三端离线式PWM开关TOPSwitch_的原理与应用
三端离线式PWM 开关TOPSwitch -Ⅱ的原理与应用
牛福龙＊
马海刚
摘 要 本文主要介绍三端离线式脉宽调制开关TOPSwitch -Ⅱ的工作原理。对使用TOPSwitch -Ⅱ进行反激式开关电源设计的步骤及应注意的问题作了介绍。
关键词 TOPSwitch -Ⅱ 反激 开关电源
The Principle and Application of
Three Terminal off Line PWM Switch -TOPSwitch -Ⅱ
NIU Fu -long M A H ai -gang
Abstract This paper introduces the principle of TOPSwitch -Ⅱ.It introduce the designation of fl yback converter power sup -ply with TOPSwitch -Ⅱ.Some questions in designation are discussed .
Keywords TOPSwitch -Ⅱ Flyback Switching power supply TOPS witch -Ⅱ是美国功率集成公司生产的一种开关电源芯片,在芯片的内部集成了开关电源所需的功率开关、脉宽调制器、误差放大器和各种保护电路。通过使用功率集成公司提供的设计参考和变压器设计表,可以准确快捷地设计出测试仪器中所需的多输出开关电源。1 TOPS witch -Ⅱ芯片的特点及参数
1.1 TOPSwitch -Ⅱ的特点
由于TOPS witch -Ⅱ的高集成化并采用低功耗的CMOS 电路,因而用它设计的开关电源具有以下优点:
a .成本低,使用元件数目最少;
b .5W 以上电源成本与线性电源具有竞争力;
c .效率高,最高可达90%;
d .有自动重启动和过流及热保护功能;
e .可用于正激或反激拓扑结构;
f .输入电压范围宽。1.2 TOPSwitch -Ⅱ的性能特点
TOPS witch -Ⅱ芯片内部包括震荡器、误差放大器、门电路、高压功率MOS 管、过流过热保护电路、自动重启动电路。通过设计合理的高频变压器和电压反馈电路,可以实现输入输出隔离和高精度稳压。
根据负载功率的大小(6-150W ),TOPSwitch -Ⅱ芯片有三种封装方式:TO -220、DIP -8、SMD -8,用户可根据需要进行选择。
TOPS witch -Ⅱ芯片只有三个引出端:控制端C 、源极S 、漏极D ,其中D 和C 端均属多功能引出端,所以能以最简单的方式构成反激式开关电源。
TOPS witch -Ⅱ芯片允许输入的电压范围极宽,但在宽电＊山大华天科技股份有限公司 济南 250061
压范围时其最大输出功率要比固定输入电压时低。TOP 芯片的开关频率为100KHz ,占空比调节范围为1.7-67%(典型值),工作温度范围是0-70℃。2 TOPSwitch -Ⅱ芯片的工作原理
2.1 内部电路各部分作用简介(参见图1
)
图1 内部电路原理图
控制端电压检测:启动时通过对控制端电压检测来决定芯片的工作方式,正常时通过对电压的检测调节占空比;
热关断:当管子过热时关断MOS ;上电复位:上电时关断MOS ;最大占空比:在最大占空比范围内允许MOS 导通;时钟:提供同步;电流检测:当流过MOS 管的电流超过允许值时,关断MOS ;
前沿消隐:防止MOS 刚开通时电流的突然增大而导致电流检测电路造成的误动作;
锯齿波与比较电压一起形成PWM 波。
36电子技术与应用山东电子2002年第2期
SH ANDON G ELECTRON ICS 2002.2
2.2 正常启动和故障时启动的工作原理分析
为了简化电路,TOPSwitch -Ⅱ系列无需专门电路为其供电。因此其内部设有启动电路,以便在正常通电、故障保护后启动芯片工作,然后通过偏置绕组形成的反馈电路保证芯片的正常工作。
正常工作启动:接通电源后,如图1中所示,芯片的Drain 端便有了直流电压,恒流源通过电子开关向Control 端供电。如图2所示,Control 端外接电阻和电容,电容上的电压从0V 开始上升,当升至5.7V 时,电子开关打向“1”端,电容通过此开关向内部电路供电,芯片开始工作,输出PWM 波驱动MOS 管工作
。
图2 高输出精度电源原理图
由于输出电压不能瞬时建立,因而Control 端电压会有所下降,但由于史密特触发器的作用,在其降至4.7V 之前,仍会通过电子开关对内部电路供电。如果没有故障现象,几个周期后电路便趋于稳定,偏置绕组给Control 端供电,然后通过内部开关向芯片供电,从而使整个电路正常工作。
故障时自动重启动:现设输出短路,则输出电压将降为0V 。偏置绕组的电压也降为0V 。接在控制端电容上的电荷将放掉,史密特触发器“+”端电压将低于4.7V ,电子开关打向“0”处,恒流源重新向电容充电,在内部计数器的作用下间隔8个充放电周期后通过电子开关向内部电路供电,此时若故障已排除,则电路重新开始正常工作。若故障未排除,则重复上述步骤直至故障排除。3 用TOPSwitch -Ⅱ设计开关电源3.1 设计步骤简介
a .确定所需的输入电压范围、输出电压值及精度要求、输出功率;
b .确定最大占空比Dmax 、Krp (连续或不连续模式参数),选择符合要求的磁芯及TOPSwitch ;
c .使用功率集成公司提供的专用变压器EXCEL 设计表,求得NP (主绕组匝数),NS (副绕组匝数)LG (气隙长度)IRMS (主副绕组电流有效值)IP (主副绕组电流峰值);
d .确定其他元件参数。3.2 设计中的注意问题3.2.1 变压器初级的保护电路
由于高频变压器存在漏感会造成以下危害:一是造成开关电源的效率降低,二是过大的漏感对MOS 管造成威胁,由漏感引起的过压与直流电压叠加如果超过MOS 管的击穿电压将损坏MOS 管。在设计变压器时首先应尽量降低漏感,通过选择高质量的磁芯和合理的主副线圈的缠绕顺序和方
法可以达到这个目的。其次必须对漏感引起的过压进行吸收,一般有以下两种方法:一是由瞬变电压抑制二极管和超快恢复二极管组成;二是由阻容元件和超快恢复二极管组成。相比之下第一种方法中由于瞬变电压抑制二极管只吸收漏感引起的能量,不吸收应传递给副边的能量,且其对尖峰电压的抑制不受输入电压和负载的影响,因而可以较好的保证MOS 管的安全并使整个电源的效率不受影响。而RCD 吸收电路在过载或输入电压超过规定值时有可能使漏极电压超出MOS 管的允许值,从而使芯片损坏,所以第一种方法应作为优选方案。3.2.2 输出电压精度
