第13章 传感器.ppt

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1、1第第13章章 电驱系统所用传感器电驱系统所用传感器第第1节、同步电动机位置传感器节、同步电动机位置传感器第第2节、温度传感器节、温度传感器第第3节、电流电压传感器（霍尔元件）节、电流电压传感器（霍尔元件）第第4节节、压力传感器、压力传感器第第5节、液位传感器节、液位传感器第第6节、接近传感器节、接近传感器第一节同步电动机位置传感器第一节同步电动机位置传感器1、同步电动机的驱动、控制都离不开同步、同步电动机的驱动、控制都离不开同步电动机的转子位置信号，有了此信号同步电动机的转子位置信号，有了此信号同步电动机才能真正作到同步运行。电动机才能真正作到同步运行。2、温度传感器主要应用于高压开关中、高

2、、温度传感器主要应用于高压开关中、高压变频器内部、同步电动机的内部、轴承压变频器内部、同步电动机的内部、轴承温度、天然气温度、变压器内部冷却油温温度、天然气温度、变压器内部冷却油温度等度等3、电流、电压传感器主要应用于交流、直、电流、电压传感器主要应用于交流、直流信号的提取，为整流器和逆变器、保护流信号的提取，为整流器和逆变器、保护23 自控式同步电动机调速系统离不开对转子位置(或磁场)的检测和初始定位。只有检测出转子实际空间位置后，控制系统才能决定变频器的通电方式、控制模式以及输出电流的频率和相位，以保证同步电动机的正常工作。准确、可靠的转子位置检测装置是自控式同步电动机调速系统运行的必要条

3、件。转子位置检测器一般都做成无接触式，有多种不同的型式。常用的有电磁式、磁敏式、光电式、间接式等几种检测方法，用于不同的同步电动机控制系统中。11 电磁式转子位置检测方法电磁式转子位置检测方法所谓电磁式检测方法，就是通过和转子同所谓电磁式检测方法，就是通过和转子同轴旋转的凸凹圆盘来改变检测元件的电磁轴旋转的凸凹圆盘来改变检测元件的电磁关系，从而达到检测转子位置的目的。电关系，从而达到检测转子位置的目的。电磁式检测方法又分为差动变压器式和接近磁式检测方法又分为差动变压器式和接近开关式两种。开关式两种。45111 差动变压器式位置检测方法 差动变压器式位置检测器由一凸凹型导磁圆盘和三个小型开口的变

4、压器检测元件组成，检测元件一般使用“山”字型高导磁体做铁心，在它两边的铁心柱上分别绕制两个一次绕组，统制方向和联结方法如图4-1a所示。而二次绕组绕制在中间的铁心柱上。在一次绕组中通入高频(1-5kHz)方波交流电，当圆盘的凹部完全对住变压器铁心(见图4-1a)时，6 由于三柱间气隙过大，磁阻太高，在二次绕组中只有一非常小的感应电动势。而当圆盘的凸部部分地或全部地对住变压器铁心(见图4lb、c)时，则由于磁路磁阻的变化关系，二次绕组中将感应出一个相对较大的电动势信号。此信号仍为高频方波交流信号，经整流、滤波、比较后变为矩形波信号，变换电路如图42所示。只有当输入信号足够大时才能使其翻转，输出高

5、电平信号，对于较小的干扰信号，电平检测器是不敏感的，如图42b所示。7因此，它能有效地抑制干扰信号的影响，从而大大提高板测器的可靠性。89 差动变压器式位置检测器常用于交直交电流型负载换相同步电动机调速系统中。此系统要求转子位置检测器输出三个能反映转子实际位置、宽度为180电角度、相位差为120。电角度的对称矩形波信针。为此，需把三个检测元件安装在一块固定的平板上，比它们彼此相距120空间洼角度。在同步电动机转子轴上安装的凸凹圆盘，其凸凹度应各占180空间电角度。如图43所示。由于同步电动机的极对数不同，故圆盘形状和检测元件的 1011空间布置亦不同。圆盘凹口的机械角度=2/pm，检测元件空间

6、间隔的机械角度=2/3pm，pm为电动机的极对数。当圆盘的凸出部依次扫过差动变压器A、B、C 时，三个检测元件分别获得相位差为120电角度、宽度为180电角度的高频信号。经图4-2所示电路整形后，获得如图4-4所示的矩形波信号。这些信号经逻辑电路和脉冲分配器后，就可以用来触发逆变器SCR1213安装检测装置时，转盘凸凹部分应视控制系统的需要，调整它即转子磁极的相对空间位置，以便其输出信号能直接用来控制逆变器。此类检测装置无论是电动机停止，还是旋转，都能正确地检测其转子位置，触发逆变器不同桥臂上的两个晶闸管，因此，用不着初始定位。这种电磁式检测装置结构简单，工作较为可靠，所以应用也比较广泛。14

