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

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:

• охранной и пожарной сигнализации;
• системах автоматики;
• телеметрии и управления.

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.

  *  *  *

© 2014-2022 г.г. Все права защищены.
Материалы сайта имеют ознакомительный характер, могут выражать мнение автора и не подлежат использованию в качестве руководящих и нормативных документов.

Датчик | это… Что такое Датчик?

Датчик, сенсор (от англ.

 sensor) — понятие систем управления, первичный преобразователь, элемент измерительного, сигнального, регулирующего или управляющего устройства системы, преобразующий контролируемую величину в удобный для использования сигнал. ^[1]

• В настоящее время различные датчики широко используются при построении систем автоматизированного управления.

Содержание 1 Общие сведения 2 Определения понятия датчик 3 Применение датчиков 4 Классификация датчиков 4.1 Классификация по виду выходных величин 4.2 Классификация по измеряемому параметру 4.3 Классификация по принципу действия 4.4 Классификация по характеру выходного сигнала 4.5 Классификация по среде передачи сигналов 4.6 Классификация по количеству входных величин 4.7 Классификация по технологии изготовления 5 См. также 6 Примечания 7 Ссылки

Общие сведения

Датчики являются элементом технических систем, предназначенных для измерения, сигнализации, регулирования, управления устройствами или процессами. Датчики преобразуют контролируемую величину (давление, температура, расход, концентрация, частота, скорость, перемещение, напряжение, электрический ток и т. п.) в сигнал (электрический, оптический, пневматический), удобный для измерения, передачи, преобразования, хранения и регистрации информации о состоянии объекта измерений.

Исторически и логически датчики связаны с техникой измерений и измерительными приборами, например термометры, расходомеры, барометры, прибор «авиагоризонт» и т. д. Обобщающий термин датчик укрепился в связи с развитием автоматических систем управления, как элемент обобщенной логической концепции датчик — устройство управления — исполнительное устройство — объект управления. В качестве отдельной категории использования датчиков в автоматических системах регистрации параметров можно выделить их применение в системах научных исследований и экспериментов.

Определения понятия датчик

Широко встречаются следующие определения:

• чувствительный элемент, преобразующий параметры среды в пригодный для технического использования сигнал, обычно электрический, хотя возможно и иной по природе, например — пневматический сигнал;
• законченное изделие на основе указанного выше элемента, включающее, в зависимости от потребности, устройства усиления сигнала, линеаризации, калибровки, аналого-цифрового преобразования и интерфейса для интеграции в системы управления. В этом случае чувствительный элемент датчика сам по себе может называться сенсором.
• датчиком называется часть измерительной или управляющей системы, представляющая собой конструктивную совокупность измерительных преобразователей, включающую преобразователь вида энергии сигнала, размещенную в зоне действия влияющих факторов объекта и воспринимающий естественно закодированную информацию от этого объекта.
• датчик – конструктивно обособленная часть измерительной системы, содержащая один или несколько первичных преобразователей, а также один или несколько промежуточных преобразователей.

Эти определения соответствуют практике использования термина производителями датчиков. В первом случае датчик это небольшое, обычно монолитное устройство электронной техники, например, терморезистор, фотодиод и т. п., которое используется для создания более сложных электронных приборов. Во втором случае — это законченный по своей функциональности прибор, подключаемый по одному из известных интерфейсов к системе автоматического управления или регистрации. Например, фотодиоды в матрицах (фото) и др. В третьем и четвертом определении акцент делается на том, что датчик является конструктивно обособленной частью измерительной системы, воспринимающей информацию, а следовательно обладающий самодостаточностью для выполнения этой задачи и определенными метрологическими характеристиками.

Применение датчиков

В последнее время в связи с удешевлением электронных систем всё чаще применяются датчики со сложной обработкой сигналов, возможностями настройки и регулирования параметров и стандартным интерфейсом системы управления. Имеется определённая тенденция расширительной трактовки и перенесения этого термина на измерительные приборы, появившиеся значительно ранее массированного использования датчиков, а также по аналогии — на объекты иной природы, например, биологические. Понятие датчика по практической направленности и деталям технической реализации близко к понятиям измерительный инструмент и измерительный прибор, но показания этих приборов в основном читаются человеком, а датчики, как правило, используются в автоматическом режиме.

Классификация датчиков

Классификация по виду выходных величин

• Активные (генераторные)
• Пассивные (параметрические)

Классификация по измеряемому параметру

• Датчики давления
  • абсолютного давления
  • избыточного давления
  • разрежения
  • давления-разрежения
  • разности давления
  • гидростатического давления
• Датчики расхода
  • Механические счетчики расхода
  • Перепадомеры
  • Ультразвуковые расходомеры
  • Электромагнитные расходомеры
  • Кориолисовые расходомеры
  • Вихревые расходомеры
• Уровня
  • Поплавковые
  • Ёмкостные
  • Радарные
  • Ультразвуковые
• Температуры
  • Термопара
  • Термометр сопротивления
  • Пирометр
• Датчик концентрации
  • Кондуктометры
• Радиоактивности (также именуются детекторами радиоактивности или излучений)
  • Ионизационная камера
  • Датчик прямого заряда
• Перемещения
  • Абсолютный шифратор
  • Относительный шифратор
  • LVDT
• Положения
  • Контактные
  • Бесконтактные
• Фотодатчики
  • Фотодиод
  • Фотосенсор
• Датчик углового положения
  • Сельсин
  • Преобразователь угол-код
  • RVDT
• Датчик вибрации
  • Датчик Пьезоэлектрический
  • Датчик вихретоковый
• Датчик механических величин
  • Датчик относительного расширения ротора
  • Датчик абсолютного расширения
• Датчик дуговой защиты

Классификация по принципу действия

• Оптические датчики (фотодатчики)
• Магнитоэлектрический датчик (На основе эффекта Холла)
• Пьезоэлектрический датчик
• Тензо преобразователь
• Ёмкостной датчик
• Потенциометрический датчик
• Индуктивный датчик

Классификация по характеру выходного сигнала

• Дискретные
• Аналоговые
• Цифровые
• Импульсные

Классификация по среде передачи сигналов

• Проводные
• Беспроводные

Классификация по количеству входных величин

• Одномерные
• Многомерные

Классификация по технологии изготовления

• Элементные
• Интегральные

См.

также

• Измерительный преобразователь
• Аварийная защита
• Шариковый сенсор
• Печатная электроника

Примечания

1. ↑ БСЭ. Статья «Датчик»

Ссылки

• Г. Виглеб. Датчики. Устройство и применение. Москва. Издательство «Мир», 1989
• Capacitive Position/Displacement Sensor Theory/Tutorial
• Capacitive Position/Displacement Overview
• M. Kretschmar and S. Welsby (2005), Capacitive and Inductive Displacement Sensors, in Sensor Technology Handbook, J. Wilson editor, Newnes: Burlington, MA.
• C. A. Grimes, E. C. Dickey, and M. V. Pishko (2006), Encyclopedia of Sensors (10-Volume Set), American Scientific Publishers. ISBN 1-58883-056-X
• Sensors — Open access journal of MDPI
• M. Pohanka, O. Pavlis, and P. Skladal. Rapid Characterization of Monoclonal Antibodies using the Piezoelectric Immunosensor. Sensors 2007, 7, 341—353
• SensEdu; how sensors work
• Clifford K. Ho, Alex Robinson, David R. Miller and Mary J. Davis. Overview of Sensors and Needs for Environmental Monitoring. Sensors 2005, 5, 4-37
• Wireless hydrogen sensor
• Sensor circuits
• Современные датчики. Справочник. ДЖ. ФРАЙДЕН Перевод с английского Ю. А. Заболотной под редакцией Е. Л. Свинцова ТЕХНОСФЕРА Москва Техносфера-2005
• Датчики. Перспективные направления развития. Алейников А. Ф., Гридчин В. А., Цапенко М. П. Изд-во НГТУ — 2001.
• Датчики в современных измерениях. Котюк А. Ф. Москва. Радио и связь — 2006
• ГОСТ Р 51086-97 Датчики и преобразователи физических величин электронные. Термины и определения . раздел 3 «Термины и определения».

Датчик | это… Что такое Датчик?

Датчик, сенсор (от англ. sensor) — понятие систем управления, первичный преобразователь, элемент измерительного, сигнального, регулирующего или управляющего устройства системы, преобразующий контролируемую величину в удобный для использования сигнал. ^[1]

• В настоящее время различные датчики широко используются при построении систем автоматизированного управления.

Содержание 1 Общие сведения 2 Определения понятия датчик 3 Применение датчиков 4 Классификация датчиков 4.1 Классификация по виду выходных величин 4.2 Классификация по измеряемому параметру 4.3 Классификация по принципу действия 4.4 Классификация по характеру выходного сигнала 4.5 Классификация по среде передачи сигналов 4.6 Классификация по количеству входных величин 4.7 Классификация по технологии изготовления 5 См. также 6 Примечания 7 Ссылки

Общие сведения

Датчики являются элементом технических систем, предназначенных для измерения, сигнализации, регулирования, управления устройствами или процессами. Датчики преобразуют контролируемую величину (давление, температура, расход, концентрация, частота, скорость, перемещение, напряжение, электрический ток и т.  п.) в сигнал (электрический, оптический, пневматический), удобный для измерения, передачи, преобразования, хранения и регистрации информации о состоянии объекта измерений.