如果采用稳压二极管组成的输出电压采样电路,则输出精度可控制在±5%内,如需要较高的输出精度则可采用由TL431组成的采样电路,此时开关电源主绕组输出电压调整率可达±1%(见图2)。应注意:光耦的反馈从输出滤波电感的前端引出,以避免由电感引起的相移对整个控制系统的影响。与光耦中的发光二极管串联的电阻对整个控制系统的交流增益有影响,应使用合理的阻值。阻值的确定可依据“5%法则”,即当电源工作在满负荷条件下,其上的平均电压为输出电压的5%。电压则从输出滤波电感的后端引出,从而使负载调整率考虑到滤波电感直流电阻的影响。3.2.3 设计多输出开关电源
设计多输出开关电源时应注意一般电源只能对一个副绕组的电压进行精确控制,而其余副绕组的精度则较低。这是因为其余副绕组的负载变化对主控副绕组电压的影响是间接的。如果副绕组的电压精度要求较高,可以采用线性集成稳压器,此时由于副绕组的电压已经有一定的稳定度,线性稳压器的输入电压略高于额定输出电压即可,从而可以降低线性稳压器的损耗。
若有两路绕组对输出电压的要求相近且精度要求不是很高,则可以对两个绕组采用取样到同一反馈回路的方法。3.2.4 光耦的选择
在使用TOPSwitch -Ⅱ制作开关电源时对光耦的选择应注意如下问题:由于光耦处在反馈通道中,因而其电流传输比对系统的稳定性有一定的影响,若电流传输比过大,则会造成系统的不稳定,输出电压会震荡。设计参考中规定电流传输比应界于50%-200%之间。4 结束语
实践证明用TOPSwitch -Ⅱ设计开关电源具有开发工具完备、开发时间短、开发工具完备、使用灵活等特点。用它设计的多输出开关电源已成功应用到我公司生产的电量测试产品中并取得了良好的效果。5 参考文献
1 张占松,蔡宣三.开关电源的原理与设计.电子工业出版
社
2 TOPSwitch -Ⅱ系列三端离线式脉宽调制开关产品手册3 TOPSwitch -ⅡFlyback Design Methodology
(收稿日期:2001-10-18)37
2002年第2期山东电子电子技术与应用
SHAN DONG ELECTRONICS 2002.2
光电开关工作原理分析
光电开关原理及应用 成的族中感器大家言光电开关是传一、前化弱变间光的强和把发射端接收端之员，它于的。由探测的目电流的变化以达到转化为的隔离回路是电输出回路和输入开光电关到合得在许多场缘绝），所以它可以（即电理作原1、工二、光电开关介绍应用。 关近开光电接光电传感器）是光电开关（或遮挡光束的用被检测物对的简称，它是利体物而检测选回路通电路，从反射，由同步线光能反射限于金属，所有有无的。物体不在流输入电。光电开关将被的物体均可检测据根收器再信号射出，接发射器上转换为光进体标物或有无对目收接到的光线的强弱开电数光图1所示。多行探测。工作原理如波光外线见光的红选用的是波长接近可关释语解分类及术。2、光电开关的光。图2是德国SICK公司的部分电开关外型图型，感器体的传器和接收器于一射式光电开关：它是一种集发射反1 （）、分类①漫，器到接收的光线反射器电开关发射发射的足够量体测当有被检物体经过时，物将光反，漫极光率高时体的表面光亮或其反当产于是光电开关就生了开关信号。被检测物检选的开关是首射式的光电开光电反射式测模式。②镜器收器与接：关它亦集发射发器发射电体，光开关于一回反镜射经过反射的出光线过体经检测物被接收器，当开电时，光完且全阻断光线号。测开关信检就关产生了含它包：光对射式电开关③轴光且离分互相上构结在了． 相对放置的发射器和接收器，发射器发出的光线直接进入接收器，当被检测物体经过发射器和接收器之间且阻断光线时，光电开关就产生了开关信号。当检测物体为不透明时，对射式光电开关是最可靠的检测装置。④槽式光电开关：它通常采用标准的U字型结构，其发射器和接收器分别位于U型槽的两边，并形成一光轴，当被检测物体经过U型槽且阻断光轴时，光电开关就产
电气自动化原理及应用
电气自动化原理及应用 【摘要】随着我国近几年的科技发展，电气自动化系统理论不断完善，电气自动化技术逐渐渗透到人们的日常生活中，应用范围日趋广泛。电气自动化系统的智能化技术不仅为人们生活提供了便利，而且在工业生产、医学以及交通等领域都得到了很好的发展和应用。基于计算机技术的电气自动化控制系统实现了灵活控制和信息集成处理，本文就电气自动化主要特点及其基本原理和应用、发展趋势进行了论述。 【关键词】气自动化；控制系统；应用 近几年，在世界范围内，电气自动化技术作为一种新型控制系统得到广泛应用，然而我国尚处于对该技术研究的初级阶段，随着知识理论系统的逐步完善，电气自动化技术将实现与IT技术的融合，从集成控制的基础上发展为智能化控制，这是科技发展的必然趋势。在此背景下，本文将探究电气自动的原理，针对其特点进行分析，对电气自动化技术的应用前景进行论述。 1.电气自动化的基本原理 电气自动化技术的基础是对其控制系统的完善设计，主要设计思路集中于监控方式，包括远程监控和现场总线监控。在电气自动化控制系统的设计中，作为系统核心的计算机其主要作用是对所有信息进行动态协调，实现相关数据储存和分析。计算机系统是整个电气自动化系统运行的基础。在实际运行中，计算机主要完成数据的输入与输出数据，并对所有数据进行分析处理。通过计算机快速完成对大量数据的一系列操作从而达到控制系统的目的。 在电气自动化系统中，启用方式多种多样，当电气自动化系统功率较小时，可以采用直接启用的方式实现系统运行，而在大功率的电气自动化系统中，要实现系统控制必须采用星型或者三角形的启用方式。除了以上两种较为常见的控制方式以为，变频调速也作为控制方式在一定范围内应用，从整体上说，无论何种控制方式，其最终目的都是保障生产设备运行的安全稳定。 电气自动化系统是将发电机、变压器组以及厂用电源等不同的电气系统的控制纳入ECS监控范围，形成220kV/500kV的发变组断路器出口，实现对不同设备的操作和开关控制，电气自动化系统在调控系统的同时也能对其保护程序加以控制，包括励磁变压器、发电组和厂高变。其中变组断路器出口用于控制自动化开关，除了自动控制，还支持对系统的手动操作控制。 一般集中监控方式不对控制站的防护配置提出过高要求，因此系统设计较为容易，设计方法相对简单，方便操作人员对系统的运行维护。集中监控是将系统中的的各个功能集中到同一处理器，然后对其进行处理，因为内容比较多，处理速度较慢，这就使得系统主机冗余降低、电缆的数量相对增加，在一定程度增加了投资成本，与此同时，长距离电缆容易对计算机引入干扰因素，这对系统安全
