Разновидности датчиков: Классификация датчиков и их назначение

Классификация датчиков и их назначение

Датчики представляют собой сложные устройства, которые часто используются для обнаружения и реагирования на электрические или оптические сигналы. Устройство преобразует физический параметр (температура, кровяное давление, влажность, скорость) в сигнал, который может быть измерен прибором.

Классификация датчиков при этом может быть различной. Есть несколько основных параметров распределения измерительных устройств, о которых речь пойдет дальше. В основном такое разделение связано с действием различных сил.

Это просто объяснить на примере измерения температуры. Ртуть в стеклянном термометре расширяется и сжимает жидкость, чтобы преобразовать измеренную температуру, которая может быть считана наблюдателем с калиброванной стеклянной трубки.

Критерии выбора

Существуют определенные особенности, которые необходимо учитывать при классификации датчика. Они указаны ниже:

1. Точность.
2. Условия окружающей среды — обычно датчики имеют ограничения по температуре, влажности.
3. Диапазон — предел измерения датчика.
4. Калибровка — необходима для большинства измерительных приборов, так как показания меняются со временем.
5. Стоимость.
6. Повторяемость — изменяемые показания многократно измеряются в одной и той же среде.

Распределение по категориям

Классификации датчиков подразделяются на следующие категории:

1. Первичное входное количество параметров.
2. Принципы трансдукции (использование физических и химических эффектов).
3. Материал и технология.
4. Назначение.

Принцип трансдукции является фундаментальным критерием, которому следуют для эффективного сбора информации. Обычно материально-технические критерии выбираются группой разработки.

Классификация датчиков на основе свойств распределяется следующим образом:

1. Температура: термисторы, термопары, термометры сопротивления, микросхемы.
2. Давление: оптоволоконные, вакуумные, эластичные манометры на жидкой основе, LVDT, электронные.
3. Поток: электромагнитные, перепад давления, позиционное смещение, тепловая масса.
4. Датчики уровня: перепад давления, ультразвуковая радиочастота, радар, тепловое смещение.
5. Близость и смещение: LVDT, фотоэлектрический, емкостный, магнитный, ультразвуковой.
6. Биосенсоры: резонансное зеркало, электрохимический, поверхностный плазмонный резонанс, светоадресуемый потенциометрический.
7. Изображение: устройства с зарядовой связью, CMOS.
8. Газ и химия: полупроводник, инфракрасный, проводимость, электрохимический.
9. Ускорение: гироскопы, акселерометры.
10. Другие: датчик влажности, датчик скорости, масса, датчик наклона, сила, вязкость.

Это большая группа, состоящая из подразделов. Примечательно, что с открытием новых технологий разделы постоянно пополняются.

Назначение классификации датчиков, основанное на направлении использования:

1. Контроль, измерение и автоматизация производственного процесса.
2. Непромышленное использование: авиация, медицинские изделия, автомобили, бытовая электроника.

Датчики могут быть классифицированы в зависимости от требований к питанию:

1. Активный датчик — приборы, которые требуют питания. Например, LiDAR (обнаружение света и дальномер), фотопроводящая ячейка.
2. Пассивный датчик — датчики, которые не требуют питания. Например, радиометры, пленочная фотография.

В эти два раздела входят все известные науке приборы.

В текущих применениях назначение классификации датчиков можно распределить по группам следующим образом:

1. Акселерометры — основаны на технологии микроэлектромеханического сенсора. Они используются для мониторинга пациентов, которые включают кардиостимуляторы. и динамических систем автомобиля.
2. Биосенсоры — основаны на электрохимической технологии. Применяются для тестирования продуктов питания, медицинских устройств, воды и обнаружения опасных биологических патогенов.
3. Датчики изображения — основаны на технологии CMOS. Они используются в бытовой электронике, биометрии, наблюдении за дорожным движением и безопасностью, а также на компьютерных изображениях.
4. Детекторы движения — основаны на инфракрасной, ультразвуковой и микроволновой/ радиолокационной технологиях. Задействуются в видеоиграх и симуляторах, световой активации и обнаружении безопасности.

Типы датчиков

Есть и основная группа. Она разделена на шесть основных направлений:

1. Температура.
2. Инфракрасное излучение.
3. Ультрафиолет.
4. Сенсор.
5. Приближение, движение.
6. Ультразвук.

В каждую группу могут входить подразделы, если технология даже частично используется в составе конкретного устройства.

1. Датчики температуры

Это одна из основных групп. Классификация датчиков температуры объединяет все устройства, имеющие способность проводить оценку параметров исходя из нагрева или остывания конкретного типа вещества либо материала.

Это устройство собирает информацию о температуре от источника и преобразует ее в форму, понятную для другого оборудования или человека. Лучшая иллюстрация датчика температуры — ртуть в стеклянном термометре. Ртуть в стекле расширяется и сжимается в зависимости от изменений температуры. Наружная температура является исходным элементом для измерения показателя. Положение ртути наблюдает зритель, чтобы измерить параметр. Существует два основных типа датчиков температуры:

1. Контактные датчики. Этот тип устройств требует прямого физического контакта с объектом или носителем. Они контролируют температуру твердых веществ, жидкостей и газов в широком диапазоне температур.
2. Бесконтактные датчики. Этот тип датчиков не требует какого-либо физического контакта с измеряемым объектом или носителем. Они контролируют неотражающие твердые вещества и жидкости, но бесполезны для газов из-за их естественной прозрачности. Эти приборы используют закон Планка для измерения температуры. Этот закон касается тепла, излучаемого источником для измерения контрольного показателя.

Работа с различными устройствами

Принцип действия и классификация датчиков температуры разделяются и на использование технологии в других типах оборудования. Это могут быть приборные панели в автомобиле и специальные производственные установки в промышленном цеху.

1. Термопара — модули изготовлены из двух проводов (каждый — из разных однородных сплавов или металлов), которые образуют измерительный переход путем соединения на одном конце. Этот измерительный узел открыт для изучаемых элементов. Другой конец провода заканчивается измерительным устройством, где формируется опорный переход. Ток протекает по цепи, так как температура двух соединений различна. Полученное милливольтное напряжение измеряется для определения температуры на стыке.
2. Термодатчики сопротивления (RTD) — это типы терморезисторов, которые изготавливаются для измерения электрического сопротивления при изменении температуры. Они дороже, чем любые другие устройства для определения температуры.
3. Термисторы. Они представляют собой другой тип термического резистора, в котором большое изменение сопротивления пропорционально небольшому изменению температуры.

2. ИК-датчик

Это устройство излучает или обнаруживает инфракрасное излучение для определения конкретной фазы в окружающей среде. Как правило, тепловое излучение испускается всеми объектами в инфракрасном спектре. Этот датчик обнаруживает тип источника, который не виден человеческим глазом.

Основная идея состоит в том, чтобы использовать инфракрасные светодиоды для передачи световых волн на объект. Другой ИК-диод того же типа должен использоваться для обнаружения отраженной волны от объекта.

Принцип действия

Классификация датчиков в системе автоматики в этом направлении распространена. Это связано с тем, что технология дает возможность задействовать дополнительные средства для оценки внешних параметров. Когда инфракрасный приемник подвергается воздействию инфракрасного света, на проводах возникает разность напряжений. Электрические свойства компонентов ИК-датчика можно использовать для измерения расстояния до объекта. Когда инфракрасный приемник подвергается воздействию света, разность потенциалов возникает через провода.

Где применяется:

1. Термография: согласно закону об излучении объектов, можно наблюдать за окружающей средой с видимым освещением или без него, используя эту технологию.
2. Нагревание: инфракрасное излучение можно использовать для приготовления и разогревания пищевых продуктов. Они могут убрать лед с крыльев самолета. Преобразователи популярны в промышленной области, такой как печать, формование пластмасс и сварка полимеров.
3. Спектроскопия: этот метод используется для идентификации молекул путем анализа составляющих связей. Технология использует световое излучение для изучения органических соединений.
4. Метеорология: измерить высоту облаков, рассчитать температуру земли и поверхности возможно, если метеорологические спутники оснащены сканирующими радиометрами.
5. Фотобиомодуляция: используется для химиотерапии у онкологических больных. Дополнительно технология используется для лечения вируса герпеса.
6. Климатология: мониторинг обмена энергией между атмосферой и землей.
7. Связь: инфракрасный лазер обеспечивает свет для связи по оптоволокну. Эти излучения также используются для связи на короткие расстояния между мобильными и компьютерными периферийными устройствами.

3. УФ-датчик

Эти датчики измеряют интенсивность или мощность падающего ультрафиолетового излучения. Форма электромагнитного излучения имеет большую длину волны, чем рентгеновское излучение, но все же короче, чем видимое излучение.

Активный материал, известный как поликристаллический алмаз, используется для надежного измерения ультрафиолета. Приборы могут обнаруживать различное воздействие на окружающую среду.

Критерии выбора устройства:

1. Диапазоны длин волн в нанометрах (нм), которые могут быть обнаружены ультрафиолетовыми датчиками.
2. Рабочая температура.
3. Точность.
4. Вес.
5. Диапазон мощности.

Принцип действия

Ультрафиолетовый датчик принимает один тип энергетического сигнала и передает другой тип сигналов. Для наблюдения и записи этих выходных потоков они направляются на электрический счетчик. Для создания графиков и отчетов показатели передаются на аналого-цифровой преобразователь (АЦП), а затем на компьютер с программным обеспечением.

Используется в следующих приборах:

1. Ультрафиолетовые фототрубки — это чувствительные к излучению датчики, контролирующие обработку воздуха в ультрафиолете, обработку воды в ультрафиолете и облучение солнцем.
2. Датчики света — измеряют интенсивность падающего луча.
3. Датчики ультрафиолетового спектра — представляют собой устройства с зарядовой связью (ПЗС), используемые в лабораторных снимках.
4. Детекторы ультрафиолетового света.
5. Бактерицидные УФ-детекторы.
6. Датчики фотостабильности.

4. Сенсорный датчик

Это еще одна большая группа устройств. Классификация датчиков давления применяется для проведения оценки внешних параметров, отвечающих за появление дополнительных характеристик при действии определенного объекта либо вещества.

Датчик касания действует как переменный резистор в соответствии с местом, где он подключается.

Сенсорный датчик состоит из:

1. Полностью проводящее вещество, такое как медь.
2. Изолированный промежуточный материал, такой как пена или пластик.
3. Частично проводящий материал.

При этом строгого разделения нет. Классификация датчиков давления устанавливается посредством выбора конкретного сенсора, который и оценивает появляющееся напряжение внутри либо снаружи изучаемого объекта.

Принцип действия

Частично проводящий материал противодействует течению тока. Принципом линейного датчика положения является то, что поток тока считается более противоположным, когда длина материала, по которому должен пройти ток, больше. В результате сопротивление материала изменяется путем изменения положения, в котором он вступает в контакт с полностью проводящим объектом.

Классификация датчиков автоматики строится полностью на описанном принципе. Здесь же задействуют дополнительные ресурсы в виде специально разработанного ПО. Как правило, программное обеспечение связано с сенсорными датчиками. Устройства могут запомнить «последнее прикосновение», когда датчик отключен. Они могут зарегистрировать «первое прикосновение», как только датчик активируется, и понять все значения, связанные с ним. Это действие аналогично перемещению компьютерной мыши на другой конец коврика, чтобы переместить курсор в дальнюю сторону экрана.

5. Датчик приближения

Все чаще в современных транспортных средствах используют эту технологию. Классификация электрических датчиков с использованием световых и сенсорных модулей набирает популярность у автомобильных производителей.

Датчик приближения обнаруживает наличие объектов, которые находятся почти без каких-либо точек соприкосновения. Поскольку нет контакта между модулями и воспринимаемым объектом и отсутствуют механические детали, эти устройства имеют длительный срок службы и высокую надежность.

Различные типы датчиков приближения:

1. Индуктивные датчики приближения.
2. Емкостные датчики приближения.
3. Ультразвуковые датчики приближения.
4. Фотоэлектрические датчики.
5. Датчики Холла.

Принцип действия

Датчик приближения излучает электромагнитное или электростатическое поле или пучок электромагнитного излучения (например, инфракрасного) и ожидает ответного сигнала или изменений в поле. Обнаруживаемый объект известен как цель регистрирующего модуля.

Классификация датчиков по принципу действия и назначению будет следующей:

1. Индуктивные устройства: на входе имеется генератор, который изменяет сопротивление потерь на близость электропроводящей среды. Эти устройства предпочтительны для металлических объектов.
2. Емкостные датчики приближения: они преобразуют изменение электростатической емкости между электродами обнаружения и заземлением. Это происходит при приближении к близлежащему объекту с изменением частоты колебаний. Для обнаружения близлежащего объекта частота колебаний преобразуется в напряжение постоянного тока, которое сравнивается с заданным пороговым значением. Эти приборы предпочтительны для пластиковых объектов.

Классификация измерительной аппаратуры и датчиков при этом не ограничивается представленным выше описанием и параметрами. С появлением новых образцов измерительных приборов общая группа увеличивается. Разные определения утверждены для различения датчиков и преобразователей. Датчики могут быть определены как элемент, который воспринимает энергию, чтобы произвести вариант в той же или другой форме энергии. Датчик преобразует измеряемую величину в желаемый выходной сигнал, используя принцип преобразования.

На основании полученных и созданных сигналов принцип можно разделить на следующие группы: электрические, механические, термические, химические, излучающие и магнитные.

6. Ультразвуковые датчики

Ультразвуковой датчик используется для обнаружения присутствия объекта. Это достигается за счет излучения ультразвуковых волн от головки устройства и последующего приема отраженного ультразвукового сигнала от соответствующего объекта. Это помогает в обнаружении положения, присутствия и движения объектов.

Поскольку ультразвуковые датчики полагаются на звук, а не на свет при обнаружении, они широко используются для измерения уровня воды, медицинских процедур сканирования и в автомобильной промышленности. Ультразвуковые волны могут обнаружить невидимые объекты, такие как прозрачные пленки, стеклянные бутылки, пластиковые бутылки и листовое стекло, с помощью своих отражающих датчиков.

Принцип действия

Классификация индуктивных датчиков строится на сфере их использования. Здесь важно учитывать физические и химические свойства объектов. Движение ультразвуковых волн различается в зависимости от формы и типа среды. Например, ультразвуковые волны движутся прямо в однородной среде и отражаются и передаются обратно на границу между различными средами. Человеческое тело в воздухе вызывает значительное отражение и может быть легко обнаружено.

В технологии используются следующие принципы:

1. Мультиотражение. Многократное отражение имеет место, когда волны отражаются более одного раза между датчиком и объектом обнаружения.
2. Предельная зона. Минимальное расстояние срабатывания и максимальное расстояние срабатывания можно регулировать. Это называется лимитной зоной.
3. Зона обнаружения. Это интервал между поверхностью головки датчика и минимальным расстоянием обнаружения, полученным в результате регулировки расстояния сканирования.

Устройства, оборудованные этой технологией, позволяют проводить сканирование различных типов объектов. Ультразвуковые источники активно применяются при создании транспортных средств.

Электронные датчики давления: особенности конструкций и разновидности

На сегодняшний день используются в промышленности не барометры с ртутью, а вполне современные и надежные датчики. У них принцип работы отличается в зависимости от конструктивных особенностей. У всех имеются как достоинства, так и определенные недостатки. Благодаря развитию электроники можно реализовать датчики для измерения давления на полупроводниковых элементах.

Что такое электронные датчики?

Электронные датчики давления воды или любой другой жидкости – это такие приборы, которые позволяют осуществлять замер параметров и их обработку специальными блоками управления и индикации. Датчик давления – это такое устройство, у которого выходные параметры напрямую зависят от того, какое давление в измеряемом месте (емкость, трубы и т. д.). Причем можно с их помощью осуществить замер любого вещества в различных агрегатных состояниях – жидком, парообразном, газообразном.

Необходимость таких приборов вызвана тем, что практически вся промышленность построена на системах автоматического управления. Человек осуществляет только настройку, калибровку, обслуживание и запуск (остановку). Работа любой системы происходит в автоматическом режиме. Но еще такие приборы часто используются в медицине.

Особенности конструкции элементов

Любые датчики состоят из чувствительного элемента – именно с его помощью передается воздействие на преобразователь. Также в конструкции имеется схема для осуществления обработки сигнала и корпус. Можно выделить следующие разновидности датчиков давления:

1. Пьезоэлектрические.
2. Резистивные.
3. Емкостные.
4. Пьезорезонансные.
5. Магнитные (индуктивные).
6. Оптоэлектронные.