Исторически и логически датчики связаны с техникой измерений и измерительными приборами, например термометры, расходомеры, барометры, прибор «авиагоризонт» и т. д. Обобщающий термин датчик укрепился в связи с развитием автоматических систем управления, как элемент обобщенной логической концепции датчик — устройство управления — исполнительное устройство — объект управления. В качестве отдельной категории использования датчиков в автоматических системах регистрации параметров можно выделить их применение в системах научных исследований и экспериментов.

Определения понятия датчик

Широко встречаются следующие определения:

• чувствительный элемент, преобразующий параметры среды в пригодный для технического использования сигнал, обычно электрический, хотя возможно и иной по природе, например — пневматический сигнал;
• законченное изделие на основе указанного выше элемента, включающее, в зависимости от потребности, устройства усиления сигнала, линеаризации, калибровки, аналого-цифрового преобразования и интерфейса для интеграции в системы управления. В этом случае чувствительный элемент датчика сам по себе может называться сенсором.
• датчиком называется часть измерительной или управляющей системы, представляющая собой конструктивную совокупность измерительных преобразователей, включающую преобразователь вида энергии сигнала, размещенную в зоне действия влияющих факторов объекта и воспринимающий естественно закодированную информацию от этого объекта.
• датчик – конструктивно обособленная часть измерительной системы, содержащая один или несколько первичных преобразователей, а также один или несколько промежуточных преобразователей.

Эти определения соответствуют практике использования термина производителями датчиков. В первом случае датчик это небольшое, обычно монолитное устройство электронной техники, например, терморезистор, фотодиод и т. п., которое используется для создания более сложных электронных приборов. Во втором случае — это законченный по своей функциональности прибор, подключаемый по одному из известных интерфейсов к системе автоматического управления или регистрации. Например, фотодиоды в матрицах (фото) и др. В третьем и четвертом определении акцент делается на том, что датчик является конструктивно обособленной частью измерительной системы, воспринимающей информацию, а следовательно обладающий самодостаточностью для выполнения этой задачи и определенными метрологическими характеристиками.

Применение датчиков

В последнее время в связи с удешевлением электронных систем всё чаще применяются датчики со сложной обработкой сигналов, возможностями настройки и регулирования параметров и стандартным интерфейсом системы управления. Имеется определённая тенденция расширительной трактовки и перенесения этого термина на измерительные приборы, появившиеся значительно ранее массированного использования датчиков, а также по аналогии — на объекты иной природы, например, биологические. Понятие датчика по практической направленности и деталям технической реализации близко к понятиям измерительный инструмент и измерительный прибор, но показания этих приборов в основном читаются человеком, а датчики, как правило, используются в автоматическом режиме.

Классификация датчиков

Классификация по виду выходных величин

• Активные (генераторные)
• Пассивные (параметрические)

Классификация по измеряемому параметру

• Датчики давления
  • абсолютного давления
  • избыточного давления
  • разрежения
  • давления-разрежения
  • разности давления
  • гидростатического давления
• Датчики расхода
  • Механические счетчики расхода
  • Перепадомеры
  • Ультразвуковые расходомеры
  • Электромагнитные расходомеры
  • Кориолисовые расходомеры
  • Вихревые расходомеры
• Уровня
  • Поплавковые
  • Ёмкостные
  • Радарные
  • Ультразвуковые
• Температуры
  • Термопара
  • Термометр сопротивления
  • Пирометр
• Датчик концентрации
  • Кондуктометры
• Радиоактивности (также именуются детекторами радиоактивности или излучений)
  • Ионизационная камера
  • Датчик прямого заряда
• Перемещения
  • Абсолютный шифратор
  • Относительный шифратор
  • LVDT
• Положения
  • Контактные
  • Бесконтактные
• Фотодатчики
  • Фотодиод
  • Фотосенсор
• Датчик углового положения
  • Сельсин
  • Преобразователь угол-код
  • RVDT
• Датчик вибрации
  • Датчик Пьезоэлектрический
  • Датчик вихретоковый
• Датчик механических величин
  • Датчик относительного расширения ротора
  • Датчик абсолютного расширения
• Датчик дуговой защиты

Классификация по принципу действия

• Оптические датчики (фотодатчики)
• Магнитоэлектрический датчик (На основе эффекта Холла)
• Пьезоэлектрический датчик
• Тензо преобразователь
• Ёмкостной датчик
• Потенциометрический датчик
• Индуктивный датчик

Классификация по характеру выходного сигнала

• Дискретные
• Аналоговые
• Цифровые
• Импульсные

Классификация по среде передачи сигналов

• Проводные
• Беспроводные

Классификация по количеству входных величин

• Одномерные
• Многомерные

Классификация по технологии изготовления

• Элементные
• Интегральные

См.

также

• Измерительный преобразователь
• Аварийная защита
• Шариковый сенсор
• Печатная электроника

Примечания

1. ↑ БСЭ. Статья «Датчик»

Ссылки

• Г. Виглеб. Датчики. Устройство и применение. Москва. Издательство «Мир», 1989
• Capacitive Position/Displacement Sensor Theory/Tutorial
• Capacitive Position/Displacement Overview
• M. Kretschmar and S. Welsby (2005), Capacitive and Inductive Displacement Sensors, in Sensor Technology Handbook, J. Wilson editor, Newnes: Burlington, MA.
• C. A. Grimes, E. C. Dickey, and M. V. Pishko (2006), Encyclopedia of Sensors (10-Volume Set), American Scientific Publishers. ISBN 1-58883-056-X
• Sensors — Open access journal of MDPI
• M. Pohanka, O. Pavlis, and P. Skladal. Rapid Characterization of Monoclonal Antibodies using the Piezoelectric Immunosensor. Sensors 2007, 7, 341—353
• SensEdu; how sensors work
• Clifford K. Ho, Alex Robinson, David R. Miller and Mary J. Davis. Overview of Sensors and Needs for Environmental Monitoring. Sensors 2005, 5, 4-37
• Wireless hydrogen sensor
• Sensor circuits
• Современные датчики. Справочник. ДЖ. ФРАЙДЕН Перевод с английского Ю. А. Заболотной под редакцией Е. Л. Свинцова ТЕХНОСФЕРА Москва Техносфера-2005
• Датчики. Перспективные направления развития. Алейников А. Ф., Гридчин В. А., Цапенко М. П. Изд-во НГТУ — 2001.
• Датчики в современных измерениях. Котюк А. Ф. Москва. Радио и связь — 2006
• ГОСТ Р 51086-97 Датчики и преобразователи физических величин электронные. Термины и определения . раздел 3 «Термины и определения».

Датчик | это… Что такое Датчик?

Датчик, сенсор (от англ. sensor) — понятие систем управления, первичный преобразователь, элемент измерительного, сигнального, регулирующего или управляющего устройства системы, преобразующий контролируемую величину в удобный для использования сигнал. ^[1]

• В настоящее время различные датчики широко используются при построении систем автоматизированного управления.

Содержание 1 Общие сведения 2 Определения понятия датчик 3 Применение датчиков 4 Классификация датчиков 4.1 Классификация по виду выходных величин 4.2 Классификация по измеряемому параметру 4.3 Классификация по принципу действия 4.4 Классификация по характеру выходного сигнала 4.5 Классификация по среде передачи сигналов 4.6 Классификация по количеству входных величин 4.7 Классификация по технологии изготовления 5 См. также 6 Примечания 7 Ссылки

Общие сведения

Датчики являются элементом технических систем, предназначенных для измерения, сигнализации, регулирования, управления устройствами или процессами. Датчики преобразуют контролируемую величину (давление, температура, расход, концентрация, частота, скорость, перемещение, напряжение, электрический ток и т.  п.) в сигнал (электрический, оптический, пневматический), удобный для измерения, передачи, преобразования, хранения и регистрации информации о состоянии объекта измерений.

Исторически и логически датчики связаны с техникой измерений и измерительными приборами, например термометры, расходомеры, барометры, прибор «авиагоризонт» и т. д. Обобщающий термин датчик укрепился в связи с развитием автоматических систем управления, как элемент обобщенной логической концепции датчик — устройство управления — исполнительное устройство — объект управления. В качестве отдельной категории использования датчиков в автоматических системах регистрации параметров можно выделить их применение в системах научных исследований и экспериментов.

Определения понятия датчик

Широко встречаются следующие определения:

• чувствительный элемент, преобразующий параметры среды в пригодный для технического использования сигнал, обычно электрический, хотя возможно и иной по природе, например — пневматический сигнал;
• законченное изделие на основе указанного выше элемента, включающее, в зависимости от потребности, устройства усиления сигнала, линеаризации, калибровки, аналого-цифрового преобразования и интерфейса для интеграции в системы управления. В этом случае чувствительный элемент датчика сам по себе может называться сенсором.
• датчиком называется часть измерительной или управляющей системы, представляющая собой конструктивную совокупность измерительных преобразователей, включающую преобразователь вида энергии сигнала, размещенную в зоне действия влияющих факторов объекта и воспринимающий естественно закодированную информацию от этого объекта.
• датчик – конструктивно обособленная часть измерительной системы, содержащая один или несколько первичных преобразователей, а также один или несколько промежуточных преобразователей.

Эти определения соответствуют практике использования термина производителями датчиков. В первом случае датчик это небольшое, обычно монолитное устройство электронной техники, например, терморезистор, фотодиод и т. п., которое используется для создания более сложных электронных приборов. Во втором случае — это законченный по своей функциональности прибор, подключаемый по одному из известных интерфейсов к системе автоматического управления или регистрации. Например, фотодиоды в матрицах (фото) и др. В третьем и четвертом определении акцент делается на том, что датчик является конструктивно обособленной частью измерительной системы, воспринимающей информацию, а следовательно обладающий самодостаточностью для выполнения этой задачи и определенными метрологическими характеристиками.

