天津中德职业技术学院：楼宇智能化技术：kj3

楼宇智能化技术 第三章传感器与驱动装置 3.1 传感器的基本概述 3.2 开关量传感器的主要工作原理 3.3 模拟量传感器的主要工作原理 3.4 楼宇自动化中应用的传感器 3.5 阀门与电动执行器 教学目的： 教学要求： 教学重点： 教学难点： 教学手段： 让学员了解传感器、阀门、电动执行器的分类，掌握传感器和变 送器的工作原理，掌握传感器、驱动器在楼宇自动化工程中的应用。 掌握传感器、驱动器的工作原理，掌握传感器、驱动器的安装、 接线和测量。 传感器、驱动器的分类。传感器、驱动器的工作原理。传感器、 驱动器在自动化工程中的应用。 传感器、驱动器的工作原理；传感器、驱动器在自动化工程中的 应用。 PowerPoint幻灯片、智能楼宇专业网站、多媒体课件等。 第三章传感器与驱动装置 3.1 传感器的基本概述 3.1.1 传感器与变送器 传感器是实现测量与自动控制的重要环节。在测量系统中，被 作为一次仪表定位，其主要特征是能准确传递和检测出某一形态的 信息，并将其转换成另一形态的信息。 传感器： 是指能感受规定的被测量并按照一定的规律转换成可用信号的 器件或装置，通常由敏感元件和转换元件组成。 变送器： 是将由传感器输出的电信号经过校验和处理变换成标准的（电 流、电压）电信号。目前，传感器、变送器的发展是朝着小型化、 多功能化、智能化发展。随着计算机技术的发展，现代的传感器加 强了计算机接口技术，可以直接连接在工业控制总线上。 第三章传感器与驱动装置 3.1.2 传感器的分类和应用范围 按传感器的物理量分类 可分为位移、力、速度、温度、流量、气体成份等传感器。 按传感器工作原理分类 可分为电阻、热电偶、电容、电感、电压、霍尔、光电、光 栅等。 按传感器输出信号的性质分类 输出为开关量（“１”或“０”）的开关型传感器。输出为模拟 量（电压或电流）的数字型传感器。传感器主要应用于工业自动 化控制、楼宇自动化控制、医学、航天、航空、国防以及科学研 究等领域。 第三章传感器与驱动装置 3.1.3 开关量传感器 温度、湿度开关压力、差压开关，液位、水流开关，气体 流量开关，光照度开关，低温报警开关 3.1.4 模拟量传感器 温度传感器、湿度传感器、压力或压差传感器、流量传感 器、CO2 晗值传感器、电压传感器、电流传感器、功率传感器、 功率因数传感器。 第三章传感器与驱动装置 3.2 开关量传感器的主要工作原理 3.2.1 温度开关 开关量传感器主要是应用于数字量控制，它是由传感接收、 信号处理、驱动输出等三个部分组成。形状有圆形、方形、槽形 等，输出形式为电流或无源的继电器接点。 第三章传感器与驱动装置 3.2.2 差压开关 HUBA604系列差压开关是用来控制和调节气体、液体压差的 开关量传感器。 A3000 系列Photohelic和43000 系列Capsu-Photohelic压力开 关压力范围从低量程0~0.25″(0~6mm)W.C.到高量程300psig(21bar) 之间可选。单向正压可达6000psig。可以用来测量送风风道中过 滤网是否堵塞，还可以用来测量连通器中的液位高度。 第三章传感器与驱动装置 3.2.3 气体流量开关 气体流量开关可用於检测气体之流量及气流的通断状态，以 保证系统的正常工作。 第三章传感器与驱动装置 3.2.4 电接点压力表 电接点压力表适用于测量无爆炸危险的流体介质的压力。有 直接式和磁助式两种系列型式，且各有现场安装式和嵌装式两种。 结构：由测量系统、指示装置、电接装置或磁助电接点装置、 外壳、调整装置和接线盒等组成。 工作原理：弹簧管在被测介质的压力作用下末端产生相应的 弹性位移变形，经齿轮传动机构的传动和放大，由齿轮轴上的指 指示针（连同触头）将被测值在度盘上指示出来。当其与设定指 针上的触头接触时，控制系统电路动作，达到控制和发信的目的。 