7、112 接近开关式位置检测方法接近开关式位置检测方法它是用接近开关取代差动变压器放在固定支架上。由于接近开关内部有一个高频振荡电路，当圆盘凸出部接近它时，即进入振荡器振荡线圈的磁场，改变了振荡线圈的电感参数，破坏了振荡条件而停止振荡。经过适当的检测和变换电路，就可以获得反映转子位置的通断信号。这种方式结构简单，安装调整方便，适用于大、中型电动机。其缺点是振荡回路容易受环境温度的影响。12 磁敏式转子位置检测方法磁敏式转子位置检测方法 磁敏式检测方法是利用磁敏元件来反映转子的磁敏式检测方法是利用磁敏元件来反映转子的位置，送出一组位置信号。它要求和同步电动机转位置，送出一组位置信号。它要求和同步电

8、动机转子同轴相联的检测器转子为磁结构，并相同步电动子同轴相联的检测器转子为磁结构，并相同步电动机的极对数相同。在检测器定子上安装磁敏元件。机的极对数相同。在检测器定子上安装磁敏元件。目前用于位置检测的磁敏元件很多，如霍尔元件，目前用于位置检测的磁敏元件很多，如霍尔元件，磁敏电阻，磁敏二极管、晶体管等。但霍尔元件与磁敏电阻，磁敏二极管、晶体管等。但霍尔元件与其它磁敏元件相比，具有体积小、灵敏度高、输出其它磁敏元件相比，具有体积小、灵敏度高、输出功率大、工作可靠；性能稳定等明显优点，并已做功率大、工作可靠；性能稳定等明显优点，并已做成集成芯片式，便于使用。成集成芯片式，便于使用。1516霍尔元件的

9、内部电气原理图如图4-5所示。分别由霍尔元件、差分放大器、旋密特触发器和输出OC门等四部分组成。输入为磁场强度，输出为开关量信号。图4-5 霍尔元件开关集成电路结构框图17 为获得三组互差120电角度、宽度为180电角度的方波信号，需三只霍尔元件，它们在空间的布置和电磁式检测方法中检测元件的布置一样，满足相隔空间机械角度=2/3pm的条件，图4-6给出了一个六极同步电动机的霍尔元件位置检则器，三个霍尔元件Hl、H2、H3在空间相差机械角度=2/（33)=40，安装在检测器的定子上。18图4-6 霍尔元件在空间的布置图19 此检测器的工作原理如下：当永磁体依次经过霍尔元件Hl、H2、H3时，Hl

10、H3根据永磁体极性的不同将分别产生三组互差120电角度、宽度为180电角度的方波信号，如图4-4所示，由于检测器转子和同步电动机转子同轴安装，故霍尔元件的通断状态就反映了同步电动机转子的空间位置。经整形电路ICl和脉冲分配电路IC2后，输出六路信号控制逆变器相应的开关元件。磁敏式(霍尔元件)转子位置检测器常用于小型自控式同步电动机的调速系统中。2013 光电式转子位置检测方法光电式转子位置检测方法 所谓光电式检测方法，就是利用光电元件，对带有槽口(或栅)的旋转圆盘的位置进行通断变化，产生一系列反映转子位置的脉冲信号。其检测分辨率高，适用于检测高速运转的同步电动机。光电式转子位置检测方法又分为简

11、单光电式、绝对式光电编码和增量式光电码盘三种。21131 简单光电式转子位置检测方法简单光电式转子位置检测方法简单光电式检测方法的原理和电磁式基本相同，所不同的是检测元件采用的是光电元件，其外形呈U字型，如图4-7所示。由发光二极管和光敏晶体管组成。当该器件的凹槽内被物体挡住光线时，其光敏晶体管不导通，而当光穿过凹槽到达光敏晶体管时，光敏晶体管导通。图4-7光电式检测方法示意图22 因此，在图4-3所尔耙检测装置中，只要在原位置上把检测元科好方光电器件即可，圆盘形状元需改变。配上适当的放大电路，此检测器亦能输出三个互差120电角度、宽度为180电角度的脉冲信号。23132 绝对式光电编码转子绝

12、对式光电编码转子位置检测方法位置检测方法 此种检测方法需要一个绝对式光电码盘，如图4-8所示，光电码盘的转盘已加工成四位二进制格式，用四个固定光电元件在同一水平线上检测码盘的四个环道。阴影部分(黑色)不透光，而其它部分(白色)透光，可使光敏三极管导通。经过采样，取“反”电路后，码盘并行输出四位二进制数。对应关系如表4-l所示。图4-8 绝对关光电码盘示意图24 此种检测方法把码盘和同步电动机转子同轴联结的转子旋转一周，码盘输出16个数，即把转子一周的空间电角度16等分。每一个二进制数所代表的空间电角度为加pm36016(pm为极对数)。电动机极数越多。则码盘的分辨率越低，即精度越低。因此，绝对

