Za šta se koristi senzor? Senzori su izvori primarnih informacija. Klasifikacija senzora. Vrste i vrste senzora. Rad sa raznim uređajima

Šta je senzor?

Sigurno ste čuli riječ “senzor” više puta. Očigledno, ova riječ znači neku vrstu tehnički uređaj. Šta je senzor i kako radi? Koje vrste senzora postoje? Razmotrimo sva ova pitanja detaljnije.

Koncept senzora

Trenutno se senzorom obično naziva element koji pretvara informacije primljene iz okoline u električni signal u svrhu daljeg prenošenja informacija nekom drugom uređaju. Tipično, senzor je strukturno odvojen dio mjernog sistema.

Senzori se koriste svuda: u automobilima, sistemima za grejanje, vodosnabdevanju, u proizvodnji, u medicini, čak iu ugostiteljskim objektima za merenje temperature kako bi se utvrdio stepen spremnosti nekog jela.

Klasifikacija senzora

Postoji nekoliko tipova klasifikacije senzora. Predstavićemo one najosnovnije.

Po vrsti mjerenja:

Senzori tlaka;
Senzori protoka;
Senzori za mjerenje razine;
Senzori za mjerenje temperature;
Senzori koncentracije;
Senzori radioaktivnosti;
Senzori pokreta;
Senzori položaja kuta;
Senzori za mjerenje mehaničkih veličina;
Senzori vibracija.

Klasifikacija prema tehnologiji proizvodnje:

Elementalni senzori;
Integrisani senzori.

Klasifikacija prema principu rada:

Ovo uključuje:

Optički senzori koji koriste elektromagnetno zračenje i reagiraju na vodenu paru, dim i razne vrste aerosola. Odnosi se na beskontaktne senzore. Princip njihovog rada zasniva se na detekciji od strane osjetljivog senzora utjecaja iritansa, na primjer, vodene pare. Ovi senzori se široko koriste u automatizovani sistemi menadžment.
Induktivni senzori. Oni su beskontaktni senzori i dizajnirani su za izračunavanje položaja objekta. Induktivni senzori su odlični u detekciji vibracija elektromagnetno polje. Njihov dizajn se zasniva na generatoru, koji stvara elektromagnetno polje, čije dejstvo na metalni predmet stvara amplitude vibracija na koje senzor reaguje. Takvi senzori se široko koriste u metalnim detektorima, kao iu raznim vrstama elektronskih brava.
Kapacitivni senzori. Ovi senzori se koriste u automobilima kao senzori za kišu, dodirna dugmad na kućanskim aparatima i senzori za mjerenje tekućine. Princip njihovog rada je da reaguju na uticaj tečnosti. Izolator takvih senzora ima dielektričnu konstantu. Tekućina, djelujući na izolator, uzrokuje pojavu električnog signala, koji se pretvara u informaciju. Takvi senzori se široko koriste u kućanskim aparatima.
Ćelije za opterećenje. Mjerač naprezanja je uređaj za mjerenje sile, pritiska, momenta, ubrzanja ili pomaka. Mehanizam njihovog djelovanja zasniva se na principu elastične sile. Takvi senzori se široko koriste u raznim vrstama vaga. Oni pretvaraju količinu deformacije u električni signal, drugim riječima, senzor detektuje utjecaj bilo koje sile na njega, nakon čega se elastični element deformira i mijenja se otpor mjerača naprezanja koji je ugrađen u takav senzor. . Zatim se informacija pretvara u električni signal i prenosi na drugi uređaj, na primjer, ekran.
Piezoelektrični senzori. Takvi senzori se široko koriste u mikrofonima i sonarima. Njihov princip rada zasniva se na polarizaciji dielektrika pod uticajem mehaničkog naprezanja. Drugim riječima, piezoelektrični senzori otkrivaju promjene električno polje, koji je bio podvrgnut mehaničkom udaru. Na primjer, u mikrofonu je to utjecaj glasa. Rezultat deformacije bit će pretvaranje primljenog signala u električni i njegov prijenos na drugi uređaj. Ovi senzori su rođeni zahvaljujući Jacquesu i Pierre Curieu 1880. godine.
Magnetno-električni senzori. Radi se o senzorima čiji je princip rada zasnovan na takozvanom Hallovom efektu. Ovi senzori se koriste u pametnim telefonima kao osnova za rad elektronskog kompasa, u elektromotorima i strujomjerima.
Nano senzori. Trenutno u razvoju. Najpopularnije oblasti za njih trebale bi biti medicina i robotika. Očekuje se da će ovi senzori postati nova klasa i da će naći široku upotrebu u budućnosti. Njihov princip rada bit će sličan mnogim drugim senzorima (otuda i nazivi nano-piezoelektrični senzori, nano mjerači deformacije, itd.), ali će njihove veličine biti višestruko manje

Da biste saznali više o senzorima, pročitajte ove članke.

Savremeni automobil se sastoji od mnogih mehaničkih, elektromehaničkih i elektronskih komponenti. Optimalne performanse motora moraju se osigurati bez obzira na spoljni uslovi. Kada se promeni vanjski faktori, rad jedinica i komponenti mora im se prilagoditi. Senzori vozila služe kao svojevrsni uređaji za praćenje rada vozila. Pogledajmo glavne senzore:

3. Senzor protoka vazduha u automobilu - na šta utiče?

Princip rada senzora protoka vazduha zasniva se na merenju količine toplote koja se prenosi na protok vazduha u usisnom razvodniku motora. Grijanje
Senzorski element je ugrađen ispred filtera za vazduh vozila. Promjena
brzina protoka zraka i, shodno tome, njegova maseni udio, odražava se u stepenu
promjene temperature grijaće spirale MAF senzora.