Применение датчиков

В последнее время в связи с удешевлением электронных систем всё чаще применяются датчики со сложной обработкой сигналов, возможностями настройки и регулирования параметров и стандартным интерфейсом системы управления. Имеется определённая тенденция расширительной трактовки и перенесения этого термина на измерительные приборы, появившиеся значительно ранее массированного использования датчиков, а также по аналогии — на объекты иной природы, например, биологические. Понятие датчика по практической направленности и деталям технической реализации близко к понятиям измерительный инструмент и измерительный прибор, но показания этих приборов в основном читаются человеком, а датчики, как правило, используются в автоматическом режиме.

Классификация датчиков

Классификация по виду выходных величин

• Активные (генераторные)
• Пассивные (параметрические)

Классификация по измеряемому параметру

• Датчики давления
  • абсолютного давления
  • избыточного давления
  • разрежения
  • давления-разрежения
  • разности давления
  • гидростатического давления
• Датчики расхода
  • Механические счетчики расхода
  • Перепадомеры
  • Ультразвуковые расходомеры
  • Электромагнитные расходомеры
  • Кориолисовые расходомеры
  • Вихревые расходомеры
• Уровня
  • Поплавковые
  • Ёмкостные
  • Радарные
  • Ультразвуковые
• Температуры
  • Термопара
  • Термометр сопротивления
  • Пирометр
• Датчик концентрации
  • Кондуктометры
• Радиоактивности (также именуются детекторами радиоактивности или излучений)
  • Ионизационная камера
  • Датчик прямого заряда
• Перемещения
  • Абсолютный шифратор
  • Относительный шифратор
  • LVDT
• Положения
  • Контактные
  • Бесконтактные
• Фотодатчики
  • Фотодиод
  • Фотосенсор
• Датчик углового положения
  • Сельсин
  • Преобразователь угол-код
  • RVDT
• Датчик вибрации
  • Датчик Пьезоэлектрический
  • Датчик вихретоковый
• Датчик механических величин
  • Датчик относительного расширения ротора
  • Датчик абсолютного расширения
• Датчик дуговой защиты

Классификация по принципу действия

• Оптические датчики (фотодатчики)
• Магнитоэлектрический датчик (На основе эффекта Холла)
• Пьезоэлектрический датчик
• Тензо преобразователь
• Ёмкостной датчик
• Потенциометрический датчик
• Индуктивный датчик

Классификация по характеру выходного сигнала

• Дискретные
• Аналоговые
• Цифровые
• Импульсные

Классификация по среде передачи сигналов

• Проводные
• Беспроводные

Классификация по количеству входных величин

• Одномерные
• Многомерные

Классификация по технологии изготовления

• Элементные
• Интегральные

См.

также

• Измерительный преобразователь
• Аварийная защита
• Шариковый сенсор
• Печатная электроника

Примечания

1. ↑ БСЭ. Статья «Датчик»

Ссылки

• Г. Виглеб. Датчики. Устройство и применение. Москва. Издательство «Мир», 1989
• Capacitive Position/Displacement Sensor Theory/Tutorial
• Capacitive Position/Displacement Overview
• M. Kretschmar and S. Welsby (2005), Capacitive and Inductive Displacement Sensors, in Sensor Technology Handbook, J. Wilson editor, Newnes: Burlington, MA.
• C. A. Grimes, E. C. Dickey, and M. V. Pishko (2006), Encyclopedia of Sensors (10-Volume Set), American Scientific Publishers. ISBN 1-58883-056-X
• Sensors — Open access journal of MDPI
• M. Pohanka, O. Pavlis, and P. Skladal. Rapid Characterization of Monoclonal Antibodies using the Piezoelectric Immunosensor. Sensors 2007, 7, 341—353
• SensEdu; how sensors work
• Clifford K. Ho, Alex Robinson, David R. Miller and Mary J. Davis. Overview of Sensors and Needs for Environmental Monitoring. Sensors 2005, 5, 4-37
• Wireless hydrogen sensor
• Sensor circuits
• Современные датчики. Справочник. ДЖ. ФРАЙДЕН Перевод с английского Ю. А. Заболотной под редакцией Е. Л. Свинцова ТЕХНОСФЕРА Москва Техносфера-2005
• Датчики. Перспективные направления развития. Алейников А. Ф., Гридчин В. А., Цапенко М. П. Изд-во НГТУ — 2001.
• Датчики в современных измерениях. Котюк А. Ф. Москва. Радио и связь — 2006
• ГОСТ Р 51086-97 Датчики и преобразователи физических величин электронные. Термины и определения . раздел 3 «Термины и определения».

Датчик | это… Что такое Датчик?

Датчик, сенсор (от англ. sensor) — понятие систем управления, первичный преобразователь, элемент измерительного, сигнального, регулирующего или управляющего устройства системы, преобразующий контролируемую величину в удобный для использования сигнал. ^[1]

• В настоящее время различные датчики широко используются при построении систем автоматизированного управления.

Содержание 1 Общие сведения 2 Определения понятия датчик 3 Применение датчиков 4 Классификация датчиков 4.1 Классификация по виду выходных величин 4.2 Классификация по измеряемому параметру 4.3 Классификация по принципу действия 4.4 Классификация по характеру выходного сигнала 4.5 Классификация по среде передачи сигналов 4.6 Классификация по количеству входных величин 4.7 Классификация по технологии изготовления 5 См. также 6 Примечания 7 Ссылки

Общие сведения

Датчики являются элементом технических систем, предназначенных для измерения, сигнализации, регулирования, управления устройствами или процессами. Датчики преобразуют контролируемую величину (давление, температура, расход, концентрация, частота, скорость, перемещение, напряжение, электрический ток и т.  п.) в сигнал (электрический, оптический, пневматический), удобный для измерения, передачи, преобразования, хранения и регистрации информации о состоянии объекта измерений.

Исторически и логически датчики связаны с техникой измерений и измерительными приборами, например термометры, расходомеры, барометры, прибор «авиагоризонт» и т. д. Обобщающий термин датчик укрепился в связи с развитием автоматических систем управления, как элемент обобщенной логической концепции датчик — устройство управления — исполнительное устройство — объект управления. В качестве отдельной категории использования датчиков в автоматических системах регистрации параметров можно выделить их применение в системах научных исследований и экспериментов.

Определения понятия датчик

Широко встречаются следующие определения:

• чувствительный элемент, преобразующий параметры среды в пригодный для технического использования сигнал, обычно электрический, хотя возможно и иной по природе, например — пневматический сигнал;
• законченное изделие на основе указанного выше элемента, включающее, в зависимости от потребности, устройства усиления сигнала, линеаризации, калибровки, аналого-цифрового преобразования и интерфейса для интеграции в системы управления. В этом случае чувствительный элемент датчика сам по себе может называться сенсором.
• датчиком называется часть измерительной или управляющей системы, представляющая собой конструктивную совокупность измерительных преобразователей, включающую преобразователь вида энергии сигнала, размещенную в зоне действия влияющих факторов объекта и воспринимающий естественно закодированную информацию от этого объекта.
• датчик – конструктивно обособленная часть измерительной системы, содержащая один или несколько первичных преобразователей, а также один или несколько промежуточных преобразователей.

Эти определения соответствуют практике использования термина производителями датчиков. В первом случае датчик это небольшое, обычно монолитное устройство электронной техники, например, терморезистор, фотодиод и т. п., которое используется для создания более сложных электронных приборов. Во втором случае — это законченный по своей функциональности прибор, подключаемый по одному из известных интерфейсов к системе автоматического управления или регистрации. Например, фотодиоды в матрицах (фото) и др. В третьем и четвертом определении акцент делается на том, что датчик является конструктивно обособленной частью измерительной системы, воспринимающей информацию, а следовательно обладающий самодостаточностью для выполнения этой задачи и определенными метрологическими характеристиками.

Применение датчиков

В последнее время в связи с удешевлением электронных систем всё чаще применяются датчики со сложной обработкой сигналов, возможностями настройки и регулирования параметров и стандартным интерфейсом системы управления. Имеется определённая тенденция расширительной трактовки и перенесения этого термина на измерительные приборы, появившиеся значительно ранее массированного использования датчиков, а также по аналогии — на объекты иной природы, например, биологические. Понятие датчика по практической направленности и деталям технической реализации близко к понятиям измерительный инструмент и измерительный прибор, но показания этих приборов в основном читаются человеком, а датчики, как правило, используются в автоматическом режиме.

Классификация датчиков

Классификация по виду выходных величин

• Активные (генераторные)
• Пассивные (параметрические)

Классификация по измеряемому параметру

• Датчики давления
  • абсолютного давления
  • избыточного давления
  • разрежения
  • давления-разрежения
  • разности давления
  • гидростатического давления
• Датчики расхода
  • Механические счетчики расхода
  • Перепадомеры
  • Ультразвуковые расходомеры
  • Электромагнитные расходомеры
  • Кориолисовые расходомеры
  • Вихревые расходомеры
• Уровня
  • Поплавковые
  • Ёмкостные
  • Радарные
  • Ультразвуковые
• Температуры
  • Термопара
  • Термометр сопротивления
  • Пирометр
• Датчик концентрации
  • Кондуктометры
• Радиоактивности (также именуются детекторами радиоактивности или излучений)
  • Ионизационная камера
  • Датчик прямого заряда
• Перемещения
  • Абсолютный шифратор
  • Относительный шифратор
  • LVDT
• Положения
  • Контактные
  • Бесконтактные
• Фотодатчики
  • Фотодиод
  • Фотосенсор
• Датчик углового положения
  • Сельсин
  • Преобразователь угол-код
  • RVDT
• Датчик вибрации
  • Датчик Пьезоэлектрический
  • Датчик вихретоковый
• Датчик механических величин
  • Датчик относительного расширения ротора
  • Датчик абсолютного расширения
• Датчик дуговой защиты

Классификация по принципу действия

• Оптические датчики (фотодатчики)
• Магнитоэлектрический датчик (На основе эффекта Холла)
• Пьезоэлектрический датчик
• Тензо преобразователь
• Ёмкостной датчик
• Потенциометрический датчик
• Индуктивный датчик

Классификация по характеру выходного сигнала

• Дискретные
• Аналоговые
• Цифровые
• Импульсные

Классификация по среде передачи сигналов

• Проводные
• Беспроводные

Классификация по количеству входных величин

• Одномерные
• Многомерные

Классификация по технологии изготовления

• Элементные
• Интегральные

См.