光电开关工作原理
光电开关工作原理 红外线属于一种电磁射线，其特性等同于无线电或X 射线。人眼可见的光波是380n m -780n m ，发射波长为780n m -1m m 的长射线称为红外线，浙江省洞头县光电开关厂生产的红外线光电开关优先使用的是接近可见光波长的近红外线。 红外线光电开关（光电传感器）属于光电接近开关的简称，它是利用被检测物体对红外光束的遮光或反射，由同步回路选通而检测物体的有无，其物体不限于金属，对所有能反射光线的物体均可检测。根据检测方式的不同，红外线光电开关可分为 1.漫反射式光电开关 漫反射光电开关是一种集发射器和接收器于一体的传感器，当有被检测物体经过时，将光电开关发射器发射的足够量的光线反射到接收器，于是光电开关就产生了开关信号。当被检测物体的表面光亮或其反光率极高时，漫反射式的光电开关是首选的检测模式。 引起理想漫反射的光度分布 局部较强漫反射时的光度分布
2.镜反射式光电开关 镜反射式光电开关亦是集发射器与接收器于一体， 光电开关发射器发出的光线经过反射镜，反射回接收器，当被检测物体经过且完全阻断光线时，光电开关就产生了检测开关信号。 3.对射式光电开关 对射式光电开关包含在结构上相互分离且光轴相对放置的发射器和接收器，发射器发出的光线直接进入接收器。当被检测物体经过发射器和接收器之间且阻断光线时，光电开关就产生了开关信号。当检测物体是不透明时，对射式光电开关是最可靠的检测模式。 4.槽式光电开关 槽式光电开关通常是标准的U 字型结构，其发射器和接收器分别位于U 型槽的两边，并形成一光轴，当被检测物体经过U 型槽且阻断光轴时，光电开关就产生了检测到的开关量信号。槽式光电开关比较安全可靠的适合检测高速变化，分辨透明与半透明物体。 5.光纤式光电开关 光纤式光电开关采用塑料或玻璃光纤传感器来引导光线，以实现被检测物体不在相近区域的检测。通常光纤传感器分为对射式和漫反射式。 型号说明
光电开关的原理及类型
光电开关 光电开关（光电传感器）是光电接近开关的简称，它是利用被检测物对光束的遮挡或反射，由同步回路选通电路，从而检测物体有无的。物体不限于金属，所有能反射光线的物体均可被检测。光电开关将输入电流在发射器上转换为光信号射出，接收器再根据接收到的光线的强弱或有无对目标物体进行探测。 简介 光电开关（光电传感器:photoelectric switch）是光电接近开关的简称，它是利用被检测物对光束的遮挡或反射，由同步回路选通电路，从而检测物体有无的。物体不限于金属，所有能反射光线的物体均可被检测。光电开关将输入电流在发射器上转换为光信号射出，接收器再根据接收到的光线的强弱或有无对目标物体进行探测。安防系统中常见的光电开关烟雾报警器，工业中经常用它来记数机械臂的运动次数。 接触式行程开关存在响应速度低、精度差、接触检测容易损坏被检测物及寿命短等缺点，而晶体管接近开关的作用距离短，不能直接检测非金属材料。但是，新型光电开关则克服了它们的上述缺点，而且体积小、功能多、寿命长、精度高、响应速度快、检测距离远以及抗光、电、磁干扰能力强。 这种新型的光电开关已被用作物位检测、液位控制、产品计数、宽度判别、速度检测、定长剪切、孔洞识别、信号延时、自动门传感、色标检出、冲床和剪切机以及安全防护等诸多领域。此外，利用红外线的隐蔽性，还可在银行、仓库、商店、办公室以及其它需要的场合作为防盗警戒之用。 工作原理 图1 所示是反射式光电开关的工作原理框图。图中，由振荡回路产生的调制脉冲经反射电路后，由发光管GL辐射出光脉冲。当被测物体进入受光器作用范围时，被反射回来的光脉冲进入光敏三极管DU。并在接收电路中将光脉冲解调为电脉冲信号，再经放大器放大和同步选通整形，然后用数字积分 或RC积分方式排除干扰，最后经延时（或不延时）触发驱动器输出光电开关控制信号。 光电开关一般都具有良好的回差特性，因而即使被检测物在小范围内晃动也不会影响驱动器的输出状态，从而可使其保持在稳定工作区。同时，自诊断系统还可以显示受光状态和稳定工作区，以随时监视光电开关的工作。
接近开关工作原理一
接近开关工作原理一-标准化文件发布号：（9556-EUATWK-MWUB-WUNN-INNUL-DDQTY-KII
接近开关的工作原理一 随着自动化的提高，接近开关的使用次数也越来越频繁，大家不禁会问，接近开关就那么点大，能用多大的用处呢？其实，这是个理解误区，可别小看了这些小开关，它们的用处可大着呢！现在，就让我来给大家详细系统的介绍介绍接近开关的工作原理、接线方式及应用吧！首先大家看到的就是它的工作原理。 接近开关又称传感器，按工作性质分类可分为电感式接近开关、电容式接近开关、红外线光电开关、位移传感、霍尔开关及磁性开关六大类，按电源分类就只有交流和直流两种了。针对设备，给大家介绍前面三种常用的开关，即电感式、电容式和红外线光电三种！ 电感式接近开关： 电感式接近开关属于一种有开关量输出的位置传感器，它由LC高频振荡器和放大处理电路组成，利用金属物体在接近这个能产生电磁场的振荡感应头时，使物体内部产生涡流。 这个涡流反作用于接近开关，使接近开关振荡能力衰减，内部电路的参数发生变化，由此识别出有无金属物体接近，进而控制开关的通或断。这种接近开关所能检测的物体必须是金属物体。 以下是它的工作原理图：（图1） 电容式接近开关： 电容式接近开关亦属于一种具有开关量输出的位置传感器，它的测量头通常是构成电容器的一个极板，而另一个极板是物体的本身，当物体移向接近开关时，物体和接近开关的介电常数发生变化，使得和测量头相连的电路状态也随之发生变化，由此便可控制开关的接通和关断。这种接近开关的检测物体，并