13、式光电码盘只适合于负载换相同步电动机调速系统或无刷直流电动机调速系统。25此种检测方法把码盘和同步电动机转子同轴联结的转子旋转一周，码盘输出16个数，即把转子一周的空间电角度16等分。每一个二进制数所代表的空间电角度为加pm36016(pm为极对数)。电动机极数越多。则码盘的分辨率越低，即精度越低。因此，绝对式光电码盘只适合于负载换相同步电动机调速系统或无刷直流电动机调速系统。26 表4-1 绝对式光电码盘旋转一周的输出信号27133 增量式光电码盘转子位置检测方法增量式光电码盘转子位置检测方法 1增量式光电码盘转子依置检测原理 图49为增量式光电码盘样子位置检测器的原理框图，此位置检测器由与

14、电动机同轴相联结的增量式光电码盘、整形电路、多路转换开关、可预置的二进制可逆计数器、只读存储器、数模(DA)转换器等组成。电动机运转时，少电码盘随之同轴旋转，并发出A、B两组脉冲和一组同步脉冲C信号。计数器为8化二进制可逆计数器，它要求电动机每转360电角度(一对极)，码盘应发出256个脉冲，即把360电角度256等分，每份约为1.4电角度。因此，用于不同极数电动机的增量式光电码盘，每周所发出的A、B脉冲数也不同。28例如对于6对极电动机，电动机每转一周，码盘应发脉冲数为256pm25661536个。由于在整形电路中，有一个四倍频电路输出四倍频的脉冲列信号imp，所以码盘实际每周只发出l536

15、4384个脉冲即可。A、B两组脉冲信号的频率相同，频率的快慢和电动机转速成正比。只是两脉冲的前沿到达时刻不同，用来判断电动机的正反转人间，其原理如图4-10所示。29图4-9增量式光电码盘转子位置检测器原理框图30若电动机顺转，在脉冲信号A出现时，脉冲信号B为低电平，若电功机反转，当脉冲信号A出现时，脉冲信号B为高电平，据此可判断电动机的旋转方向。把脉冲信号A微分取提前沿脉冲信号与脉冲信号B作“与非”逻辑运算。如两信号均为高电平，逻辑输出VR信号为低电平，表示电动机反转，控制计数器做减法运算。反之，VR信号为高电平，表示电动机正转，计数器做加法运算。31 图4-10 检测器脉冲逻辑示意图 另外

16、，脉冲信号C，也叫做同步信号Sy，接到计数器的预置控制端，用来校正计数器的值，消除干扰脉冲或丢漏脉冲对计数器造成的累计误差。码盘每转一周，对六对极电动机使用的码盘来说，应发出6个脉冲信号Sy，即在360电角度内做一次校正，把计数器的值强行恢复成预置数值。32 多路转换开关由来自“投入控制”的定位信号(OR)控制，当OR为高电平时，表示系统处于初始定位阶段，计数器的imp、VR信号来自定位单元；当OR为低电平时，表示正常工作，imp、VR、Sy信号来自码盘一侧。计数器为8位可预置的二进制可逆计数器，输出000FFH(0-255)，把它作为只读存储器(PROM)的选通地址。由于此检测器主要用严同步

17、电动机的矢量控制调速系统，为便于矢量的坐标变换，要求位置检测器输出转子位置角的正弦和余弦值sin、cos，而不是转子位置角，所以，存储器中每个地址单元中存储着该地址对应的角的正弦值sin和余弦值cos，它们可在8位数据线上输出，用于全数字控制系统；如果是在模拟系统中，需把sin、cos变换成模拟量，这里就需要两个数模DA)转换器。33 多路转换开关由来自“投入控制”的定位信号(OR)控制，当OR为高电平时，表示系统处于初始定位阶段，计数器的imp、VR信号来自定位单元；当OR为低电平时，表示正常工作，imp、VR、Sy信号来自码盘一侧。计数器为8位可预置的二进制可逆计数器，输出000FFH(0

18、-255)，把它作为只读存储器(PROM)的选通地址。由于此检测器主要用严同步电动机的矢量控制调速系统，为便于矢量的坐标变换，要求位置检测器输出转子位置角的正弦和余弦值sin、cos，而不是转子位置角，所以，存储器中每个地址单元中存储着该地址对应的角的正弦值sin和余弦值cos，它们可在8位数据线上输出，用于全数字控制系统；如果是在模拟系统中，需把sin、cos变换成模拟量，这里就需要两个数模DA)转换器。34光电码盘检测器精度高，输出信号比较平滑，不需滤波，幅值也不受电动机转速的影响，因此已广泛用于高性能的同步电动机矢量控制系统中。2初始定位 转子位置检测信号是通过码盘和计数器来完成的。计数