第三章传感器与驱动装置 3.2.5 水流开关 水流开关是检测液体流量状态的电子开关，用来检测空调、供 暖、供水等系统。它具有很高的可靠性，当液体流动和不流动时， 会分别连接两个不同的回路。在制冷站和供热站系统中要用流量开 关来保护冷冻机和各个系统的水泵。 第三章传感器与驱动装置 3.2.6 液位开关 液位开关用来检测容器内的液位，常用的有浮子开关和可调 型导电式液位探头等。浮子开关在其内部有一对常开和常闭触点， 当浮子没有飘起来时，开关内的金属球在一端，此时输出一个常 开、常闭的接点信号，当浮子被水托起来时，金属球滑到另一端， 此时另一端的常开接点接通。常开、常闭的接点信号相互翻转。 可调型导电式液位探头是采用单根或数根导电极，通过调节各个 导电极的不同位置，来测量液体的不同液面高度。它适合用在导 电的液体中。 第三章传感器与驱动装置 3.2.7 低温报警器 低温断路报警控制器可操作电动风阀、阀门、压缩机、或电扇 电动机以提供空调系统和制冷单元的低温报警及限位控制。在空气 处理机或新风机中可做防霜冻低温报警。本恒温器工作在 低温条件下，当温度下降时，恒温器触点断开，从而保护了热水盘 管，冷水盘管及液体处理管道。本装置自身带有自动复位功能，测 温范围在-7~+15 oC。可以将感温点放置在最冷点，内置的微动开 关是防尘、防潮的、可进行无故障操作。使用时20尺长的感温元件 放置于每个需要低温保护的盘管表面，当任何一段或更长的感温元 件检测出的温度低于设定值时，恒温器的触点即断开。 第三章传感器与驱动装置 3.2.8 加湿控制器 H49A 、H49B 、H69A加湿控制器是根据房间的湿度来控制 加湿器或抽湿器的，它们自身带有具有联动开关。当相对湿度上 升到设定值时，开关会断开电路。H69A型控制器还有一个单刀双 掷开关，在相对湿度下降时操纵加湿设备，在相对湿度上升时操 纵除湿设备。自身所带的湿度检测元件具有很高的灵敏度，可以 在空气处理机中做加湿阀的开启控制。 第三章传感器与驱动装置 3.3 模拟量传感器的主要工作原理 模拟量传感器主要是应用于自动控制系统中，它将现场采集到 的物理信号转换成电信号，并利用变送器进行信号的校正和标准化。 3.3.1 温度传感器 传感器的电阻与其温度相对应，测量其电阻即可计算对应温度。 第三章传感器与驱动装置 3.3.2 湿度传感器 新一代湿度传感器采用了最新的固体化湿度感应元件。它的 湿度感应能力从0 至100%，并可以在一个宽阔的温度范围内工 作。它的响应速度快，可靠性高，使用寿命长，适用于制冷站及 空调系统。新的湿度传感器采用高分子电容感应元件，它的电容 会随着湿度现性变化。这种先进的感应元件和其他信号处理元件 置于同一块芯片上。感应元件带有保护层，可以消除表面积尘的 影响。 第三章传感器与驱动装置 3.3.3 电阻远程压力表 压力、压差传感器是用于测量液体的压力和压差，且大部分是 用来测量水管中的表压力，输出参数是电压比例信号，工作温度在 -40~+85oC 。它可以在楼宇自控中被用来测量供水管网的压力。与 DDC 控制器配合可控制总管旁通压力。 第三章传感器与驱动装置 3.3.3 电阻远程压力表 电阻远传压力表适用于测量对钢及铜合金不起腐蚀作用的液体、 蒸汽和气体等介质的压力。 3.3.4 压力、压差传感器 模拟量压力、压差传感器可以测量空气、液体的压力及压差等， 被测压力或压差经过变送器作用于硅传感器，使桥路的输出电压与被 测压力或压差成比例变化。输出电压被放大后转换成频率信号，频率 信号经过处理并进行线性化、温度补偿后，被D/A 转换器转换成标准 4—20mA输出。 第三章传感器与驱动装置 3.3.5 静压传感器 投入式静压液位变送器是基于所测量液体的静压与该液体的高 度成正比的原理，将静压转为电信号。经过温度补偿和线性校正， 转换成4—20mA标准电流信号输出。 特点：高品质的传感器响应速度快，测量准确度高，具备本安防曝 和隔离防曝能力，可应用于各种危险场所。