Principio de funcionamiento de los tipos de sensores. Sensores electrónicos. Comprar sensor inductivo

Los sensores son dispositivos complejos que a menudo se utilizan para detectar y responder a señales eléctricas u ópticas. El dispositivo convierte un parámetro físico (temperatura, presión arterial, humedad, velocidad) en una señal que puede medir el dispositivo.

La clasificación de los sensores en este caso puede ser diferente. Hay varios parámetros básicos para la distribución de dispositivos de medición, que se discutirán más adelante. Básicamente, esta separación se debe a la acción de varias fuerzas.

Esto es fácil de explicar con el ejemplo de la medición de temperatura. El mercurio en un termómetro de vidrio se expande y comprime el líquido para convertir la temperatura medida, que puede ser leída por un observador desde un tubo de vidrio calibrado.

Criterios de elección

Hay ciertas características que deben tenerse en cuenta al clasificar un sensor. Se enumeran a continuación:

1. Exactitud.
2. Condiciones ambientales: por lo general, los sensores tienen limitaciones de temperatura y humedad.
3. Rango - límite de medición del sensor.
4. La calibración es esencial para la mayoría de los instrumentos de medición ya que las lecturas cambian con el tiempo.
5. Precio.
6. Repetibilidad: las lecturas variables se miden repetidamente en el mismo entorno.

Distribución de categorías

Las clasificaciones de los sensores se dividen en las siguientes categorías:

1. El número de entrada principal de argumentos.
2. Principios de transducción (uso de efectos físicos y químicos).
3. Material y tecnología.
4. Cita.

El principio de transducción es un criterio fundamental que se sigue para la recolección efectiva de información. Por lo general, los criterios logísticos son seleccionados por el equipo de desarrollo.

La clasificación de los sensores en función de sus propiedades se distribuye de la siguiente manera:

1. Temperatura: termistores, termopares, termorresistencias, microcircuitos.
2. Presión: Fibra Óptica, Vacío, Manómetros Flexibles Base Líquida, LVDT, Electrónica.
3. Flujo: electromagnético, presión diferencial, desplazamiento posicional, masa térmica.
4. Sensores de nivel: presión diferencial, radiofrecuencia ultrasónica, radar, desplazamiento térmico.
5. Proximidad y desplazamiento: LVDT, fotovoltaica, capacitiva, magnética, ultrasónica.
6. Biosensores: espejo resonante, electroquímico, resonancia de plasmón superficial, potenciométrico direccionable por luz.
7. Imagen: Dispositivos de carga acoplada, CMOS.
8. Gas y química: semiconductores, infrarrojos, conducción, electroquímica.
9. Aceleración: giroscopios, acelerómetros.
10. Otros: sensor de humedad, sensor de velocidad, masa, sensor de inclinación, fuerza, viscosidad.

Este es un grupo grande que consta de subsecciones. Cabe destacar que con el descubrimiento de nuevas tecnologías, las secciones se actualizan constantemente.

Propósito de la clasificación del sensor según la dirección de uso:

1. Control, medición y automatización del proceso productivo.
2. Uso no industrial: aviación, dispositivos médicos, automóviles, electrónica de consumo.

Los sensores se pueden clasificar según sus requisitos de potencia:

1. Sensor activo: dispositivos que requieren energía. Por ejemplo, LiDAR (detección de luz y telémetro), una celda fotoconductora.
2. Sensor pasivo: sensores que no requieren energía. Por ejemplo, radiómetros, fotografía cinematográfica.

Estas dos secciones incluyen todos los dispositivos conocidos por la ciencia.

En las aplicaciones actuales, el propósito de la clasificación del sensor se puede agrupar de la siguiente manera:

1. Acelerómetros: basados ​​en tecnología de sensores microelectromecánicos. Se utilizan para monitorear a los pacientes que encienden marcapasos. y sistemas dinámicos del vehículo.
2. Biosensores - basados ​​en tecnología electroquímica. Se utiliza para analizar alimentos, dispositivos médicos, agua y detectar patógenos biológicos peligrosos.
3. Sensores de imagen: basados ​​en tecnología CMOS. Se utilizan en electrónica de consumo, biometría, vigilancia de tráfico y seguridad e imágenes informáticas.
4. Detectores de movimiento: basados ​​en tecnologías infrarrojas, ultrasónicas y de microondas/radar. Utilizado en videojuegos y simulaciones, activación de luz y detección de seguridad.

Tipos de sensores

También hay un grupo central. Se divide en seis áreas principales:

1. Temperatura.
2. Radiación infrarroja.
3. Ultravioleta.
4. Sensor.
5. Acercamiento, movimiento.
6. Ultrasonido.

Cada grupo puede incluir subsecciones, si la tecnología se usa incluso parcialmente como parte de un dispositivo en particular.

1. Sensores de temperatura

Este es uno de los principales grupos. La clasificación de sensores de temperatura une a todos los dispositivos que tienen la capacidad de evaluar parámetros basados ​​en el calentamiento o enfriamiento de un tipo particular de sustancia o material.

