传感器技术在机电自动化控制中的应用

2020-01-08李成勇

湖北农机化 2020年19期

李成勇

(郑州商业技师学院，河南郑州 450121)

1 传感器技术的发展历史概述

传感器的发展经过了时间的检验。首先，第一代传感器属于结构形传感器，它主要是使用结构参量来处理信号，这一类型的传感器当中最典型的是电阻应变式传感器；之后，传感器由结构型转变为固体传感器，固体传感器在组成材料上比以往有所进步，加入了半导体电介质、磁性材料，对于传感器技术加以改进。因此，第二代传感器技术具有更加优质的信息处理效率和准确性，同时，第二代传感器还包括了电荷耦合器件，简称CCD，固体传感器相对来说具有较高的灵活性，成本也较为低廉；当前社会普遍使用的是智能型传感器，也就是第三代传感器[1]。通过前两个阶段的发展和进步，第三代传感器已经能够非常准确严格地处理外界的数据信息，其主要的处理芯片是微处理器，其主要的组成部分包括微计算机和存储器芯片。综上所述，通过以上阶段的进步和发展，当前的处理器表现出智能化和集成化特色，具有多种功能的参数处理特性。

2 传感器技术在机电自动化控制当中的应用

2.1 机器人领域

机器人是传感器技术最大的杰作。在我国高新科技快速发展的当下，随着传感器技术的加入，机器人的功能正在朝着多样化和丰富化的方向发展。虽然机器人领域取得了突出成就，但依然有改进的空间，我们应当对此进行具体分析。机器人通过智能仿生技术将传感器技术发挥到了一定的高度，机器人在工作当中的运作原理是通过内部的零器件感知外界信息之后，再将信息进行内部处理和外部转换。机器人的工作原理从某种程度上来说和传感器类似[2]。因此，机器人技术是传感器技术的重要发展领域。通常来说，运用在机器人当中的传感器分为内部传感器和外部传感器2大类，内外部传感器通常会相互协作，共同对机器人系统进行控制。具体而言，内部传感器主要的作用是监测机器人的内部系统活动，保障执行命令的准确性，而外部传感器主要是对于内部的输出动作进行监控，防止机器人操作失控。

2.2 机械制造领域

在当前阶段，传感器在机械加工和制造领域也发挥出了自身的作用，让我国的机械制造业跟上了现代化和智能化制造的水平，改变了以往的小作坊生产的模式，通过传感器技术来达到对于机电系统的自动化控制，运用在机械加工的流水线生产当中，可以大大提高产品的生产质量和效率[3]。通过传感器的应用，机械制造领域可以更好地利用机电控制系统对生产线进行调控，保证生产过程顺利运行。在当前的机械制造领域，传感器必须具有高度的灵敏性才能更好地服务于机械生产，因此必须要对传感器进行定期的保养和维修，提高机械制造的工作效率，其中，传感器技术应用在机械制造领域的典型代表就是铣刀车床。

2.3 汽车制造领域

随着我国经济的发展，汽车的普及率也大大提高，汽车制造行业取得了非凡的成就，这一进步离不开传感器技术的参与和贡献。其中传感器技术的具体应用关键在于用自动控制来代替之前的手动控制，最为明显的代表就是自动挡汽车代替手动挡汽车，在汽车更新换代的过程当中，传感器技术发挥了至关重要的作用。另外一方面，传感器技术对于汽车各个方面功能的开发具有重要的意义，有助于提高汽车的性能，增强汽车的实用性和服务性[5]。在汽车生产的过程当中，传感器技术可以促进较为先进的零部件加入的汽车制作当中，在提升性能的同时可以全面地提高汽车的反应速度和灵敏程度。

