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开关信号的来源和标准

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发表于 4 天前 | 只看该作者 回帖奖励 |倒序浏览 |阅读模式
只有两种状态的变量称为开关信号,开关信号可分为有源开关信号和无源开关信号,开关信号来自各种不同传感器,昌晖仪表在本文对开关信号的来源和标准做简单介绍。
实现自动控制的先决条件是要有信息来源,所以各种各样的传感器是必不可少的,而且传感器应该可靠、精确而又价廉,否则难以推广使用。能连续反映参数变化的传感器要做到可靠、精确而价廉比较困难、但是单纯提供开关信号的传感器往往比较简单,所以目前这类传感器品种很多,为普及开关控制提供了有利条件。以下略举若干实例,说明其应用。
◆行程开关
要想控制机械运动的行程,也就是控制物体的位移,可以用“行程开关”取得通断信号,其原理和按钮相似,靠物体接触时的压力引起电路通断。这种器件已在机床上广为应用。另有一种叫做“微动开关”的也是这类器件,比较灵敏但结构强度稍差。非接触式行程开关也叫接近开关,有光电式、高频电感式和超声式等。光电式中以红外光较好,它不受环境光的干扰。
◆温度开关
最简单而直观的温度开关是带电接点的水银温度计,利用水银柱受热膨胀后与电极接触发出导通信号,电极的高度可以在温度计的玻璃管外用磁铁调整。由双金属元件带动电接点的温度开关就更普遍了、它是利用固体膨胀带动电接点而工作的。常用在电熨斗、烘箱等家用电器上,特点是简单价廉但不十分精确。在冰箱里常用压力式温度开关,是靠液体或气体膨胀产生的力使开关动作的。不靠膨胀变形和力的温度开关多半用热电偶或热电阻原理工作,往往在温度指示仪表或记录仪表里附带这种功能。
◆压力开关
无人管理的压气机常用压力开关自动控制启动和停机,以维持储气道里的压力,这在自行车电打气装置上用得十分普遍,大多数压力开关是利用波纹管、弹管管、膜盒等弹性元件在压力作用下产生变形,带动电接点发出通断信号的。也有靠压力引起微小变形后再经过电阻、电容等中间变量最后得到开关信号的。
◆液位开关
最简单的液位开关是靠导电液体与固定在某一高度的电极接触,发出开关信号。对于非导电液体,可用浮子带动微动开关,或用磁性浮子与舌管管配合、产生开关信号或者用装在容器壁上适当高度的压力开关,借助压力与液位高度成正比的关系产生开关信号。此外,用电容、弹性变形、光导纤维、超声、γ射线、雷达等亚洲城ca88唯一官网也都能构成液位开关。
◆料位开关
固体粉末或颗粒的料位和液位不同,因为粉粒物料的流动性比液体差得多,不可能应用浮力法。甚至用压力开关的办法也受到限制,因为斜面以下的压力井不是和深度成正比的。但是,电容、超声、γ射线、雷达等亚洲城ca88唯一官网仍然可以用在料位上,还有一些专门测料位的传感器,例如机械运动阻力法、振动阻尼法都能发出开关信号。
◆气敏开关
利用烟募对射线的吸收可以构成烟雾报警器,与此类似,利用对某种有害气体敏感的特殊元件和电子线路配合,能构成气敏开关,是现代高层建筑防火及预防煤气中毒的重要手段,用气敏开关与消防监控系统结合起来,是建设现代化城市必不可少的措施。
◆磁敏开关
舌簧管附近有磁场时,其内部簧片将改变通断状态,以舌簧管本身就是一个磁敏开关。如果利用磁敏二极管或磁敏三极管,直至用霍尔元件,还能构成无触点的磁敏开关。用这种原理也可以制作非接触式行程开关。
◆光敏开关
光敏开关不一定是指对普通可见光有敏感作用的器件,可以是激光或红外光。由光敏电阻、光敏二极管、光敏三极管、硅光电池等和适当的电路配合,就能构成光敏开关。无人管理的路灯、航标灯,常用这种开关控制。
◆定时开关
家用洗衣机和电风扇的定时开关,早已人所共知,它可以考钟表发条带动,也可以靠微型电机驱动,或是靠电容充放电原理工作。最精确的是用石英晶体振荡器和脉冲计数器构成的定时装置,它已应用在电子闹钟和录像机的定时通断上。工业生产中的热处理、发酵等有固定程序和有规定时间的工艺,都必须用定时开关才能实现自动控制。
以上仅仅列举了几种最常见的开关量传感器,就已经涉及多种多样的非电参数,还有不少工业自动化仪表里面附带有报警输出接点,计算机更能按照程序在满足某些条件时发出开关信号。总之,开关信号的来源可以多种多样,但是不外乎两大类,一类是无源通断信号,传感器里没有电源,或虽有电源却因隔离或其他原因和输出电路无关,两个输出端子只有导电和不导电两种状态,但是这两种状态必须在外电路有电源的情况下、才能体现出来。所以无源开关信号的接收端必须有电源,至于电源是直流还是交流对工作没有影响、电压的高低和电流的大小应在传感器所规定的范围内,以免损坏。
另一类是有源信号,凡是靠半导体器件输出开关信号的属于这一种,信号的形式多数是直流电流或直流电压,目前用交流传送开关信号的不多、那些以频率高低的形式输出信号的传感器多半是连续量传感器。输出有源开关信号的传感器不要求信号接收端有电源,但要求接收端的电阻连同传输线的电阻在允许的范围之内,否则不能正常工作。
为了便于控制设备的配套,对有源开关信号规定了国际标准,即采用直流电流时以小于4mA为一种状态,大于20mA为另一种状态。采用直流电压时以低于1V为一种状态,高于5V为另一种状态,这和TTL逻辑电路的低电平和高电平标准值一样。
有必要说明的是,以上两种标准都不包括零值在内,这是为了避免和断电的情况混淆,使信息的传递更为确切。

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GMT+8, 2018-4-20 13:05

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