Este dispositivo recopila información de temperatura de una fuente y la convierte en un formato que otros equipos o personas pueden entender. La mejor ilustración de un sensor de temperatura es el mercurio en un termómetro de vidrio. El mercurio en el vidrio se expande y contrae con los cambios de temperatura. La temperatura exterior es el elemento de partida para medir el indicador. El observador observa la posición del mercurio para medir el parámetro. Hay dos tipos principales de sensores de temperatura:

1. sensores de contacto. Este tipo de dispositivo requiere contacto físico directo con el objeto o portador. Controlan la temperatura de sólidos, líquidos y gases en un amplio rango de temperatura.
2. Sensores sin contacto. Este tipo de sensor no requiere ningún contacto físico con el objeto o medio medido. Controlan sólidos y líquidos no reflectantes, pero son inútiles para gases debido a su transparencia natural. Estos instrumentos utilizan la ley de Planck para medir la temperatura. Esta ley se refiere al calor emitido por la fuente para medir el punto de referencia.

Trabajando con varios dispositivos

El principio de funcionamiento y clasificación de los sensores de temperatura también se dividen en el uso de la tecnología en otro tipo de equipos. Estos pueden ser tableros en un automóvil y unidades de producción especiales en una tienda industrial.

1. Termopar: los módulos están hechos de dos cables (cada uno, de diferentes aleaciones o metales homogéneos), que forman una transición de medición al conectarse en un extremo. Esta unidad de medida está abierta a los elementos estudiados. El otro extremo del cable termina con un dispositivo de medición donde se forma una unión de referencia. La corriente fluye a través del circuito porque las temperaturas de las dos uniones son diferentes. El voltaje de milivoltios resultante se mide para determinar la temperatura en la unión.
2. Los detectores de temperatura de resistencia (RTD) son tipos de termistores que se fabrican para medir la resistencia eléctrica a medida que cambia la temperatura. Son más caros que cualquier otro dispositivo de detección de temperatura.
3. termistores Son otro tipo de resistencia térmica en la que un gran cambio de resistencia es proporcional a un pequeño cambio de temperatura.

2. sensor de infrarrojos

Este dispositivo emite o detecta radiación infrarroja para determinar la fase específica en el ambiente. Como regla general, la radiación térmica es emitida por todos los objetos en el espectro infrarrojo. Este sensor detecta un tipo de fuente que no es visible para el ojo humano.

La idea básica es utilizar LED infrarrojos para transmitir ondas de luz a un objeto. Se debe usar otro diodo IR del mismo tipo para detectar la onda reflejada del objeto.

Principio de operación

La clasificación de sensores en el sistema de automatización en esta dirección es común. Esto se debe al hecho de que la tecnología permite utilizar herramientas adicionales para evaluar parámetros externos. Cuando un receptor de infrarrojos se expone a la luz infrarroja, se desarrolla una diferencia de voltaje entre los cables. Las propiedades eléctricas de los componentes del sensor IR se pueden utilizar para medir la distancia a un objeto. Cuando un receptor de infrarrojos se expone a la luz, se desarrolla una diferencia de potencial entre los cables.

Donde se aplica:

1. Termografía: De acuerdo con la ley de la radiación de los objetos, es posible observar el ambiente con o sin luz visible utilizando esta tecnología.
2. Calefacción: la radiación infrarroja se puede utilizar para cocinar y calentar alimentos. Pueden quitar el hielo de las alas de los aviones. Los convertidores son populares en el campo industrial, como la impresión, el moldeado de plástico y la soldadura de polímeros.
3. Espectroscopia: esta técnica se utiliza para identificar moléculas mediante el análisis de enlaces constituyentes. La tecnología utiliza radiación de luz para estudiar compuestos orgánicos.
4. Meteorología: medir la altura de las nubes, calcular la temperatura de la tierra y la superficie es posible si los satélites meteorológicos están equipados con radiómetros de exploración.
5. Fotobiomodulación: utilizado para la quimioterapia en pacientes con cáncer. Además, la tecnología se utiliza para tratar el virus del herpes.
6. Climatología: seguimiento del intercambio de energía entre la atmósfera y la tierra.
7. Comunicación: un láser infrarrojo proporciona luz para la comunicación por fibra óptica. Estas emisiones también se utilizan para comunicaciones de corta distancia entre dispositivos móviles y periféricos informáticos.

3. sensor ultravioleta

Estos sensores miden la intensidad o potencia de la radiación ultravioleta incidente. Una forma de radiación electromagnética tiene una longitud de onda más larga que los rayos X, pero aún así es más corta que la radiación visible.

Se utiliza un material activo conocido como diamante policristalino para medir de manera confiable el ultravioleta. Los instrumentos pueden detectar varios impactos ambientales.

Criterios de selección de dispositivos:

1. Rangos de longitud de onda en nanómetros (nm) que pueden ser detectados por sensores ultravioleta.
2. Temperatura de trabajo.
3. Exactitud.
4. Rango de poder.

Principio de operación

El sensor UV recibe un tipo de señal de energía y transmite otro tipo de señales. Para observar y registrar estos flujos de salida, se envían a un medidor eléctrico. Para crear gráficos e informes, los indicadores se transfieren a un convertidor de analógico a digital (ADC) y luego a una computadora con software.

