電保護裝置、安全光柵、光電保護器、區域傳感器,是通過發射紅外光線，產生保護光柵，當光柵被遮擋時，裝置發出遮光信號，控制具有潛在危險的機械設備停止工作，以降低作業人員在工作環境中受到傷害的可能性，有效保護作業人員的人身安全。安全光幕傳感器系統是一種高品質自動控制產品，運用紅外線掃描探測技術。發射裝置和接收裝置安裝于兩側，內部由單片機和微處理器進行數字程序控制，使紅外線收發單元在高速掃描狀態下，形成紅外線光幕警戒屏障，當人和物體進入光幕屏障區內，控制系統迅速轉換輸出電平信號，使負載動作，當人和物體

38、離開光幕警戒區域，則負載正常自動關閉，從而達到安全保護的目的。 安全光幕實際應用時不需要控制器，僅需發射器和接收器，使用時通過航空插頭插座或者電纜線連接，輸出可直接外接繼電器或者各類計算機數字接口。 安全光幕是目前保護沖壓機械操作者人身安全和各類機械防護的一種最有效的安全保護裝置，它比防護柵欄、機械拉手、機械撥手等保護裝置的保護效果更好，避免在生產過程中因操作不當或機器出現故障而導致安全事故的發生。適用于普通沖床、高性能沖床、機械壓力機、液壓式壓力機、層壓機、壓膜機、剪板機、工業機械手、包裝設備及其他自動化設備,也可用于多面區域保護或防盜。 圖6-1 安全光幕傳感器 圖6-2 安全光幕傳感器工

39、作原理四、實訓內容及步驟（一）硬件設備的實訓內容和步驟1按照圖2、圖12的標示，將安全光幕傳感器的電源線和信號線連接好，其中電源采用DC24V（注意，紅色接正，黑色接地，不要接反），另外發射和接收之間的兩個藍色弱電柱短接，安全光幕傳感器的輸出控制一個繼電器通斷（即接收端的兩個黃色弱電柱），傳感器的信號輸出（2個黃色弱電柱）串接到DC24V連接直流減速電機上。2檢查圖2、圖12上的24V、GND電源是否連接好，然后打開電源及儀表掛箱電源，電源指示燈亮。3觀察此時直流減速電機是否工作，然后用手遮擋在安全光幕傳感器的發射端和接收端之間，觀察此時直流減速電機是否工作。4實驗結束，將電源關閉后將導線整理

40、好，放回原處。（二）軟件設備的實訓內容和步驟1按照圖2、圖12的標示，將安全光幕傳感器的電源線和信號線連接好，其中電源采用DC24V（注意，紅色接正，黑色接地，不要接反），另外發射和接收之間的兩個藍色弱電柱短接，安全光幕傳感器的輸出控制一個繼電器通斷（即接收端的兩個黃色弱電柱）。2. 將傳感器的信號輸出（2個黃色弱電柱）串接到DC5V并連接到數據采集卡掛箱上的“數字量輸入端DI7”(注意，紅色導線接DI7，黑色導線接DGND)。再用USB數據線將電腦與采集卡掛箱上的數據采集卡相連接。3. 將圖2、圖3上的+5V、GND電源連接起來，然后打開電源及儀表掛箱電源，電源指示燈亮。再打開電腦上的測試軟

41、件，按照接線方式選擇安全光幕傳感器上對應的通道DI7，并讓軟件運行，則遮擋物擋住安全光幕傳感器時軟件上就會顯示對應的紅燈亮起。如圖6-3所示：圖6-34實驗結束，關閉電腦及電源開關再將導線整理好，放回原處。五、實訓報告簡述安全光幕傳感器的工作原理及應用范圍。實訓七 物料分揀系統一、實訓目的1學習和掌握各種氣動元件的工作原理和使用方法；2搭建物料分揀系統，實現物料分揀功能。二、實訓設備物料分揀模型、信號處理及接口掛箱、電源及儀表掛箱。三、實訓原理（1） 空氣壓縮機圖7-1 空氣壓縮機空氣壓縮機，簡稱空壓機，是氣源裝置中的主體，它是將原動機（通常是電動機）的機械能轉換成氣體壓力能的裝置，是壓縮空氣