不限于金属导体，也可以是非金属、液体或粉状物体,在接近开关的尾部，有一个可以顺时针调节多圈电位器来调节感应灵敏度，一般调节电位器使电容式的接近开关在它本身检测距离的70%-80%的位置动作。 以下是它的工作原理图：（图2） 红外线接近开关： 红外线属于一种电磁射线，其特性等同于无线电或X射线。人眼可见的光波是380nm-780nm，发射波长为780nm-1mm的长射线称为红外线，而红外线光电开关优先使用的是接近可见光波长的近红外线。红外线光电开关（光电传感器）属于光电接近开关的简称，它是利用被检测物体对红外光束的遮光或反射，由同步回路选通而检测物体的有无，其物体不限于金属，对所有能反射光线的物体均可检测。根据检测方式的不同，红外线光电开关可再分为 1.漫反射式光电开关 漫反射光电开关是一种集发射器和接收器于一体的传感器，当有被检测物体经过时，将光电开关发射器发射的足够量的光线反射到接收器，于是光电开关就产生了开关信号。当被检测物体的表面光亮或其反光率极高时，漫反射式的光电开关是首选的检测模式。其原理图见图3。 图3
光电开关原理
光电开关原理 圈子类别：传感器(晴天) 2009-3-17 14:11:00 [我要评论] [加入收藏] [加入圈子] 光电开关的定义：此种产品以光源为介质、应用光电效应，当光源受物体遮蔽或发生反射、辐射和遮光导致受光量变化来检测对象的有无、大小和明暗，而向产生接点和无接点输出信号的开关元件。光电开关包括几种类型，自身不具备光源，利用被测物体发射的光的变化量进行检测的；利用自然光对光电开关的照射，物体遮蔽自然光产生的关变化量；光电开关自身具备光源，发射的光源对被检测物体反射、吸收、和透射光的变化量进行检测。常用的光源为紫外光、可见光、红外光等波段的光源，光源的类型有灯泡、LED、激光管等；输出信号有开关量或模拟量和通讯数据信息等。 光电开关的叫法，主要是输出为开关量的开关元件。 光电传感器的叫法，涵盖了输出开关量、模拟量、通讯数据等。 目前市面光电开关的叫法有分光源、检测形式、用途、结构等命名的。 如：利用红外光源的叫红外光电开关、红外线光电开关、红外线光电传感器等。 利用自然光的叫光控开关、光电继电器等。 利用激光为光源的叫激光光电开关、激光光电传感器等。 利用检测形式叫热金属检测器，俗称热检等。 利用用途的叫光电距离传感器、安全光幕传感器等。 利用结构的叫光幕传感器等。 这里就简要举几个例子，还有很多的叫法，在此无法一一介绍。 一、光电开关原理与分类 1：按检测形式的分类 （1）对射式 对射式是由一个发射器与一个接收器相对配置的，发射器发射出的光指向接收器，发射器与接收器之间组成一个闭合光路，通过对光路的光被遮断或光衰减来进行检测的一种检测形式。这种检测形式作用距离比较长，但需要一个发射器并需要配电；在某些应用场合比如空间狭小，不合适配电的运用上比较麻烦。如图1a：
机电控制系统原理及工程应用试卷汇总
填空题 1．使用PWM技术在同一逆变器中可以实现调压和变频功能。 2．自动控制系统中的比较元件是用来比较输入信号与反馈信号，并产生两者偏差的信号。 3．传递函数只与系统本身的内部结构和参数有关，而与系统输入量、扰动量等外部因素无关。 4．延迟环节对系统的对数幅频特性不产生影响，但却会使系统对数相频特性产生一个滞后为的角度。5．幅频特性曲线描述了系统输出响应的复制随正弦激励信号频率变化的特性。 6．若按系统是否存在反馈来分，可将系统分为开环系统和闭环系统。 7．系统的传递函数是指在零初始条件下，系统输出的拉氏变换式与系统输入的拉氏变换式之比。 9、PLC执行程序的过程分为输入采样、程序执行、输出刷新三个阶段。 10、传感器通常由敏感元件和转换元件组成。 11、逆变器是将直流电变换为交流电的装置。 13.机电控制系统的基本性能要求是稳定性，快速性，准确性。 14、PLC是由输入部分、输出部分、 CPU 、存储器和电
源及外围设备组成。 判断题 （√）1．传感器是实现自动检测和自动控制的首要环节。×（）2．SPWM各脉冲的幅值是相等的。 （）3．异步电动机变频调速过程中，在调节频率的同时，还要协调的控制其他量，才可以使电动机具有良好的 性能。 （）4．开环系统是由给定信号值控制的，而闭环系统则是由偏差信号值控制的。 （）5．PWM变换器(斩波器)是把恒定的直流电压，调制成频率不变，宽度不变的脉冲直流电压。 （）6．传感器的静态特性主要由线性度、灵敏度和重复性来描述。 （）7．按正反馈或负反馈原理组成的闭环控制系统能实现自动控制的功能。 （）8．偏差信号是指参考输入与主反馈信号之差。 （）9.电容式位移传感器的输出特性是线性关系。 （）10．SPWM载频信号为等腰三角波，而基准信号采用正弦波。 选择题 1．PID控制器的控制对象是。 (A)给定值（B）偏差信号（C）扰动信号 (D)
光电开关的工作原理
光电开关的工作原理 光是一种电磁射线，其特性如同无线电波和X射线，传递速度约为300000千米/秒，因此它可以在发射的一瞬间被其接收。红外线光电开关是利用人眼不可见（波长为780nm-1mm）的近红外线和红外线的来检测、判别物体。通过光电装置瞬间发射的微弱光束能被安全可靠的准确的发射和接收。 光电开关的重要功能是能够处理光的强度变化：利用光学元件，在传播媒介中间使光束发生变化；利用光束来反射物体；使光束发射经过长距离后瞬间返回。 光电开关的工作原理 光电开关（光电传感器）是光电接近开关的简称，它是利用被检测物对光束的遮挡或反射，由同步回路选通电路，从而检测物体有无的。物体不限于金属，所有能反射光线的物体均可被检测。光电开关将输入电流在发射器上转换为光信号射出，接收器再根据接收到的光线的强弱或有无对目标物体进行探测。多数光电开关选用的是波长接近可见光的红外线光波型。 光电开关是由发射器、接收器和检测电路三部分组成。发射器对准目标发射光束，发射的光束一般来源于半导体光源，发光二极管（LED）、激光二极管及红外发射二极管。光束不间断地发射，或者改变脉冲宽度。受脉冲调制的光束辐射强度在发射中经过多次选择，朝着目标不间接地运行。接收器有光电二极管或光电三极管、光电池组成。在接收器的前面，装有光学元件如透镜和光圈等。在其后面的是检测电路，它能滤出有效信号和应用该信号。此外，光电开关的结构元件中还有发射板和光导纤维。三角反射板是结构牢固的发射装置。它由很小的三角锥体反射材料组成，能够使光束准确地从反射板中返回，具有实用意义。它可以在与光轴0到25的范围改变发射角，使光束几乎是从一根发射线，经过反射后，还是从这根反射线返回。 光电开关一般都具有良好的回差特性，因而即使被检测物在小范围内晃动也不会影响驱动器的输出状态，从而可使其保持在稳定工作区。同时，自诊断系统还可以显示受光状态和稳定工作区，以随时监视光电开关的工作。 光电开关的类型 按检测方式可分为反射式、对射式和镜面反射式三种类型。对射式检测距离远，可检测半透明物体的密度（透光度）。反射式的工作距离被限定在光束的交点附近，以避免背景影响。