19、器在断电时或由于其它原因可能造成所存数值和实际转子位置不符，因此在控制系统每次给电之前，都要对计数器所存数值进行校正，即初始定位，使计数器所存数据正好等于转子所处初始位置角，准确反映转子的实际位置。35 下面以德国西门子公司研制的交交变频器供电的同步电动机矢量控制系统中采用初始定位方法，来说明初始定位的原理和实现方法。初始定位是在主回路不通电情况下(断开变频器，但定子侧电压传感器及控制系统仍有效)，突然投入转子励磁，当电动机磁场逐步建立的过程中，在定子侧绕组感应出电动势EsA、EsB、EsC，转子空间位置的个同，三相感应电动势的大小、方向也不同，通过32变换，将其变-轴系，得Es、Es输入给电

20、压模型。电压模型对电动势积分可获得气隙磁链的大小和磁链位置角s。由于定位期间定子不通电，气隙磁链即是转子磁链，s角反映了真实的转子位置角。为更直观地了解定位原理，现举例说明。36图4-11 同步电动机的物理模型37图4-11给出了同步电动机的物理模型，为了说明问题的方便，把转子轴众轴放在和C相绕组轴线垂直的位置。当转子磁通增大时，在A、B 两相绕组中感应出电动势esA、esB、而C相绕组不感应电动势。由于特殊位置，A、B两相绕组所交链的磁通大小相等，因此电动势大小相同，均为esB，方向如图411所示。此两电动势经32变换得 3839 由式(4-4)可判断出，轴与d轴之间的夹角o30(电角度)，

21、这样就定出了转子静止时的最初位置。初始定位单元框图如图4-12所示，它由电压模型、转子位置检测、初始定位及逻辑控制、坐标变换电路等组成。40图4-12 初始定位单元框图41 当转子励磁电流由小到大时，在电压模型（见4.4.2节和第七章)就会产生和转子位置及励磁电流大小有关的磁链分量和。经矢量分析器后，可得到气隙磁链轴和定子坐标系。轴之间夹角的正弦sins和余弦coss信号。由于定子无电流，M轴与轴d重合，轴与d轴之间夹角即为s，此时s；另外，在定位期间，电流模型不起作用，所计算的d轴与气隙磁链轴之间夹角L=0另一路来自转子位置检测单元的sin*和cos*并不反映实际的转子位置，而是计数器所存校

22、正之前的数值，两角度在矢量回转器VR2中作减法运算，求差得 cos=cos(s-*)=cosscos*-sinssin*)(4-5)sinsin(s-*)=sins cos*-coss sln*42sin和cos在定位环节相除得tg，到比例积分调节器。调节器输出一路到绝对值放大器和电压频率变换器，变换器输出脉冲信号；另一路到极性鉴别器输出计数器的加减指令，此两路信号在定位期间经多路转换开关接到计数器的输入端，去校正位置单元中的计数器值。如果0，说明计数器所存角度小于转子轴实际位置角，定位单元输出加法信号，计数器做加法运算，使其值增大，*增加。反馈后，减小，直至0，即*=s。这一调节过程由调节器

23、完成，由于为PI调节器，给定输入为零。经几次衰减振荡后，最终稳定在=0。同理当0时，计数器做减法，最终也使0，即*=s。这样在系统起动之前，计数器所存位置角即为转子实际位置角。这里把角度差A罗变成正切及使用PI调节器的目的，主要是为了加快定位过程和定位精度。43 3计数器预置数值的确定(码盘定位)转子位置检测单元采用可预置的8位二进制可逆计数器，由码盘信号C来控制预置数的送入。由子码盘每360。电角度发出一个脉冲信号C(Sy)，即在360电角度范围内。计数器如果出现累计误差或因脉冲干扰造成汁数错误，均能修正过来。现在的问题是确定码盘C脉冲出现时刻对应的转子位置角，即可预置数值。码盘安装是任意的

24、，一旦安装固定，脉冲信号C出现的位置在360电角度内也是固定的。由于外界无法准确知道脉冲信号C出现时转子位置d轴与定子坐标标系轴之间夹角，因此，预置数无法预先计算出来设置好。44计数器可预置数值的确定(码盘定位)原理是电动机低速旋转(360。电角度以上)停车后的计数器值，应等于此停车位置初始定位所得到的计数器值。如不等，则说明预置数不正确。因为初始定位得到的值是不容怀疑的，绝对正确。造成两值不相等的原因，是在计数器依次计数过程中，发生了跃变，即当脉冲信号C到来时，计数器被送入了一个错误的预置数值。此值和计数器内的计数值不相等。因此，这时可根据初始定位后计数器值和停车时的计数器值之差，来改变预置

