Princíp činnosti typov snímačov. Elektronické senzory. Kúpte si indukčný snímač

Senzory sú zložité zariadenia, ktoré sa často používajú na detekciu a reakciu na elektrické alebo optické signály. Prístroj prevádza fyzikálny parameter (teplota, krvný tlak, vlhkosť, rýchlosť) na signál, ktorý môže prístroj merať.

Klasifikácia snímačov v tomto prípade môže byť odlišná. Existuje niekoľko základných parametrov pre rozdelenie meracích zariadení, o ktorých sa bude diskutovať ďalej. V zásade je toto oddelenie spôsobené pôsobením rôznych síl.

To sa dá ľahko vysvetliť na príklade merania teploty. Ortuť v sklenenom teplomere expanduje a stláča kvapalinu, aby sa premenila nameraná teplota, ktorú môže pozorovateľ odčítať z kalibrovanej sklenenej trubice.

Kritériá výberu

Existujú určité vlastnosti, ktoré je potrebné vziať do úvahy pri klasifikácii snímača. Sú uvedené nižšie:

Presnosť.
Podmienky prostredia - snímače majú zvyčajne obmedzenia v teplote, vlhkosti.
Rozsah - limit merania snímača.
Kalibrácia je nevyhnutná pre väčšinu meracích prístrojov, pretože hodnoty sa časom menia.
Cena.
Opakovateľnosť - Premenné hodnoty sa merajú opakovane v rovnakom prostredí.

Distribúcia kategórií

Klasifikácia senzorov spadá do nasledujúcich kategórií:

Primárny vstupný počet argumentov.
Princípy transdukcie (využitie fyzikálnych a chemických účinkov).
Materiál a technológia.
Vymenovanie.

Princíp transdukcie je základným kritériom pre efektívne zhromažďovanie informácií. Logistické kritériá zvyčajne vyberá vývojový tím.

Klasifikácia senzorov na základe vlastností je rozdelená takto:

Teplota: termistory, termočlánky, odporové teplomery, mikroobvody.
Tlak: Vláknová optika, vákuum, tekuté flexibilné meradlá, LVDT, elektronické.
Prietok: elektromagnetický, diferenčný tlak, polohový posun, tepelná hmotnosť.
Hladinové snímače: diferenčný tlak, ultrazvuková rádiofrekvencia, radar, tepelný posun.
Blízkosť a posun: LVDT, fotovoltaické, kapacitné, magnetické, ultrazvukové.
Biosenzory: rezonančné zrkadlo, elektrochemické, povrchová plazmónová rezonancia, svetelne adresovateľné potenciometrie.
Obrázok: Charge Coupled Devices, CMOS.
Plyn a chémia: polovodičové, infračervené, vodivé, elektrochemické.
Akcelerácia: gyroskopy, akcelerometre.
Ostatné: snímač vlhkosti, snímač rýchlosti, hmotnosti, snímač naklonenia, sila, viskozita.

Ide o veľkú skupinu pozostávajúcu z podsekcií. Je pozoruhodné, že s objavovaním nových technológií sa sekcie neustále aktualizujú.

Účel klasifikácie snímača podľa smeru použitia:

Riadenie, meranie a automatizácia výrobného procesu.
Nepriemyselné využitie: letectvo, medicínske prístroje, automobily, spotrebná elektronika.

Senzory možno klasifikovať podľa požiadaviek na výkon:

Aktívny snímač - zariadenia, ktoré vyžadujú napájanie. Napríklad LiDAR (detekcia svetla a diaľkomer), fotovodivý článok.
Pasívny snímač - snímače, ktoré nevyžadujú napájanie. Napríklad rádiometre, filmová fotografia.

Tieto dve sekcie zahŕňajú všetky zariadenia známe vede.

V súčasných aplikáciách možno účel klasifikácie senzorov rozdeliť do nasledujúcich skupín:

Akcelerometre - založené na technológii mikroelektromechanických senzorov. Používajú sa na monitorovanie pacientov, ktorí zapínajú kardiostimulátory. a dynamických systémov vozidla.
Biosenzory - založené na elektrochemickej technológii. Používa sa na testovanie potravín, zdravotníckych pomôcok, vody a detekciu nebezpečných biologických patogénov.
Obrazové snímače – založené na technológii CMOS. Používajú sa v spotrebnej elektronike, biometrii, dopravnom a bezpečnostnom dohľade a počítačovom zobrazovaní.
Detektory pohybu - založené na infračervenej, ultrazvukovej a mikrovlnnej/radarovej technológii. Používa sa vo videohrách a simuláciách, aktivácii svetla a bezpečnostnej detekcii.

Typy snímačov

Existuje aj základná skupina. Je rozdelená do šiestich hlavných oblastí:

Teplota.
Infra červená radiácia.
ultrafialové.
Senzor.
Prístup, pohyb.
Ultrazvuk.

Každá skupina môže obsahovať podsekcie, ak sa technológia čo i len čiastočne používa ako súčasť konkrétneho zariadenia.

1. Snímače teploty

Toto je jedna z hlavných skupín. Klasifikácia snímačov teploty združuje všetky zariadenia, ktoré majú schopnosť vyhodnocovať parametre na základe ohrevu alebo ochladzovania určitého typu látky alebo materiálu.