А теперь рассмотрим каждый вид прибора более детально.

Резистивные элементы

Это такие устройства, у которых чувствительный элемент под воздействием нагрузки меняет свое сопротивление. На чувствительной мембране производится установка тензорезистора. Мембрана под действием давления изгибается, тензорезисторы также начинают двигаться. При этом у них меняется сопротивление. В результате происходит изменение силы тока в цепи преобразователя.

При растяжении элементов тензорезисторов увеличивается длина и уменьшается площадь сечения. Как результат увеличение сопротивления. Обратный процесс наблюдается при сжатии элементов. Конечно, изменяется сопротивление на тысячные доли Ома, поэтому, чтобы уловить это, нужно ставить специальные усилители на полупроводниках.

Пьезоэлектрические датчики

Пьезоэлемент является основой конструкции прибора. Когда происходит деформация, пьезоэлемент начинает генерировать определенный сигнал. Устанавливается элемент в среду, давление которой нужно измерить. При работе сила тока в цепи окажется прямопропорциональна изменению давления.

Такие приборы обладают одной особенностью – они не позволяют отслеживать давление, если оно постоянно. Поэтому используется исключительно в случае, когда давление постоянно изменяется. При постоянном значении измеряемой величины генерация электрического импульса производиться не будет.

Пьезорезонансные элементы

Эти элементы работают несколько иначе. При подаче напряжения пьезоэлемент деформируется. Чем выше напряжение, тем сильнее деформация. Основа прибора – пластина-резонатор, изготовленная из пьезоэлектрика. На обеих сторонах у нее имеются электроды. Как только произойдет подача напряжения на них, материал начинает вибрировать. При этом пластина изгибается то в одну, то в другую сторону. Скорость вибрации зависит от частоты тока, который подается на электроды.

Но если сила извне подействует на пластину, то произойдет изменение частоты колебаний пластины. По такому принципу работает электронный датчик давления воздуха, используемый в автомобилях. Он позволяет оценивать абсолютное давление воздуха, подаваемого в топливную систему автомобиля.

Емкостные приборы

Эти устройства наиболее популярные, так как имеют простую конструкцию, работают стабильно и в обслуживании неприхотливы. Конструкция состоит из двух электродов, расположенных на определенном расстоянии друг от друга. Получается своеобразный конденсатор. Одна из его пластин – это мембрана, на нее действует давление (измеряемое). В результате меняется зазор между пластинами (пропорционально давлению). По школьному курсу физики вы знаете, что емкость конденсатора зависит от площади поверхности пластин и расстояния между ними.

При работе в датчике давления изменяется только расстояние между пластинами – этого вполне достаточно для того, чтобы осуществить замер параметров. Электронные датчики давления масла строятся именно по такой схеме. Преимущества у данного типа конструкций очевидны – они могут работать в любых средах, даже агрессивных. На них не действуют большие перепады температур, электромагнитные волны.

Индуктивные датчики

Принцип работы отдаленно похож на рассмотренные выше емкостные. Чувствительная к давлению токопроводящая мембрана устанавливается на определенном расстоянии от магнитопровода в форме буквы Ш (на него наматывается катушка индуктивности).

При подаче напряжения на катушку создается магнитный поток. Он проходит как по сердечнику, так и через зазор, токопроводящую мембрану. Поток замыкается, а так как у зазора проницаемость примерно в 1000 раз меньше, нежели у сердечника, то даже мизерное его изменение приводит к пропорциональным колебаниям значений индуктивности.

Оптоэлектронные датчики

Они просто детектируют давление, обладают высокой разрешающей способностью. У них высокая чувствительность и термостабильность. Работают на основе интерференции света, используют для измерения небольших перемещений интерферометр Фабри-Перо. Такие электронные датчики давления встречаются крайне редко, но являются достаточно перспективными.

Основные компоненты прибора:

1. Кристалл оптического преобразователя.
2. Диафрагма.
3. Светодиод.
4. Детектор (состоит из трех фотодиодов).

К двум фотодиодам пристраиваются оптические фильтры Фаби-Перо, у которых небольшая разница в толщине. Фильтры – это кремниевые зеркала с отражающей лицевой поверхностью. Они покрыты слоем оксида кремния, на поверхность наносится тонкий слой алюминия. Оптический преобразователь очень схож с емкостным датчиком давления.

Датчики – что это такое, их виды, назначение и применение различных типов

Датчик это электронное или электромеханическое устройство, предназначенное для преобразования определенного воздействия в электрический сигнал. Это одно из нескольких определений, которое кажется мне наиболее простым и подходящим.

Датчик можно представить как «черный ящик», имеющий нечто на входе и формирующий на выходе сигнал, пригодный для дальнейшей передачи и обработки (рис.1).

В большинстве случаев мы будем рассматривать параметры и характеристики входного воздействия и вид (способ формирования) выходного сигнала, а также, как это можно использовать для решения конкретных задач.

Схемотехника на уровне принципиальных схем в данном контексте нас не интересует.

Датчики различных типов широко применяются в:

УСТРОЙСТВО И ПРИНЦИП РАБОТЫ

Для начала давайте рассмотрим типы устройств с точки зрения характера регистрируемых ими воздействий. Здесь можно выделить две группы:

• контактные;
• бесконтактные.

Первые подразумевают механическое воздействие. Характерным представителем такой группы являются конечные выключатели, приборы регистрирующие и измеряющие давление, скорость потока жидкостей и газов.

Бесконтактные типы используют несколько принципов обнаружения события: магнитный, оптический, микроволновый, емкостной, индукционный, ультразвуковой.

Каждый из них имеет особенности, определяющие область применения. Например, индукционные датчики не реагирует на предметы из немагнитных материалов. Кроме того, тип устройства определяет дальность действия (обнаружения).

Оптические (оптико электронные), микроволновые, ультразвуковые способны работать на значительном удалении от объекта контроля. Остальные предназначены для использования на небольших расстояниях.

Область применения различных видов датчиков.

В зависимости от назначения, датчики позволяют обнаруживать наличие предмета в зоне своего действия, определять его положение, скорость и направление перемещения, геометрические размеры.

Кстати, техническими характеристиками определяется минимальный размер контролируемого объекта, который может составлять от нескольких миллиметров до десятков сантиметров.

Кроме того датчики используются для контроля температуры, состава, свойств и состояния окружающей среды.

К примеру, датчики дыма в системах пожарной сигнализации позволяют обнаруживать пожар на начальных стадиях. Широко используются датчики уровня, причем как жидкостей, так и сыпучих материалов.

ТИПЫ И ПАРАМЕТРЫ ВЫХОДНЫХ СИГНАЛОВ

Поскольку назначением любого преобразователя является не только обнаружение воздействия, но также его преобразование, то классификация датчиков по способу формирования выходного сигнала не менее важна, чем по обнаруживаемому параметру.

Различают следующие типы выходов:

• пороговый;
• аналоговый;
• цифровой.

Первый самый простой и характеризуется двумя состояниями «0», «1» – выключено, включено. В качестве элементов, формирующих такой сигнал выступают «сухие контакты» (реле) или электронные ключи (транзисторные, тиристорные, симисторные и пр.).

Основным параметром такого выхода является коммутируемые ток и напряжение.

Причем, обратите внимание, могут быть указаны максимальные и (или) номинальные значения. В первом случае имеется в ввиду непродолжительное время работы в указанном режиме, во втором – неограниченно.

Достоинством таких устройств является универсальность – возможность работы практически во всех системах контроля и управления. Исключение могут составлять специализированные системы, «заточенные» под решение специфичных задач и использующие собственную линейку оборудования.

Аналоговый датчик имеет на выходе сигнал, электрические характеристики которого (чаще напряжение) пропорционально зависят от контролируемого воздействия.

В качестве примера можно привести некоторые виды термодатчиков. Для анализа и обработки такого сигнала требуются специальные схемотехнические решения. Плюсом такого исполнения является высокая информативность.

Наверное многие знают что существует двоичный код, то есть последовательность логических уровней («0» – низкий, «1» – высокий). Таким способом можно передавать информацию о состоянии устройства (значение измеряемого параметра), а также его уникальный адрес.

Датчики, использующие такую технологию называются цифровыми. Подобный сигнал также требует дополнительной обработки, следовательно оборудование, работающее по такому принципу должно быть совместимо. Но в простых системах контроля и управления чаще используется первый способ.

В завершение нужно заметить, что датчики, работающие в системах автоматики и управления могут иметь различную степень пыле-влаго защиты и рабочие температурные диапазоны.

Конкретный тип и конструктивное исполнение устройства определяется в зависимости от решаемых задач и условий эксплуатации.

  *  *  *

© 2014-2021 г.г. Все права защищены.
Материалы сайта имеют ознакомительный характер и не могут использоваться в качестве руководящих и нормативных документов.

Охранные извещатели — виды, типы, классификация и принцип работы

В этой статье будут рассмотрены основные вопросы, касающиеся классификации и применения извещателей охранной сигнализации.

Как и большинство других технических средств систем безопасности охранные извещатели (ОИ) классифицируются по ряду различных параметров, например:

• характеру обнаруживаемых воздействий;
• физических принципов, положенных в основу их работы;
• конструктивному исполнению и пр.

Что касается первого момента, то здесь имеется ввиду обнаружение неразрушающих (открывание) и разрушающих (разбитие, пролом и пр.) воздействий на строительные конструкции. Еще одно направление применения — контроль перемещений в охраняемой зоне.

В принципе, все многообразие извещателей (датчиков) охранной сигнализации используется именно для этого.

Поскольку условия эксплуатации ОИ различны, то предусматривается несколько типов их исполнения: для уличной и внутренней установки, а также взрывозащищенные. Последняя группа используется на взрывоопасных объектах нефтяной, газовой промышленности, а также в помещениях с опасными химическими процессами.

Устройство охранного извещателя предусматривает наличие модуля, обнаруживающего то или иное воздействие, и платы обработки и формирования сигнала. В простейшем случае, например, магнитоконтактный датчик — электроника отсутствует, все функции выполняет пара магнит-геркон. Однако, если говорить про оптико-электронные охранные извещатели, то в современных моделях используется даже микропроцессорная обработка информации.

В некоторых случаях в одном корпусе могут объединяться два датчика различных принципов действия. Такие устройства называются совмещенными. Существуют также комбинированные извещатели — это не одно и то же, поэтому позволю себе некоторые пояснения по этому вопросу.

Совмещенные охранные извещатели.

Представляют собой два разнотипных прибора, как уже говорилось, в одном корпусе, но работающие независимо друг от друга. Каждый из них имеет свой выход, поэтому они могут подключаться даже а отдельные шлейфы сигнализации. Такой вариант исполнения дает только удобство при монтаже и некоторую экономия на стоимости.

Наиболее часто встречается комбинация инфракрасного и акустического принципов обнаружения. Это достаточно удобно при блокировке окна — одновременно мы защищаем его «на разбитие» и «на проход». Но устойчивость к ложным срабатываниям остается на уровне каждого из используемых типов датчика.

Комбинированные охранные извещатели.

Здесь реализован совсем другой подход. Также используются два различных принципа обнаружения, но устройство работает по схеме «И». То есть, сигнал тревоги формируется только в случае если одновременно обнаружены два типа воздействия.

Как правило, комбинированными бывают извещатели объемного обнаружения, совмещающие инфракрасный и радиоволновый датчики.

Такой подход позволяет резко снизить уровень ложных срабатываний системы сигнализации, поскольку недостатки одного способа обнаружения компенсируются достоинствами другого и наоборот.

ВИДЫ И ТИПЫ ОХРАННЫХ ИЗВЕЩАТЕЛЕЙ

Наличие большого количества видов ОИ определяется их достаточно узкой специализацией. Универсального датчика пока не существует, поэтому в той или иной ситуации применяются наиболее подходящие для конкретных условий устройства. Во многом это касается принципа действия (обнаружения).

Наиболее распространены и часто используются извещатели следующих типов:

• магнитоконтактные;
• инфракрасные;
• радиоволновые и ультразвуковые;
• акустические;
• вибрационные.

Здесь мы кратко коснемся области применения и особенностей каждого из этих видов устройств.

Магнитоконтактные извещатели используются для обнаружение попыток открыть такие строительные конструкции как окна, двери, ворота и люки. Различные исполнения позволяют устанавливать их на всех видах поверхностей: металлических, пластиковых и деревянных. Существуют изделия для скрытой и накладной установок.

Инфракрасные извещатели позволяют обнаруживать движение в зонах различного типа:

• объемных;
• поверхностных;
• линейных.

Название их определяется способностью работать в инфракрасном (тепловом) диапазоне излучений. Иногда их называют датчиками движения, что может быть не совсем корректно с точки зрения официальной терминологии, принятой для систем охранной сигнализации, но по сути соответствует действительности.

Радиоволновые и ультразвуковые извещатели тоже служат для обнаружения движения, но анализируют обстановку за счет сравнения частот излученной и отраженной волн (радио или ультразвуковых). Таким образом этот тип датчиков всегда является активным, то есть имеет в своем составе как передатчик так и приемник.

Активные извещатели могут иметь как одноблочную конструкцию (передатчик и приемник размещены в одном корпусе) так и двухблочную.

Акустические извещатели, иногда их называют звуковыми, за счет анализа спектральных составляющих звукового сигнала определяют разбитие оконного полотна. Могут быть критичны к толщине и марке используемого стекла.

Вибрационные извещатели используются для защиты от пролома или разрушения иным способом стен, перекрытий, решеток. Отдельные типы, например, «Окно» могут применяться для обнаружения разбития оконных и витринных стекол.

Все перечисленные виды датчиков могут использовать для передачи информации о своем состоянии провода и радиоканал, соответственно они называются проводными и беспроводными. Кроме того, существуют адресные извещатели, использующие цифровую передачу данных. Они дороже, но информативнее и позволяют определять состояние каждого конкретного датчика.

УСТАНОВКА И ПОДКЛЮЧЕНИЕ ОХРАННЫХ ИЗВЕЩАТЕЛЕЙ

Подключение извещателей производится в зависимости от их типа. Пороговые проводные устройства подключаются к шлейфу сигнализации с помощью реле. В зависимости от исполнения подключение может быть последовательным или параллельным. Проводные адресные извещатели подключаются исключительно параллельно с соблюдением полярности.

Интересующиеся структурными схемами подключения указанных датчиков могут ознакомиться с ними на этой странице.

Вполне естественно, что радиоканальные извещатели физических соединительных линий не требуют. Поэтому их подключение сводится к настройке связи с контрольной панелью и программированию режимов работы.

Установка охранных извещателей производится в соответствии с требованиями, изложенными в технической документации. В обязательном порядке нужно учитывать:

• дальность действия датчика;
• диаграмму его зоны обнаружения;
• влияние факторов, влияющих на устойчивость работы (для предотвращения ложных срабатываний).

При установке радиоканального оборудования следует учесть электромагнитную обстановку на объекте и наличие конструкций, способных значительно ослабить уровень радиосигнала. Обратите внимание, если связь будет «на пределе», то она может пропасть в самый неожиданный и неподходящий момент.

Кроме того, на работоспособность беспроводных устройств могут повлиять даже такие «мелочи» как перестановки мебели, выполненные после монтажа и настройки системы сигнализации.

Поэтому запас по дальности связи извещателя с приемно-контрольным прибором лишним не будет. Не забывайте также, что указывается этот параметр для условий прямой видимости, а в помещении он может оказаться непредсказуемым.

В целом, элементарная техническая грамотность, внимательность и умение читать техническую документацию позволят установить любой извещатель, даже если вы его видите первый раз.

  *  *  *

© 2014-2021 г.г. Все права защищены.
Материалы сайта имеют ознакомительный характер и не могут использоваться в качестве руководящих и нормативных документов.

Датчики для дома: виды и типы

22.07.2020 Прочтёте за 4 мин.

Автоматические датчики для дома обеспечивают безопасность, комфорт, экономию, а также помогают сохранить имущество в аварийной ситуации. Современные устройства имеют миниатюрный дизайн, благодаря чему легко вписываются в любой интерьер квартиры.

Датчик движения для дома

Сфера применения датчиков, отслеживающих движение, достаточно широка. Их используют в частных домах, в складских помещениях, общественных коридорах, а также других местах, где нет большого скопления людей. Как правило, устройства соединены с системами безопасности, а также бытовыми электроприборами (чаще всего с источниками освещения).