Utilizado en los siguientes dispositivos:

1. Los fototubos UV son sensores sensibles a la radiación que monitorean el tratamiento del aire UV, el tratamiento del agua UV y la exposición solar.
2. Sensores de luz: miden la intensidad del haz incidente.
3. Los sensores de espectro ultravioleta son dispositivos de carga acoplada (CCD) que se utilizan en la obtención de imágenes de laboratorio.
4. detectores ultravioleta.
5. Detectores UV bactericidas.
6. Sensores de fotoestabilidad.

4. Sensor táctil

Este es otro gran grupo de dispositivos. La clasificación de los sensores de presión se utiliza para evaluar los parámetros externos responsables de la aparición de características adicionales bajo la acción de un determinado objeto o sustancia.

El sensor táctil actúa como una resistencia variable según donde esté conectado.

El sensor táctil consta de:

1. Una sustancia completamente conductora como el cobre.
2. Material intermedio aislado como espuma o plástico.
3. Material parcialmente conductor.

Sin embargo, no hay una división estricta. La clasificación de los sensores de presión se establece eligiendo un sensor específico, que evalúa el voltaje emergente dentro o fuera del objeto en estudio.

Principio de operación

Un material parcialmente conductor se opone al flujo de corriente. El principio del codificador lineal es que el flujo de corriente se considera más opuesto cuando la longitud del material a través del cual debe pasar la corriente es mayor. Como resultado, la resistencia del material cambia al cambiar la posición en la que entra en contacto con un objeto completamente conductor.

La clasificación de los sensores de automatización se basa completamente en el principio descrito. Aquí, los recursos adicionales están involucrados en forma de software especialmente desarrollado. Por lo general, el software está asociado con sensores táctiles. Los dispositivos pueden recordar el "último toque" cuando el sensor está desactivado. Pueden registrar el "primer toque" tan pronto como se activa el sensor y comprender todos los significados asociados con él. Esta acción es similar a mover el mouse de una computadora al otro extremo de la alfombrilla para mover el cursor al otro lado de la pantalla.

5. Sensor de proximidad

Cada vez más, los vehículos modernos utilizan esta tecnología. La clasificación de sensores eléctricos que utilizan módulos de luz y sensores está ganando popularidad entre los fabricantes de automóviles.

El sensor de proximidad detecta la presencia de objetos que están casi sin puntos de contacto. Como no hay contacto entre los módulos y el objeto percibido y no hay piezas mecánicas, estos dispositivos tienen una larga vida útil y una alta fiabilidad.

Diferentes tipos de sensores de proximidad:

1. Sensores de proximidad inductivos.
2. Sensores de proximidad capacitivos.
3. Sensores de proximidad ultrasónicos.
4. Sensores fotoeléctricos.
5. Sensores de pasillo.

Principio de operación

El sensor de proximidad emite un campo electromagnético o electrostático o un haz de radiación electromagnética (como infrarrojos) y espera una señal de respuesta o cambios en el campo. El objeto a detectar se conoce como el objetivo del módulo de registro.

La clasificación de los sensores según el principio de funcionamiento y finalidad será la siguiente:

1. Dispositivos inductivos: hay un oscilador en la entrada que cambia la resistencia de pérdida a la proximidad de un medio conductor de electricidad. Estos dispositivos son los preferidos para objetos metálicos.
2. Sensores de proximidad capacitivos: estos convierten el cambio en la capacitancia electrostática entre los electrodos de detección y tierra. Esto ocurre al acercarse a un objeto cercano con un cambio en la frecuencia de oscilación. Para detectar un objeto cercano, la frecuencia de oscilación se convierte en un voltaje de CC, que se compara con un valor de umbral predeterminado. Estos dispositivos son los preferidos para objetos de plástico.

La clasificación de equipos de medición y sensores no se limita a la descripción y los parámetros anteriores. Con la llegada de nuevos modelos de instrumentos de medición, el grupo general está aumentando. Se han aprobado varias definiciones para distinguir entre sensores y transductores. Los sensores se pueden definir como un elemento que detecta energía para producir una variante en la misma forma de energía o en una diferente. El sensor convierte el valor medido en la señal de salida deseada utilizando el principio de conversión.

Según las señales recibidas y creadas, el principio se puede dividir en los siguientes grupos: eléctrico, mecánico, térmico, químico, radiante y magnético.

6. Sensores ultrasónicos

Se utiliza un sensor ultrasónico para detectar la presencia de un objeto. Esto se logra emitiendo ondas ultrasónicas desde el cabezal del dispositivo y luego recibiendo la señal ultrasónica reflejada desde el objeto correspondiente. Ayuda a detectar la posición, presencia y movimiento de objetos.

Debido a que los sensores ultrasónicos se basan en el sonido en lugar de la luz para la detección, se usan ampliamente en mediciones de nivel de agua, procedimientos de escaneo médico y en la industria automotriz. Las ondas ultrasónicas pueden detectar objetos invisibles como transparencias, botellas de vidrio, botellas de plástico y láminas de vidrio con sus sensores reflectantes.

Principio de operación

La clasificación de los sensores inductivos se basa en el alcance de su uso. Aquí es importante tener en cuenta las propiedades físicas y químicas de los objetos. El movimiento de las ondas ultrasónicas difiere según la forma y el tipo de medio. Por ejemplo, las ondas ultrasónicas viajan directamente a través de un medio homogéneo y se reflejan y transmiten de regreso al límite entre diferentes medios. El cuerpo humano en el aire provoca una reflexión significativa y se puede detectar fácilmente.