Toto zariadenie zhromažďuje informácie o teplote zo zdroja a prevádza ich do formy, ktorej rozumejú iné zariadenia alebo ľudia. Najlepšou ilustráciou snímača teploty je ortuť v sklenenom teplomere. Ortuť v skle sa pri zmenách teploty rozťahuje a zmršťuje. Východiskovým prvkom merania ukazovateľa je vonkajšia teplota. Na meranie parametra divák sleduje polohu ortuti. Existujú dva hlavné typy snímačov teploty:

kontaktné senzory. Tento typ zariadenia vyžaduje priamy fyzický kontakt s predmetom alebo nosičom. Kontrolujú teplotu pevných látok, kvapalín a plynov v širokom rozsahu teplôt.
Bezkontaktné senzory. Tento typ snímača nevyžaduje žiadny fyzický kontakt s meraným objektom alebo médiom. Kontrolujú nereflexné pevné látky a kvapaliny, ale pre plyny sú nepoužiteľné kvôli ich prirodzenej priehľadnosti. Tieto prístroje využívajú na meranie teploty Planckov zákon. Tento zákon sa týka tepla emitovaného zdrojom na meranie referenčnej hodnoty.

Práca s rôznymi zariadeniami

Princíp činnosti a klasifikácia snímačov teploty sú tiež rozdelené na použitie technológie v iných typoch zariadení. Môžu to byť prístrojové dosky v aute a špeciálne výrobné jednotky v priemyselnej predajni.

Termočlánok - moduly sú vyrobené z dvoch drôtov (každý - z rôznych homogénnych zliatin alebo kovov), ktoré spojením na jednom konci tvoria merací prechod. Táto meracia jednotka je otvorená študovaným prvkom. Druhý koniec drôtu končí meracím zariadením, kde je vytvorený referenčný spoj. Prúd preteká obvodom, pretože teploty dvoch spojov sú rozdielne. Výsledné milivoltové napätie sa meria na určenie teploty na križovatke.
Odporové teplotné detektory (RTD) sú typy termistorov, ktoré sú vyrobené na meranie elektrického odporu pri zmenách teploty. Sú drahšie ako akékoľvek iné zariadenia na detekciu teploty.
Termistory. Sú ďalším typom tepelného odporu, v ktorom je veľká zmena odporu úmerná malej zmene teploty.

2. IR senzor

Toto zariadenie vyžaruje alebo deteguje infračervené žiarenie na určenie konkrétnej fázy v prostredí. Tepelné žiarenie spravidla vyžarujú všetky objekty v infračervenom spektre. Tento senzor detekuje typ zdroja, ktorý nie je viditeľný pre ľudské oko.

Základnou myšlienkou je použitie infračervených LED na prenos svetelných vĺn do objektu. Na detekciu odrazenej vlny od objektu by mala byť použitá iná IR dióda rovnakého typu.

Princíp fungovania

Klasifikácia snímačov v automatizačnom systéme v tomto smere je bežná. Je to spôsobené tým, že technológia umožňuje použiť ďalšie nástroje na hodnotenie vonkajších parametrov. Keď je infračervený prijímač vystavený infračervenému svetlu, medzi vodičmi vzniká rozdiel napätia. Elektrické vlastnosti komponentov IR snímača možno použiť na meranie vzdialenosti k objektu. Keď je infračervený prijímač vystavený svetlu, medzi vodičmi vzniká potenciálny rozdiel.

Kde sa uplatňuje:

Termografia: Podľa zákona o žiarení predmetov je možné pomocou tejto technológie pozorovať prostredie s viditeľným svetlom alebo bez neho.
Ohrev: infračervené žiarenie možno použiť na varenie a ohrievanie jedla. Dokážu odstrániť ľad z krídel lietadla. Prevodníky sú obľúbené v priemyselnej oblasti, ako je tlač, lisovanie plastov a zváranie polymérov.
Spektroskopia: Táto technika sa používa na identifikáciu molekúl analýzou väzieb. Technológia využíva svetelné žiarenie na štúdium organických zlúčenín.
Meteorológia: meranie výšky oblačnosti, výpočet teploty zeme a povrchu je možný, ak sú meteorologické družice vybavené skenovacími rádiometrami.
Fotobiomodulácia: používa sa na chemoterapiu u pacientov s rakovinou. Okrem toho sa táto technológia používa na liečbu herpes vírusu.
Klimatológia: sledovanie výmeny energie medzi atmosférou a zemou.
Komunikácia: Infračervený laser poskytuje svetlo pre komunikáciu optických vlákien. Tieto emisie sa používajú aj na komunikáciu na krátke vzdialenosti medzi mobilnými a počítačovými perifériami.

3. UV senzor

Tieto senzory merajú intenzitu alebo silu dopadajúceho ultrafialového žiarenia. Forma elektromagnetického žiarenia má dlhšiu vlnovú dĺžku ako röntgenové žiarenie, no stále je kratšia ako viditeľné žiarenie.

Na spoľahlivé meranie ultrafialového žiarenia sa používa aktívny materiál známy ako polykryštalický diamant. Prístroje dokážu odhaliť rôzne vplyvy na životné prostredie.

Kritériá výberu zariadenia:

Rozsahy vlnových dĺžok v nanometroch (nm), ktoré môžu byť detekované ultrafialovými senzormi.
Pracovná teplota.
Presnosť.
výkonový rozsah.

Princíp fungovania

UV senzor prijíma jeden typ energetického signálu a vysiela iný typ signálov. Na pozorovanie a zaznamenávanie týchto výstupných tokov sa posielajú do elektromera. Na vytvorenie grafov a správ sa ukazovatele prenesú do analógovo-digitálneho prevodníka (ADC) a potom do počítača so softvérom.

Používa sa v nasledujúcich zariadeniach:

UV fotorúry sú senzory citlivé na žiarenie, ktoré monitorujú úpravu vzduchu UV, úpravu vody UV žiarením a slnečné žiarenie.
Svetelné senzory – merajú intenzitu dopadajúceho lúča.
Ultrafialové spektrálne senzory sú nábojovo viazané zariadenia (CCD) používané v laboratórnom zobrazovaní.
UV detektory.
Baktericídne UV detektory.
Senzory fotostability.