„Utrostručenje“ motora tokom rada i gubitak snage ukazuje na mogući kvar senzora protoka vazduha.

4. Senzor kiseonika, lambda sonda - kvar senzora

Senzor kiseonika ili lambda sonda određuju količinu kiseonika koja preostaje u izduvnom razvodniku nakon sagorevanja goriva. Lambda sonda je dio elektronskog sistema upravljanja motorom, koji reguliše količinu goriva, osiguravajući njegovo potpuno sagorijevanje. Karakterizira povećana potrošnja goriva mogući kvar senzor

5. Senzor gasa - znaci kvara

Ovaj senzor je elektromehanički uređaj koji se sastoji od senzorskog elementa i koračnog motora.

Osjetljivi element je
senzor temperature i koračni motor je aktuator.
Ovaj elektromehanički uređaj mijenja položaj ventila za gas
u odnosu na temperaturu rashladne tečnosti. Dakle, brzina rotacije
radilica motora zavisi od stepena zagrevanja rashladne tečnosti.

Karakterističan znak kvara ovog senzora je izostanak brzine zagrijavanja i povećana potrošnja goriva.

6. Senzor pritiska ulja - funkcije, kvar

Na japanskim automobilima ugrađen je membranski senzor pritiska ulja
tip. Senzor se sastoji od dvije šupljine odvojene fleksibilnom membranom. Ulje
djeluje na membranu s jedne strane, savijajući se pod pritiskom. U prostoriji za merenje
unutar šupljine senzora, membrana je spojena na šipku reostata.

Ovisno o pritisku motornog ulja, membrana se savija manje ili više, čime se mijenja ukupni otpor senzora. Senzor pritiska ulja nalazi se na bloku cilindra motora.

Lampica pritiska ulja koja gori na ploči automobila može ukazivati na kvar senzora.

7. Da li senzor detonacije motora ne radi?

Senzor detonacije motora mjeri vrijeme paljenja. Tokom normalnog rada motora, senzor je u načinu rada "praznog hoda". Kada se proces promeni
sagorevanje prema eksplozivnoj prirodi sagorevanja-detonacije goriva, senzor šalje signal elektronskom upravljačkom sistemu motora da promijeni ugao napredovanja
paljenje u pravcu smanjenja.

Nalazi se u području filtera zraka na bloku cilindra. Da biste provjerili funkcionalnost senzora detonacije, morate izvršiti.

8. Senzor ugla bregastog vratila - problemi sa motorom

Ovaj senzor se nalazi na glavi cilindra i mjeri brzinu rotacije
bregasta osovina motora, a na osnovu signala sa senzora, upravljačka jedinica određuje trenutni položaj klipova u cilindrima.

Neravnomjeran rad motora i isključivanje ukazuju na neispravan rad senzora. Test se provodi pomoću ohmmetra, mjereći otpor između terminala senzora.

9. ABS / ABS senzor u automobilu - provjerite funkcionalnost

ABS senzori elektromagnetnog tipa ugrađeni su na točkove automobila i deo su sistema protiv blokiranja točkova automobila.

Funkcija senzora je mjerenje brzine kotača. Predmet mjerenja senzora je signalni zupčasti disk, koji je postavljen na glavčinu točka. Ako je ABS senzor neispravan, lampica upozorenja na kontrolnoj tabli se ne gasi nakon pokretanja motora.

Tehnologija za određivanje funkcionalnosti senzora je mjerenje otpora između kontakata senzora; ako postoji kvar, otpor je nula.

10. Senzor nivoa goriva u automobilu - kako provjeriti njegovu funkcionalnost?

Senzor nivoa goriva ugrađen je u kućište pumpe za gorivo i sastoji se od nekoliko komponenti. Plovak, kroz dugu šipku, djeluje na sektorski reostat, koji mijenja otpor senzora u zavisnosti od nivoa goriva u rezervoaru automobila. Signali senzora se šalju na točkić ili elektronski indikator na kontrolnoj tabli vozila. Provjera funkcionalnosti senzora nivoa goriva vrši se ohmmetrom koji mjeri otpor između kontakata senzora.

Često radio element kao što je reed prekidač nalazi svoju primenu u elektronici. Njegova posebnost je sposobnost zatvaranja kontakata tokom zračenja magnetsko polje. Šta to znači? Uzimanjem jednostavnog magneta ili postavljanjem elektromagneta u blizinu reed prekidača, možete lako zatvoriti i otvoriti kontakte ovog radio elementa. U svojoj srži, to je neka vrsta beskontaktnog senzora.

Definicija pojma

Šta je beskontaktni senzor? Pod njim se podrazumijeva elektronski uređaj koji registruje prisustvo određenog objekta u svom području pokrivanja i radi bez ikakvih mehaničkih ili bilo kakvih drugih uticaja.

Najviše se koriste beskontaktni senzori raznim poljima. Ovo je kreacija kućanskih aparata i sigurnosni sistemi objekata, industrijske tehnologije i proizvodnja automobila. Inače, ovaj element se popularno naziva "beskontaktni prekidač".

Prednosti

Među glavnim prednostima beskontaktnih senzora su:

Kompaktne dimenzije;

Visok stepen nepropusnosti;

Trajnost i pouzdanost;

Mala težina;

Različite mogućnosti ugradnje;

Nema kontakta sa objektom i povratne informacije.

