La ce se foloseste senzorul? Senzorii sunt surse de informații primare. Clasificarea senzorilor. Tipuri și tipuri de senzori. Lucrați cu diverse dispozitive

Ce este un senzor?



Cu siguranță ați auzit de mai multe ori cuvântul „senzor”. Evident, acest cuvânt înseamnă un fel de dispozitiv tehnic. Ce este un senzor și cum funcționează? Ce tipuri de senzori există? Să luăm în considerare toate aceste întrebări mai detaliat.

Conceptul senzorului

În prezent, un senzor este de obicei numit un element care convertește informațiile primite din mediu într-un semnal electric în scopul transmiterii ulterioare a informațiilor către un alt dispozitiv. De obicei, senzorul este o parte separată din punct de vedere structural a sistemului de măsurare.

Senzorii sunt folosiți peste tot: în mașini, sisteme de încălzire, alimentare cu apă, în producție, în medicină, chiar și în unitățile de catering pentru a măsura temperatura pentru a determina gradul de pregătire a unui fel de mâncare.

Clasificarea senzorilor

Există mai multe tipuri de clasificare a senzorilor. Le vom prezenta pe cele mai de bază.

După tipul de măsurare:

  • Senzori de presiune;
  • Senzori de debit;
  • Senzori de nivel;
  • Senzori de măsurare a temperaturii;
  • Senzori de concentrare;
  • Senzori de radioactivitate;
  • Senzori de miscare;
  • Senzori de poziție unghiulară;
  • Senzori pentru măsurarea mărimilor mecanice;
  • Senzori de vibrații.

Clasificare după tehnologie de fabricație:

  • Senzori elementali;
  • Senzori integrati.

Clasificare după principiul de funcționare:

Aceasta include:

  • Senzori optici care folosesc radiații electromagnetice și răspund la vapori de apă, fum și diverse tipuri de aerosoli. Se referă la senzori fără contact. Principiul funcționării lor se bazează pe detectarea de către un senzor sensibil a influenței unui iritant, de exemplu, vaporii de apă. Acești senzori sunt utilizați pe scară largă în sisteme automatizate management.
  • Senzori inductivi. Sunt senzori fără contact și sunt proiectați pentru a calcula poziția unui obiect. Senzorii inductivi sunt excelenți în detectarea vibrațiilor câmp electromagnetic. Designul lor se bazează pe un generator, care creează un câmp electromagnetic, al cărui efect asupra unui obiect metalic generează amplitudini de vibrație la care răspunde senzorul. Astfel de senzori sunt utilizați pe scară largă în detectoarele de metale, precum și în diferite tipuri de încuietori electronice.
  • Senzori capacitivi. Acești senzori sunt utilizați în mașini ca senzori de ploaie, butoane tactile pe aparatele de uz casnic și senzori de măsurare a lichidelor. Principiul funcționării lor este de a răspunde la influența lichidului. Izolatorul unor astfel de senzori are o constantă dielectrică. Lichidul, acționând asupra izolatorului, provoacă apariția unui semnal electric, care este convertit în informație. Astfel de senzori sunt utilizați pe scară largă în aparatele de uz casnic.
  • Celulele de sarcină. Extensometrele sunt un dispozitiv pentru măsurarea forței, presiunii, cuplului, accelerației sau deplasării. Mecanismul acțiunii lor se bazează pe principiul forței elastice. Astfel de senzori sunt utilizați pe scară largă în diferite tipuri de cântare. Ele convertesc cantitatea de deformare într-un semnal electric, cu alte cuvinte, senzorul detectează impactul oricărei forțe asupra acestuia, după care elementul elastic este deformat și rezistența extensometrului, care este încorporat într-un astfel de senzor, se modifică. . Apoi, informațiile sunt convertite într-un semnal electric și transmise către un alt dispozitiv, de exemplu, un afișaj.
  • Senzori piezoelectrici. Astfel de senzori sunt utilizați pe scară largă în microfoane și sonare. Principiul lor de funcționare se bazează pe polarizarea dielectricului sub influența solicitărilor mecanice. Cu alte cuvinte, senzorii piezoelectrici detectează modificări câmp electric, care a fost supus unui impact mecanic. De exemplu, într-un microfon aceasta este influența vocii. Rezultatul deformării va fi conversia semnalului recepționat într-unul electric și transmiterea acestuia către un alt dispozitiv. Acești senzori s-au născut datorită lui Jacques și Pierre Curie în 1880.
  • Senzori magnetico-electrici. Aceștia sunt senzori al căror principiu de funcționare se bazează pe așa-numitul efect Hall. Acești senzori sunt utilizați în smartphone-uri ca bază pentru funcționarea unei busole electronice, în motoarele electrice și în contoarele de curent.
  • Nano senzori. În prezent în curs de dezvoltare. Cele mai populare domenii pentru ei ar trebui să fie medicina și robotica. Este de așteptat ca acești senzori să devină o nouă clasă și să găsească o utilizare pe scară largă în viitor. Principiul lor de funcționare va fi similar cu mulți alți senzori (de unde și denumirea de senzori nano-piezoelectrici, nano-extensometre etc.), dar dimensiunile lor vor fi de multe ori mai mici

Pentru a afla mai multe despre senzori, citiți aceste articole.

O mașină modernă este formată din multe componente mecanice, electromecanice și electronice. Performanța optimă a motorului trebuie asigurată indiferent de conditii externe. La schimbare factori externi, funcționarea unităților și componentelor trebuie să se adapteze acestora. Senzorii vehiculului servesc ca un fel de dispozitiv de monitorizare pentru funcționarea vehiculului. Să ne uităm la senzorii principali:

3. Senzor debit de aer într-o mașină - ce afectează?

Principiul de funcționare al senzorului de debit de aer se bazează pe măsurarea cantității de căldură transferată către fluxul de aer din galeria de admisie a motorului. Încălzire
Elementul senzor este instalat în fața filtrului de aer al vehiculului. Schimba
viteza fluxului de aer și, în consecință, ea fracție de masă, se reflectă în grad
modificări ale temperaturii bobinei de încălzire a senzorului MAF.