La tecnología utiliza los siguientes principios:

1. Multireflexión. La reflexión múltiple ocurre cuando las ondas se reflejan más de una vez entre el sensor y el objetivo.
2. Zona límite. La distancia de detección mínima y la distancia de detección máxima se pueden ajustar. Esto se llama la zona límite.
3. zona de detección. Este es el intervalo entre la superficie del cabezal del sensor y la distancia mínima de detección obtenida ajustando la distancia de escaneo.

Los dispositivos equipados con esta tecnología permiten escanear varios tipos de objetos. Las fuentes ultrasónicas se utilizan activamente en la creación de vehículos.

Hasta el año 70 del siglo pasado, cualquier automóvil estaba equipado con un máximo de tres sensores: nivel de combustible, temperatura del refrigerante y presión de aceite. Estaban conectados a dispositivos de indicación de luz y magnetoeléctricos en el panel de instrumentos. Su propósito era solo informar al conductor sobre los parámetros del motor y la cantidad de combustible. Entonces el dispositivo de sensores de automóviles era muy simple.

Pero pasó el tiempo, y en los años 70 del mismo siglo, los fabricantes de automóviles comenzaron a reducir el contenido de sustancias nocivas en los gases de escape que salían de las cintas transportadoras de sus automóviles. Los sensores del automóvil necesarios para esto ya no informaron nada al conductor, sino que solo transmitieron información sobre el funcionamiento del motor. Su número total en cada automóvil ha aumentado significativamente. La siguiente década estuvo marcada por la lucha por la seguridad en el uso de las máquinas, para lo cual se diseñaron nuevos sensores. Estaban destinados al funcionamiento del sistema de frenos antibloqueo y al despliegue de las bolsas de aire durante los accidentes de tránsito.

abdominales

Este sistema está diseñado para evitar el bloqueo total de las ruedas al frenar. Por lo tanto, el dispositivo contiene necesariamente sensores de velocidad de rueda. Sus diseños son diferentes. Son pasivos o activos.

• Los pasivos son en su mayoría sensores inductivos. El sensor en sí consta de un núcleo de acero y una bobina con un gran número de vueltas de alambre de cobre esmaltado delgado. Para que pueda realizar sus funciones, se presiona una corona dentada de acero sobre la transmisión de la rueda o el cubo. Y el sensor está fijado para que cuando la rueda gire, los dientes pasen cerca del núcleo e induzcan impulsos eléctricos en la bobina. Su tasa de repetición será una expresión proporcional de la velocidad de rotación de la rueda. Las ventajas de este tipo de dispositivos son: simplicidad, falta de potencia y bajo costo. Su desventaja es que la amplitud del pulso es demasiado pequeña a velocidades de hasta 7 km/h.

• Activos, que son de dos tipos. Algunos se basan en el conocido efecto Hall. Otros son magnetorresistivos basados ​​en el fenómeno del mismo nombre. El efecto magnetorresistivo consiste en cambiar la resistencia eléctrica de un semiconductor cuando entra en un campo magnético. Ambos tipos de sensores activos se caracterizan por una suficiente amplitud de pulsos a cualquier velocidad. Pero su dispositivo es más complicado y el costo es más alto que los pasivos. Y el hecho de que necesiten comida no puede llamarse una ventaja.

Sistema de lubricación

Los sensores automotrices que controlan los parámetros de este sistema son de tres tipos:

Refrigeración del motor

Un automóvil con motor de carburador estaba equipado con dos sensores de temperatura. Uno incluía un ventilador de radiador eléctrico para mantener la temperatura de funcionamiento. El dispositivo de visualización tomó lecturas del otro. El sistema de enfriamiento de un automóvil moderno equipado con una unidad electrónica de control del motor (ECU) también tiene dos sensores de temperatura. Uno de ellos utiliza un dispositivo de visualización de la temperatura del refrigerante en el grupo de instrumentos. Se requiere otro sensor de temperatura para el funcionamiento de la ECU. Su estructura es fundamentalmente diferente. Ambos son termistores NTC. Es decir, su resistencia disminuye al disminuir la temperatura.

tracto de admisión

• Sensor de masa de flujo de aire (DMRV). Diseñado para determinar el volumen de aire que ingresa a los cilindros. Esto es necesario para calcular la cantidad de combustible para formar una mezcla equilibrada de aire y combustible. El nudo consta de hilos de platino virgen a través de los cuales pasa una corriente eléctrica. Uno de ellos está en el flujo de aire que ingresa al motor. El otro, el de referencia, está lejos de él. Las corrientes que pasan a través de ellos se comparan en la ECU. La diferencia entre ellos determina el volumen de aire que ingresa al motor. A veces, para mayor precisión, se tiene en cuenta la temperatura del aire.