备有防阻塞型设计，可 实现对糊状介质液位的测量。安装简单、使用方便，互换能力强。 100%等分刻度、LED 、LCD 三种指示表头，现场读数十分方便。 4—20mA DC 二线制信号传送，抗干扰能力强，传输距离远。精细 独特的零点、温漂、非线性补偿，保证仪表使用条件范围内的精度， 长期稳定性好。 第三章传感器与驱动装置 3.3.6 流量传感器 LUGB-A型系列智能涡街流量计是以涡街流量传感器为主体， 以微功耗单片微处理器为核心的现场显示型仪表。该仪表采用的 微机技术与微功耗技术，功能强、结构紧凑、操作简单，是石油、 化工、电力、冶金等行业流体计量的理想仪表。该仪表可用来测 量液体、气体和蒸汽的流量。 LWGY 型涡轮流量传感器与显示仪表配套组成涡轮流量计。 可测量液体瞬时流量和累计体积总量，也可以对液体定量控制。 传感器具有精度高、寿命长、操作维护简单等特点，广泛用于工 厂、油田、化工、冶金、造纸等行业。 第三章传感器与驱动装置 3.3.7 超声波液位传感器 超声波液位传感器利用声音传播的物理特性来测量和控制液体 的液位。超声波传感器提供了一种非接触的物位测量方法，其输出 不受目标颜色和粘度的影响。传感器输出的电流、电压模拟量标准 信号，8 位数字量和RS232 测量信号可被各种PLC 、DDC 、自动 化控制单元等接收。测量范围为50mm — 9m 。 第三章传感器与驱动装置 3.3.8 二氧化碳传感器 二氧化碳传感器C7242系列CO2二氧化碳传感器用于测量回风 系统中空气的焓值。带有2个模拟量输出或是1个模拟量、1个继电 器输出，具有可编程自诊断功能。CO2的测量范围为0~3×10-6， 具有很长的寿命。它主要是用在空气处理机上，通过检测回风的空 气质量，来调整新风风阀的开度，从而调节室内的空气质量。二氧 化碳传感器的作用是检测室内的空气质量，它一般是配合空气处理 机来实现对大楼的空气调节，通常将该传感器安装在回风风道中， 在经过DDC 的PID 调节来控制各个风门驱动器的开度。达到空气 调节的作用。 第三章传感器与驱动装置 3.3.9 PAS-U3系列三相电压变送器 电压变送器是用来测量电压并进行变换的传感器，将电压变送 器接入到电网中，经过变换后输出模拟量信号。电压变送器采用了 “真正有效值”技术，系统采用了新的集成电路技术，可以计算从基 波至50 次谐波，用均方根值的公式来算出有效值，这种准确的测 量，可以给供电系统提供用电质量的监测。也可以为用户提供现行 数据以便于管理。在楼宇自控系统中，中央控制室对供电系统的监 测，就是通过测量供电网的电压来确定供电的质量的。 第三章传感器与驱动装置 3.3.10 PAS-I3系列三相电流变送器 电流变送器是用来测量电流并进行变换的传感器，将电流变 送器接入到电网中，经过变换后输出模拟量信号，模拟量信号实 时的进行在线输出。电流变送器采用了新的集成电路技术，可以 计算从基波至50 次谐波，用均方根值的公式来算出有效值，这 种准确的测量，可以给供电系统提供用电质量的监测。也可以为 用户提供现行数据以便于管理。在楼宇自控系统中，中央控制室 对供电系统的监测，就是通过测量供电网的电流来确定目前用电 负荷的情况。 第三章传感器与驱动装置 3.3.11 PAS-COSΦ系列功率因数变送器 功率因数变送器是用来测量供电系统的功率因数并进行变换 的传感器，将功率因数变送器接入到电网中，经过变换后输出模 拟量信号，模拟量信号实时的进行在线输出。功率因数变送器采 用了“真正有效值”技术，系统采用了新的集成电路技术，用均方 根值的公式来算出有效值，这种准确的测量，可以给供电系统提 供用电质量的监测。也可以为用户提供现行数据以便于管理。在 楼宇自控系统中，中央控制室对供电系统的监测，就是通过测量 供电网的功率因数来确定目前用电负荷的情况是否合理。 