Klasifikacija

Postoje različite vrste senzora blizine. Klasificiraju se prema principu djelovanja i to su:

Capacitive;

Optical;

Inductive;

Ultrasonic;

Magnetosensitive;

Pirometrijski.

Razmotrimo svaku od ovih vrsta uređaja zasebno.

Kapacitivni senzori

Ovi uređaji su zasnovani na mjerenju električnih kondenzatora. Njihov dielektrik sadrži objekt koji je predmet registracije. Svrha ovih tipova beskontaktnih senzora je rad sa različitim aplikacijama. Ovo je, na primjer, prepoznavanje gesta. Proizvode se kapacitivni auto senzori kiša. Takvi uređaji daljinski mjere nivo tečnosti tokom obrade razni materijali itd.

Kapacitivni senzor blizine je analogni sistem koji radi na udaljenosti do sedamdeset centimetara. Za razliku od drugih vrsta sličnih uređaja, ima veću preciznost i osjetljivost. Uostalom, promjena kapacitivnosti u njemu se događa u samo nekoliko pikofarada.

Krug beskontaktnog senzora ovog tipa uključuje ploče koje se sastoje od provodnika štampana ploča, kao i punjenje. U tom slučaju se formira kondenzator. Štoviše, to će se dogoditi u bilo kojem trenutku ili u provodljivom uzemljenom elementu ili u nekom objektu čija se dielektrična konstanta razlikuje od zraka. Takav uređaj će raditi i ako se osoba ili dio njenog tijela pojavi u području pokrivenosti uređaja, što će biti slično potencijalu zemlje. Kako se prst približava, na primjer, kapacitivnost kondenzatora će se promijeniti. Čak i uzimajući u obzir činjenicu da je sistem nelinearan, neće mu biti teško otkriti strani objekt koji je nastao unutar granica koje se promatraju.

Dijagram povezivanja za takav beskontaktni senzor može biti komplikovan. Uređaj može koristiti nekoliko elemenata neovisnih jedan o drugom u smjeru lijevo/desno, kao i dolje/gore. Ovo će proširiti mogućnosti uređaja.

Optički senzori

Takvi beskontaktni prekidači danas se široko koriste u mnogim industrijama. ljudska aktivnost, gdje radi oprema potrebna za detekciju objekata. Prilikom povezivanja beskontaktnog senzora koristi se kodiranje. To vam omogućava da spriječite pogrešan rad uređaja zbog vanjskog utjecaja izvora svjetlosti. Slični senzori rade i kada niske temperature. U tim uslovima na njih se postavljaju termo kućišta.

Šta su optički nenadzirani senzori? Ovo elektronsko kolo, reagujući na promjene u svjetlosnom toku koji pada na prijemnik. Ovaj princip rada omogućava snimanje prisutnosti ili odsustva objekta u određenom prostornom području.

Dizajn optičkih beskontaktnih senzora ima dva glavna bloka. Jedan od njih je izvor zračenja, a drugi prijemnik. Mogu se nalaziti u istoj ili u različitim zgradama.

Kada se razmatra princip rada beskontaktnog senzora, mogu se razlikovati tri vrste optičkih uređaja:

Barijera. Rad optičkih prekidača ovog tipa (T) vrši se na direktni snop. U ovom slučaju, uređaji se sastoje od dva odvojena dijela - odašiljača i prijemnika, koji se nalaze koaksijalno jedan prema drugom. Fluks zračenja koji emituje emiter mora biti usmeren tačno na prijemnik. Kada je snop prekinut objektom, prekidač se aktivira. Takvi senzori imaju dobru otpornost na buku. Osim toga, ne boje se kapi kiše, prašine itd.
Difuzno. Rad optičkih prekidača tipa D zasniva se na korištenju zraka koji se odbija od objekta. Prijemnik i predajnik takvog uređaja nalaze se u jednom kućištu. Emiter usmjerava tok prema objektu. Zraka, koja se odbija od njegove površine, raspoređuje se u različitim smjerovima. U tom slučaju, dio toka se vraća nazad, gdje ga prijemnik hvata. Kao rezultat toga, prekidač se isključuje.
Reflex. Takvi optički senzori blizine su tipa R. Oni koriste snop reflektiran od reflektora. Prijemnik i emiter takvog uređaja također se nalaze u istom kućištu. Kada snop udari u reflektor, reflektuje se i završava u području prijemnika, uslijed čega se uređaj aktivira. Takvi uređaji rade na udaljenosti od objekta ne većoj od 10 metara. Možda se mogu koristiti za fiksiranje prozirnih predmeta.

Induktivni senzori

Rad ovog uređaja temelji se na principu uzimanja u obzir promjena induktivnosti njegovih glavnih komponenti - zavojnice i jezgre. Odatle potiče naziv takvog senzora.

Promjene indukcije ukazuju na to da se u magnetskom polju zavojnice pojavio metalni predmet, koji ga je promijenio i, shodno tome, cijeli spojni krug, čija je glavna funkcija dodijeljena komparatoru. U tom slučaju, signal se šalje na relej i električna struja se isključuje.

Na osnovu toga možemo govoriti o glavnoj namjeni takvog uređaja. Koristi se za mjerenje kretanja dijela opreme koji se mora isključiti ako se prekorače granice kretanja. Sami senzori imaju granice kretanja u rasponu od jednog mikrona do dvadeset milimetara. U tom smislu, takav uređaj se naziva i induktivni prekidač položaja.