25、数。45如差为正值，说明预置数值小，需在原值基础上再加上此刻算出的差值。如差为负，说明须置数值大了，需在原值基础上减去此刻算出的差值。经过几次电动机旋转、初始定位，修改、校正预置数值后，就可确定准确的预置数。增量式光电码盘转子位置检测器主要用于高性能的、转子励磁可调的大型同步电动机矢量控制系统中。在高性能、高精度的永磁式同步电动机伺服系统中，也可使用增量式光电码盘转子位置检测器。但转子的初始定位显然不能使用上述方法，永磁式同步电动机转子初始位置是通过调整码盘位置，使检测器输出的(sin、cos)波形与定子空载感应电动势形成对应相位关系来完成的。4614 间接式转子位置检测方法间接式转子位置检测

26、方法间接式转子位置检测是利用电枢绕组的感应电动势(或电压)间接检测转子位置的方法。和上述几种直接安装检测元件的方法不同，它只需用传感器检测出同步电动机定子电压又有时用到电流)，通过同步电动机理论，找出对应关系；进行转子位置的辨识。此方法又分为两种：一种是用于负载换相同步电动机调速系统的，利用每相端电压在一个周期内两次过零点来检测转子真实空间位置的方法端电压检测法；47另一种方法用于正弦波变频电源供电的同步电功机矢量控制系统它不直接辨识转子的位置，而是通过模型计算出有关磁场(转子、定子或气隙磁通)的大小和方位，间接地获得旋转转子的位置，此方法又称为电压模型法。1.4.1 间接检测转子位置的端电压

27、检测方法间接检测转子位置的端电压检测方法 图4-13给出了同步电动机的物理模型。负载换相同步电动机的电抠绕组空载电动势近于正弦波，为简单起见，认为就是正弦波。48图4-13 同步电动机的物理模型和电动势波形a)物理模型 b)电动势波形49空载时，三相绕组对应的磁链为50 上式说明，电动势的大小、过零点和转子的位置有关。以A相为例，当esA=0时，说明转子d轴与轴(十A)重合。当esAo时，转子d轴与轴的夹角在0-180空间电角度之间；当esA0时，转子d轴与轴的夹角在180一360之间。以三相定子绕组电动势的过零点就可判断出360空间电角度范围内转子的六个空间位置。若所研究的同步电动机是凸极转

28、子，在电动机定子侧，只能检测出压。当电动机带负载后，空载电动势和端电压在相位上是有区别的。正常运行时，定于电流相量Il比端电压Ul引前一个功率因数角，在忽略定子电阻时，端电压的时空相量图如图4-14所示。51 图4-14 同步电动机电压的时空相量图52 从图中可看到，使用双反应定理可将Il分解成直铀分量Ild和交轴分量Ilq,，它们分别产生直轴和交抽电枢反应磁场，感应出反电动势jJIldxd和jJIlqxq，使得端电压与空载时的端电压(电动势)有所不同，在相位上较直E10超前一个角度，此角在同步电机理论中称为功角。因此，在检测端电压的过零点确定转子位置时，要考虑到功角，即某相端电压过零点时，转

29、子d轴的位置距此相轴线有电角度(滞后)。53图4-15是一种端电压检测电路的框图。由电压传感器、滤波器、过零检测器、隔离放大器、倍频器等组成。其中低通滤波器可消除电压信号中含有的换相瞬变过程。图4-15 端电压检测电路框图54输出有两组信号：一组是和端电压同相位的三相矩形波信号；另组是经过倍频器后产生的脉冲列信号。142 电压模型检测方法电压模型检测方法 此方法主要用于正弦波变频电源供电的交流电动机矢量控制系统。在欠景控制巾(磁场定向)，不同的磁场定向要求检测出相应磁场的大小和方忧。瞻前常用的有气隙磁链定向(大型普通同步电动机)和转子磁链定向(水磁同步电动机)两种。转子磁链定向系统中的转子位置

30、可以采用磁敏式、光电码盘式等检测器直接检出，这里不再说明。气隙磁链定向不要求准确地检测出转子位置，而是要准确地重构出和转子位置有一定关系的气隙磁镀的大小和方位。55 电压模型检测方法是通过检测三相对称的定子电压usA、bsB、usC、和定子电流isA、isB、isC，经过模型计算出所要定向磁链的大小和空间位置的方法。三相定子电压、电流经32变换后，到两相定子坐标系(-轴系)成为usA、usB、us、isA、isB。5657 式中 S轴与气隙磁链轴(定向轴)之间的夹角。以上说明的是电压模型法的基本原理，详细介绍请见本书7章73节。端电压检测法和电压模型法在电动机静止或低速运转时会生一定的误差，般

31、用于10额定转速以上，低于此转速时，需取其它检测措施。西门子高压同步电动机的转子位置传感器采用的是电电压模型检测方法压模型检测方法.第二节第二节 温度传感器温度传感器温度传感器有温度传感器有:半导体陶瓷热敏电阻半导体陶瓷热敏电阻(NTC);BaTiO3(PTC)热敏电阻热敏电阻;Ge,Si,SiC单晶热敏电阻单晶热敏电阻;PN结和晶体管热敏器件等结和晶体管热敏器件等.双金属片温度传感器双金属片温度传感器它们可以用于测量温度、流量、流速、液它们可以用于测量温度、流量、流速、液位，进行过流过热保护、流量计算等。位，进行过流过热保护、流量计算等。582.1半导体陶瓷热敏电阻半导体陶瓷热敏电阻(NTC