Типы датчиков движения

По принципу работы устройства различаются на такие типы:

• микроволновые приборы;
• фотоэлементы.

В первом случае датчики фиксируют движение в пространстве посредством высокочастотного излучения. Микроволны свободно проходят через любые преграды, кроме металлических перегородок. Таким образом датчики улавливают малейшее движение за обычными стенами и мебелью.

Последние модели устройств излучают электромагнитное поле мощностью не более 10 мВт, что, в свою очередь, в десятки раз меньше, чем любой мобильный гаджет. Поэтому микроволновые устройства считаются полностью безвредными по отношению к здоровью людей и домашних животных.

Принцип работы фотоэлементов основан на восприятии световых лучей. Прибор состоит из двух частей: излучателя и фотоприемника. Когда световые волны попадают на датчик, в нем вырабатывается электричество. В момент, когда фотоприемник не принимает свет, срабатывает датчик движения.

Для квартир с искусственными источниками тепла лучше выбирать микроволновые сенсоры присутствия. Эти приборы отличаются моментальной скоростью срабатывания и высокой чувствительностью, даже если человек находится в соседней комнате.

Если не нужна высокая чувствительность, то стоит приобрести инфракрасный извещатель движения. Такие приборы стоят дешевле, но их характеристики уступают микроволновым датчикам.

Между тем, эксперты рекомендуют не экономить при выборе подходящей модели, когда важна безопасность в доме. Устройства из среднего и высокого ценового сегмента отличаются детальными настройками, качеством сборки и продолжительным сроком службы. На практике лучше переплатить за систему с широким диапазоном настроек или регулировкой чувствительности, чтобы, например, сигнализация ложно не срабатывала из-за домашних животных.

Датчик включения света

Устройство контролирует включение и выключение электрического света в зависимости от степени освещенности пространства. Модели датчиков различаются по конструкционным признакам, назначению, а также способу монтажа.

Устройство целесообразно использовать в местах, где пространство в дневное время освещается преимущественно естественным путем. Например, на дачном участке, возле подъезда, в витринах, на трассах и т.д.

Типы датчиков включения света и особенности установки

В зависимости от предназначения приборы бывают бытовыми и уличными. Модели для открытого пространства имеют улучшенную систему защиты от попадания пыли и влаги в установку. Как правило, датчики для улиц оснащены влагозащищенным корпусом, который предотвращает попадание росы, дождя и снега в устройство. Последние модели не теряют чувствительности даже при минусовой температуре окружающей среды (до –25 оС).

Принцип их работы прост: когда устройство фиксирует недостаточное количество освещенности, например, при наступлении сумерек, оно передает сигнал на включение осветительных приборов. И наоборот, когда солнечные лучи с наступлением утра попадают на фотоэлемент, контроллер отключает осветительные приборы.

По месту монтажа сумеречные датчики делятся на приборы, установленные в электрощитке, а также на отдельно стоящие модели. Также контролеры включения света могут иметь встроенные фотоэлемент или внешний фиксатор светового потока.

В технической документации к приборам заявлена рекомендованная высота установки, при этом дальность действия всегда должна превышать допустимую высоту монтажа, иначе снижается чувствительность датчиков.

Рекомендации по выбору датчиков включения света

Подбирая устройство, учитывают максимальную мощность нагрузки, которая не должна быть ниже суммарной мощности, потребляемой осветительными приборами. В противном случае датчик быстро выйдет из строя. Эксперты советуют выбирать контроллер освещения с запасом допустимой нагрузки минимум в 15% относительно общей мощности всех подключаемых к нему электроприборов.

Для улицы лучше выбирать устройство с углом обзора 180о и выше. Но если мимо часто проходят люди или проезжают автомобили, то возможно ложное срабатывание, поэтому имеет смысл подобрать систему с возможностью регулировки чувствительности датчиков.

Датчик пожарной сигнализации

Современные датчики пожарной безопасности позволяют быстро обнаружить первые признаки возгорания. Извещатели являются ключевыми элементами в комплексе противопожарной безопасности для общественных и частных домов.

Типы пожарных датчиков

По принципу действия устройства различаются на датчики температуры, дыма и огня. По принципу работы дымовые анализаторы могут быть:

• ионизационными;
• оптоэлектронными.

Первый тип устройств основан на измерении ионного тока. Когда продукты горения попадают в измерительную камеру, ионный ток уменьшается и при превышении установленного значения прибор подает сигнал. Преимущества ионизационных датчиков дыма:

• низкое потребление электроэнергии;
• высокая чувствительность при любом спектре дыма.

Несмотря на очевидные достоинства, такие детекторы редко применяются в бытовых условиях, поскольку требуют особых мер безопасности из-за радиоактивного излучения.

В домах и общественных зданиях чаще используют оптические пожарные датчики. Такие устройства реагируют на изменение прозрачности воздуха в следствие появления частиц дыма в пространстве. При этом детектор чувствительно реагирует на концентрацию частиц дыма. Оптический датчик способен моментально обнаружить дым серого цвета, который характерен для начальной стадии горения. Недостаток технологии состоит в том, что при образовании черного дыма, который поглощает инфракрасные лучи, чувствительность датчика снижается.

Тепловые контроллеры реагируют на изменение температуры в помещении. Устройства эффективны, если при возгорании практически нет дыма или в воздухе присутствует высока концентрация аэрозольных веществ (пара, пыли).

Датчики огня настроены на анализ пульсации инфракрасного излучения пламени в разных диапазонах спектра. Устройства используются для открытых территорий, а также зон с высоким теплообменом, где применение дымовых и тепловых детекторов нецелесообразно.

Датчик утечки воды

Согласно статистике, размер ущерба при утечке воды может быть в три раза выше, чем при квартирной краже. Когда случается подобная авария, обычно приходится менять не только сантехнику, но и делать ремонт в квартире, начиная с замены обоев и напольного покрытия, заканчивая покупкой новой мебели. Своевременно установленные датчики утечки воды позволяют избежать значительных финансовых трат.

Основное преимущество таких систем – возможность предупредить и остановить утечку в ее начальной стадии. Современные контроллеры моментально реагируют на сигнал и могут автоматически отключать подачу воды. Система может быть установлена в любом месте, где есть риск такой аварии: в квартирах, магазинах, ресторанах, любых административных и общественных зданиях.

Принцип работы

Основными элементами устройства являются:

• датчик;
• блок управления;
• шаровые электроприводы.

Когда на датчик попадает влага, он подает сигнал в блок управления, который, в свою очередь связан с системами подачи напряжения к другим приборам. Основная задача устройства – остановить подачу воды, если возникает утечка. Шаровым электроприводам отведена роль звуковой сигнализации в аварийной ситуации.

Особенности монтажа

Датчики устанавливают непосредственно на местах, где возможен риск протечки:

• на стояках;
• трубопроводах;
• отопительных приборах.

Несмотря на маленькие габариты устройства, под контролем системы может находиться до двадцати помещений одновременно. Монтаж можно осуществлять как во время ремонта, так и после него.

Датчики протечки различаются размерами шарового электропривода. Как правило, прибор диаметром 175 мм устанавливают на трубах для горячей и холодной воды. Если значение диаметра 200 мм, то монтаж такого устройства целесообразно проводить для отопительных систем. Приборы с шаровым приводом большего диаметра используют для защиты котлов и систем центрального водоснабжения.

Газовый датчик

Газовые детекторы способны моментально обнаружить утечку газа в помещении и передать оповещение. Больший спрос на такие системы обоснован тем, что своевременно обнаружить утечку достаточно сложно, а риск катастрофы вследствие аварии достаточно велик.

Типы газовых датчиков

На рынке представлены контролеры для обнаружения природного, угарного и углекислого газа. Это отдельные приборы, которые следует размещать на различной высоте. Это связано с большой разницей между газами в весе. Так, природный газ – самый легкий, поэтому детекторы для него размещают как можно выше. В свою очередь, СО2 – газ тяжелый и соответствующие датчики монтируют достаточно низко. Универсальные газовые датчики также представлены в продаже, но их эффективность значительно ниже, поэтому эксперты советуют выбирать анализатор для конкретного газа.

Газовые датчики различаются по способу питания на беспроводные устройства и контролеры, подключенные к электросети. Приводные девайсы имеют невысокую рыночную стоимость, но потребляют много электроэнергии. Беспроводные приборы заряжаются от аккумуляторной батареи, что позволяет их свободно демонтировать и установить на новое место. Такие устройства стоят дороже, но и потребляют электроэнергии не меньше, чем приводные датчики.

По принципу работы различают полупроводниковые, каталитические и инфракрасные газовые датчики. В первом случае работа устройств основана на поглощении газа поверхностью элемента, покрытого оксидом металла. Во время утечки изменяется сопротивление полупроводника и устройство сигнализирует об аварии.

Как подобрать газовый датчик?

Выбирая устройства, принимают во внимание следующие характеристики:

• область применения;
• тип улавливаемого газа;
• тип питания;
• степень чувствительности;
• допустимый уровень влажности в помещении;
• температурные условия эксплуатации.

Способы оповещения устройством об утечке газа:

• звуковой сигнал;
• светозвуковая индикация;
• передача сигнала на пульт;
• отправление СМС на при вязанный к системе номер телефона.

Усовершенствованные модели детекторов способны автоматически перекрывать подачу газа.

Во время ремонта квартиры или после него устанавливают бытовые контролеры. Это небольшие переносные устройства, которые реагируют на утечку одного или двух видов газа и в случае аварии подают звуковой сигнал. Устанавливать такие датчики можно в любом месте. На складах и промышленных предприятиях используют детекторы повышенного класса ответственности. Как правило, такие приборы настроены на определенный вид газа.

Датчики для дома непрерывно работают, пока хозяева занимаются своими делами. Приборы легко устанавливаются и настраиваются без специальных навыков и знаний. Внешне это небольшие устройства, которые не портят ремонт квартиры.

В случае аварийной ситуации (утечки газа, воды, возгорания) устройства немедленно передают сигнал через центральный контроллер. Современные модели способны автоматически сообщать о чрезвычайном происшествии в соответствующие службы. Как правило, датчики используют частоту общего назначения для передачи сигнала и не требуют лицензии на их использование.

Первичные средства измерения. Аналоговые и дискретные датчики

Типов и видов датчиков существует огромное множество. Они различаются типом измеряемого параметра, способом измерения, конструкцией, диапазоном измерения, видом выходного сигнала и т.д. Рассмотрим только те типы и виды, которые применяются в инженерных системах зданий.

Во-первых: что такое датчик? Определим это так — устройство, с помощью которого мы измеряем значение какого-либо технологического параметра.
Любой датчик состоит из чувствительного элемента и преобразовательной системы. Иногда сам чувствительный элемент является одновременно и преобразовательной системой. Кроме того, чувствительный элемент всегда непосредственно связан с той средой, параметр которой он измеряет. В теории измерений для него принято название — измерительный преобразователь.

Аналоговые измерительные датчики – это первичные преобразователи.
Такой тип датчиков применяется в системах непрерывного измерения и регулирования. Принцип действия таких датчиков состоит в том, что при изменении параметра происходит соответствующее изменение его выходного сигнала.

Дискретные измерительные датчики – сигнализаторы, реле и т.п.
Такой тип датчиков применяется, когда необходимо отследить конкретное значение измеряемого параметра для каких либо дальнейших действий.
Эти датчики устанавливаются там, где отсутствует необходимость получения всех значений измеряемого параметра, там, где необходимо знать, достиг ли параметр какого-либо конкретного значения. В этом случае измерительная система выдает сигнал только при достижении заданного ограничительного значения.

Датчики (измерительные преобразователи ) температуры.
Физический смысл работы преобразователей температуры (термосопротивлений) основан на изменении сопротивления применяемого в качестве чувствительного элемента металла в зависимости от температуры среды, в которую он погружен. Пропуская через этот элемент электрический ток, мы можем получить зависимость изменения напряжения от температуры. Раньше в качестве такого металла применялась медь. Были медные чувствительные элементы с сопротивлением 50 Ом или 100 Ом при 0ºС. Их недостатком было то, что при значительных длинах проводов, которые соединяли их с вторичными устройствами, сопротивление кабеля было соизмеримо, а то и больше, чем сопротивление самих датчиков. Это, естественно, вносило погрешности в измерения, которые необходимо было компенсировать. Сейчас от этой проблемы ушли, применяя металлы, имеющие 500 Ом или 1000 Ом при 0ºС. Это платина (Pt) и никель (Ni). Поэтому сегодня в инженерных системах чаще всего применяются датчики типа Pt 1000.
В современных системах чаще используются погружные термопреобразователи сопротивления, чувствительный элемент которых непосредственно погружен в измеряемую среду, и накладные, которые измеряют температуру поверхности, предполагая, что она приблизительно равна температуре самой среды. В качестве дискретных датчиков температуры чаще всего применяются манометрические термометры. Это устройства, в которых чувствительным элементом является термобаллон, который соединен капиллярной трубкой с сильфоном. При изменении температуры термобаллона изменяется давление в системе и сильфон перемещает механизм, который заканчивается контактными устройствами. Часто можно услышать название таких датчиков – сигнализаторы температуры или термостаты. Бывают также и
биметаллические датчики.

Датчики (измерительные преобразователи ) давления и перепада давлений.
Датчики давления, как и датчики температуры, бывают аналоговые и дискретные.
Раньше использовались мембранные и сильфонные датчики, принцип действия которых был основан на механическом перемещении (сжатии или расширении) данных чувствительных элементов при изменении давления среды. Далее эти чувствительные элементы имели шток, перемещающийся в магнитном поле и меняющий величину, например, магнитной индукции. Сейчас в качестве чувствительных элементов все чаще применяют тензорезисторы. При сжатии или расширении такого резистора меняется его сопротивление. А дальше, так же, как и в термопреобразователях сопротивления, данный резистор включается в электрическую схему. Дискретные датчики давления рассчитаны на необходимость фиксации конкретного значения давления или перепада давления. Для этого применяются электроконтактные манометры и дифманометры, в качестве чувствительных элементов которых применены трубчатые пружины и мембраны.
Датчики (измерительные преобразователи) влажности.
Датчики влажности

Почти все современные аналоговые датчики влажности имеют емкостной чувствительный элемент. Их принцип работы основан на изменении емкости чувствительного элемента при изменении влажности. Далее этот чувствительный элемент включен в измерительную схему вторичного прибора. Достаточно часто встречаются совмещенные аналоговые датчики влажности и температуры. Таким образом, в точке отбора, где требуется измерение этих двух параметров, устанавливается один прибор вместо двух. Такой датчик имеет два независимых выходных сигнала – один по влажности, другой по температуре.
Дискретные датчики влажности отличаются от аналоговых наличием контактной группы, срабатывающей только при заданном значении. Такие датчики также называют гигростатами.

Датчики (измерительные преобразователи) расхода.
В системах измерения встречаются ультразвуковые, индукционные, вихревые аналоговые расходомеры и термомассовые расходомеры. Дискретные датчики расхода могут быть выполнены в виде крыльчатки, вращающейся в потоке жидкости. С такого датчика сигнал выдается в виде импульса при совершении каждого полного ее оборота. Считая эти импульсы можно организовать учет количества жидкости, прошедшей через прибор за определенное время. Такие датчики могут называться также сигнализаторами расхода.
Сигнализаторы также могут быть выполнены в виде заслонки, установленной поперек потока. Чем больше расход, тем больше давление потока на ее поверхность и больший угол ее отклонения от вертикального положения. При определенном угле отклонения срабатывает контакт и выдается сигнал о наличии расхода. Такие сигнализаторы расхода часто называют реле протока.

Датчики (измерительные преобразователи) уровня жидкости
Аналоговые датчики уровня – это те же датчики дифференциального давления, т.к. любой столб жидкости создает разность давлений между верхним и нижним уровнем.
Дискретные датчики уровня (фактически это датчики наличия жидкости) построены на принципе электропроводности жидкости и состоят из минимум двух электродов, через которые проходит электрический ток. При погружении их в воду образуется замкнутая электрическая цепь. В частности такие системы применяются в дренажных приямках для измерения наличия уровня в них воды.

Датчики (измерительные преобразователи) качества воздуха.
В системах вентиляции и кондиционирования воздуха все чаще поддерживаются не только температура и влажность воздуха, но и его качество, т.е. количество углекислого газа, озона, таких примесей как, сигаретный дым, запах пота, алкоголя, выхлопных газов и т.д. Для измерения этих параметров применяются датчики определяющие наличие в воздухе каких-то отдельных веществ, например углекислого газа, и датчики анализирующие качество воздуха по комплексу присутствующих в нем примесей.
Такие датчики также могут быть аналоговыми и дискретными.