Pregled beskontaktnih senzora ovog tipa omogućava nam da razlikujemo nekoliko varijanti. Ova klasifikacija se zasniva na različite količine priključne žice:

Dvožični. Takvi induktivni senzori su povezani direktno na strujni krug. Ovo je najjednostavnija, ali u isto vrijeme prilično hirovita opcija. Zahtijeva nominalni otpor opterećenja. Ako se ovaj indikator smanji ili poveća, rad uređaja postaje neispravan.
Trožični. Ovaj tip indukcijskog senzora je najčešći. U takvim krugovima dvije žice trebaju biti spojene na napon, a jedna žica treba biti spojena direktno na opterećenje.
Četvoro- i petožični. U ovim senzorima dvije žice su spojene na opterećenje, a peta se koristi za odabir željenog načina rada.

Ultrazvučni senzori

Ovi uređaji imaju široku primjenu u raznim proizvodnim područjima, rješavajući mnoge probleme u automatizaciji tehnoloških ciklusa. Ultrazvučni senzori blizine koriste se za određivanje lokacije i udaljenosti različitih objekata.

Na primjer, koriste se za otkrivanje etiketa, čak i prozirnih, za mjerenje udaljenosti i kontrolu kretanja objekta. Koriste se za određivanje nivoa tečnosti. Potreba za tim se javlja, na primjer, da se pri izvođenju uzme u obzir potrošnja goriva transportni radovi. A ovo su samo neke od mnogih aplikacija za ultrazvučne prekidače.

Takvi senzori su prilično kompaktni. Odlikuje ih visokokvalitetna konstrukcija i odsustvo raznih pokretnih dijelova. Ova oprema se ne boji kontaminacije, što je vrlo važno u industrijskim uvjetima, a također ne zahtijeva gotovo nikakvo održavanje.

Ultrazvučni senzor sadrži piezoelektrični grijač, koji je istovremeno i emiter i prijemnik. Ovaj strukturni dio reproducira tok zvučnih impulsa, prima ga i pretvara primljeni signal u napon. Zatim se šalje na kontroler, koji obrađuje podatke i izračunava udaljenost na kojoj se objekt nalazi. Ova tehnologija se zove eholokacija.

Aktivni opseg ultrazvučnog senzora je radni opseg detekcije. Ovo je udaljenost unutar koje ultrazvučni uređaj može „vidjeti“ objekt, bez obzira da li se približava senzorskom elementu u aksijalnom smjeru ili se kreće preko zvučnog konusa.

Ovisno o principu rada, razlikuju se ultrazvučni senzori:

Odredbe. Takvi uređaji se koriste za izračunavanje vremenskog intervala potrebnog da zvuk putuje od uređaja do određenog objekta i natrag. Beskontaktni ultrazvučni senzori položaja koriste se za praćenje lokacije i prisutnosti različitih mehanizama, kao i za njihovo brojanje. Takvi uređaji se također koriste kao indikatori nivoa za različite tekućine ili rasute materijale.
Rastojanja i kretanja. Princip rada takvih uređaja sličan je onom koji se koristi u gore opisanom uređaju. Jedina razlika je vrsta signala koji je prisutan na izlazu. Analogno je, nije diskretno. Senzori ovog tipa se koriste za pretvaranje postojećih pokazatelja udaljenosti do objekta u određene električne signale.

Magnetski senzori

Ovi prekidači se koriste za kontrolu položaja. Senzori se aktiviraju kada se magnet, koji se nalazi na pokretnom dijelu mehanizma, približi. Takvi uređaji su napredovali temperaturni raspon(od -60 do +125 stepeni Celzijusa). Ova funkcionalnost vam omogućava automatizaciju veliki broj složene proizvodne procese.

Koristi se beskontaktni temperaturni senzor magnetno osjetljivog tipa:

U hemijskoj i metalurškoj industriji;

U regijama krajnjeg sjevera;

Na voznim parkovima;

U rashladnim jedinicama;

Na kamionskim dizalicama;

Svoju primjenu nalaze u sigurnosni sistemi zgradama, kao i za automatsko otvaranje prozora i ulaznih vrata.

Najmoderniji i najbrže djelujući su magnetski osjetljivi senzori koji rade na Hallovom efektu. Nisu podložni mehaničkom habanju, jer imaju elektronski izlazni prekidač. Resurs takvih senzora je praktički neograničen. U tom smislu, njihova upotreba je korisna i praktično rešenje zadaci mjerenja broja okretaja vratila, fiksiranja lokacije objekata koji se brzo kreću itd.

Prilikom mjerenja nivoa tekućine široko se koriste magnetski osjetljivi senzori tipa plovka. Oni su najbolja opcija za određivanje potrebnih pokazatelja zbog jeftine cijene i jednostavnosti dizajna.

Mikrotalasni senzori

Ova vrsta beskontaktnih prekidača je najviše univerzalna opcija dizajn, koji se može postići kontinuiranim skeniranjem servisnog područja. Treba imati na umu da su oni u višoj cjenovna kategorija nego, na primjer, ultrazvučni analozi.

Funkcioniranje takvog uređaja nastaje zbog emisije elektromagnetnih valova visoke frekvencije, čija se vrijednost neznatno razlikuje kod uređaja različitih proizvođača. Mikrovalni senzori su konfigurisani da skeniraju i primaju reflektovane talase. Ovo omogućava uređaju da zabilježi i najmanje promjene u elektromagnetnoj pozadini. Ako se to dogodi, sistem upozorenja spojen na senzor se odmah aktivira u obliku alarma, rasvjete itd.

Mikrotalasni uređaji imaju povećanu radnu tačnost i osjetljivost. One nisu barijere zidovi od cigle, vrata i namještaj. Ovu činjenicu treba uzeti u obzir prilikom instalacije sistema. Nivo osjetljivosti uređaja može se promijeniti podešavanjem senzora pokreta.