4. Dotykový senzor

Toto je ďalšia veľká skupina zariadení. Klasifikácia tlakových snímačov sa používa na posúdenie vonkajších parametrov zodpovedných za výskyt dodatočných charakteristík pri pôsobení určitého predmetu alebo látky.

Dotykový senzor funguje ako premenlivý odpor podľa toho, kde je pripojený.

Dotykový senzor pozostáva z:

Úplne vodivá látka, ako je meď.
Izolovaný medzi materiál, ako je pena alebo plast.
Čiastočne vodivý materiál.

Neexistuje však žiadne prísne delenie. Klasifikácia tlakových snímačov je stanovená výberom konkrétneho snímača, ktorý vyhodnocuje vznikajúce napätie vo vnútri alebo mimo skúmaného objektu.

Princíp fungovania

Čiastočne vodivý materiál bráni toku prúdu. Princíp lineárneho kódovača spočíva v tom, že tok prúdu sa považuje za opačný, keď je dĺžka materiálu, cez ktorý má prúd prechádzať, väčšia. V dôsledku toho sa mení odpor materiálu zmenou polohy, v ktorej prichádza do kontaktu s plne vodivým predmetom.

Klasifikácia senzorov automatizácie je úplne založená na opísanom princípe. Tu sú zahrnuté ďalšie zdroje vo forme špeciálne vyvinutého softvéru. Softvér je zvyčajne spojený s dotykovými senzormi. Zariadenia si môžu zapamätať „posledný dotyk“, keď je senzor vypnutý. Dokážu zaregistrovať „prvý dotyk“ hneď po aktivácii senzora a pochopiť všetky významy s ním spojené. Táto akcia je podobná premiestneniu počítačovej myši na druhý koniec podložky pod myš, aby ste presunuli kurzor na vzdialenú stranu obrazovky.

5. Senzor priblíženia

Túto technológiu využívajú čoraz častejšie moderné vozidlá. Klasifikácia elektrických senzorov pomocou svetelných a senzorových modulov si získava na popularite medzi výrobcami automobilov.

Senzor priblíženia detekuje prítomnosť predmetov, ktoré sú takmer bez akýchkoľvek bodov kontaktu. Keďže medzi modulmi a vnímaným objektom nedochádza ku kontaktu a neexistujú žiadne mechanické časti, tieto zariadenia majú dlhú životnosť a vysokú spoľahlivosť.

Rôzne typy senzorov priblíženia:

Indukčné senzory priblíženia.
Kapacitné senzory priblíženia.
Ultrazvukové senzory priblíženia.
Fotoelektrické snímače.
Hallove senzory.

Princíp fungovania

Senzor priblíženia vysiela elektromagnetické alebo elektrostatické pole alebo lúč elektromagnetického žiarenia (napríklad infračervené) a čaká na signál odozvy alebo na zmeny v poli. Objekt, ktorý sa má zistiť, je známy ako cieľ registračného modulu.

Klasifikácia senzorov podľa princípu činnosti a účelu bude nasledovná:

Indukčné zariadenia: na vstupe je oscilátor, ktorý mení stratový odpor na blízkosť elektricky vodivého média. Tieto zariadenia sú preferované pre kovové predmety.
Kapacitné senzory priblíženia: Tieto konvertujú zmenu elektrostatickej kapacity medzi detekčnými elektródami a zemou. K tomu dochádza pri približovaní sa k blízkemu objektu so zmenou frekvencie kmitov. Na detekciu blízkeho objektu sa frekvencia oscilácií prevedie na jednosmerné napätie, ktoré sa porovnáva s vopred stanovenou prahovou hodnotou. Tieto zariadenia sú preferované pre plastové predmety.

Klasifikácia meracích zariadení a snímačov nie je obmedzená na vyššie uvedený popis a parametre. S príchodom nových modelov meracích prístrojov sa všeobecná skupina zvyšuje. Na rozlíšenie medzi snímačmi a prevodníkmi boli schválené rôzne definície. Senzory možno definovať ako prvok, ktorý sníma energiu, aby produkoval variant v rovnakej alebo inej forme energie. Snímač prevádza nameranú hodnotu na požadovaný výstupný signál na princípe prevodu.

Na základe prijatých a vytvorených signálov možno princíp rozdeliť do týchto skupín: elektrický, mechanický, tepelný, chemický, sálavý a magnetický.

6. Ultrazvukové snímače

Ultrazvukový senzor sa používa na detekciu prítomnosti objektu. To sa dosiahne vyžarovaním ultrazvukových vĺn z hlavy zariadenia a následným príjmom odrazeného ultrazvukového signálu od príslušného objektu. Pomáha pri zisťovaní polohy, prítomnosti a pohybu predmetov.

Pretože ultrazvukové senzory sa pri detekcii spoliehajú skôr na zvuk ako na svetlo, sú široko používané pri meraní hladiny vody, lekárskych skenovacích postupoch a v automobilovom priemysle. Ultrazvukové vlny dokážu pomocou svojich reflexných senzorov rozpoznať neviditeľné predmety, ako sú fólie, sklenené fľaše, plastové fľaše a tabuľové sklo.

Princíp fungovania

Klasifikácia indukčných snímačov je založená na rozsahu ich použitia. Tu je dôležité vziať do úvahy fyzikálne a chemické vlastnosti predmetov. Pohyb ultrazvukových vĺn sa líši v závislosti od tvaru a typu média. Napríklad ultrazvukové vlny sa pohybujú rovno cez homogénne médium a odrážajú sa a prenášajú späť na hranicu medzi rôznymi médiami. Ľudské telo vo vzduchu spôsobuje výrazný odraz a dá sa ľahko odhaliť.