镜面反射式的反射距离较远，适宜作远距离检测，也可检测透明或半透明物体。可分为对射型、漫反射型、镜面反射型。 对射型光电开关（如图1所示）:由发射器和接收器组成，结构上是两者相互分离的，在光束被中断的情况下会产生一个开关信号变化，典型的方式是位于同一轴线上的光电开关可以相互分开达50米。特征：辨别不透明的反光物体；有效距离大，因为光束跨越感应距离的时间仅一次；不易受干扰，可以可靠合适的使用在野外或者有灰尘的环境中；装置的消耗高，两个单元都必须敷设电缆。 漫反射型光电开关:是当开关发射光束时，目标产生漫反射，发射器和接收器构成单个的标准部件，当有足够的组合光返回接收器时，开关状态发生变化，作用距离的典型值一直到3米。特征：有效作用距离是由目标的反射能力决定，由目标表面性质和和颜色决定；较小的装配开支，当开关由单个元件组成时，通常是可以达到粗定位；采用背景抑制功能调节测量距离；对目标上的灰尘敏感和对目标变化了的反射性能敏感。 镜面反射型光电开关（如图2所示）:由发射器和接收器构成的情况是一种标准配置，从发射器发出的光束在对面的反射镜被反射，即返回接收器，当光束被中断时会产生一个开关信号的变化。光的通过时间是两倍的信号持续时间，有效作用距离从0.1米至20米。特征：辨别不透明的物体；借助反射镜部件，形成高的有效距离范围；不易受干扰，可以可靠合适的使用在野外或者有灰尘的环境中。
各种电气开关概述
开关 开关概述 开关如今在许多生产流程和技术设备中扮演重要角色，如果它们集体失灵或消失，社会认为理所当然的必要服务—如洁净用水和常规能源供应—将会立即停止。 它们的基本功能—接通或切断电路中的电流，或照字面理解“开关”导体间的电流通道—为无数机器和技术设备所使用。 举一个复杂的例子，一款名为KVM开关（键盘、视频、鼠标）的硬件，其允许人们使用一个或多个键盘、视频监控器或鼠标操作多台电脑（在数据中心，或将全尺寸键盘和电脑加至小型移动设备如笔记本电脑、平板电脑和掌上电脑时十分有用）。 从电脑键盘响应人类敲击到向电脑发送电子信号，到控制车库大门（当门全开时自动感应），到冰箱中控制温度的恒温器—所有这些甚至更多发明都是由既有想象力、又灵巧的大量不同开关的部署控制的。 开关的历史 随着电力的出现，十九世纪的科学家和发明家能够发明各种技术，来阻断与接通电路中的电流。而这种技术当今已经广泛应用于工业开关和家庭开关的生产和使用。 高维多利亚进步时期的一个说法，称第一个电灯开关是由英国发明家John Jeffrey Holmes于1884年发明的（6年后由Granville Woods发明了调光开关，但直到1905年电灯电路的触发开关才被发明出来）。Holmes的“速断技术”（其实际上立即切断或关闭电路并保护开关触点免受电弧损坏）至今仍在使用—虽然在大部分现代建筑中，触发开关已大部分被摇臂开关所取代。其通过“摇摆木马”动作接通和断开电路—开关一侧受压，一侧升高。 重点技术要素 为了简化其理论电路分析中的方程式，工程师和发明人通常使用“理想开关”的概念，其关闭时不会引起电压下降，开启或关闭时瞬间运行，时滞不会升高或降低，且没有额定电流或电压限制。
光电开关工作原理资料
光电开关原理及应用 一、前言光电开关是传感器大家族中的成 员，它把发射端和接收端之间光的强弱变化 转化为电流的变化以达到探测的目的。由于 光电开关输出回路和输入回路是电隔离的 （即电缘绝），所以它可以在许多场合得到 应用。二、光电开关介绍1、工作原理 光电开关（光电传感器）是光电接近开关 的简称，它是利用被检测物对光束的遮挡或 反射，由同步回路选通电路，从而检测物体 有无的。物体不限于金属，所有能反射光线 的物体均可被检测。光电开关将输入电流在 发射器上转换为光信号射出，接收器再根据 接收到的光线的强弱或有无对目标物体进 行探测。工作原理如图1所示。多数光电开 关选用的是波长接近可见光的红外线光波型。图2是德国SICK公司的部分光电开关外型图。2、光电开关的分类及术语解释（1）、分类①漫反射式光电开关：它是一种集发射器和接收器于一体的传感器，当有被检测物体经过时，物体将光电开关发射器发射的足够量的光线反射到接收器，于是光电开关就产生了开关信号。当被检测物体的表面光亮或其反光率极高时，漫反 射式的光电开关是首选的检 测模式。②镜反射式光电开 关：它亦集发射器与接收器 于一体，光电开关发射器发 出的光线经过反射镜反射回 接收器，当被检测物体经过 且完全阻断光线时，光电开 关就产生了检测开关信号。 ③对射式光电开关：它包含 了在结构上相互分离且光轴
相对放置的发射器和接收器，发射器发出的光线直接进入接收器，当被检测物体经过发射器和接收器之间且阻断光线时，光电开关就产生了开关信号。当检测物体为不透明时，对射式光电开关是最可靠的检测装置。④槽式光电开关：它通常采用标准的U 字型结构，其发射器和接收器分别位于U型槽的两边，并形成一光轴，当被检测物体经过U型槽且阻断光轴时，光电开关就产生了开关量信号。槽式光电开关比较适合检测高速运动的物体，并且它能分辨透明与半透明物体,使用安全可靠。⑤光纤式光电开关：它采用塑料或玻璃光纤传感器来引导光线，可以对距离远的被检测物体进行检测。通常光纤传感器分为对射式和漫反射式。它们的工作光线示意图如图3所示。（2）术语解释常见的术语示意图如图4所示。①检测距离：是指检测体按一定方式移动，当开关动作时测得的基准位置（光电开关的感应表面）到检测面的空间距离。额定动作距离指接近开关动作距离的标称值。②回差距离：动作距离与复位距离之间的绝对值。③响应频率：在规定的1s的时间间隔内，允许光电开关动作循环的次数。 ④输出状态：分常开和常 闭。当无检测物体时，常开 型的光电开关所接通的负载 由于光电开关内部的输出晶 体管的截止而不工作，当检 测到物体时，晶体管导通， 负载得电工作。⑤检测方 式：根据光电开关在检测物 体时发射器所发出的光线被 折回到接收器的途径的不 同，可分为漫反射式、镜反 射式、对射式等。⑥输出形式：分NPN 二线、NPN三线、NPN四线、PNP二线、 PNP三线、PNP四线、AC二线、AC五线 （自带继电器），及直流NPN/PNP/常开/ 常闭多功能等几种常用的输出形式。⑦指 向角：见光电开关的指向角示意图,即如图 4的下部三个小图所示。⑧表面反射率： 漫反射式光电开关发出的光线需要经检测 物表面才能反射回漫反射开关的接受器， 所以检测距离和被检测物体的表面反射率 将决定接受器接收到光线的强度。粗糙的 表面反射回的光线强度必将小于光滑表面 反射回的强度,而且，被检测物体的表面必