„Tropirea” motorului în timpul funcționării și pierderea puterii indică o posibilă defecțiune a senzorului de debit de aer.

4. Senzor de oxigen, sonda lambda - defecțiune a senzorului

Senzorul de oxigen sau sonda lambda determină cantitatea de oxigen rămasă în galeria de evacuare după arderea combustibilului. Sonda lambda face parte din sistemul electronic de management al motorului, care reglează cantitatea de combustibil, asigurând arderea completă a acestuia. Consumul crescut de combustibil se caracterizează posibilă defecțiune senzor

5. Senzor de accelerație - semne de defecțiune

Acest senzor este un dispozitiv electromecanic format dintr-un element senzor și un motor pas cu pas.

Elementul sensibil este
senzor de temperatură și motor pas cu pas este un actuator.
Acest dispozitiv electromecanic schimbă poziția supapei de accelerație
raportat la temperatura lichidului de răcire. Astfel, viteza de rotație
arborele cotit al motorului depinde de gradul de încălzire a lichidului de răcire.

Un semn caracteristic al unei defecțiuni a acestui senzor este absența vitezei de încălzire și consumul crescut de combustibil.

6. Senzor presiune ulei - funcții, defecțiune

Pe mașinile japoneze, este instalat un senzor de presiune a uleiului cu membrană
tip. Senzorul este format din două cavități separate de o membrană flexibilă. Ulei
actioneaza asupra membranei pe o parte, indoindu-se sub presiune. În camera de măsură
în interiorul cavității senzorului, membrana este conectată la tija reostatului.

În funcție de presiunea uleiului de motor, membrana se îndoaie mai mult sau mai puțin, modificând astfel rezistența totală a senzorului. Senzorul de presiune a uleiului este amplasat pe blocul cilindrilor motorului.

O lumină de presiune a uleiului care arde pe panoul mașinii poate indica o defecțiune a senzorului.

7. Senzorul de detonație al motorului nu funcționează?

Senzorul de detonare a motorului măsoară momentul aprinderii. În timpul funcționării normale a motorului, senzorul este în modul „repaus”. Când procesul se schimbă
arderea spre natura explozivă a combustibilului ardere-detonare, senzorul trimite un semnal către sistemul electronic de control al motorului pentru a schimba unghiul de avans
aprindere în sensul scăderii.

Este situat în zona filtrului de aer de pe blocul cilindrilor. Pentru a verifica funcționalitatea senzorului de detonare, trebuie să efectuați.

8. Senzor unghi arbore cu came - probleme la motor

Acest senzor este situat pe chiulasa si masoara viteza de rotatie
arborele cu came al motorului și pe baza semnalelor de la senzor, unitatea de comandă determină poziția curentă a pistoanelor din cilindri.

Funcționarea neuniformă a motorului și declanșarea indică funcționarea incorectă a senzorului. Testul se efectuează cu un ohmmetru, măsurând rezistența dintre bornele senzorului.

9. Senzor ABS / ABS într-o mașină - verificați funcționalitatea

Senzorii ABS de tip electromagnetic sunt instalați pe roțile mașinii și fac parte din sistemul de frânare antiblocare al mașinii.

Funcția senzorului este măsurarea vitezei roții. Obiectul de măsurare al senzorului este discul dinți de semnal, care este montat pe butucul roții. Dacă senzorul ABS este defect, lampa de avertizare de pe panoul de comandă nu se stinge după pornirea motorului.

Tehnologia pentru determinarea funcționalității senzorului este de a măsura rezistența dintre contactele senzorului, dacă există o defecțiune, rezistența este zero.

10. Senzor de nivel de combustibil într-o mașină - cum să-i verifici funcționalitatea?

Senzorul de nivel al combustibilului este instalat în carcasa pompei de combustibil și este format din mai multe componente. Flotitorul, printr-o tijă lungă, acționează asupra unui reostat de sector, care modifică rezistența senzorului în funcție de nivelul de combustibil din rezervorul mașinii. Semnalele senzorului sunt trimise către un cadran sau un indicator electronic de pe panoul de control al vehiculului. Verificarea funcționalității senzorului de nivel al combustibilului se realizează cu un ohmmetru, care măsoară rezistența dintre contactele senzorului.

Adesea, un element radio, cum ar fi un comutator cu lame, își găsește aplicația în electronică. Particularitatea sa este capacitatea de a închide contactele în timpul iradierii câmp magnetic. Ce înseamnă acest lucru? Luând un simplu magnet sau plasând un electromagnet lângă comutatorul cu lame, puteți închide și deschide cu ușurință contactele acestui element radio. În esență, este un fel de senzor fără contact.

Definiția conceptului

Ce este un senzor fără contact? Este înțeles ca un dispozitiv electronic care înregistrează prezența unui anumit obiect în zona sa de acoperire și funcționează fără influențe mecanice sau de altă natură.

Senzorii fără contact sunt cei mai folosiți diverse domenii. Aceasta este o creație aparate electrocasniceși sisteme de securitate a instalațiilor, tehnologii industriale și producție de automobile. Apropo, acest element este numit popular „comutator fără contact”.

Avantaje

Printre principalele avantaje ale senzorilor fără contact se numără:

Dimensiuni compacte;

Grad ridicat de etanșeitate;

Durabilitate și fiabilitate;

Greutate ușoară;

Varietate de opțiuni de instalare;

Fără contact cu obiectul și fără feedback.