также

• Измерительный преобразователь
• Аварийная защита
• Шариковый сенсор
• Печатная электроника

Примечания

1. ↑ БСЭ. Статья «Датчик»

Ссылки

• Г. Виглеб. Датчики. Устройство и применение. Москва. Издательство «Мир», 1989
• Capacitive Position/Displacement Sensor Theory/Tutorial
• Capacitive Position/Displacement Overview
• M. Kretschmar and S. Welsby (2005), Capacitive and Inductive Displacement Sensors, in Sensor Technology Handbook, J. Wilson editor, Newnes: Burlington, MA.
• C. A. Grimes, E. C. Dickey, and M. V. Pishko (2006), Encyclopedia of Sensors (10-Volume Set), American Scientific Publishers. ISBN 1-58883-056-X
• Sensors — Open access journal of MDPI
• M. Pohanka, O. Pavlis, and P. Skladal. Rapid Characterization of Monoclonal Antibodies using the Piezoelectric Immunosensor. Sensors 2007, 7, 341—353
• SensEdu; how sensors work
• Clifford K. Ho, Alex Robinson, David R. Miller and Mary J. Davis. Overview of Sensors and Needs for Environmental Monitoring. Sensors 2005, 5, 4-37
• Wireless hydrogen sensor
• Sensor circuits
• Современные датчики. Справочник. ДЖ. ФРАЙДЕН Перевод с английского Ю. А. Заболотной под редакцией Е. Л. Свинцова ТЕХНОСФЕРА Москва Техносфера-2005
• Датчики. Перспективные направления развития. Алейников А. Ф., Гридчин В. А., Цапенко М. П. Изд-во НГТУ — 2001.
• Датчики в современных измерениях. Котюк А. Ф. Москва. Радио и связь — 2006
• ГОСТ Р 51086-97 Датчики и преобразователи физических величин электронные. Термины и определения . раздел 3 «Термины и определения».

Датчики: общее описание и терминология

Общее описание

Компания TML уже более полувека способствует мировому развитию и продвижению тензометрической продукции, имеющей огромное значение для исследований, разработок и конструирования всевозможных измерительных систем. На базе технологических ноу-хау в тензометрии и научно-исследовательских разработок компанией TML налажено производство широкой гаммы всевозможных датчиков – начиная от стандартных и специализированных тензорезисторов, и заканчивая первичными преобразователями веса, ускорения, крутящего момента, деформации, перемещения, давления, уровня, температуры и др. Для комплексного решения задач измерения и анализа, компания предлагает широкую линейку вторичных преобразователей и электронных компонентов: различные регистрирующие устройства, вторичные преобразователи, измерительные усилители, многоканальные коммутаторы, цифровые индикаторы, блоки для радиотелеметрической передачи данных, приборы с высоким быстродействием для регистрации данных в динамике. Наряду с развитием измерительной электроники специалисты компании совершенствуют и палитру программного обеспечения, помогающего производить не только регистрацию данных, но и обеспечивать их визуализацию, обработку и оперативный анализ. Речь в этой статье пойдет про датчики производства TML: их общее описание и используемую терминологию.

Мостовая схема датчика и способ подключения

Мостовая схема датчика и способ подключения приведены ниже, она неприменима к некоторым продуктам.
Если требуется специализированный разъем, об этом необходимо указать в заказе.

Входное/выходное сопротивление датчика

Сопротивление вход-выход (Ом)	Расположение контактов в разъеме и сопротивление между проводами (Ом)
	A-C Кр-Чер	B-D Зел-Бел	A-B Кр-Зел	A-D Кр-Бел	B-C Зел-Чер	C-D Чер-Бел
120	120	120	90	90	90	90
350	350	350	263	263	263	263

Измерения методом постоянного напряжения и методом постоянного тока

Метод постоянного напряжения

В этом методе напряжение питания моста (напряжение между контактами А и С тензометрического оборудования) сохраняется постоянным. В нашем оборудовании обычно используется этот метод, а наши датчики этим методом чаще калибруются. При удлинении провода, подсоединенного к датчику, необходима корректировка чувствительности (калибровочного коэффициента) датчика.

Метод постоянного тока

В этом методе ток питания моста (ток, идущий между контактами А и С тензометрического оборудования) сохраняется постоянным. Преимущество этого метода в том, что показания датчика не падают даже при удлинении провода датчика. Однако, сопротивление датчика на входе/выходе должно иметь определенную величину (обычно 120 или 350 Ом). Кроме того, чувствительность (калибровочный коэффициент) датчика для методов постоянного напряжения и постоянного тока может отличаться.

Выходной сигнал и величина деформации

Выходной сигнал (номинальное значение) датчика выражается в мВ/В. Это выходное напряжение при максимальной нагрузке на датчик. Оно показывает выходное напряжение, когда подается напряжение 1 В.

Пример:
1.5 мВ/В означает, что на выходе 1.5 мВ при максимально допустимой нагрузке на датчик, при этом на мост подается питание 1 В. Если на мост подается 2 В, то:

1,5 мВ/В x 2 В = 3 мВ

Таким образом, если коэффициент тензочувствительности равен 2.00, то выходное напряжение датчика 3 мВ, а на тензометрическом оборудовании должно отображаться значение, которое можно посчитать по следующей формуле:

Δe =  E/4 × K×ɛ                           ɛ =  4Δe/KE

где  Δe: Выходное напряжение датчика
       E :  Входное напряжение возбуждения 
       K :  Коэффициент тензочувствительности     
       ɛ  :  Показание на тензометрическом оборудовании

При K, E и Δe равных 2.00, 2 В, и 3 мВ соответственно, и, учитывая, что 3 мВ = 0,003 В, получим:

ɛ = 0.003 = 3000 × 10^-6 strain

При коэффициенте тензочувствительности тензометрического оборудования равном 2,00 и входном напряжении 1 В получим для выходного напряжения следующее:

2Δe = ɛ, тогда
1 мВ/В = 2000 x 10^-6 strain 
2 мВ/В = 4000 x 10^-6 strain

Пониженная чувствительность из-за длины провода, присоединенного к датчику

При измерении методом постоянного напряжения и удлинении провода датчика относительно исходного откалиброванного провода (калибровка показана в данных испытаний — test data) показание датчика уменьшается. Показание (калибровочный коэффициент) приведено в следующей формуле. Поправка должна быть сделана, используя при необходимости эту формулу:

Удельное сопротивление провода, подсоединенного к датчику

Площадь сечения (кв. мм)	Общее удельное сопротивление  (Ом/м)
0.005	7.2
0.05	0.63
0.08	0.44
0.09	0.4
0.14	0.25
0.3	0.12
0.35	0.11
0.5	0.07
0. 75	0.048

Поддержка TEDS

Аббревиатура TEDS означает электронную техническую спецификацию датчика. TEDS-совместимый датчик имеет информацию о сенсоре, соответствующую IEEE1451.4 по внутренним электронным данным. Это позволяет автоматический ввод в измерительный прибор информации о сенсоре, включающий чувствительность и серийный номер. Такая автоматизация позволяет избежать неверных настроек, значительно снижает время для настройки и делает работу более эффективной и простой. Для более детального описания TEDS-совместимых датчиков и измерительных приборов можете связаться с нами.

Терминология

Пределы измерения — это максимальная нагрузка, которую способен измерить датчик, оставаясь в пределах своих технических характеристик.

Номинальный выход (RO) — это выход при номинальной нагрузке за вычетом выхода в условиях отсутствия нагрузки. Номинальный выход выражается в мВ на один вольт, подаваемый на датчик (мВ/В).

Нелинейность — это максимальное отклонение показания выходного сигнала датчика от линии, соединяющей исходную точку калибровочной кривой с точкой номинальной нагрузки при ее увеличении. Нелинейность выражается в процентах от номинального выхода (%RO).

Гистерезис — это максимальная разность выходного сигнала датчика при увеличении и уменьшении нагрузки. Гистерезис выражается в процентах от номинального выхода (%RO).

Сходимость (повторяемость) — это максимальная разность выходных сигналов при многократном измерении одной и той же номинальной нагрузки в одинаковых условиях нагружения и окружающей среды. Сходимость выражается в процентах от номинального выхода (%RO).

Влияние температуры на ноль — это значение выходного сигнала датчика, вызванного изменением температуры окружающей среды. Выражается в изменении выходного сигнала датчика в %% от номинального выхода при изменении температуры на 1°C (%RO/°C).

Влияние температуры на диапазон измерения — это величина изменения номинального выхода, вызванного изменением температуры окружающей среды. Влияние температуры на диапазон измерения выражается в процент ах при изменении температуры на 1°C (%/°C).