电气控制和PLC应用_知识点汇总
电气控制与PLC应用_知识点汇总 1、低压电器一般由两个基本部分组成，即感受机构和执行机构。感受机构感受外界信号的变化，做出有规律的反应；而执行机构则根据指令信号，实现电路的通断控制。P8 2、直流电磁机构，由于其铁心不发热、只有线圈发热，所以其铁心通常由整块铸铁铸成，线圈匝数多、导线细，制成细长型，且不设线圈骨架，使线圈与铁心直接接触，便于线圈的散热。P8 3、交流电磁机构，由于其铁心存在磁滞损耗和涡流损耗，其铁心和线圈均发热，所以其铁心通常用硅钢片叠成以减小铁损，而其线圈匝数少、导线粗，制成短粗型，且设有骨架，使铁心与线圈隔离，有利于铁心和线圈的散热。P8 4、在可靠性要求高或操作频繁的场合，一般不采用交流电磁机构。P9 5、直流电磁机构适合于动作频繁的场合，且吸合后电磁吸力大，工作可靠性高。P10 6、当直流电磁机构的励磁线圈断电时，会在励磁线圈中感应生成很大的反电动势，易使线圈电压过高而损坏。为此必须增加线圈放电回路，一般采用反串联二极管并加限流电阻来实现。P10 7、根据电流性质的不同，电弧可分为直流电弧和交流电弧。由于交流电弧有自然过零点，所以容易被熄灭。而直流电弧没有过零点，故电弧不易熄灭。P12 8、电器的主要技术参数指电器的额定值，额定值即电器长期正常工作的使用值。P14 9、通断能力是指在规定的条件下，能在给定的电压下，接通和分断的预期电流值。接通能力是指开关闭合电路不会造成触点熔焊的能力，断开能力是指开关断开时电路能可靠灭弧的能力。P15 10、主令电器是用来接通或断开控制电路，以发布信号或命令来改变控制系统工作状态的电器。主令电器应用十分广泛，种类很多，常用的有按钮、行程开关、万能转换开关和主令控制器等。P16 11、按钮在控制电路中通过手动发出控制信号去控制继电器、接触器或电气联锁电路等，而不是直接控制主电路的通断。控制按钮触点允许通过的电流很小，一般不超过5A。p16
光电传感器的原理、功能特点等应用
光电传感器的原理、功能特点等应用 光电传感器是将光信号转换为电信号的一种器件。光电传感器一般由处理通路和处理元件两部分组成。其基本原理是以光电效应为基础，把被测量的变化转换成光信号的变化，然后借助光电元件进一步将非电信号转换成电信号。 其工作原理基于光电效应。光电效应是指光照射在某些物质上时，物质的电子吸收光子的能量而发生了相应的电效应现象。光电效应是指用光照射某一物体，可以看作是一连串带有一定能量为的光子轰击在这个物体上，此时光子能量就传递给电子，并且是一个光子的全部能量一次性地被一个电子所吸收，电子得到光子传递的能量后其状态就会发生变化，从而使受光照射的物体产生相应的电效应。光电传感器因为采用光学原理，因此其采集结果更精准、快速。 特点： 光电检测方法具有精度高、反应快、非接触等优点，而且可测参数多，传感器的结构简单，形式灵活多样，因此,光电式传感器在检测和控制中应用非常广泛。光电传感器是各种光电检测系统中实现光电转换的关键元件，它是把光信号（可见及紫外镭射光）转变成为电信号的器件。光电式传感器是以光电器件作为转换元件的传感器。它可用于检测直接引起光量变化的非电物理量，如光强、光照度、辐射测温、
气体成分分析等；也可用来检测能转换成光量变化的其他非电量，如零件直径、表面粗糙度、应变、位移、振动、速度、加速度，以及物体的形状、工作状态的识别等。光电式传感器具有非接触、响应快、性能可靠等特点，因此应用广泛。 工作原理： 由光通量对光电元件的作用原理不同所制成的光学测控系统是多种多样的,按光电元件(光学测控系统)输出量性质可分二类，即模拟式光电传感器和脉冲(开关)式光电传感器。模拟式光电传感器是将被测量转换 光电式传感器分类： ⑴反光板型光电开关 把发光器和收光器装入同一个装置内，在前方装一块反光板，利用反射原理完成光电控制作用，称为反光板反射式(或反射镜反射式)光电开关。正常情况下，发光器发出的光源被反光板反射回来再被收光器收到;一旦被检测物挡住光路，收光器收不到光时，光电开关就动作，输出一个开关控制信号。 ⑵对射型光电传感器，若把发光器和收光器分离开，就可使检测距离加大，一个发光器和一个收光器组成对射分离式光电开关，简称对射
光电开关原理
光电开关原理标准化管理处编码[BBX968T-XBB8968-NNJ668-MM9N]
光电开关原理 圈子类别：传感器(晴天) 2009-3-17 14:11:00 [] [] [] 光电开关的定义：此种产品以光源为介质、应用光电效应，当光源受物体遮蔽或发生反射、辐射和遮光导致受光量变化来检测对象的有无、大小和明暗，而向产生接点和无接点输出信号的开关元件。光电开关包括几种类型，自身不具备光源，利用被测物体发射的光的变化量进行检测的；利用自然光对光电开关的照射，物体遮蔽自然光产生的关变化量；光电开关自身具备光源，发射的光源对被检测物体反射、吸收、和透射光的变化量进行检测。常用的光源为紫外光、可见光、红外光等波段的光源，光源的类型有灯泡、LED、激 光管等；输出信号有开关量或模拟量和通讯数据信息等。 光电开关的叫法，主要是输出为开关量的开关元件。 光电传感器的叫法，涵盖了输出开关量、模拟量、通讯数据等。 目前市面光电开关的叫法有分光源、检测形式、用途、结构等命名的。 如：利用红外光源的叫红外光电开关、红外线光电开关、红外线光电传感器等。 利用自然光的叫光控开关、光电继电器等。
利用激光为光源的叫激光光电开关、激光光电传感器等。 利用检测形式叫热金属检测器，俗称热检等。 利用用途的叫光电距离传感器、安全光幕传感器等。 利用结构的叫光幕传感器等。 这里就简要举几个例子，还有很多的叫法，在此无法一一介绍。 一、原理与分类 1：按检测形式的分类 （1） 对射式是由一个发射器与一个接收器相对配置的，发射器发射出的光指向接收器，发射器与接收器之间组成一个闭合光路，通过对光路的光被遮断或光衰减来进行检测的一种检测形式。这种检测形式作用距离比较长，但需要一个发射器并需要配电；在某些应用场合比如空间狭小，不合适配电的运用上比较麻烦。如图1a： 图1a ②发射器与接收器一体化，光传输为直流方式的非调制信号，主要小型缝隙光电开关，如U型、C型的槽型光电开关。如图1b:
机电控制系统原理及工程应用试卷汇总