Clasificare

Există diferite tipuri de senzori de proximitate. Ele sunt clasificate după principiul acțiunii și sunt:

Capacitiv;

Optic;

Inductiv;

cu ultrasunete;

Magnetosensibil;

Pirometric.

Să luăm în considerare fiecare dintre aceste tipuri de dispozitive separat.

Senzori capacitivi

Aceste dispozitive se bazează pe măsurarea condensatoarelor electrice. Dielectricul lor conține obiectul care este supus înregistrării. Scopul acestor tipuri de senzori fără contact este de a lucra cu o varietate de aplicații. Aceasta este, de exemplu, recunoașterea gesturilor. Sunt produse capacitive senzori auto ploaie. Astfel de dispozitive măsoară de la distanță nivelul lichidului în timpul procesării diverse materiale etc.

Senzorul capacitiv de proximitate este un sistem analogic care funcționează la o distanță de până la șaptezeci de centimetri. Spre deosebire de alte tipuri de dispozitive similare, are o precizie și o sensibilitate mai mare. La urma urmei, schimbarea capacității în ea are loc în doar câteva picofaradi.

Circuitul unui senzor fără contact de acest tip include plăci formate dintr-un conductor placa de circuit imprimat, precum și încărcarea. În acest caz, se formează un condensator. Mai mult, acest lucru se va întâmpla în orice moment, fie într-un element conductor împământat, fie într-un obiect a cărui constantă dielectrică este diferită de aer. Un astfel de dispozitiv va funcționa și dacă o persoană sau o parte a corpului său apare în zona de acoperire a dispozitivului, care va fi similară cu potențialul de masă. Pe măsură ce degetul se apropie, de exemplu, capacitatea condensatorului se va modifica. Și chiar și ținând cont de faptul că sistemul este neliniar, nu va fi dificil pentru acesta să detecteze un obiect străin care a apărut în limitele care sunt vizualizate.

Schema de conectare pentru un astfel de senzor fără contact poate fi complicată. Dispozitivul poate folosi mai multe elemente independente unele de altele în direcțiile stânga/dreapta, precum și în jos/sus. Acest lucru va extinde capacitățile dispozitivului.

Senzori optici

Astfel de comutatoare fără contact sunt acum utilizate pe scară largă în multe industrii. activitatea umană, unde funcționează echipamentul necesar pentru detectarea obiectelor. La conectarea unui senzor fără contact, se utilizează codificare. Acest lucru vă permite să preveniți funcționarea falsă a dispozitivului din cauza influenței străine a surselor de lumină. Senzorii similari funcționează și când temperaturi scăzute. În aceste condiții, pe ele se pun carcase termice.

Ce sunt senzorii optici nesupravegheați? Acest circuit electronic, răspunzând la modificările fluxului luminos care cade asupra receptorului. Acest principiu de funcționare face posibilă înregistrarea prezenței sau absenței unui obiect într-o anumită zonă spațială.

Designul senzorilor optici fără contact are două blocuri principale. Una dintre ele este sursa de radiații, iar al doilea este receptorul. Ele pot fi amplasate în aceeași clădire sau în clădiri diferite.

Când luăm în considerare principiul de funcționare a unui senzor fără contact, pot fi distinse trei tipuri de dispozitive optice:

  1. Barieră. Funcționarea întrerupătoarelor optice de acest tip (T) se efectuează pe fascicul direct. În acest caz, dispozitivele constau din două părți separate - un transmițător și un receptor, situate coaxial unul față de celălalt. Fluxul de radiație emis de emițător trebuie direcționat exact către receptor. Când fasciculul este întrerupt de un obiect, comutatorul este activat. Astfel de senzori au imunitate bună la zgomot. În plus, nu le este frică de picături de ploaie, praf etc.
  2. Difuz. Funcționarea comutatoarelor optice de tip D se bazează pe utilizarea unui fascicul reflectat de un obiect. Receptorul și transmițătorul unui astfel de dispozitiv sunt amplasate într-o singură carcasă. Emițătorul direcționează fluxul către obiect. Fasciculul, reflectat de suprafața sa, este distribuit în diferite direcții. În acest caz, o parte a fluxului se întoarce înapoi, unde este capturată de receptor. Ca urmare, comutatorul se declanșează.
  3. Reflex. Astfel de senzori optici de proximitate sunt de tip R. Ei folosesc un fascicul reflectat de un reflector. Receptorul și emițătorul unui astfel de dispozitiv sunt de asemenea amplasate în aceeași carcasă. Când fasciculul lovește reflectorul, acesta este reflectat și ajunge în zona receptorului, drept urmare dispozitivul este declanșat. Astfel de dispozitive funcționează la o distanță de cel mult 10 metri față de obiect. Poate că pot fi folosite pentru fixarea obiectelor translucide.

Senzori inductivi

Funcționarea acestui dispozitiv se bazează pe principiul luării în considerare a modificărilor inductanței componentelor sale principale - bobina și miezul. De aici provine numele unui astfel de senzor.

Modificările inducției indică faptul că în câmpul magnetic al bobinei a apărut un obiect metalic, care l-a schimbat și, în consecință, întregul circuit de conectare, a cărui funcție principală este atribuită comparatorului. În acest caz, un semnal este trimis către releu și curentul electric este oprit.

Pe baza acestui lucru, putem vorbi despre scopul principal al unui astfel de dispozitiv. Este folosit pentru a măsura mișcarea unui echipament care trebuie oprit dacă limitele de mișcare sunt depășite. Senzorii înșiși au limite de mișcare care variază de la un micron la douăzeci de milimetri. În acest sens, un astfel de dispozitiv este numit și comutator de poziție inductiv.