32、)（1）其成分是：）其成分是：CuO-MnO-O2,CoO-MnO-O,Ni-MnO-O;Mn0Co-Ni;Mn-Cu-Ni;Mn-Cu-Co等系列。等系列。（2）电阻）电阻-温度特性是：当温度从温度特性是：当温度从-50度变到度变到200度时，其电阻值基本上线性地从度时，其电阻值基本上线性地从8*105减减小到小到50欧姆欧姆.(3)用途用途;测量温度、流量、流速、液位，进测量温度、流量、流速、液位，进行过流过热保护、温度报警行过流过热保护、温度报警,流量计算流量计算592.2、BaTiO3(PTC)热敏电阻热敏电阻（1）成分：）成分：BaTiO3加稀土元素加稀土元素La,Bi,Sb等。等。

33、（2）特性：温度从）特性：温度从0度增加到度增加到200度，电阻度，电阻从从10欧姆上行到欧姆上行到1000K欧姆。欧姆。（3）用途：测量温度、温度补、过流过热）用途：测量温度、温度补、过流过热保护、电动机起动，自动消磁等保护、电动机起动，自动消磁等602.3、Ge,Si,SiC单晶热敏电阻单晶热敏电阻（1）结构：圆形）结构：圆形 Ge,Si,SiC单晶片集成扩单晶片集成扩散电阻。散电阻。（2）原理：圆形）原理：圆形 Ge,Si,SiC单晶片电阻受单晶片电阻受热，体内载流子增加，而电阻率下降，电热，体内载流子增加，而电阻率下降，电阻增加，称为负温度系数特性。阻增加，称为负温度系数特性。（3）特

34、性：温度从）特性：温度从-50度到度到200度，电阻从度，电阻从50欧姆线性增加到欧姆线性增加到3K欧姆。欧姆。（4）用途：半导体器件的温度测量，保护）用途：半导体器件的温度测量，保护612.4、SiCPN结温敏电阻结温敏电阻,器件器件（1）结构；用半导体材料形成）结构；用半导体材料形成PN结；或温结；或温敏电路。敏电路。（2）特性；在）特性；在0750度工作区内，温度每度工作区内，温度每升高升高1度，度，PN结压降减少结压降减少2mv.总压降为总压降为2-3V。（3）用途：温度取样、放大。计算机的反）用途：温度取样、放大。计算机的反馈信号。馈信号。622.5、双金属片温度传感器、双金属片温度

35、传感器（1）结构；铂铑双金属片）结构；铂铑双金属片（2）原理：双金属片温度传感器的接触电）原理：双金属片温度传感器的接触电势差随温度的增加而线性地增加。势差随温度的增加而线性地增加。（3）特点：检测高达）特点：检测高达1000多度，是一种高多度，是一种高温度检测传感器。其电压为温度检测传感器。其电压为mv级，经过放级，经过放大，作为温度控制和显示信号，大，作为温度控制和显示信号，63第第3节压力传感器节压力传感器（1）种类：力敏电阻，压敏二极管及压敏）种类：力敏电阻，压敏二极管及压敏晶体管，集成压力传感器等。晶体管，集成压力传感器等。（2）结构：圆）结构：圆Si片集成有片集成有4 个互相垂直的

36、个互相垂直的条形电阻。条形电阻。（3）原理：圆片）原理：圆片Si材料的电阻桥受力后，材料的电阻桥受力后，电阻值发生变化。桥路输出量变化。电阻值发生变化。桥路输出量变化。（4）应用：测量重量、比重、位移、转矩、）应用：测量重量、比重、位移、转矩、转速、流量、液位、压强等。转速、流量、液位、压强等。643.1磁敏器件磁敏器件（1）种类：霍尔器件、磁阻器件、磁敏二）种类：霍尔器件、磁阻器件、磁敏二极管、磁敏三极管、磁敏集成电路等。极管、磁敏三极管、磁敏集成电路等。（4）用途：同步电动机转子位置位移、转）用途：同步电动机转子位置位移、转速、电流、电压、功率的检测。速、电流、电压、功率的检测。653.1