Technológia využíva nasledujúce princípy:

Multireflexia. Viacnásobný odraz nastane, keď sa vlny odrážajú viac ako raz medzi snímačom a cieľom.
Limitná zóna. Je možné nastaviť minimálnu a maximálnu vzdialenosť snímania. Toto sa nazýva limitná zóna.
detekčná zóna. Toto je interval medzi povrchom hlavy snímača a minimálnou detekčnou vzdialenosťou získanou úpravou snímacej vzdialenosti.

Zariadenia vybavené touto technológiou umožňujú skenovanie rôznych typov objektov. Ultrazvukové zdroje sa aktívne používajú pri vytváraní vozidiel.

Až do 70. roku minulého storočia bolo každé auto vybavené maximálne tromi snímačmi: hladina paliva, teplota chladiacej kvapaliny a tlak oleja. Boli napojené na magnetoelektrické a svetelné signalizačné zariadenia na prístrojovej doske. Ich účelom bolo len informovať vodiča o parametroch motora a množstve paliva. Potom bolo zariadenie automobilových senzorov veľmi jednoduché.

Čas však plynul a v 70. rokoch toho istého storočia začali automobilky znižovať obsah škodlivých látok vo výfukových plynoch vychádzajúcich z ich automobilových dopravníkov. K tomu potrebné senzory auta už vodičovi nič nehlásili, ale iba prenášali informácie o chode motora. Ich celkový počet v každom aute výrazne vzrástol. Nasledujúce desaťročie sa nieslo v znamení boja o bezpečnosť pri používaní strojov, pre ktoré boli navrhnuté nové snímače. Boli určené na činnosť protiblokovacieho systému bŕzd a vystrelenie airbagov pri dopravných nehodách.

ABS

Tento systém je navrhnutý tak, aby zabránil úplnému zablokovaniu kolies pri brzdení. Preto zariadenie nevyhnutne obsahuje snímače rýchlosti kolies. Ich dizajny sú rôzne. Sú buď pasívne alebo aktívne.

Pasívne sú väčšinou indukčné snímače. Samotný snímač pozostáva z oceľového jadra a cievky s veľkým počtom závitov tenkého smaltovaného medeného drôtu. Aby mohol vykonávať svoje funkcie, je na pohon kolesa alebo náboj nalisovaný oceľový ozubený krúžok. A snímač je upevnený tak, že keď sa koleso otáča, zuby prechádzajú blízko jadra a indukujú elektrické impulzy v cievke. Ich opakovacia frekvencia bude úmerným vyjadrením rýchlosti otáčania kolesa. Výhody tohto typu zariadenia sú: jednoduchosť, nedostatok energie a nízke náklady. Ich nevýhodou je príliš malá amplitúda impulzu pri rýchlostiach do 7 km/h.

Aktívne, ktoré sú dvoch typov. Niektoré sú založené na známom Hallovom efekte. Iné sú magnetorezistívne na základe fenoménu rovnakého mena. Magnetorezistentný efekt spočíva v zmene elektrického odporu polovodiča pri jeho vstupe do magnetického poľa. Oba typy aktívnych snímačov sa vyznačujú dostatočnou amplitúdou impulzov pri akejkoľvek rýchlosti. Ich zariadenie je však komplikovanejšie a náklady sú vyššie ako pasívne. A to, že potrebujú jedlo, nemožno nazvať výhodou.

Systém mazania

Automobilové snímače, ktoré riadia parametre tohto systému, sú troch typov:

Chladenie motora

Auto s karburátorovým motorom bolo vybavené dvoma teplotnými snímačmi. Jeden obsahoval elektrický ventilátor chladiča na udržiavanie prevádzkovej teploty. Zobrazovacie zariadenie prevzalo údaje z druhého. Chladiaci systém moderného automobilu vybaveného elektronickou riadiacou jednotkou motora (ECU) má aj dva snímače teploty. Jeden z nich využíva zariadenie na zobrazenie teploty chladiacej kvapaliny v združenom prístroji. Pre činnosť ECU je potrebný ďalší snímač teploty. Ich štruktúra je zásadne odlišná. Oba sú NTC termistory. To znamená, že ich odpor klesá s klesajúcou teplotou.

sací trakt

Snímač hmotnostného prietoku vzduchu (DMRV). Určené na určenie objemu vzduchu vstupujúceho do valcov. To je potrebné na výpočet množstva paliva na vytvorenie vyváženej zmesi vzduchu a paliva. Uzol pozostáva z panenských platinových nití, cez ktoré prechádza elektrický prúd. Jedným z nich je prúdenie vzduchu vstupujúceho do motora. Tá druhá, referenčná, je od neho preč. Prúdy prechádzajúce cez ne sa porovnávajú v ECU. Rozdiel medzi nimi určuje objem vzduchu vstupujúceho do motora. Niekedy sa pre väčšiu presnosť berie do úvahy teplota vzduchu.

Senzor absolútneho tlaku v sacom potrubí, nazývaný aj senzor MAP. Používa sa na určenie objemu vzduchu vstupujúceho do valcov. Môže byť alternatívou k DMRV pre preplňované motory. Zariadenie sa skladá z tela a keramickej membrány potiahnutej tenzorezistívnym filmom. Objem tela je rozdelený membránou na 2 časti. Jeden z nich je utesnený a vzduch je z neho odčerpaný. Druhý je spojený hadičkou so sacím potrubím, takže tlak v ňom sa rovná tlaku vzduchu vstrekovaného do motora. Pôsobením tohto tlaku sa membrána deformuje, čím sa mení odpor fólie na nej. Tento odpor charakterizuje absolútny tlak vzduchu v potrubí.
Snímač polohy škrtiacej klapky (TPS). Poskytuje signál úmerný uhlu otvorenia vzduchovej klapky. Ide v podstate o premenlivý odpor. Jeho pevné kontakty sú spojené so zemou a s referenčným napätím. A z pohyblivého, mechanicky spojeného s osou škrtiacej klapky, je výstupné napätie odstránené.