O revizuire a senzorilor fără contact de acest tip ne permite să distingem mai multe varietăți ale acestora. Această clasificare se bazează pe cantități diferite fire de conectare:

  1. Două fire. Astfel de senzori inductivi sunt conectați direct la circuit. Aceasta este cea mai simplă, dar în același timp destul de capricioasă. Necesită o rezistență nominală la sarcină. Dacă acest indicator scade sau crește, funcționarea dispozitivului devine incorectă.
  2. Trei fire. Acest tip de senzor de inducție este cel mai comun. În astfel de circuite, două fire ar trebui conectate la tensiune, iar un fir trebuie conectat direct la sarcină.
  3. Cu patru și cinci fire. În acești senzori, două fire sunt conectate la sarcină, iar al cincilea este folosit pentru a selecta modul de funcționare necesar.

Senzori cu ultrasunete

Aceste dispozitive sunt utilizate pe scară largă într-o mare varietate de domenii de producție, rezolvând multe probleme în automatizarea ciclurilor tehnologice. Senzorii de proximitate cu ultrasunete sunt utilizați pentru a determina locația și distanța diferitelor obiecte.

De exemplu, sunt folosite pentru a detecta etichete, chiar și transparente, pentru a măsura distanțe și a controla mișcarea unui obiect. Acestea sunt folosite pentru a determina nivelul lichidului. Necesitatea acestui lucru apare, de exemplu, să se țină cont de consumul de combustibil atunci când se efectuează lucrări de transport. Și acestea sunt doar câteva dintre numeroasele aplicații pentru comutatoare cu ultrasunete.

Astfel de senzori sunt destul de compacti. Se disting prin construcția de înaltă calitate și absența diferitelor părți mobile. Acest echipament nu se teme de contaminare, care este destul de importantă în condiții industriale și, de asemenea, nu necesită aproape nicio întreținere.

Senzorul cu ultrasunete conține un încălzitor piezoelectric, care este atât un emițător, cât și un receptor. Această parte structurală reproduce un flux de impulsuri sonore, primindu-l și transformând semnalul primit în tensiune. Apoi, acesta este transmis controlorului, care prelucrează datele și calculează distanța la care se află obiectul. Această tehnologie se numește ecolocație.

Domeniul activ al unui senzor ultrasonic este domeniul de detectare a funcționării. Aceasta este distanța în care dispozitivul cu ultrasunete poate „vedea” un obiect, indiferent dacă acesta se apropie de elementul de detectare în direcția axială sau se deplasează peste conul de sunet.

În funcție de principiul de funcționare, senzorii ultrasonici se disting:

  1. Prevederi. Astfel de dispozitive sunt folosite pentru a calcula intervalul de timp necesar pentru ca sunetul să circule de la un dispozitiv la un anumit obiect și înapoi. Senzorii de poziție cu ultrasunete fără contact sunt utilizați pentru a monitoriza locația și prezența diferitelor mecanisme, precum și pentru a le număra. Astfel de dispozitive sunt folosite și ca indicatori de nivel pentru diferite lichide sau materiale în vrac.
  2. Distanțe și mișcări. Principiul de funcționare al unor astfel de dispozitive este similar cu cel utilizat în dispozitivul descris mai sus. Singura diferență este tipul de semnal care este prezent la ieșire. Este analog, nu discret. Senzorii de acest tip sunt utilizați pentru a converti indicatorii existenți ai distanței până la un obiect în anumite semnale electrice.

Senzori magnetici

Aceste comutatoare sunt utilizate pentru controlul poziției. Senzorii sunt declanșați atunci când se apropie un magnet, care este situat pe o parte în mișcare a mecanismului. Astfel de dispozitive au avansat interval de temperatură(de la -60 la +125 grade Celsius). Această funcționalitate vă permite să automatizați număr mare procese complexe de producție.

Se utilizează un senzor de temperatură fără contact de tip sensibil magnetic:

În industria chimică și metalurgică;

În regiunile din nordul îndepărtat;

Pe material rulant;

În unitățile frigorifice;

Pe macarale;

Își găsesc aplicația în sisteme de securitate clădiri, precum și pentru deschiderea automată a ferestrelor și ușilor de intrare.

Cei mai moderni și cu acțiune rapidă sunt senzorii sensibili magnetic care operează pe efectul Hall. Nu sunt supuse uzurii mecanice, deoarece au un comutator electronic de iesire. Resursa unor astfel de senzori este practic nelimitată. În acest sens, utilizarea lor este benefică și solutie practica sarcini de măsurare a numărului de rotații ale arborelui, fixarea locației obiectelor care se mișcă rapid etc.

Când se măsoară nivelurile de lichid, senzorii sensibili magnetic de tip plutitor sunt utilizați pe scară largă. Sunt cea mai buna varianta pentru a determina indicatorii necesari datorită prețului ieftin și simplității designului.

Senzori pentru microunde

Acest tip de întrerupătoare fără contact este cea mai mare opțiune universală design, care poate fi realizat prin scanarea continuă a zonei de serviciu. Trebuie avut în vedere faptul că acestea sunt într-un nivel superior categorie de pret decât, de exemplu, analogii ultrasonici.

Funcționarea unui astfel de dispozitiv are loc datorită emisiei de unde electromagnetice de înaltă frecvență, a căror valoare este ușor diferită la dispozitivele de la diferiți producători. Senzorii cu microunde sunt configurați să scaneze și să primească unde reflectate. Acest lucru permite dispozitivului să înregistreze chiar și cele mai mici modificări ale fundalului electromagnetic. Dacă se întâmplă acest lucru, sistemul de avertizare conectat la senzor este declanșat imediat sub forma unei alarme, iluminare etc.

