传感器在机电产品中的应用研究

李琰琰，归瑞利

摘要：传感器技术随着电子、家电工业的兴起，逐步进入人们的日常生活。各种各样的传感器，用以监测各种物理参量或对象信息，以达到目标识别、数据采集和监测的目的。传感器技术是科学实践和生产实践的必要手段，它的水平高低是科学技术现代化的重要标志，在发展国民经济中的作用越发重要。本文对传感器在机电产品中的应用进行了分析和研究。

关键词：机电产品 传感技术 应用

0 引言

在信息技术已成为当今全球性的战略技术，作为各种信息的感知、采集、转换、传输和处理的功能部件——传感器，已经成为各个应用领域，特别是自动监测、自动控制系统中不可缺少的核心部件。传感器技术正深刻影响着国民经济和国防建设的各个领域。因此我们必须对传感器的特性进行分析，进一步研究传感器在机电产品中的应用，从而对科学技术的发展提供更好的支持。

1 传感技术的重要作用

随着自动化等新技术的发展，传感器的使用数量越来越大，一切现代化仪器、设备几乎都离不开传感器。传感器是信息采集系统的首要部件，是实现现代化测量和自动控制（包括遥感、遥测、遥控）的主要环节，是信息的源头，又是信息社会赖以存在和发展的物质与技术基础。目前，从宇宙探索、海洋开发、环境保护、灾情预报到包括生命科学在内的每一项现代科学技术的研究以及人们的日常生活等，几乎无一不与传感器和传感器技术紧密联系着。可见，应用、研究和开发传感器和传感器技术是信息时代的必然要求。因此，可以毫不夸张地说：没有传感器及其技术将没有现代科学技术的迅速发展。

2 传感器在机电产品中的应用

2.1 在机器人中传感器的应用

机器人传感器可以被定义为一种能把机器人目标物特性转换为电输出的装置。机器人通过传感器实现类似于人类的知觉作用。机器人传感器可以分为内部监测传感器和外界监测传感器两大类。内部监测传感器是以机器人本身的坐标轴来确定其位置，是安装在机器人自身中用来感知它的状态，以调整和控制机器人的行动，它通常由位置、加速度、速度及压力传感器组成。外界监测传感器用于机器人对周围环境、目标物的状态特征获取信息，使机器人与环境能发生交互作用，从而使机器人对环境有自校正和自适应能力。外界监测传感器通常包括视觉、触觉、接近觉等传感器。

2.1.1 用于机器人中的视觉传感器

机器人中的视觉传感器由以下几部分组成：光电变换、A/D转换、数据预处理、状态量特性量得计算、识别。光电转换和A/D转换组成视觉监测部分。数据的预处理包括对图像数据的存储与分析。第四部分中的状态量是指对象物体的位置和方向，根据需要，还可算出移动速度等，一般根据重心来确定对象的位置，根据状态量，机器人可进行操作；特性量的计算即从物体图像中提取特征的过程，称为描绘技术。识别是一个表明的过程，识别算法功能是给景物中每个描绘中的物体一个标号。

2.1.2 用于机器人中的触觉传感器

要使机器人执行准确而精巧的操作，就需要时刻监测机器人与对象物体之间的相互关系。这一功能的实现需要借助于触觉。触觉传感器用来承担执行操作过程的微观判断，可用于操作步骤细微变动时对机器人的实时控制。机器人触觉可分为：接触觉、压觉、力觉、滑觉等四种。机器人接触觉传感器最简单的形式是将滚轮与控制杆等特殊形状的传动装置安装在微动开关上。这种开关配置在机器人手腕的各部分，如内外侧、上下侧及手指的指端左右。开关获得的信息决定于手臂的动作，抓握状态由手指内侧开关确定。

2.1.3 用于机器人中的接近觉传感器

接近觉传感器是机器人手爪在几毫米至几十毫米距离内检测对象物体状态的传感器。这种传感器在接触对象前得到必要的信息，以便准备后续动作。在发现前方障碍物时，限制行程，避免碰撞。再获取对象物体表面各点的距离信息，从而测出对象物的表面形状。传感器越靠近对象物，越能精确测量，故一般把接近觉传感器装在机器人手爪的前端。

2.2 在家用电器中传感器的应用

传感器在家用电器中已得到了十分广泛的应用，它不仅使家用电器的功能更加完善，而且使用也变得更加简单方便。在节省家用电器耗能方面，传感器也起到了重要的作用。传感器在家用电器中使用最多的是温度传感器，其次是湿度、气体、光、磁、压力、烟雾、声敏等传感器。

2.2.1 用于洗衣机中的传感器

目前，全自动洗衣机已经实现了利用传感器和微处理器对洗涤过程进行检测和控制。除了用微处理器作程序控制外，还使用了水位传感器、布量传感器和光电传感器等，使洗衣机能够自动进水、控制洗涤时间，判断洗净度和控制脱水时间。洗衣机中的水位传感器主要用来检测水位等级。布量传感器是用来检测洗涤物的重量。光电传感器可检测洗涤净度、判断排水、判断漂净度及脱水情况。

2.2.2 用于电冰箱中的传感器

电冰箱运行时，由温度传感器组成的温控器按设定的冰箱温度自动接通和断开电路，控制制冷压缩机的启动与停止。当给冰箱加热除霜时，由温度传感器组成的除霜温控器将会在除霜加热器达到一定温度时，自动断开加热器的电源，停止除霜加热。热敏电阻检测到冰箱内的温度将由显示器直接显示出来。

3 结语

传感器技术在机电产品中的应用，提高了自动化的程度，提高了机电产品的功能和经济效益。目前，传感器技术在机电产品中的应用可以促进科学技术的飞跃发展，并给人们带来巨大的经济效益。因此，我们相信，随着自动化等技术的发展，传感器技术必然会在机电产品中得到更进一步的应用。

参考文献：

[1]吴旗.传感器及应用[M].高等教育出版社.

[2]唐文彦.传感器[M].机械工业出版社.

[3]廖怀平.检测与控制[M].中国劳动社会保障出版社.

作者简介：

李琰琰（1984-），女，河南南阳人，本科，助讲，研究方向：机电一体化。