Диапазон термокомпенсации — это диапазон температур, в котором компенсируется эффект влияния температуры на ноль и на диапазон измерения.

Допустимый диапазон температуры — это диапазон температуры, в котором датчик может работать непрерывно без необратимых деструктивных изменений (°C).

Перегрузка — это значение непрерывной нагрузки на датчик, которая не вызывает  необратимых деструктивных изменений, выходящих за пределы его технических/метрологических характеристик (%).

Предельная перегрузка — это максимальная непрерывная нагрузка, механически не вызывающая необратимых деструктивных изменений (%).

Рекомендуемое напряжение питания — это напряжение, подаваемое на датчик, при котором он остается в пределах своих технических/метрологических характеристик (В).

Допустимое напряжение питания — это максимальное напряжение, непрерывно подаваемое на датчик, не вызывающее его необратимого повреждения (В).

Баланс нуля — это выходная деформация при отсутствии нагрузки (%RO).

Частотная характеристика — это максимальная частота выходного сигнала датчика в заданном диапазоне при использовании синусоидальной нагрузки (Гц).

Собственная частота — это приблизительное значение частоты в ненагруженном состоянии, при котором датчик совершает свободные колебания (Гц).

Допустимый изгибающий момент — это максимальный изгибающий момент, непрерывно воздействующий на датчик и не вызывающий его необратимого повреждения (кН·м).

Чувствительность — это Выходной сигнал датчика при фиксированной нагрузке. Чувствительность выражается в значении величины выходного сигнала тензометра на 1 мм (*10^-6strain/мм), когда калибровочный коэффициент для датчика перемещения на тензометре установлен равным 1.000 (коэффициент тензочувствительности 2.00).

База датчика — это расстояние между двумя точками, относительно которых происходит измерение перемещения или деформации.

Жесткость пружины — это приблизительное значение усилия, которое необходимо приложить на подпружиненный шток датчика перемещения для измерения величины перемещения (Н).

Входное/выходное сопротивление — это сопротивление между входными и выходными клеммами, измеренное в условиях отсутствия нагрузки при отключенных входных и выходных клеммах (Ом).

Кабель ввода-вывода — кабель, который невозможно отсоединить от датчика.

Поставляемый кабель — стандартный кабель, который поставляется в комплекте с датчиком и его можно присоединить/отсоединить от датчика.

Вес — приблизительный вес датчика без учета кабеля и разъемов.

Датчик

— Глоссарий | CSRC

• Проекты
• Публикации Развернуть или свернуть
• Темы Развернуть или свернуть
• Новости и обновления
• События
• Глоссарий
• О CSRC Развернуть или свернуть

Поиск

Сортировать по

Релевантность (наилучшее соответствие)Срок (A-Z)Срок (Z-A)

Пункты на странице 100200500Все

Глоссарий

А | Б | С | Д | Е | Ф | грамм | ЧАС | я | Дж | К | л | М | Н | О | п | Вопрос | р | С | Т | U | В | Вт | Икс | Д | Z

Датчик

Определения:

  Компонент системы обнаружения и предотвращения вторжений, который отслеживает и анализирует сетевую активность, а также может выполнять профилактические действия.
Источник(и):
НИСТ СП 800-150 из НИСТ СП 800-94

  Устройство, вырабатывающее выходное напряжение или ток, отражающее некоторые измеряемые физические свойства (например, скорость, температуру, расход).
Источник(и):
NIST SP 800-82 Ред. 2 из Словарь по автоматизации, системам и приборам

  Устройство, которое измеряет физическую величину и преобразует ее в сигнал, который может быть прочитан наблюдателем или прибором. Датчик — это устройство, которое реагирует на входную величину, генерируя функционально связанный выходной сигнал, обычно в форме электрического или оптического сигнала.
Источник(и):
NIST SP 800-82 Ред. 2

  Часть устройства Интернета вещей, способная обеспечить наблюдение за аспектом физического мира в форме данных измерений.
Источник(и):
НИСТИР 8259 из НИСТИР 8228

Обзор фотоэлектрических датчиков | Промышленная автоматизация OMRON

Что такое фотоэлектрический датчик?

Фотоэлектрические датчики обнаруживают объекты, изменения состояния поверхности и другие объекты с помощью различных оптических свойств.
Фотоэлектрический датчик состоит в основном из излучателя для излучения света и приемника для приема света. Когда излучаемый свет прерывается или отражается чувствительным объектом, количество света, попадающего на приемник, меняется. Приемник обнаруживает это изменение и преобразует его в электрический выходной сигнал. Источником света для большинства фотоэлектрических датчиков является инфракрасный или видимый свет (обычно красный или зеленый/синий для определения цветов).
Фотоэлектрические датчики классифицируются, как показано на рисунке ниже. (См. Классификацию.)

Датчики на пересечение луча

Датчики обратного отражения

Датчики диффузного отражения

• Верх страницы

Характеристики

1. Большое расстояние обнаружения

A Датчик на пересечение луча, например, может обнаруживать объекты на расстоянии более 10 м. Это невозможно с магнитными, ультразвуковыми или другими методами зондирования.

2. Практически нет ограничений на объекты обнаружения

Эти датчики работают по тому принципу, что объект прерывает или отражает свет, поэтому они не ограничены, как датчики приближения, обнаружением металлических объектов. Это означает, что их можно использовать для обнаружения практически любого объекта, включая стекло, пластик, дерево и жидкость.

3. Быстрое время отклика

Время отклика чрезвычайно мало, поскольку свет распространяется с высокой скоростью, а датчик не выполняет никаких механических операций, поскольку все схемы состоят из электронных компонентов.

4. Высокое разрешение

Невероятно высокое разрешение, достигнутое с помощью этих датчиков, является результатом передовых технологий проектирования, которые позволили получить очень маленький точечный луч и уникальную оптическую систему для приема света. Эти разработки позволяют обнаруживать очень маленькие объекты, а также точно определять положение.

5. Бесконтактный датчик

Вероятность повреждения чувствительных объектов или датчиков мала, поскольку объекты можно обнаружить без физического контакта.
Это гарантирует долгие годы службы сенсора.

6. Идентификация цвета

Скорость, с которой объект отражает или поглощает свет, зависит как от длины волны излучаемого света, так и от цвета объекта. Это свойство можно использовать для обнаружения цветов.

7. Простая регулировка

Расположение луча на объекте упрощается с моделями, излучающими видимый свет, потому что луч виден.

• Верх страницы

Принципы работы

(1) Свойства света

Прямолинейное распространение

Когда свет распространяется через воздух или воду, он всегда движется по прямой. Прорезь на внешней стороне датчика на пересечение луча, которая используется для обнаружения мелких объектов, является примером того, как этот принцип применяется на практике.

Преломление

Преломление — это явление отклонения света при прохождении под углом через границу между двумя средами с разными показателями преломления.

Отражение
(обычное отражение, обратное отражение, диффузное отражение)

Плоская поверхность, например стекло или зеркало, отражает свет под углом, равным углу падения света. Такой вид отражения называется регулярным отражением. Угловой куб использует этот принцип, располагая три плоские поверхности перпендикулярно друг другу. Свет, излучаемый в сторону углового куба, многократно распространяется в виде регулярных отражений, и отраженный свет в конечном итоге движется прямо обратно к излучаемому свету. Это называется ретрорефлексией.
Большинство ретрорефлекторов состоят из угловых кубов размером в несколько квадратных миллиметров, расположенных в точной конфигурации.
Матовые поверхности, такие как белая бумага, отражают свет во всех направлениях. Это рассеяние света называется диффузным отражением.
Этот принцип является методом измерения, используемым датчиками диффузного отражения.

Поляризация света

Свет можно представить в виде волны, которая колеблется горизонтально и вертикально. Фотоэлектрические датчики почти всегда используют светодиоды в качестве источника света. Свет, излучаемый светодиодами, колеблется в вертикальном и горизонтальном направлениях и называется неполяризованным светом. Существуют оптические фильтры, ограничивающие колебания неполяризованного света только в одном направлении. Они известны как поляризационные фильтры. Свет от светодиода, проходящий через поляризационный фильтр, колеблется только в одном направлении и называется поляризованным светом (точнее, линейно поляризованным светом). Поляризованный свет, колеблющийся в одном направлении (скажем, в вертикальном направлении), не может пройти через поляризационный фильтр, ограничивающий колебания в перпендикулярном направлении (например, в горизонтальном направлении). На этом принципе работает функция MSR для датчиков с обратным отражением и дополнительный фильтр защиты от взаимных помех для датчиков на пересечение луча.

(2) Источники света

Light Generation
Свет с импульсной модуляцией

В большинстве фотоэлектрических датчиков используется импульсно-модулированный свет, который в основном излучает свет повторно через фиксированные интервалы времени.
Они могут ощущать объекты, расположенные на некотором расстоянии, поскольку с помощью этой системы легко устраняются эффекты внешних световых помех. В моделях, оснащенных защитой от взаимных помех, цикл излучения варьируется в заданном диапазоне для работы с когерентным светом и внешними световыми помехами.

Немодулированный свет

Немодулированный свет представляет собой непрерывный луч света определенной интенсивности, который используется с определенными типами датчиков, такими как датчики меток. Хотя эти датчики имеют быстрое время отклика, их недостатки включают короткое расстояние срабатывания и восприимчивость к внешним световым помехам.