Mikrotalasni prekidači se koriste za kontrolu unutrašnje i spoljašnje rasvjete, alarmnih uređaja, električnih uređaja itd.

Pirometrijski senzori

Tijelo bilo kojeg živog bića karakterizira prisustvo toplinskog zračenja, koje je snop elektromagnetnih talasa različite dužine. Kako temperatura tijela raste, povećava se i količina energije koju emituje.

Senzori koji se nazivaju pirometrijski senzori rade na osnovu detekcije toplotnog zračenja. Oni su:

Ukupno zračenje, mjereno ukupno toplotnu energiju tijela;

Djelomično zračenje, mjerenje energije područja ograničenog prijemnikom;

Spektralni omjeri, koji daju pokazatelj energetskog odnosa određenih dijelova spektra.

Beskontaktni senzori se najčešće koriste u uređajima koji bilježe kretanje objekata.

Prekidači na dodir

Tehnologije u razvoju uticale su na gotovo sve sfere ljudske aktivnosti. Nisu zanemarili ni pitanja poboljšanja doma. Jedan upečatljiv primjer ovoga je prekidač na dodir. Ovaj uređaj vam omogućava da kontrolišete osvetljenje prostorije laganim dodirom.

Prekidač na dodir reaguje odmah čak i na najmanji dodir dugmeta. Njegov dizajn uključuje tri glavna elementa. Među njima:

Upravljačka jedinica koja obrađuje primljeni signal i prenosi ga potrebne elemente.
Uređaj za prebacivanje. Ovaj dio zatvara i otvara strujni krug, a također mijenja struju koju troši lampa.
Kontrolna (dodirna) ploča. Koristeći ovaj dio, prekidač prima signale s daljinskog upravljača ili s dodira. Najviše savremenih uređaja aktiviraju se kada držite ruku pored njih.

Standardni modeli mogu:

Uključite i isključite svjetla;

Podesite svjetlinu;

Praćenje rada uređaja za grijanje, prijavljivanje promjena temperature;

Otvaranje i zatvaranje roleta;

Uključite i isključite kućne uređaje.

Prekidači na dodir proizvode razne vrste. Konkretan model se bira ovisno o potrebama poslovne ili stambene zgrade. Na primjer, želja za kupnjom i ugradnjom dodirnog uređaja može se pojaviti zbog lokacije stacionarnog prekidača na nezgodnom mjestu s nemogućnošću pomicanja. Ili možda postoji osoba koja živi u kući ili stanu čija je pokretljivost ograničena. Ponekad se stacionarni prekidači nalaze na takvoj visini da su nedostupni djeci. Za rješavanje problema potrebno je odabrati određeni model. Neki vlasnici radije instaliraju prekidače na dodir kako bi promijenili jačinu svjetla bez ustajanja iz kreveta itd.

U sistemima automatizacije, senzor je dizajniran da konvertuje kontrolisanu ili kontrolisanu veličinu (parametar kontrolisanog objekta) u izlazni signal koji je pogodniji za dalje kretanje informacija. Stoga se senzor često naziva pretvaračem, iako je ovaj izraz previše općenit, budući da je svaki element automatizacije i telemehanike, koji ima ulaz i izlaz, u jednoj ili drugoj mjeri pretvarač.

U najjednostavnijem slučaju, senzor vrši samo jednu transformaciju Y=f(X), kao što je, na primjer, sila kretanja (u oprugi), ili temperatura u elektromotornu silu (u termoelementu) itd. Ova vrsta senzora se zove senzori za direktnu konverziju. Međutim, u velikom broju slučajeva nije moguće direktno utjecati na ulaznu vrijednost X na traženu ulaznu vrijednost U (ako je takva veza nezgodna ili ne daje željene kvalitete). U ovom slučaju se provode uzastopne transformacije: ulazna vrijednost X utječe na intermedijer Z, a vrijednost Z utiče na traženu vrijednost Y:

Z=f1(X); Y=f2(Z)

Rezultat je funkcija koja povezuje X sa Y:

Y=f2=F(X).

Broj takvih uzastopnih transformacija može biti veći od dvije, i opšti slučaj Funkcionalna veza između Y i X može proći kroz brojne međuveličine:

Y=fn(...)=F(X).

Senzori koji imaju takve zavisnosti se nazivaju senzori sa serijskom konverzijom. Svi ostali dijelovi se zovu posrednička tijela. U senzoru sa dvije transformacije nema međuorgana, ima samo osjetilni i aktuacijski organ. Često isto strukturni element obavlja funkcije nekoliko organa. Na primjer, elastična membrana obavlja funkciju osjetilnog organa (pretvaranje pritiska u snagu) i funkciju izvršnog organa (pretvaranje sile u pomak).

Klasifikacija senzora.

Izuzetna raznolikost senzora koji se koriste u modernoj automatizaciji zahtijeva njihovu klasifikaciju. Trenutno su poznati sljedeći tipovi senzora, koji se najprikladnije klasificiraju prema ulaznoj vrijednosti koja praktično odgovara principu rada:

Naziv senzora	Ulazna količina
Mehanički	Pomicanje krutog tijela
Električni	Električna količina
Hidraulični	Pokretna tečnost
Pneumatski	Kretanje gasa
Thermal
Optic	Svjetlosna magnituda
Acoustic	Magnituda zvuka
Radio talas	Radio talasi
	Nuklearna radijacija

Ovdje razmatramo najčešće senzore u kojima je barem jedna od veličina (ulaz ili izlaz) električna.