Výfukový systém

Senzor kyslíka. Toto zariadenie zohráva úlohu spätnej väzby na udržanie požadovaného pomeru vzduchu a paliva v spaľovacích komorách. Jeho práca je založená na princípe činnosti galvanického článku s pevným elektrolytom. Posledne menovaná je keramika na báze oxidu zirkoničitého. Konštrukčné elektródy sú nanesené platinou na oboch stranách keramiky. Prístroj začne pracovať po zahriatí na teplotu 300 až 400 ◦ C.

Zohrievanie na takú vysokú teplotu sa zvyčajne vykonáva horúcimi výfukovými plynmi alebo vykurovacím telesom. Takýto teplotný režim je nevyhnutný pre vznik vodivosti keramického elektrolytu. Prítomnosť nespáleného paliva vo výfukových plynoch motora je dôvodom vzniku potenciálneho rozdielu na elektródach snímača. Napriek tomu, že každý je zvyknutý nazývať toto zariadenie kyslíkovým senzorom, ide skôr o senzor nespáleného paliva. Pretože výstupný signál sa objaví, keď sa jeho povrch nedostane do kontaktu s kyslíkom, ale s palivovými parami.

Iné senzory

Najdôležitejším a najpoužívanejším technickým prostriedkom automatizácie sú snímače.

Senzor nazývaný primárny prevodník riadenej alebo regulovanej hodnoty na výstupný signál, vhodný na diaľkový prenos a ďalšie použitie. Senzor pozostáva z vnímajúceho (citlivého) orgánu a jedného alebo viacerých medziľahlých prevodníkov. Pomerne často sa snímač skladá iba z jedného prijímacieho prvku (napríklad: termočlánok, odporový teplomer atď.). Snímač je charakterizovaný vstupnými a výstupnými hodnotami.

Zmena výstupnej hodnoty v závislosti od zmeny vstupnej hodnoty

volal citlivosť snímača;

Zmena výstupného signálu vyplývajúca zo zmeny interného

vlastnosti snímača alebo zmeny vonkajších podmienok jeho činnosti - zmeny

okolitá teplota, kolísanie napätia a pod. volal chyba snímača;

Oneskorenie zmien výstupnej hodnoty od zmien vstupnej hodnoty

volal zotrvačnosť snímača.

Všetky tieto indikátory snímačov je potrebné brať do úvahy pri výbere snímačov pre automatizáciu konkrétneho stroja alebo procesu.

Senzory určené na meranie fyzikálnych (neelektrických vstupných hodnôt úrovne vlhkosti, hustoty, teploty atď.) ich premieňajú na elektrické výstupné hodnoty prenášané na diaľku, aby pôsobili na pohon.

Senzory sa delia na:

- podľa dohody- meranie pohybu síl, teploty, vlhkosti, rýchlosti

- podľa princípu konania- elektrické, mechanické, tepelné, optické a

- podľa spôsobu premeny- neelektrické množstvo na elektrické -

indukčné, termoelektrické, fotovoltaické, rádioaktívne, aktívne

odpory (potenciometrické, tenzometrické atď.).

Senzory sú:

- kontakt(priamo v kontakte);

- bezkontaktné(nedotýkajte sa: fotoelektrických, ultrazvukových,

rádioaktívne, optické atď.).

SCROLL

používa sa v stavebníctve na automatizáciu stavebných strojov a technologických procesov, technických prostriedkov automatizácie a automatizovaných riadiacich systémov.

1. Pre kontrolu a informácie:

1.1 kvalita zhutnenej pôdy (hustota);

1.2 výpočet množstva vykonanej práce (najazdené km, dodaná voda atď.);

1.3 rýchlosť stroja;

1.4 prítomnosť kvapaliny v nádobe a jej množstvo;

1,5 množstvo sypkých materiálov v nádrži (cement, piesok, drvený kameň

2. Na reguláciu:

2.1 udržiavanie nastavenej teploty počas ohrevu betónu;

2.2 termostat chladiacej kvapaliny spaľovacieho motora;

2.3 tlak kvapaliny v nádobe (systéme);

2.4 tlak plynov (vzduchu) v systéme (nádrž);

2.5 nosnosť zdvíhacích a iných strojov;

2.6 výška zdvihu pracovného telesa stroja (výložník žeriavu, pracovná plošina,

kladkostroje a výťahy, nakladací kontajner, vedro atď.);

2.7 výška zdvihu bremena zdvíhacieho stroja;

2.8 rotácia výložníka žeriavu;

2.9 obmedzenie pohybu stroja po koľajach (vežový alebo mostový žeriav, vozíky

2.10 obmedzenie prístupu k živým vodičom (výložník a

žeriavový kábel);

2.11 udržiavanie stanovenej úrovne a sklonu dna jamy a výkopu počas prevádzky

bager;

2.12 ochrana proti skratu;

2.13 ochrana pred prepätím (podpätím);

2.14 vypnutie všetkých motorov a upevnenie pomocou drapákov pre koľajnice vežového žeriavu v závislosti od rýchlosti vetra.

3. Pre lokálnu automatizáciu riadiaceho systému:

3.1 režim prevádzky motora v závislosti od zaťaženia pracovného tela (buldozér - prehĺbenie skládky, škrabka a zrovnávač - prehĺbenie noža, bager - prehĺbenie lyžice);

3.2 nastavenie dávok zložiek betónovej zmesi podľa receptúry;

3.3 dávkovanie základných materiálov na prípravu betónovej zmesi;

3.4 určenie doby trvania a dodržanie tejto doby pri príprave betónovej zmesi.