Цвет и тип источника света

(3) Триангуляция

Датчики с регулируемым расстоянием обычно работают по принципу триангуляции. Этот принцип иллюстрируется следующей диаграммой.
Свет от Излучателя падает на чувствительный объект и отражает рассеянный свет. Линза приемника концентрирует отраженный свет на детекторе положения (полупроводник, который выдает сигнал в зависимости от того, где на него падает свет). Когда воспринимающий объект находится в точке А рядом с оптической системой, свет концентрируется в точке а на детекторе положения. Когда воспринимающий объект находится в точке B вдали от оптической системы, свет концентрируется в точке b на датчике положения.

• Верх страницы

Классификация

(1) Классификация по методу обнаружения

1. Датчики на пересечение луча
Метод обнаружения

Излучатель и приемник устанавливаются напротив друг друга, чтобы свет от излучателя мог попасть в приемник. Когда чувствительный объект, проходящий между излучателем и приемником, прерывает излучаемый свет, это уменьшает количество света, попадающего в приемник. Это уменьшение интенсивности света используется для обнаружения объекта.

Метод обнаружения идентичен методу обнаружения датчиков на пересечение луча, а некоторые модели, называемые щелевыми датчиками, имеют встроенные излучатель и приемник.

Характеристики

Стабильная работа и большие расстояния срабатывания от нескольких сантиметров до нескольких десятков метров.

На положение обнаружения не влияют изменения траектории объекта обнаружения.

На работу не сильно влияет блеск, цвет или наклон объекта распознавания.

2. Датчики диффузного отражения

Метод обнаружения

Излучатель и приемник установлены в одном корпусе, и свет обычно не возвращается к приемнику. Когда свет от излучателя попадает на чувствительный объект, объект отражает свет, и он попадает в приемник, где интенсивность света увеличивается. Это увеличение интенсивности света используется для обнаружения объекта.

Характеристики

Расстояние срабатывания от нескольких сантиметров до нескольких метров.

Простая регулировка монтажа.

Интенсивность отраженного света, стабильность работы и расстояние обнаружения зависят от условий (например, цвета и гладкости) на поверхности объекта обнаружения.

3. Датчики обратного отражения

Метод обнаружения

Излучатель и приемник установлены в одном корпусе, и свет от излучателя обычно отражается обратно в приемник с помощью отражателя, установленного на противоположной стороне. Когда чувствительный объект прерывает свет, он уменьшает количество получаемого света. Это уменьшение интенсивности света используется для обнаружения объекта.

Характеристики

Расстояние срабатывания варьируется от нескольких сантиметров до нескольких метров.

Простая регулировка проводки и оптической оси (экономия труда).

На работу не сильно влияет цвет или угол расположения чувствительных объектов.

Свет проходит через чувствительный объект дважды, что делает эти датчики пригодными для обнаружения прозрачных объектов.

Чувствительные объекты с зеркальной отделкой могут не обнаруживаться, потому что количество света, отраженного обратно к приемнику от таких блестящих поверхностей, создает впечатление отсутствия воспринимающего объекта. Эту проблему можно решить с помощью функции MSR.

Рефлекторные Датчики имеют мертвую зону на близких расстояниях.

4. Датчики с регулировкой расстояния

Метод обнаружения

Приемник в датчике представляет собой двухкомпонентный фотодиод или датчик положения. Свет, отраженный от чувствительного объекта, концентрируется на приемнике. Зондирование основано на принципе триангуляции, который гласит, что место концентрации луча зависит от расстояния до воспринимаемого объекта.
На следующем рисунке показана система обнаружения, в которой используется двухкомпонентный фотодиод. Ближайший к корпусу конец фотодиода называется N (ближним) концом, а другой конец называется F (дальним) концом. Когда чувствительный объект достигает заданного положения, отраженный свет концентрируется посередине между концом N и концом F, и фотодиоды на обоих концах получают одинаковое количество света. Если воспринимающий объект находится ближе к датчику, то отраженный свет концентрируется на N-конце. И наоборот, отраженный свет концентрируется на F-конце, когда воспринимаемый объект находится дальше заданного расстояния. Датчик вычисляет разницу между интенсивностью света на концах N и F, чтобы определить положение чувствительного объекта.

Характеристики

Работа не сильно зависит от состояния поверхности или цвета объекта обнаружения.

Фон не сильно влияет на работу.

BGS (подавление фона) и FGS (подавление переднего плана)

При использовании E3Z-LS61, E3Z-LS66, E3Z-LS81 или E3Z-LS86 выберите функцию BGS или FGS для обнаружения объектов на конвейерной ленте.
Функция BGS предотвращает обнаружение любого фонового объекта (например, конвейера) за пределами установленного расстояния.
Функция FGS предотвращает обнаружение объектов, находящихся ближе, чем установленное расстояние, или объектов, отражающих меньше заданного количества света для приемника.
К объектам, отражающим меньше указанного количества света, относятся следующие:
(1) Объекты с чрезвычайно низким коэффициентом отражения и объекты темнее черной бумаги.
(2) Такие объекты, как зеркала, возвращающие практически весь свет обратно к Излучателю.
(3) Неровные, глянцевые поверхности, которые отражают много света, но рассеивают свет в случайных направлениях.
Отраженный свет может на мгновение вернуться к приемнику для пункта (3) из-за обнаружения движения объекта. В этом случае может потребоваться использование таймера задержки выключения или других средств для предотвращения дребезга.

Характеристики

Могут обнаруживаться небольшие различия в высоте (BGS и FGS).

Эффекты восприятия цвета объекта сведены к минимуму (BGS и FGS).

Эффекты фоновых объектов сведены к минимуму (BGS).

Неровности объекта обнаружения могут повлиять на работу (BGS и FGS).

5. Датчики ограниченного отражения

Метод обнаружения

Так же, как и датчики с диффузным отражением, датчики с ограниченным отражением принимают свет, отраженный от чувствительного объекта, для его обнаружения. Оптическая система ограничивает область излучения и приема света, поэтому могут быть обнаружены только объекты, находящиеся на определенном расстоянии (область, в которой излучение и прием света перекрываются) от Датчика. На рисунке справа чувствительный объект в точке (A) может быть обнаружен, а объект в точке (B) — нет.

Пример

Характеристики

Могут обнаруживаться небольшие различия в высоте.

Расстояние от датчика может быть ограничено для обнаружения только объектов в определенной области.

На работу не сильно влияет распознавание цветов объекта.

На работу сильно влияет глянцевитость или наклон воспринимаемого объекта.

(2) Точки выбора методом обнаружения

Контрольные точки для датчиков пересечения луча и датчиков отраженного света

Чувствительный объект

(1) Размер и форма (вертикальная x горизонтальная x высота)
(2) Прозрачность (непрозрачная, полупрозрачная, прозрачная)
(3) Скорость V (м/с или единиц/мин)

Датчик

(1) Расстояние срабатывания (L)
(2) Ограничения по размеру и форме
    a) Датчик
    b) Световозвращатель (для световозвращающих датчиков)
(3) Необходимость установки рядом друг с другом
    a) Количество блоков
    b) Шаг установки
    c) Необходимость установки в шахматном порядке
(4) Ограничения по установке (под углом и т. д.)

Окружающая среда

(1) Температура окружающей среды
(2) Наличие брызг воды, масла или химикатов
(3) Прочее

Контрольные точки для датчиков диффузного отражения, датчиков с регулируемым расстоянием и датчиков ограниченного отражения

Чувствительный объект

(1) Размер и форма (вертикальная x горизонтальная x высота)
(2) Цвет
(3) Материал (сталь, нержавеющая сталь, дерево, бумага и т. д.)
(4) Состояние поверхности (текстурированная или глянцевая)
( 5) Скорость V (м/с или единиц/мин)

Датчик

(1) Расстояние срабатывания (расстояние до обрабатываемой детали) (L)
(2) Ограничения по размеру и форме
(3) Необходимость установки рядом
    a) Количество единиц
    b) Монтажный шаг
(4) Ограничения по монтажу (наклон и т. д.)

Фон

Фон
(1) Цвет
(2) Материал (сталь, нержавеющая сталь, дерево, бумага и т. д.)
(3) Состояние поверхности (текстурированная, глянцевая и т. д.)

Окружающая среда

(1) Температура окружающей среды
(2) Наличие брызг воды, масла или химикатов
(3) Прочее

(3) Классификация по конфигурации

Фотоэлектрические датчики обычно состоят из излучателя, приемника, усилителя, контроллера и источника питания. Они классифицируются, как показано ниже, в зависимости от конфигурации компонентов.

1. Датчики с отдельными усилителями

Датчики на пересечение луча имеют отдельные излучатель и приемник, а датчики на отражение имеют встроенные излучатель и приемник. Усилитель и контроллер размещены в одном блоке усилителя.

Характеристики

Компактный размер, поскольку встроенный излучатель-приемник состоит просто из излучателя, приемника и оптической системы.

Чувствительность можно регулировать дистанционно, если излучатель и приемник установлены в узком пространстве.

Сигнальный провод от блока усилителя к излучателю и приемнику чувствителен к шуму.

Типовые модели (усилительные блоки): E3NC, E3C-LDA и E3C

2. Датчики встроенного усилителя

В эти датчики встроено все, кроме источника питания. (Датчики на пересечение луча делятся на излучатель, состоящий исключительно из излучателя, и приемник, состоящий из приемника, усилителя и контроллера.) Блок питания представляет собой автономный блок.

Характеристики

Приемник, усилитель и контроллер интегрированы, что устраняет необходимость в проводке для слабого сигнала. Это делает датчик менее восприимчивым к шуму.

Требуется меньше проводки, чем для датчиков с отдельными усилителями.

Хотя эти датчики, как правило, больше, чем датчики с отдельными усилителями, датчики с нерегулируемой чувствительностью такие же маленькие.