2.4 报警系统的设计

传感器技术还可以利用在报警系统的设计方面。一般来说，工作人员可以对机电自动化系统进行调整，确保系统能够正常地运行。当前传感器技术在报警系统中的运用可以有效地提高设备的检测精准程度，如果发现故障可以以更快的速度和频率传播信号，加速问题的处理和监督。另一方面，传感器技术在报警系统当中的运用还可以帮助其它问题的预防，例如消防监控的安装等。传感器技术可以对操作当中工作人员的工作情况进行监督，在一些需要保证安全性的高危作业当中，传感器技术可以代替传统的技术，大大提高操作的安全性。

2.5 环境检测方面

传感器技术在机电自动化当中的运用还体现在环境检测领域。我们依然以煤矿井作业为例，此项作业属于高危作业，必须要判断周围的环境是否安全，才能够判断工人能否进行施工操作。因此，必须要对机电自动化系统进行改造，增强传感器对于周围环境的检测敏感度，同时，必须要注重防范由于恶劣的环境给传感器的正常工作造成的影响，在煤矿井作业当中使用传感器技术可以让机电自动化系统进行自我检测，工作人员可以随时了解到相关系统的运转情况，一旦受到外部环境因素的干扰，可以对问题进行反馈和处理，加速信号的上传，维修人员也可以及时地发现维修[6]。另外一方面，传感器技术在环境检测当中的利用还包括更多方面的功能。在具体运用的过程当中，传感器可以减少人力、物力和资金的投入，开启自动防御保护机制，减少损失，降低事故的发生概率，延长机电系统的使用寿命。

2.6 温度和湿度检测

传感器技术运用在温度和湿度检测当中，有利于对周围环境的温度进行准确地把握，防止湿度和温度条件恶劣给传感器和机电自动化系统造成故障。在具体的运用当中，传感器技术可以灵敏地检测到机电设备在工作当中的温度以及周围环境的湿度，让工作人员能够及时地对周围环境的各项参数加以计算和了解，一旦发生问题可以及时解决，保障系统运行的稳定，简化操作程序。在具体的使用当中，传感器技术一般来说都会运用触摸式测量来进行温湿度监测，触摸式测量主要是传感器利用热传递的效应和被测量物体产生接触，将温度数据进行分析，考察数据参数是否正常；非触摸式测量指的是传感器设备通过电磁波信号收集和整理数据，再对其进行分析和处理。

2.7 医疗领域

当前，将传感器技术运用在医疗领域是该项技术的又一项创新。具体来说，传感器技术可以被制作成微芯片安装在药物当中对病人进行治疗，这种类型的微芯片大多数采用微型传感器制作成迷你芯片的形式让患者服下，便可将体内的数据实时传输出来，方便医生对于身体各项参数进行监控。微芯片也会将信号发射到医疗器械上，方便医生对于病症进行分析。

3 传感器技术在机电自动化系统当中的应用展望

在当前阶段，传感器技术已经在社会各个领域发挥了自身的作用。随着技术的创新和发展，传感器技术必将会扩展其使用范围，改进自身的使用效果，推动机电自动化系统朝着现代化和智能化的方向发展，提高工作效率。在未来的发展当中，传感器技术必将会凸显自身的优势。具体而言，可以分为以下几个方面来探讨：第一，传感器技术在未来运用的过程当中可以进一步对精确度进行提升和改良，加强系统和设备之间转换的灵敏程度[6]。第二，在未来，机电自动化系统当中的传感器技术可以加入仿真功能，利用计算机芯片对于数据进行更加精准输出，相关的使用单位可以开发出具有更高灵敏度的新材料，提升传感器技术的使用先进性。第三，传感器技术在未来的使用当中需要加入生物技术进行开发，提高机电系统运行的先进性。第四，我们通过大量的实际运用案例可以得知，在机电自动化系统当中渗透传感器技术能够帮助我们解决以往在系统运行当中出现的困难和问题，让数据信息可以更加精准地输入和输出。在未来，随着计算机科技和智能化技术的不断发展，传感器技术必须要和智能化技术进行完美融合，使机电自动化系统呈现出智能化和集成化发展的特色。