Для унификации выходных сигналов принят ряд стандартных сигналов по току – сигналы (0-5), (0-20) и (4-20)мА и напряжению – сигнал (0-10)В. Преобразование в стандартный сигнал может выполняться преобразователем, встроенным в датчик, или отдельным преобразующим устройством.
Некоторые типы датчиков могут быть как с такими встроенными преобразователями, так и без них. Другие — только со встроенными преобразователями.

Остались вопросы? Не стесняйтесь задавать их:ФОРМА ОБРАТНОЙ СВЯЗИ

Использованная литература:

1. Типовые компоненты и датчики контрольно-диагностических средств/ М – во образования Респ. Беларусь, Учреждение образования «Полоц. гос. ун – т». – Новополоцк: ПГУ, 2004. – 382
2. Фрайден Д. Современные датчики/ Дж. Фрайден. – Москва: Техносфера, 2005. – 588 с. – (Мир электроники)
4. Школа автоматчиков. УРОК №5. Основы автоматизации
5. Бейлина, Р.А. Микроэлектронные датчики/ Р.А. Бейлина, Ю.Г. Грозберг, Д.А. Довгяло. Новополоцк: ПГУ, 2001. – 307 с.

Различные типы датчиков и их работа

Эра автоматизации уже началась. Большинство вещей, которые мы используем сейчас, можно автоматизировать. Чтобы спроектировать автоматизированные устройства, нам сначала нужно знать о датчиках, это модули / устройства, которые помогают делать вещи без вмешательства человека. Даже мобильные телефоны или смартфоны, которые мы используем ежедневно, будут иметь некоторые датчики, такие как датчик Холла, датчик приближения, акселерометр, сенсорный экран, микрофон и т. Д. Эти датчики действуют как глаза, уши, нос любого электрического оборудования, которое определяет параметры внешнего мира и дает показания к устройствам или микроконтроллеру.

Что такое датчик?

Датчик можно определить как устройство, которое можно использовать для измерения / обнаружения физической величины, такой как сила, давление, деформация, свет и т. Д., А затем преобразовать ее в желаемый выходной сигнал, такой как электрический сигнал, для измерения приложенной физической величины . В некоторых случаях одного датчика может быть недостаточно для анализа полученного сигнала. В этих случаях используется блок формирования сигнала , чтобы поддерживать уровни выходного напряжения датчика в желаемом диапазоне относительно конечного устройства, которое мы используем.

В блоке преобразования сигнала выходной сигнал датчика может быть усилен, отфильтрован или изменен до желаемого выходного напряжения. Например, если мы рассмотрим микрофон, он обнаруживает аудиосигнал и преобразует его в выходное напряжение (в милливольтах), что затрудняет управление выходной схемой. Итак, для увеличения мощности сигнала используется блок формирования сигнала (усилитель). Но обработка сигнала может быть необязательной для всех датчиков, таких как фотодиод, LDR и т. Д.

Большинство датчиков не могут работать независимо. Значит, на него должно быть подано достаточное входное напряжение. Различные датчики имеют разные рабочие диапазоны, которые следует учитывать при работе с ними, иначе датчик может выйти из строя.

Типы датчиков:

Давайте посмотрим на различные типы датчиков, которые доступны на рынке, и обсудим их функции , работу, приложения и т. Д. Мы обсудим различные датчики, такие как:

• Датчик освещенности
  
  • ИК-датчик (ИК-передатчик / ИК-светодиод)
  • Фотодиод (ИК-приемник)
  • Светозависимый резистор
• Датчик температуры
  
• Датчик давления / силы / веса
  
  • Тензодатчик (датчик давления)
  • Тензодатчики (датчик веса)
• Датчик положения
  
• Датчик Холла (обнаружение магнитного поля)
• Гибкий датчик
• Датчик звука
  
• Ультразвуковой датчик
• Датчик касания
• ИК-датчик
• Датчик наклона
  
• Датчик газа

Нам нужно выбрать нужный датчик исходя из нашего проекта или приложения.Как было сказано ранее, для того, чтобы они работали, необходимо подавать соответствующее напряжение в соответствии с их характеристиками.

Теперь давайте посмотрим на принцип работы различных датчиков и где его можно увидеть в нашей повседневной жизни или ее применении.

ИК-светодиод:

Его также называют ИК-передатчиком. Он используется для излучения инфракрасных лучей . Диапазон этих частот больше, чем микроволновые частоты (то есть от> 300 ГГц до нескольких сотен ТГц).Лучи, генерируемые инфракрасным светодиодом, могут быть обнаружены фотодиодом, описанным ниже. Пара инфракрасного светодиода и фотодиода называется IR Sensor . Вот как работает ИК-датчик.

Фотодиод (датчик освещенности):

Это полупроводниковое устройство, которое используется для обнаружения световых лучей и в основном используется в качестве ИК-приемника . Его конструкция аналогична обычному диоду с PN переходом, но принцип работы отличается от него.Поскольку мы знаем, что PN-переход допускает небольшие токи утечки при обратном смещении, это свойство используется для обнаружения световых лучей. Фотодиод устроен так, что световые лучи должны попадать на PN-переход, что увеличивает ток утечки в зависимости от интенсивности света, который мы приложили. Таким образом, фотодиод , можно использовать для считывания световых лучей и поддержания тока в цепи. Проверьте здесь работу фотодиода с ИК-датчиком.

Используя фотодиод, мы можем построить простой автоматический уличный фонарь, который светится, когда интенсивность солнечного света уменьшается. Но фотодиод работает, даже если на него падает небольшое количество света, поэтому следует соблюдать осторожность.

LDR (светозависимый резистор):

Поскольку само название указывает, что резистор зависит от силы света. Он работает по принципу фотопроводимости, что означает проводимость за счет света.Обычно он состоит из сульфида кадмия. Когда свет падает на LDR, его сопротивление уменьшается и действует аналогично проводнику, а когда на него не падает свет, его сопротивление почти находится в диапазоне МОм или, в идеале, он действует как разомкнутая цепь . Следует учитывать одно замечание относительно LDR: он не будет реагировать, если свет не точно сфокусирован на его поверхности.

При правильной схеме с использованием транзистора его можно использовать для определения наличия света.Транзистор со смещением делителя напряжения с R2 (резистором между базой и эмиттером), замененным LDR, может работать как датчик света. Посмотрите здесь различные схемы, основанные на LDR.

Термистор (датчик температуры):

Термистор может использоваться для обнаружения изменения температуры . Имеет отрицательный температурный коэффициент, что означает, что при повышении температуры сопротивление уменьшается. Таким образом, сопротивление термистора может изменяться с повышением температуры, что вызывает прохождение через него большего тока.Это изменение текущего расхода можно использовать для определения величины изменения температуры. Применение термистора заключается в том, что он используется для обнаружения повышения температуры и управления током утечки в цепи транзистора, что помогает поддерживать его стабильность. Вот одно простое применение термистора для автоматического управления вентилятором постоянного тока.

Термопара (датчик температуры):

Другой компонент, который может определять изменение температуры , — это термопара. В его конструкции два разных металла соединены вместе, образуя соединение. Его основной принцип заключается в том, что когда соединение двух разных металлов нагревается или подвергается воздействию высоких температур, потенциал на их выводах меняется. Таким образом, переменный потенциал можно использовать для измерения величины изменения температуры.

Тензодатчик (датчик давления / силы):

Тензодатчик используется для определения давления при приложении нагрузки. . Он работает по принципу сопротивления, мы знаем, что сопротивление прямо пропорционально длине провода и обратно пропорционально его площади поперечного сечения (R = ρl / a). Тот же принцип можно использовать и для измерения нагрузки. На гибкой плате провод уложен зигзагообразно, как показано на рисунке ниже. Таким образом, когда к этой конкретной плате прилагается давление, она изгибается в направлении, вызывающем изменение общей длины и площади поперечного сечения провода. Это приводит к изменению сопротивления провода.Полученное таким образом сопротивление очень маленькое (несколько Ом), которое можно определить с помощью моста Уитстона. Тензодатчик помещается в одно из четырех плеч моста, при этом остальные значения остаются неизменными. Следовательно, когда к нему прикладывается давление, когда сопротивление изменяется, ток, проходящий через мост, изменяется, и давление может быть вычислено.

Тензодатчики

в основном используются для расчета величины давления, которое может выдержать крыло самолета, а также для измерения количества транспортных средств, разрешенных на конкретной дороге и т. Д.

Тензодатчик (датчик веса):

Весоизмерительные ячейки

похожи на тензодатчики, которые измеряют физическую величину, например силу, и выдают выходной сигнал в виде электрических сигналов. Когда к весоизмерительному датчику прикладывается некоторое напряжение, его структура изменяется, вызывая изменение сопротивления, и, наконец, его значение может быть откалибровано с помощью моста Уитстона. Вот проект о том, как измерять вес с помощью тензодатчика.

Потенциометр:

Потенциометр используется для определения положения .Обычно он имеет различные диапазоны резисторов, подключенных к разным полюсам переключателя. Потенциометр может быть как поворотного, так и линейного типа. В поворотном типе стеклоочиститель соединен с длинным валом, который можно вращать. Когда вал вращается, положение грязесъемника изменяется так, что результирующее сопротивление меняется, вызывая изменение выходного напряжения. Таким образом, выход может быть откалиброван для обнаружения изменения его положения.

Кодировщик:

Для обнаружения изменения положения можно также использовать энкодер.Он имеет круговую вращающуюся дискообразную структуру со специальными отверстиями между ними, так что, когда ИК-лучи или световые лучи проходят через него, обнаруживаются только несколько световых лучей. Кроме того, эти лучи кодируются в цифровые данные (в двоичном формате), которые представляют конкретное положение.

Датчик Холла:

Само название говорит о том, что это датчик, работающий на эффекте Холла. Это можно определить как когда магнитное поле приближается к проводнику с током (перпендикулярно направлению электрического поля), тогда на данном проводнике возникает разность потенциалов.Используя это свойство, датчик Холла используется для обнаружения магнитного поля и выдает выходной сигнал в виде напряжения. Следует позаботиться о том, чтобы датчик Холла мог обнаруживать только один полюс магнита.

Датчик Холла используется в нескольких смартфонах, которые помогают выключить экран, когда откидная крышка (в которой есть магнит) закрыта на экране. Вот одно из практических применений датчика Холла в дверной сигнализации.

Гибкий датчик:

Датчик FLEX — это преобразователь, которого изменяет свое сопротивление при изменении его формы или при изгибе. .Датчик FLEX имеет длину 2,2 дюйма или длину пальца. Это показано на рисунке. Проще говоря, сопротивление клеммы датчика увеличивается при ее изгибе. Это изменение сопротивления не принесет никакой пользы, если мы не сможем их прочитать. Контроллер под рукой может только считывать изменения напряжения и не меньше, для этого мы собираемся использовать схему делителя напряжения, с помощью которой мы можем получить изменение сопротивления как изменение напряжения. Узнайте здесь о том, как использовать Flex Sensor.

Микрофон (датчик звука):

Микрофон можно увидеть на всех смартфонах или мобильных телефонах.Он может обнаруживать аудиосигналы и преобразовывать их в электрические сигналы малого напряжения (мВ). Микрофоны могут быть многих типов, например конденсаторный микрофон, кристаллический микрофон, угольный микрофон и т. Д. Каждый тип микрофона влияет на такие свойства, как емкость, пьезоэлектрический эффект, сопротивление соответственно. Давайте посмотрим на работу кристаллического микрофона, который работает на пьезоэлектрическом эффекте. Используется биморфный кристалл, который под давлением или вибрациями создает пропорциональное переменное напряжение.Диафрагма соединена с кристаллом через приводной штифт, так что, когда звуковой сигнал попадает на диафрагму, он перемещается взад и вперед, это движение изменяет положение ведущего штифта, что вызывает колебания в кристалле, таким образом, генерируется переменное напряжение относительно приложенный звуковой сигнал. Полученное напряжение подается на усилитель для увеличения общей мощности сигнала. Вот различные схемы на основе микрофона.

Вы также можете преобразовать значение микрофона в децибелы с помощью микроконтроллера, например Arduino.

Ультразвуковой датчик:

Ультразвук означает не что иное, как диапазон частот. Его диапазон превышает слышимый диапазон (> 20 кГц), поэтому, даже если он включен, мы не можем воспринимать эти звуковые сигналы. Только определенные динамики и приемники могут воспринимать эти ультразвуковые волны. Этот ультразвуковой датчик используется для расчета расстояния между ультразвуковым излучателем и целью, а также используется для измерения скорости цели .

Ультразвуковой датчик HC-SR04 может использоваться для измерения расстояния в диапазоне от 2 см до 400 см с точностью до 3 мм. Посмотрим, как работает этот модуль. Модуль HCSR04 генерирует звуковую вибрацию в ультразвуковом диапазоне, когда мы устанавливаем высокий уровень на выводе «Trigger» примерно на 10 мкс, который отправляет звуковой импульс за 8 циклов со скоростью звука, и после удара по объекту он будет принят контактом Echo. В зависимости от времени, которое требуется звуковой вибрации, чтобы вернуться, он обеспечивает соответствующий импульсный выход.Мы можем рассчитать расстояние до объекта на основе времени, которое требуется ультразвуковой волне, чтобы вернуться обратно к датчику. Узнайте больше об ультразвуковом датчике здесь.

Ультразвуковой датчик используется во многих областях. Мы можем использовать его, чтобы избежать препятствий для автоматических машин, движущихся роботов и т. Д. Тот же принцип будет использован в RADAR для обнаружения ракет-нарушителей и самолетов. Комар может уловить ультразвуковые звуки. Итак, ультразвуковые волны можно использовать как репеллент от комаров.

Датчик касания:

В этом поколении мы можем сказать, что почти все используют смартфоны с широкоформатным экраном, который также может воспринимать наши прикосновения. Итак, давайте посмотрим, как работает этот сенсорный экран. В основном существует два типа сенсорных датчиков на резистивной основе и емкостные сенсорные экраны . Расскажем вкратце о работе этих датчиков.

Резистивный сенсорный экран , , имеет резистивный лист в основании и проводящий лист под экраном, оба из которых разделены воздушным зазором с небольшим напряжением, приложенным к листам.Когда мы нажимаем или касаемся экрана, проводящий лист касается резистивного листа в этой точке, вызывая протекание тока в этой конкретной точке, программное обеспечение определяет местоположение и выполняет соответствующее действие.

В то время как емкостное прикосновение работает с электростатическим зарядом, имеющимся на нашем теле. Экран уже заряжен всем электрическим полем. Когда мы касаемся экрана, образуется замкнутая цепь из-за электростатического заряда, проходящего через наше тело.Далее программное обеспечение определяет местоположение и действие, которое необходимо выполнить. Мы можем заметить, что емкостный сенсорный экран не будет работать в перчатках, потому что между пальцем (пальцами) и экраном не будет проводимости.

Датчик PIR:

Датчик

PIR обозначает пассивный инфракрасный датчик . Это , используемые для обнаружения движения людей, животных или предметов. Мы знаем, что инфракрасные лучи обладают свойством отражения.Когда инфракрасный луч попадает на объект, свойства инфракрасного луча меняются в зависимости от температуры объекта, и этот принятый сигнал определяет движение объектов или живых существ. Даже если форма объекта изменится, свойства отраженных инфракрасных лучей могут точно различать объекты. Вот полный рабочий или ИК-датчик.

Акселерометр (датчик наклона):

Датчик акселерометра может определять его наклон или движение в определенном направлении . Он работает на основе силы ускорения, вызванной земным притяжением. Его крошечные внутренние части настолько чувствительны, что отреагируют на небольшое внешнее изменение положения. Он имеет пьезоэлектрический кристалл, когда его наклонение вызывает возмущение в кристалле и генерирует потенциал, который определяет точное положение по отношению к осям X, Y и Z.

Обычно они используются в мобильных телефонах и ноутбуках, чтобы избежать поломки выводов процессора. Когда устройство падает, акселерометр определяет состояние падения и выполняет соответствующие действия на основе программного обеспечения.Вот несколько проектов, использующих акселерометр.