Типичные модели: E3Z, E3T и E3S-C

3. Датчики со встроенными блоками питания

Источник питания, излучатель и приемник установлены в одном корпусе с этими датчиками.

Характеристики

Датчики могут быть подключены непосредственно к коммерческому источнику питания, чтобы обеспечить большой контрольный выход непосредственно от приемника.

Эти датчики намного больше, чем датчики других конфигураций, потому что излучатель и приемник содержат дополнительные компоненты, такие как силовые трансформаторы.

Типичные модели: E3G-M, E3JK и E3JM

4. Зондовые датчики

Зональный датчик представляет собой датчик на пересечение луча, который состоит из пары излучателя и приемника с несколькими лучами. Выберите ширину срабатывания датчика в соответствии с приложением.

Особенности

Зональные датчики могут обнаруживать большие площади.

Эти датчики идеально подходят для систем захвата мелких деталей.

Типовые модели: F3W-E и F3W-D

• Скачать PDF (1900 КБ)

Понимание ваших датчиков: датчик массового расхода воздуха

Как это работает

Инструкции

Для техников

Для домашних мастеров

Полное название Датчик массового расхода воздуха, более известный как датчик MAF, расходомер воздуха или иногда просто MAF. Хотя у него может быть много названий, он отвечает только за одну, но очень важную работу: измерение количества воздуха, поступающего в двигатель. ECU или PCM затем используют эту информацию для расчета правильного количества топлива, необходимого для оптимального соотношения воздух-топливо. Конечно, без этой информации ЭБУ не сможет точно управлять впрыском топлива, в результате чего двигатель будет либо работать на холостом ходу грубо, либо, в худшем случае, вообще не будет. Поскольку ряд других деталей, таких как неисправные свечи зажигания, провода, форсунки и т. д., могут отражать эти симптомы, неисправность датчика массового расхода воздуха может быть трудно диагностировать. Тем не менее, получив несколько советов экспертов от производителя оригинального оборудования Delphi Technologies, вы узнаете, что вызывает это, на что обращать внимание и, что особенно важно, как заменить его в случае отказа.

Как работает датчик массового расхода воздуха?

Установленные во впускной трубе между корпусом воздушного фильтра и впускным коллектором, большинство датчиков массового расхода воздуха работают по принципу горячей проволоки. Проще говоря, MAF имеет два измерительных провода. Один нагревается электрическим током, другой нет. Когда воздух проходит через нагретую проволоку, он охлаждается. Когда разница температур между двумя чувствительными проводами изменяется, датчик массового расхода воздуха автоматически увеличивает или уменьшает ток на нагретый провод для компенсации. Затем ток изменяется на частоту или напряжение, которое отправляется в ECU и интерпретируется как поток воздуха. Соответственно регулируется количество воздуха, поступающего в двигатель.

Почему датчики массового расхода воздуха выходят из строя?

Поскольку датчик массового расхода воздуха отвечает за измерение расхода воздуха в двигатель, через них проходит много воздуха. Фактически, на каждый литр израсходованного топлива через двигатель может пройти более 9000 литров воздуха. Это много воздуха! И с этим приходит потенциал для большого количества загрязнения. Пыль, грязь и другой мусор могут попасть в датчик и являются одной из основных причин отказа MAF.

Такое загрязнение может произойти уже через 18 000–25 000 миль, в зависимости от модели автомобиля. Например, на небольших или компактных автомобилях датчик массового расхода воздуха может засориться быстрее, так как он расположен в моторном отсеке меньшего размера и подвержен большему риску в критических зонах (потоки паров масла и продукты сгорания). В этом случае замена становится эквивалентом обслуживания с длительным сливом масла… это почти становится сервисным ремонтом.

Другие распространенные неисправности включают:

• Неисправность контакта в электрических соединениях
• Поврежденные измерительные элементы
• Механические повреждения от вибрации или аварии
• Смещение измерительного элемента (превышение измерительной рамки)

На что обратить внимание при выходе из строя датчика массового расхода воздуха?

При выходе из строя датчика массового расхода воздуха двигатель не будет знать, какое количество топлива необходимо добавить, что приводит к нескольким общим признакам:

• Индикатор проверки двигателя : как и в случае с большинством компонентов управления двигателем, проблема с датчиком массового расхода воздуха часто вызывает загорание индикатора проверки двигателя.
• Двигатель работает на обогащенной смеси на холостом ходу или на обедненной смеси под нагрузкой : обычно это указывает на загрязнение провода накала.
• Двигатель работает на обогащенной или обедненной смеси: вызвано тем, что MA F постоянно неправильно сообщает о потоке воздуха в двигатель — для подтверждения этого потребуется диагностическая процедура.
• Грубый холостой ход или глохнет : неисправный датчик массового расхода воздуха не будет отправлять информацию о воздушном потоке в ECU, что мешает ему точно контролировать подачу топлива.
• Чрезмерная вибрация в неподвижном состоянии.
• Обороты заметно меняются без участия водителя.

Поиск и устранение неисправностей датчика массового расхода воздуха

Чтобы определить источник неисправности любого датчика массового расхода воздуха, выполните следующие действия:

• Проведите электронный тест датчика массового расхода воздуха и считайте все коды неисправностей с помощью диагностического прибора.
• Проверьте разъем на правильную посадку и хороший контакт.
• Проверить датчик массового расхода воздуха и измерительные элементы на наличие повреждений.
• Проверить подачу напряжения при включенном зажигании (необходима электрическая схема с назначением контактов). Ссылка значение: 7,5-14 В.
• Проверьте выходное напряжение или частоту при работающем двигателе (необходима электрическая схема с назначением контактов). Ссылка значение: 0,5 В соотв. 0 – 12.000 Гц.
• Проверить соединительные кабели между снятым разъемом блока управления и разъемом датчика на предмет передачи (необходима электрическая схема для обозначения боли). Ссылка значение: ок. 0 Ом.

Общие коды неисправностей

Общие коды неисправностей и причины включают:

• P0100 : Неисправность цепи MAF
• P0101 : Диапазон/функционирование цепи массового расхода воздуха
• P0102 : Низкий вход цепи MAF
• P0103 : Цепь массового расхода воздуха, высокий уровень входного сигнала
• P0104 : Цепь массового расхода воздуха прерывистая
• P0171 система слишком обеднена (ряд 1) и P0174 система слишком бедна (ряд 2) также часто вызваны неисправным или загрязненным датчиком массового расхода воздуха.

Как заменить неисправный датчик массового расхода воздуха?

После того, как вы определили, что датчик массового расхода воздуха может быть неисправен, рекомендуется выполнить следующие простые шаги:

• Для начала подключите диагностический прибор к вашему автомобилю. Выберите правильную марку, модель, год и код двигателя автомобиля, над которым вы работаете. Запишите коды неисправностей и проверьте параметры оперативных данных для датчика массового расхода воздуха. Затем выйдите из диагностического ПО и выключите зажигание.
• Вам также необходимо проверить питание, заземление и проводку. Подключить осциллограф. В идеале следует использовать размыкающий провод, чтобы предотвратить прокол изоляции проводки и возникновение проблем с проводкой в ​​будущем. Чтобы получить показания, откройте дроссельную заслонку и наблюдайте за рисунком.
• После того, как будет установлено, что датчик массового расхода воздуха неисправен, его необходимо заменить. Снимите разъем, а затем крепежные винты. Далее извлеките датчик из его корпуса.
• Осмотрите расходомерную трубку, чтобы убедиться в отсутствии трещин в пластиковом корпусе. Если они есть, вам нужно будет заменить весь блок, а не только датчик. Если на расходомерной трубке нет трещин, можно заменить только сенсорный датчик.
• Помните, что важно обращаться только с разъемом датчика. Никогда не прикасайтесь к электронике, так как это может повредить зонд датчика.
• Осторожно вставьте новый зонд датчика в расходомерную трубку, затем затяните крепления и замените разъем.
• Снова подсоедините диагностический комплект и удалите все коды неисправностей. Запустите двигатель и повторно проверьте наличие новых кодов неисправностей. Выйдите из диагностического ПО и выключите зажигание. Наконец, убедитесь, что индикатор проверки двигателя погас, затем проведите дорожное испытание.

Понимание ваших датчиков: датчик MAP

Как это работает

Инструкции

Для техников

Для мастеров-любителей

Датчик абсолютного давления во впускном коллекторе (MAP), который обычно используется в двигателях с впрыском топлива, является одним из датчиков, которые модуль управления двигателем (ECM) использует для расчета впрыска топлива для оптимального расхода воздуха. соотношение топлива, постоянно отслеживая информацию о давлении во впускном коллекторе. Чаще вместо датчика MAP используется датчик массового расхода воздуха (MAF), однако в двигателях с турбонаддувом обычно используется как датчик MAP, так и датчик MAF. Датчик MAP также играет жизненно важную роль, помогая ECM определять, когда должно произойти зажигание при различных условиях нагрузки двигателя.

Какой бы датчик ни использовал ваш двигатель, ECM не сможет оптимизировать впрыск топлива без точной информации о воздушной массе от работающего датчика. А плохое соотношение воздух-топливо как минимум вызовет проблемы с производительностью и преждевременный износ двигателя. Неисправность датчика MAP может быть сложно диагностировать, но с помощью Delphi Technologies мы можем объяснить, что вызывает ее, на что обращать внимание и как заменить ее в случае неисправности.

Как работает датчик MAP?