填空题 ．使用 ??技术在同一逆变器中可以实现 调压 和 变频 功能。 ．自动控制系统中的比较元件是用来比较 输入 信号与 反馈 信号，并产生两者 偏差 的信号。 ．传递函数只与系统本身的内部结构和 参数 有关，而与系统输入量、扰动量等外部因素无关。 ．延迟环节对系统的对数幅频特性不产生影响，但却会使系统对数相频特性产生一个滞后为 的角度。 ．幅频特性曲线描述了系统输出响应的 复制 随正弦激励信号频率变化的特性。 ．若按系统是否存在反馈来分，可将系统分为开环系统和 闭环系统 。 ．系统的传递函数是指在 零初始 条件下，系统输出的拉氏变换式与系统输入的拉氏变换式之比。 、 ??执行程序的过程分为输入采样、 程序执行 、输出刷新 三个阶段。 ?、传感器通常由 敏感 元件和转换元件组成。 ?、逆变器是将直流电变换为 交流电 的装置。 ??机电控制系统的基本性能要求是 稳定性 ，
快速性， 准确性 。 ?、 ??是由输入部分、输出部分、 ??? 、 存储器 和电源及外围设备组成。 判断题 （√） ．传感器是实现自动检测和自动控制的首要环节。× （ ） ． ???各脉冲的幅值是相等的。 （ ） ．异步电动机变频调速过程中，在调节频率的同时，还要协调的控制其他量，才可以使电动机具有良好的性能。 （ ） ．开环系统是由给定信号值控制的，而闭环系统则是由偏差信号值控制的。 （ ） ． ??变换器?斩波器?是把恒定的直流电压，调制成频率不变，宽度不变的脉冲直流电压。 （ ） ．传感器的静态特性主要由线性度、灵敏度和重复性来描述。 （ ） ．按正反馈或负反馈原理组成的闭环控制系统能实现自动控制的功能。 （ ） ．偏差信号是指参考输入与主反馈信号之差。 （ ） ?电容式位移传感器的输出特性是线性关系。 （ ） ?． ???载频信号为等腰三角波，而基准信号采用正弦波。 选择题
光电开关传感器接线图
光电开关传感器接线图 This model paper was revised by the Standardization Office on December 10, 2020
光电开关传感器接线图光电开关传感器双线直流接线方法 光电开关传感器电路原理图 接线电压：10—65V直流 常开触点（NO） 无极性 防短路的输出 漏电电流≤ 电压降≤5V 注意不允许双线直流传感器的串并联连接
光电开关传感器三线直流接线图 电路原理图 接线电压：10—30V直流 常开触点(NO) 电压降≤ 防短路的输出 完备的极性保护 三线直流与四线直流传感器的串联 当串联时，电压降相加，单个传感器的准备延迟时间相加。
四线直流光电开关传感器接线方法 电路原理图 接线电压：10—65V 切换开关 防短路的输出 完备的极性保护 电压降≤ 三线直流与四线直流光电开关传感器的并联接线图
光电开关传感器双线交流接线方法 电路原理图 常开触点(NO) 常闭触点(NC) 接线电压：20—250V交流 漏电电流≤ 电压降≤7V（有效值） 双线交流传感器的串联
常开触点：“与”逻辑 常闭触点：“或非”逻辑 当串联时，在传感器上的电压降相加，它减低了负载上可利用的电压，因此要注意：不能低于负载上的最小工作电压（注意到电网电压的波动）。 机械开关与交流光电开关传感器串联接线方法 断开的触点中断了传感器的电源电压，若在传感器被衰减期间内机械触点闭和的话，则会产生一个短时间的功能故障，传感器的准备延迟时间（t≤80ms）避免了立即的通断动作。 补偿方法：将一电阻并联在机械触点上（当触点断开时也是一样），此电阻使传感器的准备时间不再起作用，对于200V交流，此电阻大约为82KΩ/1w。 电阻的计算方法：近似值大约为400Ω/V
电气开关原理及应用
开关电器总体介绍 一、概述 开关电器主要用来闭合与开断正常电路和故障电路或用来隔离高压电源的。根据开关电器在电路中担负的任务，可以分为下列几类: a、仅用来在正常工作情况下，断开或闭合正常工作电流的开关电器，如高压负荷开关、低压闸刀 开关、接触器、磁力启动器等。 b、仅用来断开故障情况下的过负荷电流或短路电流的开关电器，如高、低压熔断器。 c、既用来断开或闭合正常工作，也用来断开或闭合过负荷电流或短路电流的开关电器，如高压断 路器、低压自动空气断路器等。 d、不要求断开或闭合电流，只用来在检修时隔离电压的开关电器，如隔离开关等。 二、高压断路器的分类 根据断路器所采用的灭弧介质及作用原理，断路器可分为下列几种类型： a、油断路器：采用油作为灭弧介质的断路器，现以很少采用。 b、压缩空气断路器：采用压缩空气作为灭弧介质的断路器。 c、六氟化硫(SF6)断路器：采用具有优良灭弧性能和绝缘性能的SF6气体作灭弧介质的断路器。 d、真空断路器：利用真空的高介质强度来灭弧的断路器，称真空断路器。 三、高压断路器的基本参数 a、额定电压：是指断路器长期工作的标准线电压。最高工作电压为1.1~1.15UN b、额定电流：是指额定频率下长期通过断路器且使断路器无损伤、各部部分发热不超过长期工作的最 高允许发热温度的电流。 c、额定开断电流：在额定电压下，能保证正常开断的最大短路电流称为额定开断电流。 d、额定开断容量SbrN＝1.732UNIbrN关合能力：衡量断路器关合短路故障能力的参数为额定关合短路 电流。 e、短时热电流(也称热稳定电流)：指断路器在合闸位置，在规定的时间内(标准时间为2S，需要大于 2S时推荐为4S)能够承受而不发生损坏的电流的有效值。是衡量断路器承受电流热效应能力的参数。 f、峰值耐受电流(也称动稳定电流)：指在规定的使用条件和性能下，断路合闸位置时所能承受而不发 生损坏的电流峰值。数值上和额定短路关合电流相等，它反映在了断路器承受由于短路电流产生的电动力的耐受性能。 四、220KV系统断路器 1、我公司220KV断路器采用由苏州阿尔斯通公司生产的GL314X 型断路器，为三相操作，断路器为单柱式结构。 2、断路器的就地操作 在就地提供断路器手动操作的手段，包括分/合闸、远方/就地选择开关。选择就地操作时禁止远方合闸，包括由保护回路引起的合闸。 在就地提供断路器事故跳闸按钮，以保证控制电源失去后仍能可靠跳闸。事故跳闸该按钮有专门的标志以防止误操作。 3、断路器的结构： a、断路器由三个极组成，每个极都是由弹簧操作机构驱动的。 b、断路器的极由三部分构成：灭弧室、支柱、传动箱； c、灭弧室：装在瓷套内，两端连接高压接线板；
光电开关工作原理