Dispozitivele cu microunde au precizie și sensibilitate crescute de operare. Nu sunt bariere ziduri de cărămidă, usi si mobilier. Acest fapt trebuie luat în considerare la instalarea sistemului. Nivelul de sensibilitate al dispozitivului poate fi modificat prin setarea senzorului de mișcare.

Comutatoarele pentru cuptorul cu microunde sunt folosite pentru a controla iluminatul interior și exterior, dispozitivele de alarmă, aparatele electrice etc.

Senzori pirometrici

Corpul oricărei creaturi vii este caracterizat de prezența radiației termice, care este un fascicul unde electromagnetice lungimi diferite. Pe măsură ce temperatura corpului crește, crește și cantitatea de energie pe care o emite.

Senzorii numiți senzori pirometrici funcționează pe baza detectării radiației termice. Sunt:

Radiația totală, măsurarea totală energie termică corpuri;

Radiație parțială, măsurarea energiei zonei limitate de receptor;

Rapoarte spectrale, care oferă un indicator al raportului energetic al anumitor părți ale spectrului.

Senzorii fără contact sunt folosiți cel mai adesea în dispozitivele care înregistrează mișcarea obiectelor.

Comutatoare tactile

Dezvoltarea tehnologiilor a afectat aproape toate sferele activității umane. De asemenea, nu au ignorat problemele de îmbunătățire a locuinței. Un exemplu izbitor în acest sens este comutatorul tactil. Acest dispozitiv vă permite să controlați iluminarea camerei cu o atingere ușoară.

Comutatorul tactil răspunde imediat chiar și la cea mai mică atingere a butonului. Designul său include trei elemente principale. Printre acestea:

  1. O unitate de control care procesează semnalul primit și îl transmite elementele necesare.
  2. Dispozitiv de comutare. Această parte închide și deschide circuitul și, de asemenea, modifică curentul consumat de lampă.
  3. Panou de control (tactil). Cu această parte, comutatorul primește semnale de la telecomandă sau de la atingere. Cel mai mult aparate moderne sunt declanșate atunci când țineți mâna lângă ele.

Modelele standard pot:

Aprindeți și stingeți luminile;

Reglați luminozitatea;

Monitorizează funcționarea dispozitivelor de încălzire, raportând schimbările de temperatură;

Deschideți și închideți jaluzelele;

Porniți și opriți dispozitivele de uz casnic.

Întrerupătoare tactile produc diverse tipuri. Modelul specific este selectat în funcție de nevoile unei clădiri de birouri sau rezidențiale. De exemplu, dorința de a cumpăra și instala un dispozitiv tactil poate apărea din cauza amplasării unui comutator staționar într-un loc incomod, cu imposibilitatea de a-l muta. Sau poate că există o persoană care locuiește într-o casă sau un apartament a cărei mobilitate este limitată. Uneori, comutatoarele staționare sunt amplasate la o astfel de înălțime încât sunt inaccesibile copiilor. Rezolvarea problemei va necesita alegerea unui model specific. Unii proprietari preferă să instaleze întrerupătoare tactile pentru a schimba luminozitatea luminii fără a se ridica din pat etc.

În sistemele de automatizare, senzorul este proiectat să convertească o cantitate controlată sau controlată (parametrul unui obiect controlat) într-un semnal de ieșire care este mai convenabil pentru mișcarea ulterioară a informațiilor. Prin urmare, senzorul este adesea numit convertor, deși acest termen este prea general, deoarece orice element de automatizare și telemecanică, având o intrare și o ieșire, este într-o măsură sau alta un convertor.

În cel mai simplu caz, senzorul efectuează o singură transformare Y=f(X), cum ar fi, de exemplu, forța în mișcare (într-un arc), sau temperatura în forță electromotoare (într-un termoelement), etc. Acest tip de senzor se numește senzori de conversie directă. Cu toate acestea, într-un număr de cazuri nu este posibilă influențarea directă a valorii de intrare X asupra valorii de intrare necesare U (dacă o astfel de conexiune este incomodă sau nu oferă calitățile dorite). În acest caz, se efectuează transformări succesive: valoarea de intrare X influențează intermediarul Z, iar valoarea Z influențează valoarea cerută Y:

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

Rezultatul este o funcție care conectează X la Y:

Y=f2=F(X).

Numărul de astfel de transformări succesive poate fi mai mare de două, și caz general Legătura funcțională dintre Y și X poate trece printr-un număr de mărimi intermediare:

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

Se numesc senzori care au astfel de dependențe senzori cu conversie serială. Toate celelalte părți sunt numite corpuri intermediare. Într-un senzor cu două transformări nu există organe intermediare are doar un organ de detectare și un organ de acționare. Adesea la fel element structuralîndeplinește funcțiile mai multor organe. De exemplu, o membrană elastică îndeplinește funcția de organ sensibil (conversia presiunii în forță) și funcția de organ executiv (conversia forței în deplasare).

Clasificarea senzorilor.

Varietatea excepțională a senzorilor utilizați în automatizarea modernă necesită clasificarea acestora. În prezent, sunt cunoscute următoarele tipuri de senzori, care sunt cel mai adecvat clasificați în funcție de valoarea de intrare care corespunde practic principiului de funcționare:

Numele senzorului

Cantitatea de intrare

Mecanic

Mutarea unui corp rigid

Electric

Cantitatea electrică

Hidraulic

Fluid în mișcare

Pneumatic

Mișcarea gazului

Termic

Optic

Magnitudinea luminii

Acustic

Mărimea sunetului

Unda radio

Unde radio

Radiația nucleară

Aici luăm în considerare cei mai comuni senzori în care cel puțin una dintre cantități (intrare sau ieșire) este electrică.