第三章传感器与驱动装置 3.4 楼宇自动化中传感器的应用 3.4.1 开关量传感器的主要应用 原边输入电流：0~5AAC；输出形式：4 ~ 20mADC；0 ~ 10VDC； 工作电源24VDC；220VAC 温度开关（三速开关）：主要用于风机 盘管的控制。 差压开关：主要用于检测新风机和空气处理机的过滤网。 气体流量开关：主要用于检测送风系统的工作情况。 电接点压力表：主要用于管网压力的检测和超压保护。 水流开关：主要用于检测供水管道是否有水流动。 液位开关：主要用于检测水箱、储水罐、水池的液位。 低温报警器：主要用于新风机和空气处理机的防霜冻报警。 加湿控制器：主要用于新风机和空气处理机的加湿阀控制。 第三章传感器与驱动装置 3.4.2 模拟量传感器的主要应用 温、湿度传感器：主要用于空调供暖、生活供水、的温度调节。 压力、压差传感器：主要用于检测水系统的管网压力和压差。 流量传感器：主要用于检测管网中水的流量变化。 静压传感器：主要用于测量水箱、储水罐、水池的液位。 超声波传感器：主要用于测量水箱、储水罐、水池的液位。 二痒化碳传感器：主要用于监测空气中二痒化碳的含量。 电压变送器：主要用于三相交流电压的检测和信号转换。 电流变送器：主要用于三相交流电流的检测和信号转换。 功率因数变送器：主要用于三相交流电压的功率因数检测。 第三章传感器与驱动装置 3.5 阀门与电动执行器 在气体和液体的流动控制中，常常用阀门来作为介质流动的 控制手段。要想实现自动化控制，就得对一些阀门、风门等元件 实现自动控制。这就需要用到阀门和电动执行器。 3.5.1 阀门 风机盘管电动阀VC6013/VC4013风机盘管电动阀，它是一种 平衡式冷热水阀，主要应用于风机盘管的控制中，这类阀所需的 功率最小，是通电开启的一种阀门。阀门的开启时间仅为7s，流 体温度为0~+95 o C ，具有很好的密闭性。 第三章传感器与驱动装置 3.5.1 阀门 二通螺纹线性阀门V5011R 、N 、S 、F 、G 系列二通阀，它主 要应用于供热通风和空调，也可以用于饱和水蒸气。它的连接方式 是采用的内螺纹结构，阀体是纯铜材料。它与电动执行器一起可以 实现连续的开度调节，是进行自动调节的主要元件。 三通法兰线性阀门V5329A/V5050A 、B系列三通阀，它主要应 用于供热与空调，也可以用于饱和水蒸气。它的连接方式是采用的法 兰结构，阀体与阀座为一体化结构，适应的温度+2~+ 170oC ，泄露 率极低。它与电动执行器一起可以实现连续的开度调节，是进行自动 调节的主要元件。 第三章传感器与驱动装置 3.5.1 阀门 恒温器T445及阀体V5组成的温控阀称为“TS465温控阀”。该 阀为自力式控制，无须其它动力，对环境条件要求很低。当被加 热的介质的出口温度高于设定值时，阀门会按比例关小，最后稳 定在恒定的出水温度。主要用于供热、生活用热水和其它由水或 蒸汽加热系统、控制换热设备被加热介质的出口温度。 暖气温控阀是一种节能产品，其原理是利用温控阀阀头中的 感温部件来控制阀门升度的大小，当室温升高时，感温元件因热 膨胀，压缩阀杆使阀门关小。当室温下降时，感温元件因冷却而 收缩，阀杆弹回使阀体开大。因此，当房间有其它辅助热源时， 当室温高于设定的温度时，阀门自动关小，散热器的进水量减少， 最终节约供热的热量。 第三章传感器与驱动装置 3.5.2 电动执行器 电动阀门执行器ML7420A/ML7421A 、B系列电动阀门执行 器适用于HAVC阀门，内带一个选择正反作用插头，具有安装快 捷、阀门定位准确、低功耗、高的关断压力、终端推力限位开关 等优点。通常被用来对液体、气体等介质进行变量的开度控制， 它也是自动化控制中的主要元件。 风门执行器ML6184E/ML6684E/ML7284E系列风门执行器适用 于控制风门、通风百叶窗和VAV装置的调节/浮点控制。可以和标 准的圆形和方形的风门连杆进行连接，可以控制风门面积和扭矩。 它被广泛地应用在风门的开度控制，特别是在空气处理机和新风机 件 。