• El sensor de presión absoluta del múltiple de admisión, también llamado sensor MAP. Se utiliza para determinar el volumen de aire que entra en los cilindros. Puede ser una alternativa al DMRV para motores turboalimentados. El dispositivo consta de un cuerpo y un diafragma cerámico recubierto con una película tensorresistiva. El volumen del cuerpo está dividido por el diafragma en 2 partes. Uno de ellos está sellado y se bombea el aire. El otro está conectado por un tubo al colector de admisión, por lo que la presión en él es igual a la presión del aire inyectado en el motor. Bajo la acción de esta presión, el diafragma se deforma, lo que cambia la resistencia de la película sobre él. Esta resistencia caracteriza la presión de aire absoluta en el colector.
• Sensor de posición del acelerador (TPS). Proporciona una señal proporcional al ángulo de apertura de la compuerta de aire. Es, en esencia, una resistencia variable. Sus contactos fijos están conectados a tierra ya la tensión de referencia. Y desde el móvil, conectado mecánicamente al eje de la válvula de mariposa, se elimina el voltaje de salida.

Sistema de escape

Sensor de oxigeno. Este dispositivo cumple la función de retroalimentación para mantener la proporción deseada de aire y combustible en las cámaras de combustión. Su trabajo se basa en el principio de funcionamiento de una celda galvánica con un electrolito sólido. Este último es una cerámica a base de dióxido de circonio. Los electrodos de construcción son de deposición de platino en ambos lados de la cerámica. El dispositivo comienza a funcionar después de calentarse a una temperatura de 300 a 400 ◦ C.

El calentamiento hasta una temperatura tan alta generalmente se realiza mediante gases de escape calientes o un elemento calefactor. Tal régimen de temperatura es necesario para que se produzca la conductividad del electrolito cerámico. La presencia de combustible no quemado en el escape del motor es la causa de la aparición de una diferencia de potencial en los electrodos del sensor. A pesar de que todo el mundo está acostumbrado a llamar a este dispositivo un sensor de oxígeno, es más un sensor de combustible sin quemar. Dado que la aparición de la señal de salida ocurre cuando su superficie entra en contacto no con oxígeno, sino con vapor de combustible.

Otros sensores

Los medios técnicos de automatización más importantes y más utilizados son los sensores.

sensor llamado el convertidor primario de un valor controlado o regulado en una señal de salida, conveniente para la transmisión remota y su uso posterior. El sensor consta de un órgano de percepción (sensible) y uno o más transductores intermedios. Muy a menudo, el sensor consta de un solo elemento receptor (por ejemplo: termopar, termómetro de resistencia, etc.). El sensor se caracteriza por valores de entrada y salida.

Cambio en el valor de salida dependiendo del cambio en el valor de entrada

llamado sensibilidad del sensor;

Un cambio en la señal de salida que resulta de un cambio en la señal interna

propiedades del sensor o cambios en las condiciones externas de su funcionamiento - cambios

temperatura ambiente, fluctuaciones de voltaje, etc. llamado error del sensor;

El retraso de los cambios en el valor de salida de los cambios en el valor de entrada

llamado sensor de inercia.

Todos estos indicadores de sensores deben tenerse en cuenta al elegir sensores para automatizar una máquina o proceso en particular.

Sensores diseñados para la medida física (valores de entrada no eléctricos de nivel de humedad, densidad, temperatura, etc.) los convierten en valores de salida eléctricos transmitidos a distancia para actuar sobre el actuador.

Los sensores se dividen en:

- con cita- medición de movimiento de fuerzas, temperatura, humedad, velocidad

- según el principio de acción- eléctricos, mecánicos, térmicos, ópticos y

- según el método de transformación- cantidad no eléctrica en eléctrica -

inductivo, termoeléctrico, fotovoltaico, radiactivo, activo

resistencias (potenciométricas, tensométricas, etc.).

Los sensores son:

- contacto(directamente en contacto);

- sin contacto(no tocar: fotoeléctrico, ultrasónico,

radiactivos, ópticos, etc.).

DESPLAZARSE

utilizado en la industria de la construcción para automatizar máquinas de construcción y procesos tecnológicos, medios técnicos de automatización y sistemas de control automatizados.

1. Para control e información:

1.1 calidad del suelo compactado (densidad);

1.2 cálculo de la cantidad de trabajo realizado (km recorridos, agua suministrada, etc.);

1.3 la velocidad de la máquina;

1.4 la presencia de líquido en el recipiente y su cantidad;

1,5 la cantidad de materiales a granel en el tanque (cemento, arena, piedra triturada

2. Para regulación:

2.1 mantenimiento de la temperatura establecida durante el calentamiento del hormigón;

2.2 termostato de refrigerante del motor de combustión interna;

2.3 presión del líquido en el recipiente (sistema);

2.4 presión de gases (aire) en el sistema (tanque);

2.5 capacidad de carga de máquinas elevadoras y otras;

2.6 altura de elevación del cuerpo de trabajo de la máquina (pluma de grúa, plataforma de trabajo,

montacargas y elevadores, tolva de carga, cangilones, etc.);

2.7 altura de elevación de la carga de la máquina elevadora;

2.8 rotación del brazo de la grúa;

2.9 restricción del movimiento de la máquina a lo largo de las vías (torre o puente grúa, carros

2.10 limitando el enfoque a cables vivos (pluma y

cable de grúa);

2.11 mantener el nivel y la pendiente especificados del fondo del pozo y la zanja durante la operación

excavador;

2.12 protección contra cortocircuitos;

2.13 protección contra sobretensión (subtensión);

2.14 Parada de todos los motores y fijación con garras a los raíles de la grúa torre, en función de la velocidad del viento.