Датчик газа:

В промышленных приложениях газовые датчики играют важную роль в , обнаруживая утечку газа . Если такое устройство не будет установлено в таких местах, это в конечном итоге приведет к невероятной катастрофе. Эти датчики газа подразделяются на различные типы в зависимости от типа газа, который необходимо обнаружить. Посмотрим, как работает этот датчик. Под металлическим листом находится чувствительный элемент, который подключается к клеммам, на которые подается ток.Когда частицы газа попадают на чувствительный элемент, это приводит к химической реакции, в результате которой изменяется сопротивление элементов, а также изменяется ток, проходящий через него, что в конечном итоге позволяет обнаруживать газ.

Итак, наконец, мы можем сделать вывод, что датчики используются не только для упрощения нашей работы по измерению физических величин, что делает устройства автоматизированными, но также используются для помощи живым существам при бедствиях.

Какие бывают типы датчиков со схемами?

Обычно мы используем обычные настенные розетки для включения промышленных или бытовых приборов, таких как вентиляторы, холодильники, промышленные двигатели и т. Д.Но регулярно управлять переключателями очень сложно. Следовательно, системы домашней и промышленной автоматизации разработаны для упрощения управления всеми необходимыми электрическими и электронными нагрузками. Эта автоматизация в энергосистеме может быть спроектирована с использованием различных типов датчиков и цепей датчиков. Итак, эта статья дает исчерпывающий обзор того, что такое датчик, различных типов, принципа действия вместе с принципиальными схемами.

Что такое датчик?

Устройство, которое выдает выходной сигнал, обнаруживая изменения в количествах или событиях, можно определить как датчик.В общем, датчики называют устройствами, которые генерируют электрический сигнал или оптический выходной сигнал, соответствующий изменениям уровня входных сигналов. Существуют различные типы датчиков, например, рассмотрим термопару, которую можно рассматривать как датчик температуры, который вырабатывает выходное напряжение на основе изменений температуры на входе.

Можно наблюдать многие виды датчиков во многих областях, используемых для различных приложений. Рассмотрим несколько из датчиков типа .

Типы датчиков

Различные типы датчиков в электронике

В нашей повседневной жизни мы привыкли часто использовать различные типы датчиков в наших энергосистемах, таких как электрические и электронные приборы, системы управления нагрузкой, домашняя автоматизация и т. Д. промышленная автоматизация и так далее.

Все типы датчиков можно разделить на аналоговые и цифровые. Но есть несколько типов датчиков, таких как датчики температуры, ИК-датчики, ультразвуковые датчики, датчики давления, датчики приближения и сенсорные датчики, которые часто используются в большинстве электронных приложений.

1. Датчик температуры
2. ИК-датчик
3. Ультразвуковой датчик
4. Датчик касания
5. Датчики приближения
6. Датчик давления
7. Датчики уровня
8. Датчики дыма и газа

Датчик температуры

Температура является одним из наиболее часто измеряемых экологические количества по разным причинам. Существуют различные типы датчиков температуры, которые могут измерять температуру, например термопары, термисторы, полупроводниковые датчики температуры, резистивные датчики температуры (RTD) и так далее.В зависимости от требований используются различные типы датчиков для измерения температуры в различных приложениях.

Датчик температуры

Цепь датчика температуры

Простой датчик температуры со схемой может использоваться для включения или выключения нагрузки при определенной температуре, которая определяется датчиком температуры (здесь используется термистор). Схема состоит из батареи, термистора, транзисторов и реле, которые подключены, как показано на рисунке.

Цепь датчика температуры

Реле активируется датчиком температуры, определяя желаемую температуру.Таким образом, реле включает подключенную к нему нагрузку (нагрузка может быть переменного или постоянного тока). Мы можем использовать эту схему для автоматического управления вентилятором в зависимости от температуры.

Практическое применение датчика температуры

В первую очередь рассмотрим датчики температуры, которые снова подразделяются на датчики различных типов, такие как термисторы, цифровые датчики температуры и так далее.

Программируемый цифровой контроллер температуры представляет собой практический электронный проект на основе встроенной системы, который он разработан, который используется для управления температурой любого устройства в соответствии с требованиями промышленного применения.Комплект схемы цифрового датчика температуры показан на рисунке ниже.

Структурная схема проекта может быть представлена ​​следующим образом с различными блоками, как показано на рисунке.

Блок питания состоит из источника питания 230 В переменного тока, понижающего трансформатора для понижения напряжения, выпрямителя для выпрямления напряжения из переменного в постоянный, регулятора напряжения для поддержания постоянного выходного напряжения постоянного тока для ввода в схему проекта.

ЖК-дисплей соединен с микроконтроллерами 8051 для отображения показаний температуры в диапазоне от -55 ° C до + 125 ° C.Цифровой датчик температуры IC DS1621 используется для передачи 9-битных показаний температуры на микроконтроллер.

Энергонезависимая память EEPROM используется для хранения заданных пользователем (максимальных и минимальных) настроек температуры с помощью набора переключателей на микроконтроллерах 8051. К микроконтроллеру подключено реле, которым можно управлять с помощью драйвера транзистора. Нагрузка может управляться с помощью этого реле (здесь нагрузка представлена ​​в виде лампы для демонстрационных целей).

ИК-датчик

Небольшие фоточипы с фотоэлементом, которые используются для излучения и обнаружения инфракрасного света, называются ИК-датчиками.ИК-датчики обычно используются для разработки технологии дистанционного управления. Инфракрасные датчики можно использовать для обнаружения препятствий роботизированному транспортному средству и, таким образом, контролировать направление движения роботизированного транспортного средства. Существуют различные типы датчиков, которые можно использовать для обнаружения инфракрасного света.

ИК-датчик

Схема ИК-датчика

Простая схема ИК-датчика используется в нашей повседневной жизни в качестве пульта дистанционного управления для телевизора. Он состоит из схемы ИК-излучателя и ИК-приемника, которые могут быть сконструированы, как показано на рисунке.

Цепь ИК-датчика

Цепь ИК-излучателя, которая используется контроллером в качестве пульта дистанционного управления, используется для излучения инфракрасного света. Этот инфракрасный свет направляется или передается на схему ИК-приемника, которая взаимодействует с устройством, таким как телевизор или робот с дистанционным управлением через ИК-порт. На основании полученных команд осуществляется управление телевизором или роботом.

Практическое применение ИК-датчика

ИК-датчики часто используются для проектирования пультов дистанционного управления телевизорами. Это простой проект электроники на основе ИК-датчика, используемый для дистанционного управления роботизированным транспортным средством с помощью обычного телевизионного или ИК-пульта.Схема проекта роботизированного транспортного средства, управляемого ИК-датчиком, показана на рисунке.

Блок-схема роботизированных транспортных средств с ИК-управлением состоит из различных блоков, таких как двигатели и водолаз, соединенных с микроконтроллерами 8051, аккумулятор для источника питания, блок ИК-приемника и пульт дистанционного управления телевизором или ИК-пульт, как показано на рисунке.

Здесь пульт от телевизора на основе ИК-датчика используется для удаленной отправки команд роботизированному транспортному средству пользователем. На основе команд, полученных ИК-приемником, подключенным к микроконтроллеру на стороне приемника.Микроконтроллер генерирует соответствующие сигналы для управления двигателями, чтобы управлять направлением роботизированного транспортного средства вперед или назад, влево или вправо.

Ультразвуковой датчик

Преобразователь, который работает по принципу, аналогичному принципу сонара или радара, и оценивает атрибуты цели путем интерпретации, называется ультразвуковыми датчиками или трансиверами. Существуют различные типы датчиков, которые классифицируются как активные и пассивные ультразвуковые датчики, которые можно различать в зависимости от работы датчиков.

Высокочастотные звуковые волны, генерируемые активными ультразвуковыми датчиками, принимаются обратно ультразвуковым датчиком для оценки эха. Таким образом, временной интервал, необходимый для передачи и приема эха, используется для определения расстояния до объекта. Но пассивные ультразвуковые датчики используются только для обнаружения ультразвукового шума, который присутствует в определенных условиях. Ультразвуковой датчик

со схемой

Ультразвуковой модуль, показанный на рисунке выше, состоит из ультразвукового передатчика, приемника и схемы управления.Практическое применение ультразвукового датчика со схемой может быть использовано в качестве схемы ультразвукового датчика расстояния, как показано ниже.

При подаче питания на схему генерируются ультразвуковые волны, которые передаются от датчика и отражаются назад от препятствия или объекта перед ним. Затем получатель получает его, и общее время, затрачиваемое на отправку и получение, используется для расчета расстояния между объектом и датчиком. Микроконтроллер используется для обработки и управления всеми операциями с использованием методов программирования.ЖК-дисплей подключен к цепи для отображения расстояния (обычно в см).

Практическое применение ультразвукового датчика

Ультразвуковые датчики со схемами могут использоваться для измерения расстояния до объекта. Этот метод используется там, где мы не можем реализовать обычные методы для измерения таких недоступных областей, как зоны с высокой температурой или давлением и т. Д. Комплект схемы проекта измерения расстояния на основе ультразвукового датчика показан на рисунке.

Блок-схема проектной схемы ультразвукового датчика измерения расстояния показана на блок-схеме ниже.Он состоит из различных блоков, таких как блок питания, ЖК-дисплей, ультразвуковой модуль, объект, расстояние до которого необходимо измерить, и микроконтроллеры 8051.

Ультразвуковой преобразователь, используемый в этом проекте, состоит из ультразвукового передатчика и приемника. Волны, передаваемые ультразвуковым передатчиком, отражаются обратно в ультразвуковой приемник от объекта. Время, необходимое для отправки и приема этих волн, рассчитывается с использованием скорости звука.

Датчик касания

Сенсор касания можно определить как переключатели, которые активируются касанием. Существуют различные типы сенсорных датчиков, которые классифицируются в зависимости от типа касаний, например, емкостной сенсорный переключатель, сенсорный переключатель сопротивления и пьезосенсорный переключатель.

Датчик касания

Схема датчика касания

Схема представляет собой простое применение сенсорного датчика, состоящего из таймера 555, работающего в моностабильном режиме, сенсорного датчика или пластины, светодиода, батареи и основных электронных компонентов.

Цепь датчика касания

Цепь подключена, как показано на рисунке выше. В нормальном состоянии, когда сенсорная панель не трогается, светодиод остается в выключенном состоянии. Если один раз прикоснуться к сенсорной панели, таймеры 555 подадут сигнал. Регистрируя сигнал, полученный от сенсорной панели, таймер 555 активирует светодиод, и, таким образом, светодиод светится, указывая на прикосновение к сенсорному датчику или пластине.

Практическое применение датчика касания

Сенсорная нагрузка предназначена для управления нагрузкой.Проектная схема переключателя нагрузки с сенсорным управлением показана на рисунке.

Сенсорный датчик нагрузки с сенсорным управлением состоит из различных блоков, таких как блок питания, таймеры 555, сенсорная панель или сенсорная панель, реле и нагрузка, как показано на блок-схеме сенсорного выключателя нагрузки.

555 таймеров, используемых в схеме, подключены в моностабильном режиме, который используется для управления реле для включения нагрузки на фиксированный промежуток времени. Триггерный штифт таймеров 555 соединен с сенсорной панелью, таким образом, таймеры 555 могут запускаться прикосновением.Каждый раз, когда таймер 555 запускается прикосновением (напряжение возникает при прикосновении к телу человека), он выдает высокий логический уровень в течение фиксированного интервала времени. Этот фиксированный интервал времени можно изменить, изменив соединение постоянной времени RC с таймером. Таким образом, выход таймера 555 управляет нагрузкой через реле, и нагрузка автоматически отключается через фиксированный промежуток времени.

Точно так же мы можем разрабатывать простые и инновационные проекты в области электротехники и электроники, используя более совершенные датчики, такие как система автоматического открывания дверей на основе ИК-датчика.Производство электроэнергии на основе датчиков давления, которое может быть реализовано путем размещения пьезоэлектрических пластин (это один из типов датчиков давления) под выключателем скорости на шоссе для выработки электроэнергии для уличных фонарей на шоссе. Схема датчика приближения на основе датчика приближения.

Теперь давайте продвинемся вперед и узнаем типы датчиков, основанные на каждой области, например в IoT, робототехнике, строительстве и во многих отраслях.

Датчики в IoT

IoT — это платформа, на которой до недавнего времени она была центром всех связанных с технологиями вещей.Функция IoT — доставлять различные типы информации и интеллекта с помощью различных датчиков. Эти датчики работают для сбора информации, работы с ней и обмена между несколькими подключенными устройствами. Со всей собранной информацией датчики обеспечивают автоматическое функционирование и делают технологию умнее. Ниже приведены типов датчиков в домене IoT .

Датчики приближения

Это тип датчика IoT, в котором он определяет наличие или отсутствие окружающего объекта или определяет свойства объекта.Затем он преобразует обнаруженный сигнал в форму, понятную пользователю, или может быть простым электронным устройством, которое не контактирует с ним.

Схема датчика приближения

Датчики приближения применяются в основном в сфере розничной торговли, где они могут обнаруживать движение и связь, существующую между продуктом и потребителем. Благодаря этому пользователи могут получать быстрые уведомления об обновлениях скидок и эксклюзивных предложениях интересных товаров. А другая область — автомобили.

Например, при движении задним ходом вы будете слышать звуки, если обнаружите какое-либо препятствие, и здесь реализована работа датчика приближения.

Существует много других типов датчиков приближения, а именно:

Химический датчик

Эти датчики используются в различных отраслях промышленности. Основная цель этих датчиков — сигнализировать о любых изменениях в жидкости или обнаруживать любые химические изменения в воздухе. Они крайне важны в крупных городах, потому что важно искать изменения и обеспечивать безопасность населения.

Существенное внедрение химических датчиков можно увидеть в коммерческих наблюдениях за атмосферой и в управлении процессами, которые могут включать в себя преднамеренно или случайно выделенные химические вещества, опасное или радиоактивное воздействие, многоразовые операции на космических станциях, в фармацевтической промышленности и многие другие.

Наиболее часто используемые химические сенсоры:

• Электрохимический тип газа
• Химический полевой транзистор
• Химический резистор
• Недисперсионный ИК-диапазон
• Тип стеклянного электрода pH
• Наностержень оксида цинка
• Флуоресцентный хлорид типа

Газовый сенсор

Они почти такие же, как химические датчики, но используются исключительно для наблюдения за изменениями качества воздуха и определения наличия различных типов газов.Подобно химическим датчикам, они используются во многих областях, таких как сельское хозяйство, здравоохранение, производство, и используются для наблюдения за качеством воздуха, распознавания токсичного или горючего газа, наблюдения за опасными газами в угольной промышленности, нефтегазовой отрасли, химических лабораторий, инженерных работ , пластмассы, резина, медицина и нефтехимия и другие.

Некоторые из наиболее часто используемых газовых сенсоров относятся к

• Тип водорода
• Тип контроля озона
• Гигрометр
• Датчик углекислого газа
• Электрохимический газообразный тип
• Тип каталитического шарика
• Тип загрязнения воздуха
• Окись углерода Тип обнаружения
• Тип обнаружения газа

Это все о газовых и химических датчиках и их типах.

Датчики влажности

Влажность — это термин, который определяется как количество пара, присутствующего в атмосферном воздухе или других газообразных веществах. Датчики влажности обычно используют датчики температуры, поскольку для большинства производственных операций требуются точные рабочие условия. Измеряя влажность, можно убедиться, что вся процедура проходит легко, и когда происходит резкое изменение, они сразу же выполняются, так как эти датчики быстрее определяют изменение.

Во многих областях, например, в жилых и коммерческих помещениях, эти датчики влажности используются для целей отопления, вентиляции и охлаждения. Даже эти датчики можно наблюдать во многих других областях, таких как покраска, больницы, фармацевтика, метеорология, автомобилестроение, теплицы и промышленность по нанесению покрытий.

Это в основном датчики , используемые в домене IoT .

Датчики в робототехнике

Датчики имеют большее значение в робототехнике, так как они позволяют роботу получать информацию об окружающей среде и тем самым облегчают выполнение необходимых операций.Без использования этих датчиков роботы могут выполнять лишь несколько монотонных действий, ограничивающих возможности робота.

Обладая всеми этими способностями, роботы могут выполнять множество высокоуровневых операций. Давайте обсудим более подробно различные типы датчиков в робототехнике .