42、的氣壓發生裝置。空氣壓縮機的種類很多，按工作原理分為容積型壓縮機和速度型壓縮機。（二）氣缸圖7-2 氣缸引導活塞在其中進行直線往復運動的圓筒形金屬機件。氣缸氣壓傳動中將壓縮氣體的壓力能轉換為機械能的氣動執行元件。氣缸有作往復直線運動的和作往復擺動的兩類。（3） 氣動電磁閥圖7-3 氣動電磁閥 氣動電磁閥是用來控制流體的自動化基礎元件，屬于執行器；氣動電磁閥并不限于液壓，氣動；氣動電磁閥用于控制液壓流動方向，工廠的機械裝置一般都由液壓鋼或電磁閥來控制。 氣動電磁閥里有密閉的腔，在的不同位置開有通孔，氣動電磁閥的每個孔都通向不同的油管，腔中間是閥，兩面是兩塊電磁鐵，哪面的磁鐵線圈通電閥體就會被吸引

43、到哪邊； 氣動電磁閥通過控制閥體的移動來檔住或漏出不同的排油的孔，而進油孔是常開的，液壓油就會進入不同的排油管，然后通過氣動電磁閥的油的壓力來推動油剛的活塞，這樣通過控制氣動電磁閥的電磁鐵的電流就控制了整個電磁閥的機械運動。四、實訓內容及步驟（一）白色物料分揀單元的安裝、調試與使用1按照圖2、圖3、圖12的標示，將色標傳感器的電源線和信號線連接好，其中電源采用DC12V（注意，紅色接正，黑色接地，不要接反）。2傳感器的信號輸出（藍色插座）接到信號處理單元的“色標傳感器”左端（注意，紅色接正，黑色接地，不要接反）。3右端接信號處理掛箱上的“電磁閥1驅動”的左端（注意，紅色接正，黑色接地，不要接反

44、），“電磁閥1驅動”的右端接到“工業傳感器接線面板”的“電磁閥1”上（注意，紅色接正，黑色接地，不要接反，詳見圖12）。4將色標傳感器調試成只檢測白色物體。（二）磁性物料分揀單元的安裝、調試與使用1按照圖2、圖3、圖12的標示，將霍爾接近開關傳感器的電源線和信號線連接好，其中電源采用DC12V（注意，紅色接正，黑色接地，不要接反）。2傳感器的信號輸出（藍色插座）接到信號處理單元的“霍爾接近開關”左端（注意，紅色接正，黑色接地，不要接反）。3右端接信號處理掛箱上的“電磁閥4驅動”的左端（注意，紅色接正，黑色接地，不要接反），“電磁閥4驅動”的右端接到“工業傳感器接線面板”的“電磁閥4 ”上（注意

45、，紅色接正，黑色接地，不要接反，詳見圖12）。（三）鐵質物料分揀單元的安裝、調試與使用1按照圖2、圖3、圖12的標示，將電感接近開關傳感器的電源線和信號線連接好，其中電源采用DC12V（注意，紅色接正，黑色接地，不要接反）。2傳感器的信號輸出（藍色插座）接到信號處理單元的“電感接近開關”左端（注意，紅色接正，黑色接地，不要接反）。3右端接信號處理掛箱上的“電磁閥3驅動”的左端（注意，紅色接正，黑色接地，不要接反），“電磁閥3驅動”的右端接到“工業傳感器接線面板”的“電磁閥3”上（注意，紅色接正，黑色接地，不要接反，詳見圖12）。（四）鋁質物料分揀單元的安裝、調試與使用1按照圖2、圖3、圖12的