Senzori se također razlikuju po opsegu varijacije ulaznog signala. Na primjer, neki električni temperaturni senzori dizajnirani su za mjerenje temperatura od 0 do 100°C, dok su drugi dizajnirani za mjerenje temperatura od 0 do 1600°C. Veoma je važno da opseg varijacije izlaznog signala bude isti (unifikovan) za različite uređaje. Objedinjavanje izlaznih signala senzora omogućava korištenje uobičajenih elemenata za pojačanje i aktiviranje u većini slučajeva različiti sistemi automatizacija.

Električni senzori su među najvažnijim elementima sistema automatizacije. Uz pomoć senzora, kontrolisana ili kontrolisana veličina se pretvara u signal, u zavisnosti od promene u kojoj se odvija ceo proces upravljanja. Najrasprostranjeniji senzori u automatizaciji su senzori sa električnim izlaznim signalom. To se prvenstveno objašnjava praktičnošću prijenosa električnog signala na daljinu, njegovom obradom i mogućnošću konverzije električna energija V mehanički rad. Osim električnih, rašireni su mehanički, hidraulični i pneumatski senzori.

Električni senzori, ovisno o principu transformacije koju proizvode, dijele se na dvije vrste - modulatore i generatore.

Kod modulatora (parametarskih senzora), ulazna energija djeluje na pomoćno električno kolo, mijenjajući njegove parametre i modulirajući vrijednost i prirodu struje ili napona iz vanjskog izvora energije. Zbog toga se signal primljen na ulazu senzora istovremeno pojačava. Prisustvo vanjskog izvora energije je preduslov rad senzora - modulatora.

Rice. 1. Funkcionalni blokovi senzora - modulatora (a) i senzora - generatora (b).

Modulacija se vrši promjenom jednog od tri parametra - omskog otpora, induktivnosti, kapacitivnosti. U skladu s tim razlikuju se grupe omskih, induktivnih i kapacitivnih senzora.

Svaka od ovih grupa može se podijeliti u podgrupe. Dakle, najopsežnija grupa omskih senzora može se podijeliti u podgrupe: mjerači naprezanja, potenciometri, termistori, fotootpornici. Druga podgrupa uključuje opcije za induktivne senzore, magnetoelastične i transformatorske. Treća podgrupa ujedinjuje razne vrste kapacitivni senzori.

Drugi tip - senzor-generatori su jednostavno pretvarači. Zasnivaju se na nastanku elektromotorne sile pod uticajem razne procese povezan sa kontrolisanom varijablom. Do pojave takve elektromotorne sile može doći, na primjer, zbog elektromagnetna indukcija, termoelektricitet, piezoelektricitet, fotoelektricitet i druge pojave koje uzrokuju razdvajanje električnih naboja. Prema ovim pojavama senzori generatora se dijele na indukcijske, termoelektrične, piezoelektrične i fotoelektrične.

Moguće su i grupe električnih, elektrostatičkih, Hall senzora itd.

Potenciometrijski i deformacijski senzori.

Potenciometrijski senzori se koriste za pretvaranje kutnih ili linearnih kretanja u električni signal. Potenciometrijski senzor je promjenjivi otpornik koji se može spojiti pomoću kruga reostata ili potenciometarskog (djelitelja napona).

Strukturno, potenciometrijski senzor je elektromehanički uređaj (slika 2-1), koji se sastoji od okvira 1 sa tankom žicom (namotajem) namotanom na njega od legura sa visokim otpornost, klizni kontakt - četka 2 i strujni provodnik 3, napravljen u obliku kliznog kontakta ili spiralne opruge.

Okvir sa namotanom žicom je nepomično fiksiran, a četkica je mehanički povezana s pokretnim dijelom op-pojačala, čije kretanje se mora pretvoriti u električni signal. Kada se četka pomiče, aktivni otpor Rx dijela žice između četke i jednog od terminala namotaja senzora se mijenja.

Ovisno o spojnom krugu senzora, kretanje se može pretvoriti u promjenu aktivnog otpora ili struje (kod serijskog spojnog kruga) ili u promjenu napona (sa vezom djelitelja napona). Na točnost konverzije kada se spajaju u seriju značajno utiču promjene otpora spojnih žica i prijelaznog otpora između četke i namotaja senzora.

U uređajima za automatizaciju češće se koristi uključivanje potenciometrijskih senzora koji koriste krug djelitelja napona. Prilikom jednostranog pomicanja pokretnog dijela op-ampa koristi se jednociklusni sklopni krug, koji daje nepovratnu statičku karakteristiku. Za bilateralno kretanje koristi se prekidački sklop push-pull, koji daje reverzibilnu karakteristiku (slika 2-2).

Ovisno o dizajnu i funkcionalnom zakonu koji povezuje izlazni signal senzora s kretanjem četke, razlikuje se nekoliko tipova potenciometrijskih senzora.

Linearni potenciometrijski senzori.

Imaju isti poprečni presjek okvira po cijeloj dužini. Prečnik žice i korak namotaja su konstantni. U stanju mirovanja (sa opterećenjem Rn→∞ i I→0), izlazni napon linearnog potenciometrijskog senzora Uout proporcionalan je kretanju četke x: Uout = (U0/L)x, gdje je U0 napon napajanja senzora ; dužina l-namotaja. Napon napajanja senzora U0 i dužina namota L su konstantne vrijednosti, dakle u konačnom obliku: Uout = kx, gdje je k=U0/L koeficijent prijenosa.

Funkcionalni potenciometrijski senzori.