3. Para la automatización local del sistema de control:

3.1 modo de funcionamiento del motor según la carga en el cuerpo de trabajo (bulldozer - profundización de volcado, raspador y niveladora - profundización de cuchillo, excavadora - profundización de cucharón);

3.2 fijar las dosis de los componentes de la mezcla de hormigón de acuerdo con la receta;

3.3 dosificación de materiales constituyentes para la preparación de mezclas de concreto;

3.4 Determinación de la duración y mantenimiento de esta duración durante la preparación de la mezcla de hormigón.

4. Para automatizar el sistema de control:

4.1 sistema de control automatizado para la operación de una planta mezcladora de concreto;

4.2 sistema de control automatizado de la excavadora: configure "AKA-Dormash", "Combiplan-10 LP", cuando realice trabajos en marcas, pendientes y direcciones especificadas;

4.3 Sistema de control automatizado de motoniveladoras - “Perfil-20”,

”Perfil-30” para nivelación de carreteras y planificación territorial;

4.4 Sistema de control automatizado del raspador: "Kopir-Stabiplan-10" al excavar el suelo o nivelar verticalmente hasta una marca dada (posición de altitud del cucharón, mover la pared trasera del cucharón, profundizar (elevar) la cuchilla del cucharón y ajustar el motor del tractor y su dirección;

4.5 Sistema de control automatizado para una excavadora de rueda de cangilones al desarrollar zanjas en una dirección dada, profundidad de excavación, una pendiente determinada del fondo de la zanja y regular el funcionamiento del motor.

Para una representación visual de un sistema automatizado (automático), se utilizan imágenes gráficas:

Diagrama estructural, que refleja la estructura mejorada del sistema y la relación entre los puntos de control y gestión de objetos;

Diagrama funcional, dibujo en el que se muestran esquemáticamente con símbolos equipos tecnológicos, comunicaciones, controles y herramientas de automatización (instrumentos, reguladores, sensores), que indican los vínculos entre

equipos tecnológicos y elementos de automatización. El diagrama muestra los parámetros que están sujetos a control y regulación;

Así como principales, montajes y otros esquemas.

Los sensores electrónicos (medidores) son un componente importante en la automatización de cualquier proceso tecnológico y en el control de varias máquinas y mecanismos.

Con la ayuda de dispositivos electrónicos, puede obtener información completa sobre los parámetros del equipo controlado.

El principio de funcionamiento de cualquier sensor electrónico se basa en la conversión de indicadores controlados en una señal que se transmite para su posterior procesamiento por parte del dispositivo de control. Es posible medir cualquier cantidad: temperatura, presión, voltaje eléctrico y fuerza de corriente, intensidad de luz y otros indicadores.

La popularidad de los medidores electrónicos se debe a una serie de características de diseño, en particular, es posible:

• transmitir los parámetros medidos a casi cualquier distancia;
• convertir los indicadores en un código digital para lograr una alta sensibilidad y velocidad;
• transferir datos a la mayor velocidad posible.

Según el principio de funcionamiento, los sensores electrónicos se dividen en varias categorías según el principio de funcionamiento. Algunos de los más buscados son:

• capacitivo;
• inductivo;
• óptico.

Cada una de las opciones tiene ciertas ventajas que determinan el ámbito óptimo de su aplicación. El principio de funcionamiento de cualquier tipo de medidor puede variar según el diseño y el equipo de monitoreo utilizado.

SENSORES CAPACITIVOS

El principio de funcionamiento de un sensor capacitivo electrónico se basa en un cambio en la capacitancia de un capacitor plano o cilíndrico, dependiendo del movimiento de una de las placas. También se tiene en cuenta un indicador como la constante dieléctrica del medio entre las placas. Una de las ventajas de tales dispositivos es un diseño muy simple, que le permite lograr una buena resistencia y confiabilidad.

Además, los medidores de este tipo no están sujetos a distorsión de los indicadores durante los cambios de temperatura. La única condición para un rendimiento preciso es la protección contra el polvo, la humedad y la corrosión.

Los sensores capacitivos son ampliamente utilizados en una amplia variedad de industrias. Los dispositivos fáciles de fabricar se caracterizan por un bajo costo de producción, mientras que tienen una larga vida útil y una alta sensibilidad.

Dependiendo del diseño, los dispositivos se dividen en de capacidad única y capacitivos de espíritu. La segunda opción es más complicada de fabricar, pero se caracteriza por una mayor precisión de medición.

Área de aplicación.

En la mayoría de los casos, los sensores capacitivos se utilizan para medir desplazamientos lineales y angulares, y el diseño del dispositivo puede variar según el método de medición (el área de los electrodos o el espacio entre ellos cambia). Para medir los desplazamientos angulares, se utilizan sensores con un área variable de placas de condensadores.

Los transductores capacitivos también se utilizan para medir la presión. El diseño prevé la presencia de un electrodo con un diafragma, que se dobla bajo la acción de la presión, cambiando la capacitancia del capacitor, que está fijado por el circuito de medición.

Por lo tanto, los medidores capacitivos se pueden utilizar en cualquier sistema de control y regulación. En energía, ingeniería mecánica y construcción, se suelen utilizar sensores de desplazamiento lineal y angular. Los transmisores de nivel capacitivos son más efectivos cuando se manejan materiales a granel y líquidos, y se usan a menudo en las industrias química y alimentaria.