Senzorii se disting și prin gama de variație a semnalului de intrare. De exemplu, unii senzori electrici de temperatură sunt proiectați pentru a măsura temperaturi de la 0 la 100 ° C, în timp ce alții sunt proiectați să măsoare temperaturi de la 0 la 1600 ° C. Este foarte important ca intervalul de modificare a semnalului de ieșire să fie același (unificat) pentru diferite dispozitive. Unificarea semnalelor de ieșire a senzorilor permite utilizarea elementelor comune de amplificare și de acționare pentru cel mai mult sisteme diferite automatizare.

Senzorii electrici sunt printre cele mai importante elemente ale sistemelor de automatizare. Cu ajutorul senzorilor, cantitatea controlată sau controlată este convertită într-un semnal, în funcție de modificarea în care are loc întregul proces de control. Senzorii cei mai folosiți în automatizare sunt senzorii cu semnal electric de ieșire. Acest lucru se explică în primul rând prin comoditatea transmiterii unui semnal electric la distanță, prin procesarea acestuia și prin posibilitatea de conversie. energie electrica V lucru mecanic. Pe lângă cei electrici, s-au răspândit senzorii mecanici, hidraulici și pneumatici.

Senzorii electrici, în funcție de principiul transformării pe care o produc, sunt împărțiți în două tipuri - modulatoare și generatoare.

Cu modulatoare (senzori parametrici), energia de intrare acționează asupra unui circuit electric auxiliar, modificându-i parametrii și modulând valoarea și natura curentului sau tensiunii de la o sursă externă de energie. Din acest motiv, semnalul primit la intrarea senzorului este amplificat simultan. Prezența unei surse externe de energie este condiție prealabilă funcţionarea senzorilor – modulatoare.

Orez. 1. Blocuri funcționale ale senzorului - modulator (a) și senzorului - generator (b).

Modularea se realizează prin modificarea unuia dintre cei trei parametri - rezistență ohmică, inductanță, capacitate. În conformitate cu aceasta, se disting grupuri de senzori ohmici, inductivi și capacitivi.

Fiecare dintre aceste grupuri poate fi împărțit în subgrupe. Astfel, cel mai extins grup de senzori ohmici poate fi împărțit în subgrupe: tensiometre, potențiometre, termistoare, fotorezistoare. Al doilea subgrup include opțiuni pentru senzori inductivi, magnetoelastici și transformatori. Al treilea subgrup se unește diverse tipuri senzori capacitivi.

Al doilea tip - generatoarele de senzori sunt pur și simplu convertoare. Ele se bazează pe apariția forței electromotoare sub influență diverse procese asociat cu variabila controlată. Apariția unei astfel de forțe electromotoare poate avea loc, de exemplu, din cauza inducție electromagnetică, termoelectricitatea, piezoelectricitatea, fotoelectricitatea și alte fenomene care cauzează separarea sarcini electrice. Conform acestor fenomene, senzorii generatorului sunt împărțiți în inducție, termoelectrice, piezoelectrice și fotoelectrice.

Sunt de asemenea posibile grupuri de senzori electrici, electrostatici, Hall etc.

Senzori potențiometrici și tensiometrici.

Senzorii potențiometrici sunt utilizați pentru a converti mișcările unghiulare sau liniare într-un semnal electric. Un senzor potențiometric este un rezistor variabil care poate fi conectat folosind un circuit reostat sau un circuit potențiometru (divizor de tensiune).

Din punct de vedere structural, un senzor potențiometric este un dispozitiv electromecanic (Fig. 2-1), constând dintr-un cadru 1 cu un fir subțire înfășurat pe el (înfășurare) din aliaje cu înaltă rezistivitate, un contact de alunecare - perie 2 și un conductor de curent 3, realizate fie sub formă de contact de alunecare, fie sub formă de arc spiralat.

Cadrul cu firul bobinat este fixat nemișcat, iar peria este conectată mecanic la partea mobilă a amplificatorului operațional, a cărei mișcare trebuie convertită într-un semnal electric. Când peria se mișcă, rezistența activă Rx a secțiunii de sârmă dintre perie și unul dintre bornele înfășurării senzorului se modifică.

În funcție de circuitul de conectare al senzorului, mișcarea poate fi transformată într-o modificare a rezistenței active sau a curentului (cu un circuit de conectare în serie) sau într-o schimbare a tensiunii (cu o conexiune divizor de tensiune). Precizia conversiei atunci când este conectată în serie este influențată semnificativ de modificările rezistenței firelor de conectare și rezistența de tranziție dintre perie și înfășurarea senzorului.

În dispozitivele de automatizare, includerea senzorilor potențiometrici folosind un circuit divizor de tensiune este mai des utilizată. La mutarea părții mobile a amplificatorului operațional într-o singură parte, se utilizează un circuit de comutare cu un singur ciclu, care oferă o caracteristică statică ireversibilă. Pentru mișcarea bilaterală, se utilizează un circuit de comutare push-pull, care oferă o caracteristică reversibilă (Fig. 2-2).

În funcție de proiectarea și legea funcțională care conectează semnalul de ieșire al senzorului cu mișcarea periei, se disting mai multe tipuri de senzori potențiometrici.



Senzori potențiometrici liniari.

Au aceeași secțiune transversală a cadrului pe toată lungimea. Diametrul firului și pasul de înfășurare sunt constante. În modul inactiv (cu sarcina Rn→∞ și I→0), tensiunea de ieșire a senzorului potențiometric liniar Uout este proporțională cu mișcarea periei x: Uout = (U0/L)x, unde U0 este tensiunea de alimentare a senzorului ; lungimea înfășurării în L. Tensiunea de alimentare a senzorului U0 și lungimea înfășurării L sunt valori constante, deci în forma finală: Uout = kx, unde k=U0/L este coeficientul de transmisie.



Senzori potențiometrici funcționali.