4. Na automatizáciu riadiaceho systému:

4.1 automatizovaný riadiaci systém prevádzky betonárne;

4.2 automatizovaný riadiaci systém pre buldozér - súprava "AKA-Dormash", "Combiplan-10 LP", pri vykonávaní práce v určených nadmorských výškach, sklone a smere;

4.3 automatický riadiaci systém motorového grejdra - „Profile-20“,

„Profil-30“ pre klasifikáciu ciest a územné plánovanie;

4.4 automatizovaný riadiaci systém skrejpru - „Kopir-Stabiplan-10“ pri hĺbení pôdy alebo zvislej nivelácii na danú značku (výšková poloha lopaty, posunutie zadnej steny lopaty, prehĺbenie (zdvihnutie) noža lopaty a nastavenie motora traktora a jeho smerovanie;

4.5 automatizovaný riadiaci systém pre kolesové rýpadlo pri rozvíjaní rýh v danom smere, hĺbke kopania, danom sklone dna ryhy a regulácii chodu motora.

Na vizuálnu reprezentáciu automatizovaného (automatického) systému sa používajú grafické obrázky:

Štrukturálny diagram, ktorý odráža zlepšenú štruktúru systému a vzťah medzi bodmi kontroly a riadenia objektov;

Funkčný diagram, výkres, na ktorom sú schematicky znázornené technologické zariadenia, komunikácie, ovládacie prvky a automatizačné nástroje (prístroje, regulátory, snímače) so symbolmi označujúcimi prepojenia medzi

technologických zariadení a automatizačných prvkov. Diagram zobrazuje parametre, ktoré podliehajú kontrole a regulácii;

Rovnako ako hlavné, montážne a iné schémy.

Elektronické snímače (merače) sú dôležitým komponentom pri automatizácii akýchkoľvek technologických procesov a pri riadení rôznych strojov a mechanizmov.

Pomocou elektronických zariadení môžete získať kompletné informácie o parametroch ovládaného zariadenia.

Princíp činnosti akéhokoľvek elektronického snímača je založený na premene riadených indikátorov na signál, ktorý je prenášaný na ďalšie spracovanie riadiacim zariadením. Je možné merať ľubovoľné veličiny – teplotu, tlak, silu elektrického napätia a prúdu, intenzitu osvetlenia a ďalšie ukazovatele.

Popularita elektronických meračov je spôsobená množstvom konštrukčných prvkov, najmä je možné:

prenášať namerané parametre na takmer akúkoľvek vzdialenosť;
konvertovať indikátory na digitálny kód na dosiahnutie vysokej citlivosti a rýchlosti;
prenášať dáta najvyššou možnou rýchlosťou.

Podľa princípu činnosti sú elektronické snímače rozdelené do niekoľkých kategórií v závislosti od princípu činnosti. Niektoré z najvyhľadávanejších sú:

kapacitné;
indukčné;
optický.

Každá z možností má určité výhody, ktoré určujú optimálny rozsah jej aplikácie. Princíp činnosti akéhokoľvek typu merača sa môže líšiť v závislosti od konštrukcie a použitého monitorovacieho zariadenia.

KAPACITNÉ SNÍMAČE

Princíp činnosti elektronického kapacitného snímača je založený na zmene kapacity plochého alebo valcového kondenzátora v závislosti od pohybu jednej z dosiek. Do úvahy sa berie aj taký indikátor ako dielektrická konštanta média medzi doskami. Jednou z výhod takýchto zariadení je veľmi jednoduchý dizajn, ktorý vám umožňuje dosiahnuť dobrú pevnosť a spoľahlivosť.

Merače tohto typu tiež nepodliehajú skresleniu ukazovateľov pri zmenách teploty. Jedinou podmienkou presného výkonu je ochrana pred prachom, vlhkosťou a koróziou.

Kapacitné senzory sú široko používané v širokej škále priemyselných odvetví. Ľahko vyrobiteľné zariadenia sa vyznačujú nízkou výrobnou cenou, pričom majú dlhú životnosť a vysokú citlivosť.

V závislosti od dizajnu sa zariadenia delia na jednokapacitné a liehové kapacitné. Druhá možnosť je zložitejšia na výrobu, ale vyznačuje sa zvýšenou presnosťou merania.

Oblasť použitia.

Na meranie lineárnych a uhlových posunov sa najčastejšie používajú kapacitné snímače a dizajn zariadenia sa môže líšiť v závislosti od spôsobu merania (mení sa oblasť elektród alebo medzera medzi nimi). Na meranie uhlových posunov sa používajú snímače s variabilnou plochou kondenzátorových dosiek.

Na meranie tlaku sa používajú aj kapacitné prevodníky. Konštrukcia zabezpečuje prítomnosť jednej elektródy s membránou, ktorá sa ohýba pôsobením tlaku a mení kapacitu kondenzátora, ktorý je upevnený meracím obvodom.

Kapacitné merače je teda možné použiť v akýchkoľvek riadiacich a regulačných systémoch. V energetike, strojárstve a stavebníctve sa zvyčajne používajú snímače lineárneho a uhlového posunu. Kapacitné snímače hladiny sú najúčinnejšie pri manipulácii so sypkými materiálmi a kvapalinami a často sa používajú v chemickom a potravinárskom priemysle.

Elektronické kapacitné snímače sa používajú na presné meranie vlhkosti vzduchu, hrúbky dielektrika, rôznych deformácií, lineárnych a uhlových zrýchlení, čím zabezpečujú presnosť odčítania v najrôznejších podmienkach.