Los sensores capacitivos electrónicos se utilizan para medir con precisión la humedad del aire, el espesor dieléctrico, diversas deformaciones, aceleraciones lineales y angulares, lo que garantiza la precisión en una variedad de condiciones.

SENSORES INDUCTIVOS

Los sensores inductivos sin contacto funcionan según el principio de cambiar la inductancia de una bobina central. La característica clave de este tipo de medidores es que solo responden a cambios en la ubicación de objetos metálicos. El metal tiene un efecto directo sobre el campo electromagnético de la bobina, lo que conduce a la activación del sensor.

Por lo tanto, al usar un sensor inductivo, puede rastrear de manera efectiva la posición de los objetos metálicos en el espacio. Esto permite el uso de medidores inductivos en cualquier industria donde se requiera monitorear la posición de varios elementos estructurales.

Una de las características interesantes del sensor es que el campo electromagnético varía de diferentes maneras, según el tipo de metal, lo que amplía un poco el alcance de los dispositivos.

Los sensores inductivos tienen una serie de ventajas, de las cuales la ausencia de partes móviles merece especial atención, lo que aumenta significativamente la confiabilidad y la resistencia de la estructura. Además, los sensores se pueden conectar a fuentes de voltaje industriales, y el principio de funcionamiento del medidor garantiza una alta sensibilidad.

Los sensores inductivos se fabrican en varios factores de forma, para la instalación y operación más convenientes, por ejemplo, medidores dobles (dos bobinas en una carcasa).

Área de aplicación.

El ámbito de uso de los medidores inductivos es la automatización en cualquier industria. Un ejemplo simple: el dispositivo se puede usar como una alternativa a un interruptor de límite, mientras que la velocidad de respuesta aumentará. Los sensores están hechos en una carcasa protectora contra el polvo y la humedad para operar en las condiciones más difíciles.

Los dispositivos se pueden usar para medir una amplia variedad de cantidades; para esto, se usan convertidores del indicador medido en el valor de desplazamiento, que es fijado por el dispositivo.

SENSORES ÓPTICOS

Los sensores ópticos electrónicos sin contacto son uno de los tipos de medidores más populares en las industrias que requieren un posicionamiento eficiente de cualquier objeto con la máxima precisión.

El principio de funcionamiento de este tipo de contadores se basa en fijar la variación del flujo luminoso cuando un objeto lo atraviesa. El circuito de dispositivo más simple es un emisor (LED) y un fotodetector que convierte la radiación de luz en una señal eléctrica.

En los medidores ópticos modernos, se utiliza un moderno sistema de codificación electrónica que permite excluir la influencia de fuentes de luz extrañas (protección contra falsos positivos).

Estructuralmente, los medidores ópticos se pueden realizar en carcasas separadas para el emisor y el receptor, o en uno, según el principio de funcionamiento del dispositivo y su campo de aplicación. Además, la carcasa proporciona protección contra el polvo y la humedad (se utilizan carcasas térmicas especiales para el funcionamiento a bajas temperaturas).

Los sensores ópticos se clasifican según el esquema de funcionamiento. El tipo más común es el de barrera, que consiste en un emisor y un receptor ubicados estrictamente uno frente al otro. Cuando la salida de luz constante es interrumpida por un objeto, el dispositivo da una señal correspondiente.

El segundo tipo popular es un medidor óptico difuso, en el que el emisor y el fotodetector están ubicados en la misma carcasa. El principio de funcionamiento se basa en la reflexión del haz del objeto. El flujo de luz reflejado es capturado por un fotodetector, después de lo cual se activa la electrónica.

La tercera opción es un sensor óptico reflectante. Como en un medidor difuso, el emisor y el receptor están hechos estructuralmente en la misma carcasa, pero el flujo de luz se refleja desde un reflector especial.

Uso.

Los sensores ópticos son muy utilizados en los sistemas de control automatizado y sirven para detectar objetos y contarlos. El diseño relativamente simple garantiza confiabilidad y alta precisión de medición. La señal de luz codificada brinda protección contra factores externos, y la electrónica le permite determinar no solo la presencia de objetos, sino también determinar sus propiedades (dimensiones, transparencia, etc.).

Los dispositivos ópticos se utilizan ampliamente en los sistemas de seguridad, donde se utilizan como sensores de movimiento efectivos. Independientemente del tipo, los sensores electrónicos son la mejor opción para los sistemas de control y equipos automáticos modernos.

La alta precisión y velocidad de medición aseguran el correcto funcionamiento del equipo con mínimas desviaciones. Al mismo tiempo, la mayoría de los medidores electrónicos no tienen contacto, lo que aumenta varias veces la confiabilidad de los dispositivos y garantiza una larga vida útil incluso en condiciones de producción difíciles.

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- estos son sensores que funcionan sin contacto físico y mecánico. Funcionan a través de un campo eléctrico y magnético, y los sensores ópticos también son muy utilizados. En este artículo, analizaremos los tres tipos de sensores: ópticos, capacitivos e inductivos, y al final haremos un experimento con un sensor inductivo. Por cierto, la gente también llama sensores sin contacto. detectores de proximidad, así que no tengas miedo si ves ese nombre ;-).

sensor óptico

Entonces, algunas palabras sobre sensores ópticos ... El principio de funcionamiento de los sensores ópticos se muestra en la figura a continuación.

barrera

¿Recuerdas algún plano de películas en las que los personajes principales tuvieran que atravesar rayos ópticos y no chocar con ninguno de ellos? Si el haz era tocado por cualquier parte del cuerpo, se disparaba una alarma.