Ele au o relație funcțională neliniară între mișcarea periei și tensiunea de ieșire: Uout= f(x). Se folosesc adesea potențiometre funcționale cu caracteristici trigonometrice, de putere sau logaritmice. Potențiometrele funcționale sunt utilizate în dispozitivele de calcul automate analogice, în contoarele de nivel de lichid cu flotor pentru rezervoare complexe formă geometrică etc. Puteti obtine dependenta functionala necesara de la senzori potentiometrici diverse metode: prin modificarea înălțimii cadrului potențiometrului (liniat sau treptat), ocolirea secțiunilor înfășurării potențiometrului cu rezistențe.

Senzori potențiometrici multi-turnări.

Sunt varietate constructivă senzori potențiometrici liniari cu mișcare unghiulară a periei. Pentru senzorii multi-turn, peria trebuie să se rotească printr-un unghi de 360° de mai multe ori pentru a deplasa întreaga lungime a înfășurării L. Avantajele senzorilor multi-turn sunt precizia ridicată, pragul scăzut de sensibilitate, dimensiunile mici, dezavantajele - un moment de frecare mare, complexitate de proiectare, prezența mai multor contacte de alunecare

și dificultatea utilizării în sistemele de mare viteză.

Senzori potențiometrici cu peliculă metalică.

Acesta este un nou design promițător al senzorilor potențiometrici. Cadrul lor este

o placă de sticlă sau ceramică pe care se aplică un strat subțire (câțiva micrometri) de metal cu rezistivitate mare. Semnalul de la senzorii potențiometrici cu peliculă metalică este colectat folosind perii metalo-ceramice. Modificarea lățimii filmului metalic sau a grosimii acesteia vă permite să obțineți o caracteristică liniară sau neliniară a senzorului potențiometric fără a modifica designul acestuia. Folosind procesarea cu fascicul de electroni sau laser, este posibilă ajustarea automată a rezistenței senzorului și a caracteristicilor acestuia la valorile specificate. Dimensiunile senzorilor potențiometrici cu peliculă metalică sunt semnificativ mai mici decât senzorii cu fir, iar pragul de sensibilitate este practic zero din cauza absenței spirelor de înfășurare.

La evaluarea senzorilor potențiometrici, trebuie remarcat faptul că aceștia prezintă atât avantaje semnificative, cât și dezavantaje majore. Avantajele lor sunt: ​​simplitatea designului; nivel înalt semnal de ieșire (tensiune - până la câteva zeci de volți, curent - până la câteva zeci de miliamperi); oportunitatea de a lucra atât permanent cât şi curent alternativ. Dezavantajele lor sunt: ​​fiabilitate insuficient de ridicată și durabilitate limitată datorită prezenței contactului de alunecare și abraziunii înfășurării; influența asupra caracteristicilor de rezistență la sarcină; pierderi de energie datorate disipării puterii de către rezistența activă a înfășurării; un cuplu relativ mare necesar pentru a roti partea în mișcare a senzorului cu peria.


Senzorii electronici (contoarele) sunt o componentă importantă în automatizarea oricărui procese tehnologiceși în controlul diferitelor mașini și mecanisme.

Prin utilizarea dispozitive electronice puteţi obţine informaţii complete despre parametrii echipamentului monitorizat.

Principiul de funcționare al oricărui senzor electronic se bazează pe conversia indicatorilor monitorizați într-un semnal, care este transmis pentru procesare ulterioară de către dispozitivul de control. Este posibil să se măsoare orice mărime - temperatură, presiune, tensiune și curent electric, intensitatea luminii și alți indicatori.

Popularitatea contoarelor electronice este determinată de următoarele: caracteristici de proiectare, în special este posibil:

  • transmite parametrii măsurați la aproape orice distanță;
  • converti indicatorii în cod digital pentru a obține sensibilitate și viteză ridicate;
  • transfera datele la cea mai mare viteză posibilă.

Conform principiului de funcționare senzori electroniciîmpărţit în mai multe categorii în funcţie de principiul de funcţionare. Unele dintre cele mai populare sunt:

  • capacitiv;
  • inductiv;
  • optic.

Fiecare opțiune are anumite avantaje care determină domeniul optim de aplicare a acesteia. Principiul de funcționare al oricărui tip de contor poate varia în funcție de proiectarea și echipamentul de monitorizare utilizat.

SENZORI CAPACITIVI

Principiul de funcționare al unui senzor capacitiv electronic se bazează pe modificarea capacității unui condensator plat sau cilindric în funcție de mișcarea uneia dintre plăci. Se ia în considerare și un indicator precum constanta dielectrică a mediului dintre plăci. Unul dintre avantajele unor astfel de dispozitive este că sunt foarte design simplu, care vă permite să realizați performanta buna rezistență și fiabilitate.

De asemenea, contoarele de acest tip nu sunt supuse distorsiunii indicatorilor din cauza schimbărilor de temperatură. Singura condiție pentru indicatoare precise este protecția împotriva prafului, umidității și coroziunii.

Senzorii capacitivi sunt utilizați pe scară largă într-o mare varietate de industrii. Dispozitivele sunt ușor de fabricat, au costuri de producție scăzute și, în același timp, au o durată lungă de viață și o sensibilitate ridicată.

În funcție de design, dispozitivele sunt împărțite în capacitate unică și capacitate spirit. A doua opțiune este mai dificil de fabricat, dar se caracterizează printr-o precizie crescută de măsurare.

Domeniul de aplicare.

Cel mai adesea, senzorii capacitivi sunt utilizați pentru a măsura mișcările liniare și unghiulare, iar designul dispozitivului poate varia în funcție de metoda de măsurare (se modifică aria electrozilor sau decalajul dintre ei). Pentru a măsura deplasările unghiulare, se folosesc senzori cu o zonă variabilă a plăcilor condensatoare.