46、標示，將電容接近開關傳感器的電源線和信號線連接好，其中電源采用DC12V（注意，紅色接正，黑色接地，不要接反）。2傳感器的信號輸出（藍色插座）接到信號處理單元的“電容接近開關”左端（注意，紅色接正，黑色接地，不要接反）。3右端接信號處理單元上“電磁閥2驅動”的左端（注意，紅色接正，黑色接地，不要接反），“電磁閥2驅動”的右端接到“工業傳感器接線面板”的“電磁閥2”上（注意，紅色接正，黑色接地，不要接反，詳見圖12）。（五）物料分揀1實驗前，應啟動空氣壓縮機，在氣罐內建立一定的壓力。使用氣源前，應打開氣泵的放氣閥，使壓縮空氣進入三聯件，然后調節減壓閥，將系統壓力設定為0.10.3MPa。2打開氣

47、閥，檢測各個氣動連接處是否存在明顯的漏氣聲，如果漏氣用工具進行調試直到沒有明顯的漏氣聲。3將圖2、圖3上的+5V、+24V、GND電源連接起來，然后打開電源及儀表掛箱電源，電源指示燈亮。4將各種待分揀的物料順序的放置到傳送帶上，觀察物料分揀過程。如果氣缸的力度較大或較小時，就對應的調小或調大壓縮機的出口壓力，使氣缸動作時剛好能將物料推進料槽中。5實驗結束，將電源關閉后將導線整理好，放回原處。五、實訓報告簡述物料分揀系統的工作原理及應用范圍。第二章 多功能轉子模型實訓八 光電開關傳感器一、實訓目的學習和掌握U型光電開關傳感器的工作原理和使用方法。 二、實訓設備多功能轉子模型、信號處理及接口掛箱、

48、電源及儀表掛箱。三、實訓原理（一）工作原理 紅外線光電開關所發射的紅外線屬于一種電磁射線，其特性等同于無線電或X射線。人眼可見的光波是380nm-780nm，發射波長為780nm1mm的長射線稱為紅外線， 紅外線光電開關優先使用的是接近可見光波長的近紅外線。光電開關工作時，由內部振蕩回路產生的調制脈沖經反射電路后，由發射管輻射出光脈沖。當被測物體進入受光器作用范圍時，被反射回來的光脈沖進入光敏二極管。并在接收電路中將光脈沖解調為電脈沖信號，再經放大器放大和同步選通整形，然后用數字積分或RC積分方式排除干擾，最后經延時（或不延時）觸發驅動器輸出光電開關控制信號。槽式光電開關通常是標準的U字型結構

49、，其發射器和接收器分別位于U型槽的兩邊，并形成一光軸，當被檢測物體經過U型槽且阻斷光軸時，光電開關就產生了檢測到的開關量信號。槽式光電開關比較安全可靠的適合檢測高速變化，分辨透明與半透明物體。圖8-1 U型光電開關傳感器 圖8-2 U型光電開關傳感器原理示意圖 （二）光電開關的優點 1具有檢測距離精密調節功能，順時針調節靈敏度增強，逆時針則相反； 2具有靜態和動作雙指示功能，可及時告知工作狀態； 3響應速度快，能檢出高速移動的微小物體； 4采用集成電路和先進的SMT表面安裝工藝，具有很高的可靠性； 5體積小，獨特造型，重量輕，安裝調試簡單，并具有短路保護功能。四、實訓內容及步驟1按照圖2、圖3

50、、圖12的標示，將U型光電門傳感器的電源線和信號線連接好，其中電源采用DC12V（注意，紅色接正，黑色接地，不要接反），傳感器的信號輸出（藍色插座）接到信號處理單元的“U型光電門”左端（注意，紅色接正，黑色接地，不要接反）。2將圖2、圖3上的+5V、GND電源連接起來，然后打開電源及儀表掛箱電源，電源指示燈亮。3將傳感器的輸出信號連接到直流電壓表上（此時直流電壓表選擇20V檔），觀察此時的直流電壓表上的電壓顯示，然后用手遮擋住U型光電門傳感器，觀察此時直流電壓表上的電壓變化情況。4將經過信號處理單元處理過的信號（信號處理單元的“U型光電門”右端）連接到直流電壓表上（此時直流電壓表選擇20V檔）