光电开关工作原理（返回）气 电感式接近开关电容式接近开关红外线光电开关位移传感器霍尔 开关磁性开关 光电开关工作原理型号说明术语解释接线图号常用发射镜应 用图例注意事项 红外线属于一种电磁射线，其特性等同于无线电或X射线。人 眼可见的光波是380nm - 780 nm,发射波长为780nm -Imm的长射线称 为红外线，浙江省洞头县光电开关厂生产的红外线光电开关优先使用的是接近可见光波长的近红外线。 BIVMr? βXM? ^L∏nr 器）属于光电接近开关的简称 它是利用被检测物体对红外光 束的遮光或反射由同步回路选 通而检测物体的有无其 /、 物体不 限于金属对所有能反射光线的 物体均可检测。根据检测方式的 不同红外线光电开关可分为 红外线光电开关（光电传感 1林就牯區I—加屯畀 解墀轟I_L**l∞ J―θ
1 .漫反射式光电开关 漫反射光电开关是一种集发射器和接收器于一体的传感器，当有被检测物体经过时，将光电开关发射器发射的足够量的光线反射到接收器，于是光电开关就产生了开关信号。当被检测物体的表面光亮或其反光率极高时，漫反射式的光电开关是首选^=C GDKG ）；*1引起理想漫反射的光度分布=---- * I ↑ ↑SglH电开戋被?Mft?翻Ih 2?镜反射式光电开关 镜反射式光电开关亦是集发射器与接收器于一体，光电开关 发射器发出的光线经过反射镜，反射回接收器，当被检测物体经过且完全阻断光线时，光电开关就产生了检测开关信号。 3?对射式光电开关 对射式光电开关包含在结构上相互分离且光轴相对放置的发射器和接收器，发射器发出的光线直接进入接收器。当被检测物体经过发射器和接收器之间且阻断光线时，光电开关就产生了开关信号。当检测物体是不透明时，对射式光电开关是最可靠的检测模式。 4?槽式光电开关 槽式光电开关通常是标准的U字型结构，其发射器和接收 器分别位于U型槽的两边，并形成一光轴，当被检测物体经过U型槽且阻断光轴时，光电开关就产生了检测到的开关量信号。槽式光电开关比较安全可靠的适合检测高速变化，分辨透明与半透明物体。 I I≡'■—-GnKS N 二二二二二二二ZTT
光电开关原理及应用 三线光电开关工作原理
光电开关原理及应用三线光电开关工作原理光电开关原理及应用邓重一 摘要：介绍了光电开关的原理、术语、种类和使用注意事项；并通过一些实例说明了光电开关的应用。关键词：传感器；光电开关；原理；应用 ：TP212.14 ：A 一、前言 光电开关是传感器大家族中的成员，它把发射端和接收端之间光的强弱变化转化为电流的变化以达到探测的目的。由于光电开关输出回路和输入回路是电隔离的（即电缘绝），所以它可以在许多场合得到应用。 二、光电开关介绍 1、工作原理 光电开关（光电传感器）是光电接近开关的简称，它是利用被检测物对光束的遮挡或反射，由同步回路选通电路，从而检测物体有无
的。物体不限于金属，所有能反射光线的物体均可被检测。光电开关将输入电流在发射器上转换为光信号射出， __再根据接收到的光线的强弱或有无对目标物体进行探测。工作原理如图1所示。多数光电开关选用的是波长接近可见光的红外线光波型。图2是德国SICK公司的部分光电开关外型图。 2、光电开关的分类及术语解释 （1）、分类 ①漫反射式光电开关：它是一种集发射器和 __于一体的传感器，当有被检测物体经过时，物体将光电开关发射器发射的足够量的光线反射到 __，于是光电开关就产生了开关信号。当被检测物体的表面光亮或其反光率极高时，漫反射式的光电开关是首选的检测模式。 ②镜反射式光电开关：它亦集发射器与 __于一体，光电开关发射器发出的光线经过反射镜反射回 __，当被检测物体经过且完全阻断光线时，光电开关就产生了检测开关信号。 ③对射式光电开关：它包含了在结构上相互分离且光轴相对放置的发射器和 __，发射器发出的光线直接进入 __，当被检测物体经过
现代电气控制及PLC应用技术_王永华课后答案1-5
第一章作业参考答案 2、何谓电磁机构的吸力特性与反力特性？吸力特性与反力特性之间应满足怎样的配合关系？答：电磁机构使衔铁吸合的力与气隙长度的关系曲线称作吸力特性；电磁机构使衔铁释放（复位）的力与气隙长度的关系曲线称作反力特性。 电磁机构欲使衔铁吸合，在整个吸合过程中，吸力都必须大于反力。反映在特性图上就是要保持吸力特性在反力特性的上方且彼此靠近。 3、单相交流电磁铁的短路环断裂或脱落后，在工作中会出现什么现象？为什么？ 答：在工作中会出现衔铁产生强烈的振动并发出噪声，甚至使铁芯松散得到现象。 原因是：电磁机构在工作中，衔铁始终受到反力Fr的作用。由于交流磁通过零时吸力也为零，吸合后的衔铁在反力Fr作用下被拉开。磁通过零后吸力增大，当吸力大于反力时衔铁又被吸合。这样，在交流电每周期内衔铁吸力要两次过零，如此周而复始，使衔铁产生强烈的振动并发出噪声，甚至使铁芯松散。 5、接触器的作用是什么？根据结构特征如何区分交、直流接触器？ 答：接触器的作用是控制电动机的启停、正反转、制动和调速等。 交流接触器的铁芯用硅钢片叠铆而成，而且它的激磁线圈设有骨架，使铁芯与线圈隔离并将线圈制成短而厚的矮胖型，这样有利于铁芯和线圈的散热。 直流接触器的铁芯通常使用整块钢材或工程纯铁制成，而且它的激磁线圈制成高而薄的瘦高型，且不设线圈骨架，使线圈与铁芯直接接触，易于散热。 8、热继电器在电路中的作用是什么？带断相保护和不带断相保护的三相式热继电器各用在什么场合？ 答：热继电器利用电流的热效应原理以及发热元件热膨胀原理设计，可以实现三相电动机的过载保护。 三角形接法的电动机必须用带断相保护的三相式热继电器；Y形接法的电动机可用不带断相保护的三相式热继电器。 9、说明热继电器和熔断器保护功能的不同之处。 答：热继电器在电路中起过载保护的作用，它利用的是双金属片的热膨胀原理，并且它的动作有一定的延迟性；熔断器在电路中起短路保护的作用，它利用的是熔丝的热熔断原理，它的动作具有瞬时性。 11、中间继电器与接触器有何异同？ 答：相同点：输入信号都是电压；都是利用电磁机构的工作原理。 不同点：中间继电器用于小电流控制电路中，起信号传递、放大、翻转和分路等作用，主要用于扩展触点数量，实现逻辑控制；接触器用于频繁远距离接通或分断电动机主电路或其他负载电路，是执行电器，分主、辅助触点，大多有灭弧装置 第二章作业参考答案 1、三相笼型异步电动机在什么条件下可直接启动？试设计带有短路、过载、失压保护的三相笼型异步电动机直接启动的主电路和控制电路，对所设计的电路进行简要说明，并指出哪些元器件在电路中完成了哪些保护功能？