Pentru măsurarea presiunii se folosesc și traductoare capacitive. Designul prevede prezența unui electrod cu o diafragmă, care se îndoaie sub presiune, modificând capacitatea condensatorului, care este înregistrată de circuitul de măsurare.

Astfel, contoarele de capacitate pot fi utilizate în orice sisteme de control și reglare. În energie, inginerie mecanică și construcții, se folosesc de obicei senzori de deplasare liniară și unghiulară. Traductoarele capacitive de nivel sunt cele mai eficiente atunci când lucrați cu materiale vracși lichide și sunt adesea folosite în industria chimică și alimentară.

Senzorii capacitivi electronici sunt utilizați pentru a măsura cu precizie umiditatea aerului, grosimea dielectrică, diverse tensiuni, accelerații liniare și unghiulare, asigurând acuratețe într-o mare varietate de condiții.

SENZORI INDUCTIVI

Senzorii inductivi fără contact funcționează pe principiul schimbării inductanței unei bobine cu miez. Caracteristica cheie a acestui tip de contoare este că răspund doar la schimbările de locație obiecte metalice. Metalul are un efect direct asupra câmpului electromagnetic al bobinei, care declanșează senzorul.

Astfel, folosind un senzor inductiv, puteți monitoriza eficient poziția obiectelor metalice în spațiu. Acest lucru permite utilizarea contoarelor inductive în orice industrie în care este necesară monitorizarea poziției diferitelor elemente structurale.

Unul dintre caracteristici interesante senzor - câmpul electromagnetic se modifică diferit, în funcție de tipul de metal, acest lucru extinde oarecum domeniul de aplicare al dispozitivelor.

Senzorii inductivi au o serie de avantaje, dintre care absența pieselor în mișcare merită o atenție specială, ceea ce crește semnificativ fiabilitatea și rezistența structurii. Senzorii pot fi conectați și la surse industriale de tensiune, iar principiul de funcționare al contorului garantează o sensibilitate ridicată.

Senzorii inductivi sunt fabricați în mai mulți factori de formă pentru cea mai convenabilă instalare și funcționare, de exemplu, contoare duble (două bobine într-o singură carcasă).

Domeniul de aplicare.

Domeniul de utilizare al contoarelor inductive este automatizarea în orice domeniu al industriei. Un exemplu simplu - dispozitivul poate fi folosit ca alternativă la un comutator de limită, iar viteza de răspuns va fi mărită. Senzorii sunt găzduiți într-o carcasă rezistentă la praf și umiditate pentru funcționare în cele mai dificile condiții.

Dispozitivele pot fi utilizate pentru a măsura o mare varietate de cantități - pentru aceasta folosesc convertoare ale indicatorului măsurat în cantitatea de mișcare, care este înregistrată de dispozitiv.

SENSORI OPTICI

Senzorii optici electronici fără contact sunt unul dintre cele mai populare tipuri de contoare în industriile care necesită poziționarea eficientă a oricărui obiect cu precizie maximă.

Principiul de funcționare al acestui tip de contoare se bazează pe înregistrarea modificărilor fluxului luminos atunci când un obiect trece prin el. Cel mai mult circuit simplu Dispozitivul este format dintr-un emițător (LED) și un fotodetector care transformă radiația luminoasă într-un semnal electric.

Contoarele optice moderne folosesc moderne sistem electronic codificare, care elimină influența surselor de lumină străine (protecție împotriva alarmelor false).

Structural, contoarele optice pot fi realizate fie în carcase separate pentru emițător și receptor, fie într-una singură, în funcție de principiul de funcționare al dispozitivului și de domeniul său de aplicare. Carcasa oferă suplimentar protecție împotriva prafului și umezelii (carcasa termică specială este utilizată pentru funcționarea la temperaturi scăzute).

Senzorii optici sunt clasificați în funcție de schema lor de funcționare. Cel mai comun tip este bariera, constând dintr-un emițător și un receptor situate strict unul față de celălalt. Când un flux de lumină constant este întrerupt de un obiect, dispozitivul generează un semnal corespunzător.

Al doilea tip popular este un contor optic difuz, în care emițătorul și fotodetectorul sunt situate în aceeași carcasă. Principiul de funcționare se bazează pe reflectarea unui fascicul de la un obiect. Fluxul de lumină reflectat este captat de un fotodetector, după care electronica este declanșată.

A treia opțiune este un senzor optic reflex. Ca și într-un contor difuz, emițătorul și receptorul sunt realizate structural în aceeași carcasă, dar fluxul de lumină este reflectat de un reflector special.

Utilizare.

Senzorii optici sunt folosiți pe scară largă în sistemele de control automate și sunt utilizați pentru a detecta obiecte și a le număra. Designul relativ simplu asigură fiabilitatea și precizie ridicată măsurători. Un semnal luminos codat oferă protecție împotriva factorilor externi, iar electronica face posibilă determinarea nu numai a prezenței obiectelor, ci și a proprietăților acestora (dimensiuni, transparență etc.).

Dispozitivele optice sunt utilizate pe scară largă în sistemele de securitate, unde sunt folosite ca senzori de mișcare eficienți. Indiferent de tip, senzorii electronici sunt cea mai buna varianta Pentru sisteme moderne echipamente de control și automate.

Precizia ridicată și viteza de măsurare asigură funcționarea corectă a echipamentului cu abateri minime. Mai mult, majoritatea contoarelor electronice sunt fără contact, ceea ce mărește fiabilitatea dispozitivelor de mai multe ori și garantează o durată lungă de viață chiar și în condiții dificile de producție.

© 2012-2020 Toate drepturile rezervate.

Materialele prezentate pe site au doar scop informativ și nu pot fi folosite ca îndrumări sau documente de reglementare.