37、.1、霍尔器件、霍尔器件（1）结构；在陶瓷衬底上制造有十字形状）结构；在陶瓷衬底上制造有十字形状GaAs膜，引出膜，引出4 个端正。个端正。（2）原理：在）原理：在x方向两端正通过直流电流，方向两端正通过直流电流，若有磁场垂直穿过若有磁场垂直穿过xy平面，在平面，在y方向两个端方向两个端正就可得到与磁场强度成正比的电压。称正就可得到与磁场强度成正比的电压。称为霍尔电压。为霍尔电压。663.1.2、磁敏电阻、磁敏电阻（1）结构：棒状半导体电阻（二极管）结构：棒状半导体电阻（二极管）（2）原理：半导体电阻随与电流垂直的外）原理：半导体电阻随与电流垂直的外加磁场的变化而变化。加磁场的变化而变化。（3

38、）用途同前。）用途同前。673.1.3、磁敏三极管、磁敏集成电、磁敏三极管、磁敏集成电路路（1）结构；磁敏二极管的基础上增加晶体）结构；磁敏二极管的基础上增加晶体管和运算放大器而成。管和运算放大器而成。（2）特点；有信号放大功能。基本原理同）特点；有信号放大功能。基本原理同前。前。以上各类传感器在电驱系统中：高压开关、以上各类传感器在电驱系统中：高压开关、同步电动机、压缩机、变压器、供水供气同步电动机、压缩机、变压器、供水供气系统、变频装置中大量使用。系统、变频装置中大量使用。6869西门子 压力传感器参数7071 第5节、液位传感器5.1液位传感器的用途液位传感器的用途1、测量油位（压缩机内

39、和轴承内油位，变、测量油位（压缩机内和轴承内油位，变变压器中油位）变压器中油位）2、测量水位（水泵房中水池内水位）、测量水位（水泵房中水池内水位）5.2 液位传感器的外形、型号、及液位传感器的外形、型号、及参数参数72737475765.3 液位传感器的外形尺寸77第六节第六节 接近传感器接近传感器6.1接近传感器的用途接近传感器的用途1、接近开关、接近开关2、位置探测、位置探测3、机内监制、机内监制6.2接近传感器的型号及性能接近传感器的型号及性能787980818283841）2764的引线的引线2764为为 8K 8bit 的芯片的芯片;其引线与其引线与RAM芯片芯片6264兼容兼容;软

40、件软件调试调试时，程序在时，程序在RAM中中;调调 试试 完完 成成 后后，再再 固固 化化 到到 EPROM，EPROM取代取代RAM即可即可.85EPROM 2764 86A0A12为为13条条地址信号输入线地址信号输入线 D0D7为为8条数据，表明芯片的每个存贮条数据，表明芯片的每个存贮单元存放一个单元存放一个字节字节，在其工作过程中，在其工作过程中，D0D7为数据输出线；当对芯片编程时，为数据输出线；当对芯片编程时，由此输入待编程的数据。由此输入待编程的数据。87 CE为选片信号，或允许芯片工作信号；为选片信号，或允许芯片工作信号；OE是输出允许信号是输出允许信号 PGM 为编程脉冲输

41、入端：为编程脉冲输入端：当对当对EPROM编程时，由此加入编程脉编程时，由此加入编程脉 冲。读时冲。读时PGM为为1。882）2764的连接使用的连接使用2764使用时，仅用于将其存储的内容使用时，仅用于将其存储的内容读出。读出。EPROM的读出过程的读出过程89EPROM 2764 的连接图的连接图 903）EPROM的编程的编程(1)擦除擦除 刚刚出出厂厂的的EPROM是是干干净净的的，通通常常是是每每个存储单元的内容都是个存储单元的内容都是FFH 使使用用专专门门的的擦擦除除器器可可以以将将其其内内容容擦擦除除干干净净（利利用用紫紫外外线线照照射射其其窗窗口口，通通常常需需要要1520分

42、分钟钟），即即将将每每个个存存储储单单元元的的内内容容恢复至恢复至FFH。91(2)编程编程两种编程方式：两种编程方式：标准编程、快速编程标准编程、快速编程标准编程的过程标准编程的过程a)将将EPROM插入专门的编程器。插入专门的编程器。b)VCC加加上上+5V，VPP加加上上EPROM 所所要要求求的的高高电电压压（+12.5V,+15V,+21V,+25V等等）。c)加加上上待待编编程程单单元元的的地地址址，数数据据线线上上加加上上待待写写入入的的数数据据，CE保保持持低低电电平平，OE保保持持高电平。高电平。92d)上上述述信信号号稳稳定定后后，在在PGM端端加加上上505ms的的负负脉

43、脉冲冲，即即将将一一个个字字节节的的数数据据写写至至相相应应的的地地址址单单元。元。e)重重复复上上述述过过程程，即即可可将将待待写写入入的的数数据据一一一一写写入入响应的地址单元。响应的地址单元。f)每每写写入入一一个个单单元元，若若保保持持其其它它信信号号不不变变，OE变变低即可读出校验。低即可读出校验。g)若写入有误，则从擦除开始，重新上述过程。若写入有误，则从擦除开始，重新上述过程。93快速编程快速编程v标标准准编编程程两两大大缺缺点点：编编程程时时间间过过长长、编编程程脉脉冲冲太太宽宽（导导致致功功耗耗过过大大而而损损坏坏EPROM）。）。v已研制出快速编程方法。已研制出快速编程方法