Imaju funkcionalnu nelinearnu vezu između kretanja četkice i izlaznog napona: Uout= f(x). Često se koriste funkcionalni potenciometri sa trigonometrijskim, energetskim ili logaritamskim karakteristikama. Funkcionalni potenciometri se koriste u analognim automatskim računskim uređajima, u plutajućim mjeračima nivoa tekućine za složene rezervoare geometrijski oblik itd. Od potenciometrijskih senzora možete dobiti potrebnu funkcionalnu zavisnost razne metode: promjenom visine okvira potenciometra (glatko ili stepenasto), zaobilazeći dijelove namotaja potenciometra sa otpornicima.

Potenciometrijski senzori sa više obrtaja.

Oni su konstruktivna raznolikost linearni potenciometrijski senzori sa kutnim pomicanjem četke. Za senzore sa više obrtaja, četka se mora nekoliko puta rotirati za ugao od 360° da bi se pomerila celokupna dužina namota L. Prednosti senzora sa više obrtaja su visoka tačnost, nizak prag osetljivosti, male dimenzije, nedostaci - relativno veliki moment trenja, složenost dizajna, prisustvo nekoliko kliznih kontakata

i teškoća upotrebe u sistemima velike brzine.

Potenciometrijski senzori od metalnog filma.

Ovo je novi obećavajući dizajn potenciometrijskih senzora. Njihov okvir je

staklena ili keramička ploča na koju se nanosi tanak sloj (nekoliko mikrometara) metala visoke otpornosti. Signal sa potenciometrijskih senzora sa metalnim filmom prikuplja se pomoću metal-keramičkih četkica. Promjena širine metalnog filma ili njegove debljine omogućava vam da dobijete linearnu ili nelinearnu karakteristiku potenciometrijskog senzora bez promjene njegovog dizajna. Koristeći obradu elektronskih ili laserskih zraka, moguće je automatski prilagoditi otpor senzora i njegove karakteristike na navedene vrijednosti. Dimenzije potenciometrijskih senzora od metalnog filma su znatno manje od žičanih senzora, a prag osjetljivosti je praktički jednak nuli zbog odsustva zavoja namotaja.

Prilikom procjene potenciometrijskih senzora, treba napomenuti da oni imaju značajne prednosti i velike nedostatke. Njihove prednosti su: jednostavnost dizajna; visoki nivo izlazni signal (napon - do nekoliko desetina volti, struja - do nekoliko desetina miliampera); mogućnost rada i stalno i naizmjenična struja. Njihovi nedostaci su: nedovoljno visoka pouzdanost i ograničena izdržljivost zbog prisutnosti kliznog kontakta i abrazije namotaja; utjecaj na karakteristike otpornosti na opterećenje; gubici energije zbog disipacije snage aktivnim otporom namota; relativno veliki obrtni moment potreban da bi se pokretni dio senzora rotirao četkom.

Elektronski senzori (brojila) su važna komponenta u automatizaciji bilo kojeg tehnološkim procesima i u upravljanju raznim mašinama i mehanizmima.

Korišćenjem elektronskih uređaja možete dobiti potpune informacije o parametrima nadzirane opreme.

Princip rada svakog elektronskog senzora zasniva se na pretvaranju praćenih indikatora u signal, koji se prenosi na dalju obradu od strane upravljačkog uređaja. Moguće je mjeriti bilo koje veličine - temperaturu, pritisak, električni napon i struju, intenzitet svjetlosti i druge pokazatelje.

Popularnost elektronskih brojila određena je sljedećim: karakteristike dizajna, posebno je moguće:

prenijeti izmjerene parametre na gotovo bilo koju udaljenost;
pretvoriti indikatore u digitalni kod za postizanje visoke osjetljivosti i brzine;
prenos podataka najvećom mogućom brzinom.

Po principu rada elektronski senzori podijeljeno u nekoliko kategorija ovisno o principu rada. Neki od najpopularnijih su:

kapacitivni;
induktivni;
optički.

Svaka opcija ima određene prednosti koje određuju optimalan opseg njene primjene. Princip rada bilo koje vrste brojila može varirati u zavisnosti od dizajna i opreme za praćenje koja se koristi.

KAPACITIVNI SENZORI

Princip rada elektronskog kapacitivnog senzora zasniva se na promeni kapacitivnosti ravnog ili cilindričnog kondenzatora u zavisnosti od kretanja jedne od ploča. Uzima se u obzir i indikator kao što je dielektrična konstanta medija između ploča. Jedna od prednosti ovakvih uređaja je što su vrlo jednostavan dizajn, što vam omogućava da postignete dobre performanse snagu i pouzdanost.

Također, mjerači ove vrste nisu podložni izobličenju indikatora zbog promjena temperature. Jedini uslov za tačne indikatore je zaštita od prašine, vlage i korozije.

Kapacitivni senzori se široko koriste u raznim industrijama. Uređaji su jednostavni za proizvodnju, imaju niske troškove proizvodnje, a istovremeno imaju dug vijek trajanja i visoku osjetljivost.

Ovisno o dizajnu, uređaji se dijele na jednokapacitetne i alkoholne. Druga opcija je teža za proizvodnju, ali je karakterizirana povećanom preciznošću mjerenja.

Područje primjene.

Za mjerenje linearnih i kutnih pomaka najčešće se koriste kapacitivni senzori, a dizajn uređaja može varirati ovisno o metodi mjerenja (mijenja se površina elektroda ili razmak između njih). Za mjerenje kutnih pomaka koriste se senzori s promjenjivom površinom kondenzatorskih ploča.