Датчик ускорения

Этот тип датчика используется для расчета значений угла и ускорения. Акселерометр в основном используется для расчета ускорения. Существует два типа сил, которые показывают воздействие на акселерометр, а именно:

Статическая сила — это сила трения, которая существует между любыми двумя объектами.Вычислив силу тяжести, можно узнать величину наклона робота. Этот расчет полезен для балансировки роботов или для определения того, совершает ли робот движение на подъеме или на плоской кромке.

Dynamic Force — Измеряется как величина ускорения, необходимого для движения объекта. Расчет динамической силы с помощью акселерометра определяет либо скорость, либо скорость движения робота.

Эти датчики акселерометра доступны в нескольких конфигурациях.Тип выбора зависит от требований отрасли. Некоторые из параметров, которые необходимо проверить перед правильным выбором датчика, — это полоса пропускания, тип выходного сигнала, цифровой или аналоговый, общее количество осей и чувствительность.

На рисунке ниже показана принципиальная схема датчика ускорения.

Датчик ускорения

Датчик звука

Эти датчики обычно представляют собой микрофонные устройства, которые используются для определения звука и подачи соответствующего уровня напряжения на основе обнаруженного уровня звука.С помощью звукового датчика можно изготовить небольшого робота для навигации в зависимости от уровня принимаемого звука.

По сравнению с датчиками света, процесс проектирования датчиков звука несколько сложен. Это связано с тем, что звуковые датчики обеспечивают очень минимальную разницу напряжений, и ее необходимо усиливать, чтобы обеспечить измеримое изменение напряжения. Схема переключения звукового датчика показана ниже:

Звуковой датчик

Световой датчик

Световые датчики — это своего рода преобразователи, которые используются для идентификации света и генерируют изменение напряжения, такое же, как интенсивность света, попадающего под световые датчики. .

В робототехнике существуют в основном два типа датчиков: фоторезисторные и фотоэлектрические. Даже есть другие типы световых датчиков, которые не так много реализованы, как фототранзисторы и фотолаборы.

Фоторезистор

Это вид резистора, который в основном используется для обнаружения света. При этом значение сопротивления изменяется в соответствии с уровнем интенсивности света. Свет, падающий на фоторезистор, имеет обратную зависимость от величины сопротивления фоторезистора.В большинстве случаев фоторезистор даже называют LDR, который является светозависимым резистором. Принципиальная схема фоторезистора показана ниже:

Фотоэлементы

Фотоэлементы — это устройства преобразования энергии, которые используются для преобразования солнечного излучения в форму электрической энергии. В основном они используются в процессе производства солнечных роботов. Отдельно фотоэлектрические элементы рассматриваются как устройства источников энергии, которые представляют собой приложение, которое объединено как с конденсаторами, так и с транзисторами, и они могут преобразовать это в устройство датчика.

Тактильные датчики

Это тип датчика, который определяет контакт, который находится между датчиком и объектом. Тактильные датчики, вероятно, применяются в повседневных ситуациях, например, в лампах, которые тускнеют или увеличивают яркость, касаясь их основания и кнопок подъема. Кроме того, существует множество обширных областей применения тактильных датчиков, о которых люди точно не знают. Основными типами тактильных датчиков являются

Датчик касания

Это датчик, который обладает способностью распознавать и идентифицировать прикосновение к объекту и датчику.Некоторые из устройств, в которых используются сенсорные датчики, — это концевые выключатели, микровыключатели и другие. Когда какой-либо из разъемов входит в контакт с любой из твердых секций, это устройство становится более удобным, и это останавливает движение робота. Кроме того, он используется для проверки, когда у него есть датчик, используемый для измерения размера компонентов.

Датчик силы

Он используется для измерения значений силы при выполнении нескольких операций, таких как разгрузка и погрузка машины, транспортировка материала и другие, выполняемые роботом.Этот датчик также широко используется при сборке для анализа проблем. В этом датчике реализовано несколько подходов, таких как совместное считывание, тактильное считывание.

Помимо этого, во многих отраслях промышленности существует множество типов датчиков. Давайте кратко рассмотрим:

Типы датчиков, используемых в здании

В основном используемые датчики в строительной индустрии:

• Датчики температуры
• Датчики обнаружения движения
• Электрические датчики напряжения и тока
• Дым и пожар датчики обнаружения
• Датчики камеры
• Датчики газа

Типы датчиков в дистанционном зондировании

В основном существует два типа датчиков дистанционного зондирования: активные и пассивные.

Активные датчики

Они генерируют энергию для сканирования предметов и местоположений, а затем датчик идентифицирует и вычисляет количество либо обратно рассеянного, либо отраженного излучения от целевого объекта. Примерами активных датчиков являются РАДАР и ЛИДАР, где разница во времени между процессом излучения и процессом возврата рассчитывается путем определения площади, скорости и направления объекта.

Пассивные датчики

Эти датчики собирают излучение, которое либо излучается, либо отражается от окружающих мест или объектов.Наиболее ярким примером пассивного датчика является отраженный солнечный свет. И другие примеры — радиометры, объекты с зарядовой связью, инфракрасный порт и работа с пленочными фотоаппаратами.

Классификация датчиков в дистанционном зондировании:

Типы датчиков в дистанционном зондировании

Для проектирования различных типов схем на основе датчиков вы можете загрузить нашу бесплатную электронную книгу, чтобы самостоятельно разрабатывать проекты электроники. Вы также можете обратиться к нам за технической помощью, разместив свои идеи в разделе комментариев ниже.Вот вам вопрос, какие еще типы датчиков и в основном схемотехника датчиков потока?

Различные типы аналоговых и цифровых датчиков

Мы часто используем различные типы датчиков в нескольких электрических и электронных приложениях, которые классифицируются как химические, давления, температуры, положения, силы, близости, тепловые, присутствия, потока, оптические, автомобильные , звуковые, скорости, магнитные, электрические, тепловые, волоконно-оптические датчики, аналоговые и цифровые датчики. Датчик можно определить как прибор, который обнаруживает изменения физических, электрических или других величин и с помощью этого средства обычно выдает электрический или оптический выходной сигнал в качестве подтверждения изменения этой конкретной величины.В этой статье мы кратко обсудим различные типы датчиков и практические примеры. Но, прежде всего, мы должны знать типы аналоговых и цифровых датчиков.

Аналоговые датчики

Существуют различные типы датчиков, которые выдают непрерывный аналоговый выходной сигнал, и эти датчики считаются аналоговыми датчиками. Этот непрерывный выходной сигнал, создаваемый аналоговыми датчиками, пропорционален измеряемой величине. Существуют различные типы аналоговых датчиков; практические примеры различных типов аналоговых датчиков: акселерометры, датчики давления, световые датчики, звуковые датчики, датчики температуры и так далее.

Акселерометры

Аналоговые датчики, определяющие изменения положения, скорости, ориентации, ударов, вибрации и наклона путем определения движения, называются акселерометрами. Эти аналоговые акселерометры снова подразделяются на разные типы в зависимости от разнообразия конфигураций и чувствительности.

Акселерометр

Эти акселерометры доступны в виде аналоговых и цифровых датчиков в зависимости от выходного сигнала. Аналоговый акселерометр вырабатывает постоянное переменное напряжение в зависимости от величины ускорения, приложенного к акселерометру.

Датчики света

Светозависимый резистор

Аналоговые датчики, которые используются для определения количества света, попадающего на датчики, называются датчиками света. Эти аналоговые световые датчики снова подразделяются на различные типы, такие как фоторезистор, сульфид кадмия (CdS) и фотоэлемент. Светозависимый резистор (LDR) можно использовать в качестве аналогового датчика освещенности, который можно использовать для автоматического включения и выключения нагрузок в зависимости от дневного света, падающего на LDR. Сопротивление LDR увеличивается с уменьшением света и уменьшается с увеличением света.

Датчики звука

Аналоговый датчик звука

Аналоговые датчики, которые используются для определения уровня звука, называются датчиками звука. Эти аналоговые звуковые датчики преобразуют амплитуду акустической громкости звука в электрическое напряжение для измерения уровня звука. Этот процесс требует некоторых схем и использует микроконтроллер вместе с микрофоном для создания аналогового выходного сигнала.

Датчик давления

Пьезоэлектрический датчик

Аналоговые датчики, которые используются для измерения величины давления, приложенного к датчику, называются аналоговыми датчиками давления.Датчик давления выдает аналоговый выходной сигнал, пропорциональный величине приложенного давления. Эти датчики давления используются для различных типов приложений, таких как пьезоэлектрические пластины или пьезоэлектрические датчики, которые используются для генерации электрического заряда. Эти пьезоэлектрические датчики представляют собой один из типов датчиков давления, которые могут создавать аналоговый выходной сигнал напряжения, пропорциональный давлению, приложенному к пьезоэлектрическому датчику.

Аналоговый датчик температуры

Температурные датчики широко доступны в виде цифровых и аналоговых датчиков.Обычно используемые аналоговые датчики температуры представляют собой термисторы. Существуют разные типы термисторов, которые используются для разных целей. Термистор — это термочувствительный резистор, который используется для определения изменений температуры. При повышении температуры увеличивается электрическое сопротивление термистора. Точно так же, если температура снижается, сопротивление уменьшается. Он используется в различных приложениях датчиков температуры.

Проектный комплект аналоговой системы контроля температуры от Edgefxkits.com

Практическим примером аналогового датчика температуры является система контроля температуры на основе термистора. Этот проект используется для поддержания постоянной температуры в закрытом помещении. Блок-схема системы контроля температуры состоит из лампы (представляющей собой охладитель), датчика температуры или термистора, реле. Блок-схема аналоговой системы контроля температуры

от Edgefxkits.com

Если температура превышает определенное значение, лампа автоматически включается, указывая на то, что охладитель вернул температуру к нормальному значению.Работающий вместе с отрицательным температурным коэффициентом термистор используется для срабатывания реле — в случае, если температура превышает определенный диапазон. Поскольку этот процесс активации реле для включения охладителя (в этой системе обозначен как лампа) может быть выполнен автоматически, поэтому нет необходимости контролировать температуру лично. Термистор является наиболее часто используемым аналоговым датчиком температуры из-за его низкой стоимости. Когда происходит изменение температуры, входные параметры операционного усилителя изменяются.Таким образом, операционный усилитель обеспечивает выход, который включает реле, и нагрузка соответственно включается или выключается.

Если мы будем использовать цифровой датчик температуры вместо аналогового датчика температуры, то точность системы контроля температуры может быть улучшена.

Цифровые датчики

Электронные датчики или электрохимические датчики, в которых преобразование и передача данных происходит в цифровом виде, называются цифровыми датчиками. Эти цифровые датчики заменяют аналоговые датчики, поскольку они способны преодолеть недостатки аналоговых датчиков.Цифровой датчик состоит в основном из трех компонентов: датчика, кабеля и передатчика. В цифровых датчиках измеренный сигнал напрямую преобразуется в цифровой выходной сигнал внутри самого цифрового датчика. И этот цифровой сигнал передается по кабелю в цифровом виде. Существуют различные типы цифровых датчиков, в которых устранены недостатки аналоговых датчиков.

Цифровые акселерометры

Метод генерации прямоугольного сигнала переменной частоты на выходе цифровым акселерометром называется широтно-импульсной модуляцией.Показания снимаются акселерометром с широтно-импульсной модуляцией с фиксированной частотой, обычно при 1000 Гц (но это может быть настроено пользователем в зависимости от используемой ИС). Выходной сигнал ШИМ, ширина импульса или коэффициент заполнения пропорциональны значению ускорения.

Цифровой датчик температуры

Цифровой датчик температуры DS1620

DS1620 — это цифровой датчик температуры, который выдает температуру устройства с помощью 9-битных значений температуры. Он действует как термостат с тремя выходами тепловой сигнализации.Если температура устройства больше или равна заданной пользователем температуре TH, тогда THIGH переводится в высокий уровень. Если температура устройства меньше или равна определяемой пользователем температуре TL, тогда TLOW устанавливается на высокий уровень. Если температура устройства превышает TH и остается высокой до тех пор, пока не упадет ниже TL, то TCOM переводится в высокий уровень.

Комплект проекта цифровой системы контроля температуры от Edgefxkits.com

Практический пример цифрового датчика можно рассматривать как цифровую систему контроля температуры с использованием цифрового датчика температуры, которая имеет больше преимуществ и точности по сравнению с аналоговой системой контроля температуры, использующей аналоговый датчик термистора.Блок-схема цифровой системы контроля температуры

от Edgefxkits.com

Цифровой датчик температуры DS1620, кнопки, семисегментный дисплей и реле подключены к микроконтроллеру 8051. Предлагаемая цифровая система контроля температуры обеспечивает отображение информации о температуре на семисегментных дисплеях. Если значение температуры превышает заданное значение, то нагрузка (нагреватель) отключается реле после получения сигнала от микроконтроллера. Здесь лампа используется для обозначения нагрузки в демонстрационных целях.Поскольку эта цифровая система контроля температуры обеспечивает точность, отображая информацию о температуре на семи сегментных дисплеях, она имеет преимущество перед аналоговой системой контроля температуры.

Последние развивающиеся тенденции в технологиях позволили разработать самые совершенные цифровые датчики для преодоления недостатков аналоговых датчиков. Постепенно каждый аналоговый датчик во многих приложениях заменяется цифровым. Для получения дополнительной технической помощи по проектам электроники с использованием аналоговых и цифровых датчиков вы можете связаться с нами, разместив свои комментарии в разделе комментариев ниже.

Авторские фото

Типы и список последних приложений на основе датчиков

Датчики давления

Датчики давления обычно используются для измерения давления газа или жидкостей. Обычно датчик давления действует как преобразователь. Он генерирует давление в виде аналогового электрического или цифрового сигнала. Также существует категория датчиков давления, которые классифицируются по давлению, некоторые из них — датчик абсолютного давления, датчик избыточного давления. Существует также тип датчика давления, который позволяет узнать, когда в вашей машине заканчивается бензин или масло.

Датчики давления — это типичные преобразователи, которые измеряют давление и преобразуют его в параметры электрического сигнала. Типичными примерами датчиков давления являются тензодатчики, емкостные датчики давления и пьезоэлектрические датчики давления. Тензодатчики работают по принципу изменения сопротивления при приложении давления, тогда как пьезоэлектрические датчики давления работают по принципу изменения напряжения на устройстве при приложении давления.

Схема цепи датчика давления:

Ниже представлена ​​принципиальная схема измерителя давления на базе микроконтроллера PIC:

Схема включает в себя следующие компоненты:

• Микроконтроллер PIC, который получает входные данные от датчика давления и соответственно выдает вывод на 4-х семисегментную панель дисплея.
• A 6-контактный датчик давления IC MPX4115, который представляет собой кремниевый датчик давления и обеспечивает высокий аналоговый выходной сигнал.
• 4 семисегментных дисплея, получающих входные данные от микроконтроллера PIC и управляемых каждым транзистором.
• Кристалл, обеспечивающий тактовый ввод микроконтроллера.

Работа датчика давления:

На видео выше показано, как датчик давления взаимодействует с микроконтроллером для отображения значения давления на семисегментном дисплее.Датчик давления состоит из 6 контактов и подключен к источнику питания 5 В.

Контакт 3 подключен к источнику питания, контакт 2 заземлен, а контакт 1 подключен к контакту RA0 / AN0 микроконтроллера как аналоговый вход. Для отображения значений здесь используется четырехзначный семисегментный дисплей, который управляется общей конфигурацией анода из четырех транзисторов.

Здесь датчик давления 28,50 PSI подключен к микроконтроллеру, поэтому, когда мы можем изменить значение датчика на низкое или высокое, микроконтроллер обнаруживает эти значения и отображает на семисегментном дисплее.

Если это значение давления выходит за пределы своего порогового значения, микроконтроллер подает сигнал тревоги пользователю. Таким образом, можно связать любой тип датчика с микроконтроллером для мониторинга, обработки и отображения значений в реальном времени.

Датчик давления Области применения:

Для датчика давления существует множество применений, таких как измерение давления, измерение высоты, измерение расхода, измерение линии или глубины.

• Он также используется в режиме реального времени, автомобильные сигнализации и камеры трафика используют датчики давления, чтобы узнать, превышает ли кто-то скорость.
• Датчики давления также используются в дисплеях с сенсорным экраном для определения точки приложения давления и выдачи соответствующих направлений процессору.
• Они также используются в цифровых тонометрах и вентиляторах.
• Промышленное применение датчиков давления связано с контролем газов и их парциального давления.
• Они также используются в самолетах для обеспечения баланса между атмосферным давлением и системой управления.
• Они также используются для определения глубины океана в случае морских операций, чтобы определить подходящие условия работы для электронных систем.