INDUKČNÉ SNÍMAČE

Bezdotykové indukčné snímače pracujú na princípe zmeny indukčnosti cievky jadra. Kľúčovou vlastnosťou tohto typu meračov je, že reagujú len na zmeny v umiestnení kovových predmetov. Kov má priamy vplyv na elektromagnetické pole cievky, čo vedie k spusteniu snímača.

Pomocou indukčného snímača tak môžete efektívne sledovať polohu kovových predmetov v priestore. To umožňuje použitie indukčných meračov v akomkoľvek odvetví, kde sa vyžaduje sledovanie polohy rôznych konštrukčných prvkov.

Jednou zo zaujímavých vlastností snímača je, že elektromagnetické pole sa mení rôznymi spôsobmi v závislosti od typu kovu, čo trochu rozširuje rozsah zariadení.

Indukčné snímače majú množstvo výhod, z ktorých osobitnú pozornosť si zaslúži absencia pohyblivých častí, čo výrazne zvyšuje spoľahlivosť a pevnosť konštrukcie. Snímače je tiež možné pripojiť k priemyselným zdrojom napätia a princíp činnosti merača zaručuje vysokú citlivosť.

Indukčné snímače sa vyrábajú v niekoľkých prevedeniach, pre čo najpohodlnejšiu inštaláciu a obsluhu, napríklad duálne merače (dve cievky v jednom kryte).

Oblasť použitia.

Rozsah použitia indukčných meračov je automatizácia v akomkoľvek odvetví. Jednoduchý príklad – zariadenie možno použiť ako alternatívu ku koncovému spínaču, pričom sa zvýši rýchlosť odozvy. Snímače sú vyrobené v kryte s ochranou proti prachu a vlhkosti pre prevádzku v najťažších podmienkach.

Prístroje sa dajú použiť na meranie najrôznejších veličín - na to sa používajú prevodníky meraného ukazovateľa na hodnotu posunutia, ktorá je fixovaná prístrojom.

OPTICKÉ SNÍMAČE

Bezkontaktné elektronické optické snímače sú jedným z najpopulárnejších typov meračov v odvetviach, ktoré vyžadujú efektívne polohovanie akýchkoľvek objektov s maximálnou presnosťou.

Princíp činnosti tohto typu meračov je založený na fixovaní zmeny svetelného toku, keď ním prechádza objekt. Najjednoduchším obvodom zariadenia je žiarič (LED) a fotodetektor, ktorý premieňa svetelné žiarenie na elektrický signál.

V moderných optických meračoch sa používa moderný elektronický kódovací systém, ktorý umožňuje vylúčiť vplyv cudzích svetelných zdrojov (ochrana pred falošnými poplachmi).

Štrukturálne môžu byť optické merače vykonávané v samostatných krytoch pre vysielač a prijímač alebo v jednom, v závislosti od princípu činnosti zariadenia a oblasti jeho použitia. Puzdro navyše poskytuje ochranu pred prachom a vlhkosťou (na prevádzku pri nízkych teplotách sa používajú špeciálne tepelné kryty).

Optické snímače sú klasifikované v závislosti od schémy prevádzky. Najbežnejším typom je bariéra, ktorá pozostáva z vysielača a prijímača umiestnených presne oproti sebe. Keď je konštantný svetelný výkon prerušený predmetom, zariadenie vydá zodpovedajúci signál.

Druhým populárnym typom je difúzny optický merač, v ktorom sú žiarič a fotodetektor umiestnené v rovnakom kryte. Princíp činnosti je založený na odraze lúča od objektu. Odrazený svetelný tok je zachytený fotodetektorom, po ktorom sa spustí elektronika.

Treťou možnosťou je reflexný optický senzor. Rovnako ako v difúznom merači sú vysielač a prijímač konštrukčne vyrobené v rovnakom kryte, ale svetelný tok sa odráža od špeciálneho reflektora.

Použitie.

Optické snímače sú široko používané v automatizovaných riadiacich systémoch a slúžia na detekciu objektov a ich počítanie. Relatívne jednoduchá konštrukcia zaisťuje spoľahlivosť a vysokú presnosť merania. Kódovaný svetelný signál poskytuje ochranu pred vonkajšími faktormi a elektronika umožňuje určiť nielen prítomnosť predmetov, ale aj určiť ich vlastnosti (rozmery, priehľadnosť atď.).

Optické zariadenia sú široko používané v bezpečnostných systémoch, kde sa používajú ako účinné snímače pohybu. Bez ohľadu na typ sú elektronické snímače najlepšou voľbou pre moderné riadiace systémy a automatické zariadenia.

Vysoká presnosť a rýchlosť merania zaisťuje správnu funkciu zariadenia s minimálnymi odchýlkami. Väčšina elektronických meračov je zároveň bezkontaktná, čo niekoľkonásobne zvyšuje spoľahlivosť prístrojov a zaručuje dlhú životnosť aj v náročných výrobných podmienkach.

Materiály prezentované na stránke slúžia len na informačné účely a nemožno ich použiť ako usmernenia a normatívne dokumenty.

- sú to snímače, ktoré fungujú bez fyzického a mechanického kontaktu. Pracujú prostredníctvom elektrického a magnetického poľa a široko používané sú aj optické senzory. V tomto článku si rozoberieme všetky tri typy senzorov: optické, kapacitné a indukčné a na záver si urobíme experiment s indukčným senzorom. Mimochodom, ľudia volajú aj bezkontaktné senzory bezdotykové spínače, tak sa nezľaknite, ak uvidíte takéto meno ;-).

optický senzor

Takže pár slov o optických senzoroch ... Princíp fungovania optických senzorov je znázornený na obrázku nižšie

bariéra

Spomínate si na nejaké zábery z filmov, kde museli hlavní hrdinovia prejsť cez optické lúče a do žiadneho z nich nezasiahli? Ak sa lúča dotkla niektorá časť tela, spustil sa alarm.