44、。9427C040的编程的编程用用100s编编程程脉脉冲冲依依次次写写完完全部要写的单元。全部要写的单元。从从头头校校验验每每个个写写入入的的字字节节，若若错错误误，则则立立即即重重写写该该单单元元并并立立即即校校验验，若若再再错错，则则再再次次重重写写校校验验，若若如如此此10次次仍仍错，则认为芯片损坏。错，则认为芯片损坏。从从头头至至尾尾对对每每个个编编程程单单元元校校验一遍。验一遍。27C040：512KB95EPROM 27C040 的编程时序图的编程时序图 9627C040 快速编程流程图快速编程流程图 972）EEPROM(E2PROM)EPROM在在擦擦除除时时需需从从系系统统上

45、上取取下下，而而E2PROM可在线可在线进行进行电电擦除。擦除。98典型典型EEPROM芯片介绍芯片介绍根根据据制制造造工工艺艺及及芯芯片片容容量量，EEPROM具具有有多多种种型型号号。有有的的与与相相同同容容量量的的EPROM完全兼容。完全兼容。99EEPROM NMC98C64A8K x 8bit100EEPROM NMC 98C64A介绍介绍容量为容量为8K8bitA0A12为为13条条地地址址线线，D0D7为为8条条数数据据线。线。CE为为选选片片信信号号，OE为为输输出出允允许许信信号号，CE=0、OE=0、WE=1时可读出数据。时可读出数据。WE是是 写写 允允 许许 信信 号号

46、，CE=0、OE=1、WE=0时可写入数据。时可写入数据。READY/BUSY为为漏漏极极开开路路输输出出端端，写写入入数数据据时时，该该信信号号变变低低，数数据据写写完完后后，该该信信号变高。号变高。10198C64A的工作过程的工作过程读出数据读出数据读读出出数数据据的的过过程程与与从从EPROM读读出数据的过程一样。出数据的过程一样。102ii.写入数据写入数据写写入入方方式式：字字节节方方式式（一一次次写写入入一一个个字字节节）、自自动动页页写写入入（一一次次写写入入一一页页，最多达最多达32字节）字节）103EEPROM 98C64的变成时序的变成时序104EEPROM 98C64A

47、的连接使用的连接使用105下面的程序可将下面的程序可将55H写满写满98C64.START:MOV AX,1E00H MOV DS,AX MOV SI,0000H MOV CX,2000H GOON:MOV AL,55H MOV SI,AL CALL T20MS;延时延时20ms INC SI LOOP GOON HLT 106l闪速闪速(FLASH)EEPROM(1)28F040的引线的引线28F040与与27C040的的引引线线是是相相互互兼兼容容的的。前前者者可可以以做做到到在线编程在线编程。28F040是是一一块块512KB的的闪闪速速EEPROM芯芯片片，内内部部可可分分成成16个个

48、32KB的的块块(或或一一页页)。每每一块可独立进行擦除。一块可独立进行擦除。107(2)工作过程工作过程工工作作类类型型：读读出出类类型型、写写入入编编程程类类型型、擦除类型。擦除类型。读读出出类类型型：读读出出某某单单元元之之数数据据、读读出出芯芯片片内内部部状状态态寄寄存存器器的的内内容容、读读出出芯芯片内部的厂家标记和器件标记片内部的厂家标记和器件标记108写入编程写入编程类型：编程写入、对各类型：编程写入、对各32KB块的软件保护块的软件保护。擦除擦除类型：既可对整片一次擦除、只类型：既可对整片一次擦除、只擦片内某些块、擦除过程中使擦除挂擦片内某些块、擦除过程中使擦除挂起和恢复擦除。

49、起和恢复擦除。109命令和状态命令和状态：要使：要使 28F040工作，首工作，首先需向芯片内部先需向芯片内部写入命令写入命令，然后再运，然后再运行以实现具体的工作。行以实现具体的工作。110 28F040的命令的命令 111 状态寄存器各位含义状态寄存器各位含义 先向先向28F040写入写入命令命令70H，便可读出状态寄存，便可读出状态寄存器的各位器的各位112外部条件外部条件。113(3)主要功能的实现主要功能的实现 只读存贮单元。只读存贮单元。编程写入。编程写入。擦除。擦除。整片擦除。整片擦除。块擦除。块擦除。很很显显然然，擦擦除除一一块块只只用用更更少少的的时时间间，最最快为快为100ms。其他。其他。114 28F040的字节编程过程的字节编程过程115 28F040的擦除的擦除(a)整片擦除过程；整片擦除过程；(b)块擦除过程块擦除过程 116(4)应用应用 用作外存贮器。用作外存贮器。用于内存。用于内存。