El haz es emitido por alguna fuente. Y también hay un “receptor de haz”, es decir, la cosa que recibe el haz. Tan pronto como no haya un rayo en el receptor del rayo, el contacto se encenderá o apagará inmediatamente, lo que controlará directamente la alarma u otra cosa a su discreción. Básicamente, una fuente de haz y un receptor, propiamente llamados "fotodetectores", vienen en pares.

Los sensores de movimiento óptico SKB IS son muy populares en Rusia.

Estos tipos de sensores tienen tanto una fuente de luz como un fotodetector. Están ubicados justo en el cuerpo de estos sensores. Cada tipo de sensor es un diseño completo y se usa en varias máquinas donde se necesita una mayor precisión de procesamiento, hasta 1 micrómetro. Básicamente, se trata de máquinas con un sistema H lógico PAG software En junta ( CNC) que funcionan según el programa y requieren una intervención humana mínima. Estos sensores sin contacto se basan en este principio

Este tipo de sensores se denotan con la letra “T” y se denominan barrera. Tan pronto como se interrumpió el haz óptico, el sensor funcionó.

Ventajas:

• el rango puede alcanzar hasta 150 metros
• alta fiabilidad e inmunidad al ruido

Contras:

• a grandes distancias de detección, se requiere un ajuste fino del fotodetector al haz óptico.

Reflejo

El tipo reflectante de sensores se indica con la letra R. En este tipo de sensores, el emisor y el receptor se encuentran en la misma carcasa.

El principio de funcionamiento se puede ver en la siguiente figura.

La luz del emisor se refleja en algún reflector (reflector) y entra en el receptor. Tan pronto como el rayo es interrumpido por cualquier objeto, el sensor se activa. Este sensor es muy conveniente en las líneas transportadoras al contar productos.

difusión

Y el último tipo de sensores ópticos - difusión - denotada por la letra D. Pueden verse diferentes:

El principio de funcionamiento es el mismo que el del reflejo, pero aquí la luz ya se refleja en los objetos. Dichos sensores están diseñados para una pequeña distancia de detección y no tienen pretensiones en su trabajo.

Sensores capacitivos e inductivos

La óptica es la óptica, pero los sensores inductivos y capacitivos se consideran los más sencillos en su trabajo y muy confiables. Así es como se ven

Son muy similares entre sí. El principio de su funcionamiento está asociado con un cambio en los campos magnético y eléctrico. Los sensores inductivos se activan cuando se les acerca cualquier metal. No “picotean” en otros materiales. Los capacitivos funcionan en casi cualquier sustancia.

Cómo funciona un sensor inductivo

Como dicen, es mejor ver una vez que escuchar cien veces, así que hagamos un pequeño experimento con inductivo sensor.

Entonces, nuestro invitado es un sensor inductivo de fabricación rusa.

Leemos lo que está escrito en él.

Marca del sensor WBI, bla, bla, bla, bla, S - distancia de detección, aquí está 2 mm, U1 - versión para clima templado, IP - 67 - nivel de protección(en resumen, el nivel de protección aquí es muy alto), U b - voltaje al que opera el sensor, aquí el voltaje puede estar en el rango de 10 a 30 voltios, Yo cargo - corriente de carga, este sensor puede entregar hasta 200 miliamperios de corriente a la carga, creo que esto es decente.

En el reverso de la etiqueta hay un diagrama de cableado para este sensor.

Bueno, ¿vamos a evaluar el trabajo del sensor? Para hacer esto, nos aferramos a la carga. La carga que tendremos es un LED conectado en serie con una resistencia de valor nominal 1 kOhm. ¿Por qué necesitamos una resistencia? El LED en el momento de la inclusión comienza a consumir corriente frenéticamente y se quema. Para evitar esto, se coloca una resistencia en serie con el LED.

En el cable marrón del sensor, suministramos un positivo de la fuente de alimentación, y en el cable azul, un negativo. El voltaje que tomé fue de 15 voltios.

Se acerca el momento de la verdad... Acercamos un objeto de metal al área de trabajo del sensor, y el sensor funciona de inmediato, como nos indica el LED integrado en el sensor, así como nuestro LED experimental.

El sensor no responde a materiales que no sean metales. Un tarro de colofonia no significa nada para él :-).

En lugar de un LED, se puede usar una entrada de circuito lógico, es decir, el sensor, cuando se activa, emite una señal lógica que se puede usar en dispositivos digitales.

Conclusión

En el mundo de la electrónica, estos tres tipos de sensores son cada vez más utilizados. Cada año la producción de estos sensores crece y crece. Se utilizan en áreas industriales absolutamente diferentes. La automatización y la robótica no serían posibles sin estos sensores. En este artículo, he analizado solo los sensores más simples que nos dan solo una señal de "encendido-apagado" o, para decirlo en un lenguaje profesional, un bit de información. Los tipos de sensores más sofisticados pueden proporcionar diferentes parámetros e incluso pueden conectarse directamente a computadoras y otros dispositivos.

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