Пример датчика давления — пьезоэлектрический преобразователь

Пьезоэлектрический преобразователь — это измерительное устройство, которое преобразует электрические импульсы в механические колебания и наоборот. Пьезоэлектрический кристалл кварца и пьезоэлектрический эффект — это две вещи, которые необходимо понять о пьезоэлектрических преобразователях.

Пьезоэлектрический кристалл кварца:

Кристалл кварца представляет собой пьезоэлектрический материал. Он может генерировать напряжение при приложении к кристаллу некоторого механического напряжения.Пьезоэлектрический кристалл изгибается в разные стороны при разных значениях частот. Это называется режимом вибрации. Для достижения разных режимов вибрации кристалл может быть выполнен в различной форме.

Пьезоэлектрический эффект:

Пьезоэлектрический эффект — это генерация электрического заряда в определенных кристаллах и керамике из-за приложенного к ним механического напряжения. Скорость генерации электрического заряда пропорциональна приложенной к нему силе. Пьезоэлектрический эффект работает и в обратном порядке, так что при приложении напряжения к пьезоэлектрическому материалу он может генерировать некоторую механическую энергию.

Пьезоэлектрические преобразователи могут использоваться в микрофонах из-за их высокой чувствительности, когда они преобразуют звуковое давление в напряжение. Их можно использовать в акселерометрах, детекторах движения, а также в качестве детекторов и генераторов ультразвука. На распространение ультразвука не влияет его прозрачность.

Приложение:

Пьезоэлектрические преобразователи могут использоваться как исполнительные механизмы, так и датчики. Датчик преобразует механическую силу в импульсы электрического напряжения, а привод преобразует импульсы напряжения в механические колебания.Пьезоэлектрические датчики могут обнаруживать дисбаланс вращающихся частей машины. Их можно использовать для ультразвукового измерения уровня и измерения расхода. Помимо вибраций для обнаружения дисбаланса, их можно использовать для измерения уровней ультразвука и скорости потока.

Датчик влажности

Датчик влажности определяет относительную влажность. Это означает, что он измеряет как температуру воздуха, так и влажность. Зондирование влажности необходимо в системах управления как в промышленности, так и в быту.Они предназначены для больших объемов, чувствительных к стоимости приложений, например, для офисной автоматизации, автомобильного управления воздухом, бытовой техники и систем управления производственными процессами, а также для приложений, где требуется компенсация влажности. Датчики влажности обычно бывают емкостного или резистивного типа.

Реакция конденсаторных датчиков более линейна по сравнению с резистивными датчиками. Емкостные датчики дополнительно можно использовать во всем диапазоне от 0 до 100 процентов относительной влажности (RH), где резистивный элемент обычно ограничивается от 20 до 90 процентов относительной влажности (RH).Здесь мы поговорим о емкостном датчике.

Емкостной датчик влажности изменяет свою емкость в зависимости от относительной влажности окружающего воздуха. Диэлектрическая проницаемость датчика изменяется в зависимости от уровня влажности таким образом, что ее можно измерить. Емкость увеличивается с увеличением относительной влажности. Датчик влажности

Характеристики:

• Высокая надежность и долговременная стабильность.
• Используется в цепях с выходом напряжения или частоты.
• Бессвинцовый компонент.Компоненты без свинца.
• Мгновенный переход к обесцвечиванию из фазы насыщения.
• Быстрое время отклика.

Технические характеристики:

• Требования к питанию: от 5 до 10 В постоянного тока.
• Связь: емкостный компонент.
• Размеры: диаметр 0,25 x 0,40 дюйма (диаметр 6,2 x 10,2 мм).
• Диапазон рабочих температур: от -40 до 212 ° F (от -40 до 100 ° C).

Датчики влажности имеют широкий спектр применений, таких как промышленные и бытовые приложения, медицинские приложения, и используются для определения уровня влажности в окружающей среде.

Измерение влажности затруднено. Обычно влажность воздуха измеряется как доля от максимального количества воды, которое воздух может поглотить при определенной температуре. При атмосферных условиях и данной температуре эта доля может варьироваться от 0 до 100%. Эта относительная влажность действительна только при определенной температуре и атмосферном давлении. Поэтому важно, чтобы датчик влажности не подвергался воздействию температуры или давления.

Цепь датчика влажности

Ток, протекающий через термистор, вызывает его нагрев, тем самым повышая его температуру.Тепловыделение больше в герметичном термисторе по сравнению с открытым термистором из-за разницы в теплопроводности водяного пара и сухого азота. Разница в сопротивлении термисторов пропорциональна абсолютной влажности.

Датчик газа:

Датчики газа являются основным компонентом многих систем безопасности и современной методологии, обеспечивая ключевую обратную связь с системой контроля качества. И они доступны в широком диапазоне спецификаций в зависимости от уровней чувствительности, типа измеряемого газа, физических измерений и различных элементов.

Датчики газа обычно работают от батарей. Они передают предупреждения с помощью серии звуковых и визуальных сигналов, таких как сигналы тревоги и мигающие огни, при обнаружении опасных уровней паров газа. Другой газ используется датчиком в качестве контрольной точки при измерении концентрации газа.

Датчик газа

Модуль датчика состоит из стального экзоскелета, под которым расположен чувствительный элемент. На этот чувствительный компонент через соединительные провода подается ток. Этот ток известен как ток нагрева через него; газы, приближающиеся к чувствительному компоненту, ионизируются и поглощаются чувствительным компонентом.Это изменяет сопротивление чувствительного компонента, что изменяет значение тока, выходящего из него.

Характеристики:

1. Стабильная работа, долгий срок службы, низкая стоимость.
2. Простая схема привода.
3. Быстрый ответ.
4. Высокая чувствительность к горючим газам в широком диапазоне.
5. Стабильная работа, долгий срок службы, низкая стоимость.

Детекторы газа могут использоваться для обнаружения горючих, легковоспламеняющихся и ядовитых газов, а также потребления кислорода. Этот тип устройства широко используется в промышленности и может быть обнаружен в различных областях, например на нефтяных вышках, для проверки производственных форм и новых технологий, таких как фотоэлектрические.Дополнительно они могут быть использованы при тушении пожаров.

Датчик газа подходит для обнаружения горючих газов, например водорода, метана или пропана / бутана (LPG).

Цепь датчика газа

Когда горючие или восстановительные газы вступают в контакт с измерительным элементом, они подвергаются каталитическому сгоранию, которое вызывает повышение температуры, что вызывает изменение сопротивления элемента. Изменение сопротивления датчика получается как изменение выходного напряжения на нагрузочном резисторе (RL) последовательно с сопротивлением датчика (RS).Концентрация исследуемого газа определяется изменением проводимости, когда поверхность датчика поглощает восстановительные газы. Постоянный выход 5 В платы сбора данных доступен для нагревателя датчика (VH) и для цепи обнаружения (VC).

Теперь у вас есть представление о типах датчиков и их применении. Если у вас есть какие-либо вопросы по этой теме или по электрическим и электронным проектам, оставьте комментарии ниже.

Типичная рабочая схема

Различные типы и их применение

В нашей повседневной жизни мы часто

постоянно используем различные типы датчиков в нескольких приложениях, таких как ИК-датчик, используемый для управления телевизионным пультом дистанционного управления, Пассивный инфракрасный датчик используется для системы автоматического открывания дверей торговых центров и датчика LDR, используемого для наружного освещения или системы уличного освещения, и так далее.В этой статье мы кратко обсудим несколько типов датчиков и их применение. Но в первую очередь мы должны знать, что такое датчик.

Что такое датчик?

Устройство, которое обнаруживает изменения электрических, физических или других величин и тем самым выдает выходной сигнал в качестве подтверждения изменения количества, называется датчиком. Как правило, этот выходной сигнал датчика будет в форме электрического или оптического сигнала.

Различные типы датчиков

Наиболее часто используемые различные типы датчиков классифицируются на основе таких величин, как датчики электрического тока или потенциала, или магнитные или радиодатчики, датчик влажности, датчики скорости или расхода жидкости, датчики давления, тепловые или тепловые или Датчики температуры, датчики приближения, оптические датчики, датчики положения, химический датчик, датчик окружающей среды, датчик магнитного переключателя и т. Д.

Различные типы датчиков

Различные типы датчиков с их применением

Типичные области применения различных типов датчиков, такие как применение датчика скорости для синхронизации скорости нескольких двигателей, применение датчика температуры для промышленного контроля температуры, применение PIR датчик для системы автоматического открывания дверей, применение ультразвукового датчика для измерения расстояния и т. д., обсуждаются ниже с их блок-схемами.

Датчик скорости

Датчики, используемые для определения скорости объекта или транспортного средства, называются датчиком скорости.Существуют различные типы датчиков для определения скорости, такие как датчики скорости колес, спидометры, лидары, радар путевой скорости, журналы питометров, доплеровский радар, указатели воздушной скорости, трубки Пито и так далее.

Датчик скорости

Применение датчика скорости

Проект на основе микроконтроллера PIC для синхронизации скорости нескольких двигателей в отраслях, использующих беспроводную технологию, является типичным приложением датчика скорости. Один из множества двигателей в отрасли считается главным двигателем, который действует как передатчик, а остальные двигатели, действующие как приемники, будут следовать за скоростью основного двигателя.Основным двигателем и двигателями приемника, используемыми в этом проекте, являются двигатели BLDC, которые управляются с помощью ШИМ-управления в режиме беспроводной радиосвязи.

Применение датчика скорости

Эталонное число оборотов в минуту дается каждому валу двигателя, на котором установлен ИК-датчик, а замкнутый контур получается путем подачи этого выходного сигнала на контроллер в цепи. Полная скорость будет отображаться на дисплее, и требуемая скорость всех двигателей может быть получена путем ввода желаемого процента с клавиатуры.Этот введенный процент согласован с текущими оборотами, поддерживая соответствующую мощность постоянного тока на двигатель с автоматической регулировкой ширины импульса на выходе микроконтроллера.

Таким образом, изменяя скорость передающего двигателя, мы можем изменять скорость всех двигателей, используя эту технологию.

Датчик температуры

Устройство, которое выдает измерение температуры в виде электрического сигнала, называется датчиком температуры. Этот электрический сигнал будет иметь форму электрического напряжения и пропорционален измерению температуры.

Датчик температуры

Существуют различные типы датчиков, используемые для измерения температуры, такие как датчики температуры контактного типа, датчики температуры бесконтактного типа. Они снова подразделяются на механические датчики температуры, такие как термометр и биметалл. Электрические датчики температуры, такие как термистор, термопара, термометр сопротивления и кремниевый датчик температуры запрещенной зоны.

Применение датчика температуры

Конструкция промышленного регулятора температуры для управления температурой устройств, используемых в промышленных приложениях, является одним из часто используемых практических приложений датчика температуры.В этой схеме IC DS1621, цифровой термометр используется в качестве датчика температуры, термостата, который обеспечивает 9-битные показания температуры. Схема в основном состоит из микроконтроллера 8051, EEPROM, датчика температуры, ЖК-дисплея и других компонентов.

Приложение датчика температуры

ЖК-дисплей используется для отображения температуры в диапазоне от -55 градусов до + 125 градусов. EEPROM используется для хранения предварительно заданных пользователем настроек температуры с помощью микроконтроллера серии 8051. Реле, контакт которого используется для нагрузки, управляется микроконтроллером с помощью драйвера транзистора.

Датчик PIR

Электронный датчик, используемый для измерения инфракрасного излучения, испускаемого объектами в его поле зрения, называется датчиком PIR или пироэлектрическим датчиком. Каждый объект, имеющий температуру выше абсолютного нуля, излучает тепловую энергию в виде излучения в инфракрасном диапазоне длин волн, которое невидимо для человеческого глаза, но может быть обнаружено электронными устройствами специального назначения, такими как датчики движения PIR.

Пассивный инфракрасный датчик

Сам датчик PIR разделен на две половины, которые чувствительны к инфракрасному излучению, и всякий раз, когда объект попадает в поле зрения датчика, положительное дифференциальное изменение будет производиться между двумя половинами с перехватом первой половина датчика PIR.Точно так же, если объект покидает поле зрения, будет произведено отрицательное дифференциальное изменение. PIR или пассивный инфракрасный датчик назван пассивным, потому что он не излучает никакой энергии или излучения для обнаружения излучения. Существуют различные типы датчиков, используемых для обнаружения движения, и эти датчики PIR классифицируются по углу (широкой области), под которым они могут обнаруживать движение объектов, например, углы 110 градусов, 180 градусов и 360 градусов.

Применение датчика PIR

Система автоматического открывания двери

— это типичное применение датчиков PIR, которое предназначено для автоматического закрытия и открытия дверей в зависимости от движения тела возле двери.Схема системы автоматического открывания дверей на основе ИК-датчика в основном состоит из ИК-датчика, микроконтроллера 8051, микросхемы драйвера и электродвигателя двери.

Приложение PIR Sensor

Если тело движется рядом с дверью, то инфракрасное излучение, исходящее от тела, заставит датчик генерировать сигнал считывания, который подается на микроконтроллер. Затем двигатель двери управляется микроконтроллером через микросхему драйвера. Таким образом, если кто-либо подойдет к двери, то микроконтроллер отправит команду на открытие двери и будет установлена ​​задержка для автоматического закрытия двери.Этот проект предназначен для управления дверьми торговых центров, театров и гостиниц.

Ультразвуковой датчик

Принцип работы ультразвукового датчика аналогичен принципу действия сонара или радара, в котором интерпретация эхо-сигналов от радио или звуковых волн позволяет оценить атрибуты цели путем генерации высокочастотных звуковых волн (около 40 кГц). Преобразователь, используемый для преобразования энергии в ультразвуковые или звуковые волны с диапазоном, превышающим диапазон человеческого слуха, называется ультразвуковым преобразователем.

Применение ультразвукового датчика

Измерение расстояний в труднодоступных местах является типичным применением ультразвуковых датчиков. Схема состоит из ультразвукового модуля, ЖК-дисплея и микроконтроллера. Ультразвуковой модуль сопряжен с микроконтроллером, и этот ультразвуковой преобразователь состоит из передатчика и приемника.

Приложение ультразвукового датчика

Волны, передаваемые преобразователем, снова принимаются после того, как волны отражаются от объекта.Скорость звука учитывается при расчете времени, затрачиваемого на отправку и прием волн. Расстояние рассчитывается путем выполнения программы на микроконтроллере, а затем отображается на ЖК-дисплее.

Существует множество датчиков, таких как датчик влажности, датчик газа, датчик давления, датчик воды, датчик листьев, датчик дождя, датчик наклона, датчик скорости и т. Д., Которые используются во многих приложениях. Если вам интересно подробно узнать о датчиках, вы можете обратиться к нам за любой технической помощью, касающейся различных типов датчиков и их приложений, а также для разработки проектов на основе датчиков, разместив свои запросы в разделе комментариев ниже.

Фото:

Типы датчиков и классификация

I Введение

Типы датчиков очень широки, и мы можем использовать различные критерии для их классификации, такие как их принципы преобразования (основные физические или химические эффекты работы датчика), их использование, их типы выходного сигнала и материалы и процессы, из которых они сделаны.

Прежде чем узнать о типе датчика, необходимо узнать, что такое датчик.Определение «сенсора» в словаре Вебстера: устройство, которое реагирует на физический стимул (например, тепло, свет, звук, давление, магнетизм или конкретное движение) и передает результирующий импульс (как для измерения или работы с контроль).

Согласно этому определению, роль датчика заключается в преобразовании одной энергии в другую форму энергии, поэтому многие ученые также используют «преобразователь» для обозначения «датчика».

Типы датчиков

Каталог

II Введение и схема типовых датчиков

2.1 Общие типы датчиков, применение и введение

Общие типы датчиков
Типы датчиков	Имя / Заявление	Введение
Датчик температуры	Датчик выходного цифрового сигнала	DS18B20, цифровой датчик температуры 18B20, может применяться к различному оборудованию для узких пространств, цифровым полям измерения и контроля температуры
	Термисторный датчик	Термистор 5К10К \ датчик температуры \ датчик температуры
	Датчик температуры MTS102	-40 ～ + 150 ℃

Ультразвуковой датчик	Ультразвуковой датчик TCT40-16F / S (прием / передача)	Ультразвуковые датчики — это датчики, которые преобразуют ультразвуковые сигналы в другие энергетические сигналы (обычно электрические сигналы).
	Ультразвуковой датчик TCT40-16F / S (встроенный трансивер)
	Ультразвуковой дальномер	Ультразвуковой дальномер — это устройство, используемое для измерения расстояния. Посредством отправки и приема ультразвуковых волн, используя разницу во времени и скорость распространения звука, вычисляется расстояние от модуля до препятствия впереди.