Lúč je vyžarovaný nejakým zdrojom. A existuje aj „prijímač lúča“, teda vec, ktorá lúč prijíma. Akonáhle na prijímači lúča nie je žiadny lúč, okamžite sa v ňom zapne alebo vypne kontakt, ktorý bude priamo ovládať alarm alebo niečo iné podľa vášho uváženia. Zdroj lúča a prijímač, správne nazývaný "fotodetektor", sa v zásade dodávajú v pároch.

Optické snímače pohybu SKB IS sú v Rusku veľmi obľúbené.

Tieto typy snímačov majú zdroj svetla aj fotodetektor. Sú umiestnené priamo v tele týchto snímačov. Každý typ snímača je kompletný a používa sa v mnohých strojoch, kde je potrebná zvýšená presnosť spracovania, až do 1 mikrometra. V podstate ide o stroje so systémom H logické P softvér o doska ( CNC), ktoré fungujú podľa programu a vyžadujú minimálny zásah človeka. Na tomto princípe sú postavené tieto bezkontaktné snímače

Tieto typy snímačov sú označené písmenom „T“ a nazývajú sa bariéra. Akonáhle bol optický lúč prerušený, snímač fungoval.

výhody:

dosah môže dosiahnuť až 150 metrov
vysoká spoľahlivosť a odolnosť proti hluku

mínusy:

pri veľkých snímacích vzdialenostiach je potrebné jemné nastavenie fotodetektora na optický lúč.

Reflex

Reflexný typ snímačov je označený písmenom R. V týchto typoch snímačov sú vysielač a prijímač umiestnené v rovnakom kryte.

Princíp činnosti je možné vidieť na obrázku nižšie.

Svetlo z žiariča sa odráža od nejakého reflektora (reflektora) a vstupuje do prijímača. Akonáhle je lúč prerušený akýmkoľvek predmetom, senzor sa spustí. Tento snímač je veľmi vhodný na dopravníkových linkách pri počítaní produktov.

difúzia

A posledný typ optických snímačov - difúzia - označuje sa písmenom D. Môžu vyzerať inak:

Princíp činnosti je rovnaký ako pri reflexe, ale tu sa svetlo už odráža od predmetov. Takéto snímače sú navrhnuté pre malú snímaciu vzdialenosť a sú nenáročné vo svojej práci.

Kapacitné a indukčné snímače

Optika je optika, ale indukčné a kapacitné snímače sú vo svojej práci považované za najnáročnejšie a veľmi spoľahlivé. Takto vyzerajú

Sú si navzájom veľmi podobní. Princíp ich fungovania je spojený so zmenou magnetického a elektrického poľa. Indukčné snímače sa spustia, keď sa k nim privedie akýkoľvek kov. „Neopichujú“ iné materiály. Kapacitné fungujú takmer na akúkoľvek látku.

Ako funguje indukčný snímač

Ako sa hovorí, je lepšie raz vidieť ako stokrát počuť, tak si poďme trochu zaexperimentovať indukčné senzor.

Takže naším hosťom je indukčný snímač ruskej výroby

Čítame, čo je na ňom napísané

Značka snímača WBI bla bla bla bla, S - snímacia vzdialenosť, tu je to 2 mm, U1 - verzia pre mierne podnebie, IP - 67 - stupeň ochrany(v skratke, úroveň ochrany je tu veľmi strmá), U b - napätie, pri ktorom snímač pracuje, tu môže byť napätie v rozsahu od 10 do 30 voltov, Zaťažujem - zaťažujem prúd, tento snímač môže dodať až 200 miliampérov prúdu do záťaže, myslím si, že je to slušné.

Na zadnej strane štítku je schéma zapojenia tohto snímača.

Nuž, poďme zhodnotiť prácu snímača? Aby sme to urobili, držíme sa nákladu. Záťaž, ktorú budeme mať, je LED zapojená do série s odporom s nominálnou hodnotou 1 kOhm. Prečo potrebujeme rezistor? LED v okamihu zaradenia začne horúčkovito jesť prúd a vyhorí. Aby sa tomu zabránilo, odpor je umiestnený v sérii s LED.

Na hnedom vodiči snímača dodávame plus zo zdroja napájania a na modrom vodiči - mínus. Napätie, ktoré som vzal, bolo 15 voltov.

Prichádza chvíľa pravdy... Prinesieme kovový predmet do pracovnej oblasti senzora a senzor okamžite funguje, ako nám hovorí LED zabudovaná v senzore, ako aj naša experimentálna LED.

Senzor nereaguje na iné materiály ako kovy. Pohár kolofónie pre neho nič neznamená :-).

Namiesto LED je možné použiť vstup logického obvodu, to znamená, že snímač pri spustení vydá signál logickej jedna, ktorý možno použiť v digitálnych zariadeniach.

Záver

Vo svete elektroniky sa tieto tri typy snímačov čoraz viac používajú. Každý rok produkcia týchto senzorov rastie a rastie. Používajú sa v úplne odlišných oblastiach priemyslu. Bez týchto senzorov by automatizácia a robotizácia neboli možné. V tomto článku som analyzoval len tie najjednoduchšie senzory, ktoré nám dávajú len signál „zapnuté-vypnuté“ alebo odborne povedané jednu informáciu. Sofistikovanejšie typy senzorov môžu poskytnúť rôzne parametre a dokonca sa môžu pripojiť priamo k počítačom a iným zariadeniam.