Kapacitivni pretvarači se također koriste za mjerenje tlaka. Dizajn predviđa postojanje jedne elektrode s dijafragmom, koja se savija pod pritiskom, mijenjajući kapacitet kondenzatora, što se bilježi mjernim krugom.

Dakle, mjerači kapacitivnosti mogu se koristiti u svim sistemima upravljanja i regulacije. U energetici, mašinstvu i građevinarstvu obično se koriste senzori linearnog i kutnog pomaka. Kapacitivni pretvarači nivoa su najefikasniji pri radu rasuti materijali i tečnosti, a često se koriste u hemijskoj i prehrambenoj industriji.

Elektronski kapacitivni senzori se koriste za precizno mjerenje vlažnosti zraka, debljine dielektrika, različitih deformacija, linearnih i kutnih ubrzanja, osiguravajući točnost u širokom rasponu uvjeta.

INDUKTIVNI SENZORI

Beskontaktni induktivni senzori rade na principu promjene induktivnosti zavojnice s jezgrom. Ključna karakteristika ove vrste brojila je da reaguju samo na promjene lokacije metalni predmeti. Metal ima direktan uticaj na elektromagnetno polje zavojnice, koje pokreće senzor.

Tako pomoću induktivnog senzora možete efikasno pratiti položaj metalnih predmeta u prostoru. Ovo omogućava upotrebu induktivnih mjerača u bilo kojoj industriji gdje je potrebno praćenje položaja različitih strukturnih elemenata.

Jedan od zanimljive karakteristike senzor - elektromagnetno polje se mijenja različito, ovisno o vrsti metala, što donekle proširuje opseg primjene uređaja.

Induktivni senzori imaju niz prednosti, od kojih posebnu pažnju zaslužuje nedostatak pokretnih dijelova, što značajno povećava pouzdanost i čvrstoću konstrukcije. Senzori se mogu priključiti i na industrijske izvore napona, a princip rada mjerača garantuje visoku osjetljivost.

Induktivni senzori se proizvode u nekoliko faktora oblika za najprikladniju instalaciju i rad, na primjer, dvostruka brojila (dva namotaja u jednom kućištu).

Područje primjene.

Obim upotrebe induktivnih brojila je automatizacija u bilo kojoj oblasti industrije. Jednostavan primjer - uređaj se može koristiti kao alternativa krajnjem prekidaču, a brzina odziva će se povećati. Senzori su smešteni u kućište otporno na prašinu i vlagu za upotrebu u najtežim uslovima.

Uređaji se mogu koristiti za mjerenje najrazličitijih veličina - za to koriste pretvarače izmjerenog indikatora u količinu kretanja koju uređaj bilježi.

OPTIČKI SENZORI

Beskontaktni elektronički optički senzori su jedan od najpopularnijih tipova mjerača u industrijama koje zahtijevaju efikasno pozicioniranje bilo kojeg objekta s maksimalnom preciznošću.

Princip rada ove vrste mjerača zasniva se na snimanju promjena svjetlosnog toka kada objekt prođe kroz njega. Najviše jednostavno kolo Uređaj se sastoji od emitera (LED) i fotodetektora koji pretvara svjetlosno zračenje u električni signal.

Moderna optička brojila koriste moderna elektronski sistem kodiranje, koje eliminiše uticaj stranih izvora svetlosti (zaštita od lažnih alarma).

Konstruktivno, optička brojila mogu biti izrađena ili u odvojenim kućištima za emiter i prijemnik, ili u jednom, ovisno o principu rada uređaja i području njegove primjene. Kućište dodatno pruža zaštitu od prašine i vlage (za rad na niskim temperaturama koriste se posebna termo kućišta).

Optički senzori se klasifikuju u zavisnosti od njihove radne šeme. Najčešći tip je barijera, koja se sastoji od emitera i prijemnika koji se nalaze strogo jedan nasuprot drugom. Kada objekt prekine konstantan tok svjetlosti, uređaj generiše odgovarajući signal.

Drugi popularni tip je difuzni optički mjerač, u kojem se emiter i fotodetektor nalaze u istom kućištu. Princip rada se zasniva na refleksiji zraka od objekta. Reflektirani svjetlosni tok se hvata fotodetektorom, nakon čega se pokreće elektronika.

Treća opcija je refleksni optički senzor. Kao i kod difuznog mjerača, emiter i prijemnik su strukturno napravljeni u istom kućištu, ali se svjetlosni tok odbija od posebnog reflektora.

Upotreba.

Optički senzori se široko koriste u automatizovanim sistemima upravljanja i koriste se za detekciju objekata i njihovo brojanje. Relativno jednostavan dizajn osigurava pouzdanost i visoka tačnost mjerenja. Kodirani svjetlosni signal pruža zaštitu od vanjskih faktora, a elektronika omogućava određivanje ne samo prisutnosti objekata, već i njihovih svojstava (dimenzija, transparentnost itd.).

Optički uređaji se široko koriste u sigurnosnim sistemima, gdje se koriste kao efikasni senzori pokreta. Bez obzira na vrstu, elektronski senzori su najbolja opcija Za savremeni sistemi upravljačka i automatska oprema.

Visoka tačnost i brzina mjerenja osiguravaju pravilan rad opreme uz minimalna odstupanja. Štoviše, većina elektronskih brojila je beskontaktna, što povećava pouzdanost uređaja nekoliko puta i jamči dug vijek trajanja čak iu teškim proizvodnim uvjetima.

Materijali predstavljeni na stranici su samo u informativne svrhe i ne mogu se koristiti kao smjernice ili regulatorni dokumenti.