51、，觀察此時的直流電壓表上的電壓顯示，然后用手遮擋住U型光電門傳感器，觀察此時直流電壓表上的電壓變化情況。5實驗結束，將電源關閉后將導線整理好，放回原處。五、實訓報告簡述U型光電開關傳感器的工作原理及應用范圍。天煌科技 61 天煌教儀實訓九 光電開關測量轉速一、實訓目的學習和掌握利用U型光電開關傳感器測量電機轉速的方法。 二、實訓設備多功能轉子模型、信號處理及接口掛箱、電源及儀表掛箱。三、實訓原理 參照實訓八。四、實訓內容及步驟1按照圖2、圖3、圖12的標示，將U型光電門傳感器的電源線和信號線連接好，其中電源采用DC12V（注意，紅色接正，黑色接地，不要接反）。2傳感器的信號輸出（藍色插座）接到

52、信號處理單元的“U型光電門”左端（注意，紅色接正，黑色接地，不要接反）。3“U型光電門”的右端接“電源及儀表掛箱”上的“頻率/轉速表”（注意，紅色接正，黑色接地，不要接反）。4將圖2、圖3上的+5V、GND電源連接起來，然后打開電源及儀表掛箱電源，電源指示燈亮。5將“電源及儀表掛箱”上的電源+5V、+12V、+24V分別連接到“多功能轉子”上的“直流電機”上（注意，紅色接正，黑色接地，不要接反），并分別觀察“頻率/轉速表”的顯示。6實驗結束，將電源關閉后將導線整理好，放回原處。五、實訓報告簡述U型光電開關傳感器測量轉速的工作原理及應用范圍。實訓十 齒輪轉速傳感器一、實訓目的學習和掌握齒輪轉速傳

53、感器的工作原理和使用方法。 二、實訓設備多功能轉子模型、信號處理及接口掛箱、電源及儀表掛箱。三、實訓原理齒輪轉速傳感器外形如圖10-1所示，多用于檢測齒形圓盤的旋轉。磁電傳感器檢測部分由永久磁鐵、感應線圈和鐵芯組成。永久磁鐵產生的磁力線與齒形圓盤交鏈。當齒形圓盤旋轉時，圓盤齒凸凹引起磁路氣隙的變化，于是磁通量也發生變化，在線圈中感應出交流電壓，經后續電路處理后輸出開關量信號，其頻率在數值上等于圓盤上齒數與轉速的乘積。齒輪轉速傳感器安裝在多功能轉子實驗臺上，使其探頭對準測速齒輪的中部，調節探頭與齒的距離到有效檢測距離內。當齒輪上的一個齒通過磁電傳感器的測量區域時，磁電傳感器會輸出一個脈沖信號。因

54、此，在已知齒輪齒數的情況下，測得的傳感器輸出脈沖信號的頻率就可計算出轉子的轉速。 圖10-1 齒輪轉速傳感器圖10-2 齒輪轉速傳感器原理示意圖四、實訓內容及步驟1按照圖2、圖3、圖12的標示，將齒輪測速傳感器的電源線和信號線連接好，其中電源采用DC12V（注意，紅色接正，黑色接地，不要接反），傳感器的信號輸出（藍色插座）接到信號處理單元的“齒輪測速傳感器”左端（注意，紅色接正，黑色接地，不要接反）。2將圖2、圖3上的+5V、GND電源連接起來，然后打開電源及儀表掛箱電源，電源指示燈亮。3將傳感器的輸出信號連接到直流電壓表上（此時直流電壓表選擇20V檔），觀察此時的直流電壓表上的電壓顯示，然后用手輕輕轉動多功能轉子的轉軸（此時不要對多功能轉子上的直流電機通電），觀察此時直流電壓表上的電壓變化情況。4將經過信號處理單元處理過的信號（信號處理單元的“齒輪測速傳感器”右端）連接到直流電壓表上（此時直流電壓表選擇20V檔），觀察此時的直流電壓表上的電壓顯示，然后用手輕輕轉動多功能轉子的轉軸（此時不要對多功能轉子上的直流電機通電），觀察此時直流電壓表上的電壓變化情況。5實驗結束，將電源關閉后將導線整理好，放回原處。五、實訓報告簡述齒輪轉速傳感器的工作原理及應用范圍。六、附錄