Акселерометр	MMA7660 MMA7660FC сверхкомпактный трехосевой датчик ускорения с низким энергопотреблением	Трехосное определение ускорения может применяться для управления наклоном тележек, роботов и т. Д.
Датчик газа	Датчик дыма MQ-2	Может использоваться для обнаружения CO, Ch5 и других горючих газов
	Датчик спирта MQ-3	Полупроводниковый датчик спирта MQ-3
Датчик влажности	Сопротивление влажности	Компоненты, чувствительные к влажности, с широким диапазоном измерения влажности, высокой чувствительностью, небольшой разницей гистерезиса и высокой скоростью отклика.
Датчик вибрации / Датчик перемещения	CLA-3	Датчик перемещения, также известный как линейный датчик, представляет собой линейное устройство, относящееся к металлической индукции.

Датчик Холла	Датчик переключателя Холла / измерение скорости двигателя / определение положения	Датчик магнитного поля, изготовленный по эффекту Холла.
Фотоэлектрический датчик	Фотоэлемент, фотоумножитель, фоторезистор, фотодиод, фототранзистор, фотоэлемент	Фотоэлектрический датчик — это устройство, преобразующее оптические сигналы в электрические.

2.2 Принципиальные схемы нескольких распространенных типов датчиков

• Цепь датчика температуры

Рисунок 1.Цепь датчика температуры

• Схема ультразвукового датчика

Рисунок 2. Схема ультразвукового датчика

• Схема трехосного датчика ускорения

Рисунок 3. Схема трехосного датчика ускорения

• Схема датчика температуры и датчика влажности

Рисунок 4. Схема датчика температуры и датчика влажности

• Схема датчика переключателя Холла

Рисунок 5.Схема датчика Холла

III Типы датчиков, классифицируемые по принципам работы (обнаружения)

Принцип обнаружения относится к механизму физических, химических и биологических воздействий, на которые работает датчик. Различают резистивные, емкостные, индуктивные, пьезоэлектрические, электромагнитные, магниторезистивные, фотоэлектрические, пьезорезистивные, термоэлектрические, ядерные и полупроводниковые датчики.

По принципу переменного сопротивления существуют соответствующие датчики, такие как потенциометр, тензодатчик и пьезорезистивный; если по принципу электромагнитной индукции имеются соответствующие индуктивные датчики, датчики перепада давления, вихретоковые датчики, датчики электромагнитного и магнитного сопротивления и т. д.; согласно теориям, связанным с полупроводниками, существуют соответствующие твердотельные датчики, такие как полупроводниковые чувствительные к силе, термочувствительные, светочувствительные, газочувствительные и магниточувствительные.

Преимущество этого метода классификации заключается в том, что для профессиональных сенсоров удобно проводить индуктивный анализ и исследования по принципу и конструкции, избегая слишком большого количества названий сенсоров, поэтому он используется чаще всего. Недостаток в том, что пользователям будет неудобно выбирать датчики.

Иногда его часто комбинируют с использованием и указанным принципом, например, индуктивные датчики перемещения, пьезоэлектрические датчики силы и т. Д., Чтобы избежать слишком большого количества названий датчиков.

Рассмотрим подробнее несколько типов датчиков с разными принципами работы.

(1) Электрический датчик

Электрические датчики — это своего рода датчики с широким спектром применения в неэлектрической измерительной технике. Обычно используются резистивные датчики, емкостные датчики, индуктивные датчики, магнитоэлектрические датчики и датчики вихревых токов.

① В резистивном датчике используется принцип варистора, который преобразует измеренное неэлектрическое количество в сигнал сопротивления. Резистивные датчики обычно включают в себя потенциометр, контакт с переменным сопротивлением, тензометрический датчик и пьезорезистивный датчик. Датчики сопротивления в основном используются для измерения таких параметров, как смещение, давление, сила, деформация, крутящий момент, расход воздуха, уровень жидкости и расход жидкости.

Рисунок 6.Принцип работы резистивного датчика

② Емкостные датчики изготовлены по принципу изменения геометрического размера конденсатора или изменения характера и состава среды, тем самым изменяя емкость. В основном используется для измерения давления, смещения, уровня жидкости, толщины, содержания влаги и других параметров.

Рисунок7. Датчики емкостные

③ Индуктивные датчики созданы по принципу индуктивности или пьезомагнитного эффекта, который изменяет геометрический размер магнитной цепи и положение магнита, изменяя индуктивность или взаимную индуктивность.В основном используется для измерения смещения, давления, силы, вибрации, ускорения и других параметров.

④ Магнитоэлектрический датчик изготовлен на основе принципа электромагнитной индукции для преобразования измеренной неэлектрической энергии в электрическую. В основном используется для измерения таких параметров, как расход, скорость и смещение.

Рекомендация: Связанная статья о Магнитоэлектрический датчик скорости колеса

⑤ Датчик вихревых токов создан по принципу, согласно которому золотая стружка движется в магнитном поле, разрезая силовые линии магнитного поля и формируя вихревой ток в металле.В основном используется для измерения таких параметров, как смещение и толщина.

(2) Магнитный датчик

Магнитные датчики изготавливаются с использованием некоторых физических эффектов ферромагнитных веществ и в основном используются для измерения таких параметров, как перемещение и крутящий момент.

(3) Фотоэлектрический датчик

Фотоэлектрические датчики играют важную роль в неэлектрических электрических измерениях и технологиях автоматического управления.Он создан с использованием фотоэлектрического эффекта и оптического принципа фотоэлектрического устройства и в основном используется для измерения таких параметров, как сила света, световой поток, смещение, концентрация и т. Д.

Рисунок 8. Фотоэлектрический датчик

(4) Датчик потенциального типа

Датчики потенциала созданы на принципах пироэлектрического эффекта, фотоэффекта и эффекта Холла. Они в основном используются для измерения таких параметров, как температура, магнитный поток, ток, скорость, сила света и тепловое излучение.

(5) Датчик заряда

Датчик заряда выполнен по принципу пьезоэлектрического эффекта и в основном используется для измерения силы и ускорения.

(6) Полупроводниковый датчик

Полупроводниковые датчики

изготовлены с использованием принципов полупроводникового пьезорезистивного эффекта , внутреннего фотоэлектрического эффекта, магнитоэлектрического эффекта и изменения вещества, вызванного контактом полупроводника и газа.Они в основном используются для измерения температуры, влажности, давления, ускорения, магнитного поля и вредных газов.

Рекомендация: Статьи о: Пьезоэлектрический P ressure S Ensor и Магнитоэлектрический датчик скорости колеса

(7) Резонансный датчик

Резонансный датчик сделан по принципу изменения внутренних параметров электричества или оборудования для изменения резонансной частоты, которая в основном используется для измерения давления .

(8) Электрохимический датчик

Электрохимические сенсоры изготовлены на основе ионной проводимости. По формированию различных электрических характеристик электрохимические датчики можно разделить на потенциометрические датчики, датчики проводимости, датчики количества электричества, полярографические датчики и электролитические датчики. Электрохимические датчики в основном используются для анализа измерений газа, жидких или твердых компонентов, растворенных в жидкости, pH жидкости, электропроводности и окислительно-восстановительного потенциала.

Рисунок 9. Резистивный датчик и емкостной датчик

IV Тип преобразования энергии и контроля энергии Датчик

Чтобы быть более конкретным, датчик можно разделить на следующие два типа в соответствии с энергетическим соотношением между чувствительным элементом и измеряемым объектом (или дополнительной энергией). требуется для).

(1) Тип преобразования энергии (активный тип, тип автономного источника, тип выработки энергии): при преобразовании сигнала дополнительная энергия не требуется, энергия поступает напрямую от измеряемого объекта, а энергия входного сигнала преобразуется в другую форму выхода энергии, чтобы заставить его работать.Активный датчик похож на микрогенератор, который может преобразовывать входящую неэлектрическую энергию в выходную электрическую энергию. Сам датчик не требует внешнего источника питания, а энергия сигнала получается напрямую от измеряемого объекта. Следовательно, если он оснащен необходимым усилителем, он может продвигать инструмент отображения и записи.

Такие как: пьезоэлектрические, пьезоэлектрические магнитные, электромагнитные, электрические, термопарные, фотоэлектрические, датчики Холла, магнитострикционные, электрострикционные, электростатические и другие датчики.

Рекомендация: статьи о Магнитострикционный датчик детонации и датчик давления Холла

В датчиках этого типа преобразование энергии является обратимым, и он также может преобразовывать электрическую энергию в механическую или другую неэлектрическую. Такие как пьезоэлектрические, пьезоэлектрические магнитные, электрические датчики и т. Д.

Рисунок 10. Датчики пьезоэлектрические

(2) Тип управления энергией (пассивный тип, другой тип источника, параметрический тип): при выполнении преобразования сигнала необходимо сначала подать энергию, то есть подать дополнительную энергию извне, чтобы датчик работал, а изменение внешнего источника энергии контролируется измеряемыми объектами.Для пассивных датчиков измеряемая неэлектрическая величина только контролирует или модулирует энергию в датчике. Он должен быть преобразован в напряжение или ток через измерительную цепь, а затем преобразован и усилен для использования в показывающем или регистрирующем приборе. Соответствующая измерительная схема обычно представляет собой мостовую схему или резонансную схему.

Например: тип сопротивления, тип емкости, тип индуктивности, тип дифференциального трансформатора, тип вихретокового сигнала, термистор, фотоэлемент, фоторезистор, чувствительный к влажности резистор, магниторезистивный резистор и т. Д.

Типы датчиков В, классифицируемые по входному количеству (измеренному физическому количеству)

Если входными величинами являются: температура, давление, смещение, скорость, влажность, свет, газ и другие неэлектрические датчики, соответствующие датчики называются датчиками температуры , Датчики давления , датчики взвешивания и др.

Этот метод классификации четко объясняет назначение датчика и обеспечивает удобство для пользователя. Подобрать необходимый датчик по объекту измерения несложно.Недостатком является то, что этот метод классификации относит датчики с разными принципами к одной категории. Сложно выявить общие черты и различия в механизме преобразования каждого датчика. Поэтому плохо понимать некоторые основные принципы и методы анализа датчика. Поскольку датчик того же типа, например пьезоэлектрический датчик, можно использовать для измерения ускорения, скорости и амплитуды механической вибрации, а также удара и силы, но принцип работы тот же.

Рисунок 11. Датчик метана

Этот метод классификации делит большинство типов физических величин на на две категории : основных величин и производных величин . Например, сила может рассматриваться как основная физическая величина, а давление, вес, напряжение, момент и т. Д. Могут быть получены из силы. Когда нам нужно измерить вышеуказанные физические величины, нам нужно только использовать датчики силы. Таким образом, понимание взаимосвязи между основными физическими величинами и производными физическими величинами очень полезно для определения того, какие датчики использует система.

VI Физический датчик и структурный датчик

(1) Физический датчик : в процессе преобразования сигнала структурные параметры в основном не меняются, но используется изменение физических или химических свойств некоторых материалов материалов (чувствительных компонентов) реализовать преобразование сигнала.

Датчик такого типа обычно не имеет подвижной конструкции и его легко уменьшить, поэтому его еще называют твердотельным датчиком. Это твердотельное устройство, в котором используются полупроводники, диэлектрики, сегнетоэлектрики и другие чувствительные материалы.Такие как: термопара, пьезоэлектрический кристалл кварца, тепловое сопротивление и различные полупроводниковые датчики, такие как чувствительные к силе, чувствительные к нагреванию, чувствительные к влажности, чувствительные к газу, светочувствительные элементы и т. Д.

(2) Структурный датчик : полагаясь на изменение геометрической формы или размера механической структуры датчика (то есть структурного параметра) для преобразования внешних измеренных параметров в соответствующие изменения физических величин, таких как сопротивление, индуктивность, емкость и др., чтобы достичь преобразования сигнала и таким образом обнаружить тестируемый сигнал.

Такие как: емкостный, индуктивный, тензометрический, потенциометр и т. Д.

Рисунок 12. Различные формы и размеры сенсоров

VII Аналоговый сенсор и цифровой сенсор

По характеру выходного сигнала сенсоры можно разделить на следующие два типа:

(1) Аналоговый датчик: Преобразует измеряемое неэлектрическое значение в постоянно изменяющееся напряжение или ток.Если требуется взаимодействие с цифровым дисплеем или цифровым компьютером, он должен быть оснащен устройством аналого-цифрового (A / D) преобразования.

Вышеупомянутые датчики в основном аналоговые.

(2) Цифровой датчик: Он может напрямую преобразовывать неэлектричество в цифровую величину, напрямую использоваться для цифрового отображения и вычислений, напрямую взаимодействовать с компьютером, имеет преимущества сильной защиты от помех и подходит для передачи на расстояние.

В настоящее время датчики этого типа можно разделить на три категории: импульсные, частотные и цифровые. Такие как датчики решетки.

Рисунок 13. Разница между аналоговыми и цифровыми датчиками

(1) Тип контакта : например: тип потенциометра, тип деформации, емкостной тип, индуктивный тип и т. Д.

(2) Бесконтактный тип : Преимущество контактного типа состоит в том, что датчик и измеряемый объект рассматриваются как одно целое, и калибровка датчика не требует выполнения на месте.Недостатком является то, что контакт между датчиком и измеряемым объектом неизбежно влияет на состояние или характеристики объекта измерения. Бесконтактность такого эффекта не имеет;

Бесконтактное измерение может устранить влияние вмешательства датчика и повлиять на измерение, повысить точность измерения и в то же время может увеличить срок службы датчика. Однако на выходной сигнал бесконтактного датчика будет влиять среда или среда между измеряемым объектом и датчиком.Поэтому калибровку датчика необходимо проводить на месте.

Рисунок14. ИК-датчик

IX Типы датчиков, классифицируемые по составу

(1) Базовый датчик : это наиболее простое устройство для однократного преобразования.

(2) Комбинированный датчик : это датчик, состоящий из различных устройств с одним преобразователем.

(3) Прикладной датчик : это датчик, состоящий из основного датчика или комбинированного датчика, объединенного с другими механизмами.

Например: термопара — это базовый датчик. Он совмещен с поглотителем тепла, который преобразует инфракрасное излучение в тепло, образуя датчик инфракрасного излучения, то есть комбинированный датчик; Применение этого комбинированного датчика к инфракрасному сканирующему оборудованию представляет собой датчик приложения.

X Специальные типы датчиков

Представленная выше классификация является основным типом датчика, который можно разделить на следующие типы в зависимости от особенностей:

(1) В соответствии с функцией обнаружения его можно разделить на датчики, которые определяют температуру, давление, температуру, расходомер, скорость потока, ускорение, магнитное поле, световой поток и т. Д..

(2) По физическим принципам работы сенсора его можно разделить на механический, электрический, оптический, жидкостный и др.

(3) По объему явления преобразования его можно разделить на химические датчики, электромагнитные датчики, механические датчики и оптические датчики.

(4) По материалу его можно разделить на металлы, керамику, органические полимерные материалы, полупроводниковые датчики и т. Д.

(5) В зависимости от области применения он делится на промышленные, гражданские, научно-исследовательские, медицинские, сельскохозяйственные, военные и другие датчики.

(6) По функциональному назначению он делится на датчики для измерения, мониторинга, проверки, диагностики, контроля, анализа и т. Д.

Рисунок16. Датчики / преобразователи

Вопрос1:

Датчик — это тип преобразователя.

а) Верно

б) Неверно

Ответ:

А

Пояснение: Датчик — это устройство, позволяющее измерять входное значение.

Вопрос2:

Тип датчика, используемого для обнаружения металлических и неметаллических объектов

а) Емкостной датчик

б) Индуктивный датчик

c) Датчик термопары

4) Датчик pH

Ответ:

А

Заказ и качество

Фото

Mfr.Часть #

Компания

Описание

Пакет

PDF

Кол-во

Цена (долл. Автор: alexxlab Добавить комментарий Отменить ответ Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены * Комментарий * Имя * Email * Сайт Copyright © 2024 hot-hatch.ru