Датчик MAP обычно располагается на впускном коллекторе, рядом или на самом корпусе дроссельной заслонки. (На двигателе с наддувом датчик MAP можно найти на впускном тракте перед турбонаддувом.) Внутри датчика MAP находится герметичная камера, в которой либо вакуум, либо контролируемое давление, откалиброванное для двигателя. Вакуум датчика и вакуум во впускном коллекторе разделяет гибкая кремниевая пластина (также известная как «чип»), через которую проходит ток.

Датчик MAP выполняет «двойную функцию» в качестве датчика барометрического давления, как только ключ повернут. При включенном зажигании (до запуска двигателя) в двигателе нет разрежения, подаваемого на датчик MAP, поэтому его сигнал на ECM становится показанием барометра, полезным для определения плотности воздуха. Когда вы запускаете двигатель, давление во впускном коллекторе уменьшается, создавая разрежение, которое подается на датчик абсолютного давления. Когда вы нажимаете на педаль акселератора, давление во впускном коллекторе увеличивается, что приводит к уменьшению вакуума. Разница в давлении изгибает чип вверх в герметичную камеру, вызывая изменение сопротивления напряжению, что, в свою очередь, заставляет ECU впрыскивать больше топлива в двигатель. Когда педаль акселератора отпущена, давление во впускном коллекторе уменьшается, изгибая зажим обратно в исходное положение.

ECU объединяет показания давления во впускном коллекторе от датчика MAP с данными, поступающими от датчика IAT (температура всасываемого воздуха), ECT (температура охлаждающей жидкости двигателя), показаниями барометрического давления и частотой вращения двигателя (об/мин) для расчета плотности воздуха и точного определения оборотов двигателя. массовый расход воздуха для оптимального соотношения воздух-топливо.

Почему датчики MAP выходят из строя?

Как и большинство электрических датчиков, датчики MAP чувствительны к загрязнению. Если датчик карты использует шланг, шланг может засориться или дать течь, и он не сможет считывать изменения давления. В некоторых случаях сильные вибрации от вождения могут ослабить соединения и вызвать внешнее повреждение. Электрические разъемы также могут расплавиться или треснуть из-за перегрева из-за непосредственной близости к двигателю. В любом из этих сценариев необходимо заменить датчик MAP.

На что обращать внимание при неисправности датчика абсолютного давления

Неисправный датчик абсолютного давления влияет на соотношение воздух-топливо в двигателе. Если соотношение неправильное, воспламенение внутри двигателя произойдет в неподходящее время в цикле сгорания. Если сильная преддетонация продолжается в течение длительного времени, внутренние детали двигателя (такие как поршни, шатуны, шатунные подшипники) будут повреждены и в конечном итоге приведут к катастрофическому отказу. Ищите следующие предупреждающие знаки:

• Соотношение топливовоздушной смеси: Ищите неровный холостой ход, плохой расход топлива, медленное ускорение и сильный запах бензина (особенно на холостом ходу)
• Бедное соотношение воздух-топливо: Ищите скачки, остановку, недостаток мощности, колебания при ускорении, обратный выброс через впуск и перегрев
• Детонация и пропуски зажигания
• Неудачный тест на выбросы
• Индикатор проверки двигателя

Восстановленный двигатель доставляет гораздо больше хлопот, чем замена датчика, поэтому, если на вашем двигателе наблюдаются какие-либо из перечисленных выше симптомов, подумайте об устранении неполадок с датчиком MAP.

Общие коды неисправностей датчика MAP

Вот список кодов, связанных с датчиком MAP, которые следует искать, если загорелся индикатор проверки двигателя:

• P0068: MAP/MAF — корреляция положения дроссельной заслонки
• P0069: Абсолютное давление в коллекторе — корреляция барометрического давления
• P0105: Неисправность цепи MAP
• P0106: MAP/контур атмосферного давления, диапазон/функционирование, проблема
• P0107: Цепь абсолютного давления/барометрического давления в коллекторе, низкий входной сигнал
• P0108: Высокий входной сигнал цепи давления MAP
• P0109: Прерывистый сигнал цепи MAP/барометрического давления
• P1106: MAP/BARO Проблема диапазона/производительности цепи давления
• P1107: Цепь датчика барометрического давления, низкое напряжение

Примечание. Иногда причиной установки этих кодов могут быть разные датчики или другие неисправные детали. Даже если ваш двигатель испытывает симптомы, перечисленные выше, и выдает один или несколько из перечисленных кодов OBD-II, рекомендуется проверить датчик MAP, чтобы подтвердить его неисправность.

Устранение неполадок датчика MAP

Перед любыми испытаниями осмотрите внешний вид датчика MAP. Начните с проверки разъема и проводки на наличие повреждений, таких как расплавленные или треснувшие провода, и убедитесь в отсутствии ослабленных соединений. Отсоедините датчик и осмотрите контакты; они должны быть прямыми и чистыми, без признаков коррозии или изгибов. Затем осмотрите шланг (если применимо), соединяющий датчик с впускным коллектором, на наличие признаков повреждения и герметичность соединения с датчиком. Наконец, загляните внутрь шланга, чтобы убедиться, что он не загрязнен.

Если все проходит физический осмотр, вы можете проверить датчик MAP с помощью цифрового мультиметра, настроенного на 20 В, и вакуумного насоса.

1. При включенной аккумуляторной батарее и выключенном двигателе соедините мультиметр с массой с отрицательной клеммой аккумуляторной батареи и быстро проверьте достоверность, проверив напряжение аккумуляторной батареи. Оно должно быть около 12,6 вольт.
2. Обратитесь к руководству по обслуживанию производителя, чтобы определить сигнал, заземление и опорное напряжение 5 В, а также проверьте провода.
3. Включите зажигание, не запуская двигатель. Мультиметр должен (как правило) отображать напряжение от 4,5 до 5 вольт для опорного 5 вольт, постоянный 0 вольт для провода заземления и от 0,5 до 1,5 вольт для сигнального провода в приложениях без турбонаддува и от 2,0 до 3,0 для турбо приложения. Точные характеристики вашего автомобиля см. в сервисной информации производителя OEM.
4. Запустите двигатель с обратным контактом сигнального провода. Мультиметр должен отображать напряжение от 0,5 до 1,5 вольт на уровне моря на автомобилях без турбонаддува и от 2,0 до 2,5 вольт на моделях с турбонаддувом.
5. Выключите двигатель, но оставьте зажигание включенным.
6. Под капотом отсоедините МАР датчик только от впуска.
7. Подсоедините ручной вакуумный насос и зафиксируйте текущее напряжение на сигнальном проводе.
8. Увеличьте вакуум на датчике с помощью вакуумного насоса.
9. Напряжение должно постоянно падать по мере увеличения вакуума.

Если ваше напряжение сильно различается при любом тесте или изменение напряжения неустойчиво, датчик абсолютного давления неисправен и его необходимо заменить.

Как заменить неисправный датчик MAP

Замена неисправного датчика MAP зависит от автомобиля, поэтому обратитесь к руководству по техническому обслуживанию производителя для получения конкретных инструкций. После того, как неисправный датчик был удален, можно сразу установить новую деталь.

1. Найдите датчик MAP на впускном коллекторе, либо рядом с корпусом дроссельной заслонки, либо на нем, либо на впускном коллекторе.
2. Удалите все винты или болты, удерживающие датчик на месте.
3. Отсоедините электрический разъем. Примечание. Не применяйте силу при отсоединении, так как разъем может содержать защелку, которую, возможно, потребуется удалить, прежде чем отсоединить разъем от датчика.
4. Если применимо, отсоедините вакуумный шланг от датчика. Примечание. При замене датчика рекомендуется заменить вакуумный шланг новым.
5. Сравните новый и старый датчики.
6. Если применимо, повторно подсоедините вакуумный шланг.
7. Подсоедините электрический разъем датчика.
8. Установите на место все винты или болты, удерживающие датчик на месте.
9. Дважды проверьте все соединения, чтобы убедиться, что все в порядке.

Примечание. В зависимости от автомобиля и наличия кода неисправности может потребоваться диагностический прибор для сброса индикатора проверки двигателя.

Как работает датчик кислорода?

Что такое датчик кислорода? Как они работают? Хотя существует много типов кислородных датчиков, принцип их работы можно разделить на 3 категории:

1. химическая реакция , которая испускает электроны в присутствии кислорода.
2. A изменение интенсивности света , испускаемого флуоресцирующим материалом при воздействии кислорода.
3. A изменение длины волны звука, света или магнитного поля при прохождении через него кислорода.

Каждый из этих способов измерения содержания кислорода имеет сильные и слабые стороны. Хотя датчики кислорода используются во многих приложениях и отраслях, включая автомобилестроение, здравоохранение и медицину, промышленность, упаковку продуктов питания и напитков, фармацевтику и многое другое, в каждом из них используется датчик кислорода другого типа, который лучше всего подходит для применения.

Обратите внимание, что большинство датчиков кислорода предназначены для измерения содержания кислорода в диапазоне от 0 до 25% по объему или в воздухе для дыхания. Однако также доступны специализированные датчики кислорода, которые могут измерять до 100% кислорода.

Какие существуют типы кислородных датчиков?

1. Датчик кислорода электрохимический
2. Циркониевый кислородный датчик
3. Оптический кислородный датчик
4. Кислородный датчик Кларка
5. Инфракрасный кислородный датчик
6. Электрогальванический датчик
7. Ультразвуковой датчик кислорода
8. Лазерный кислородный датчик
9. Парамагнитный кислородный датчик

Ниже приведены конкретные типы датчиков кислорода, используемые сегодня. Обратите внимание, что каждый из них лучше всего подходит для одного или нескольких конкретных приложений.

1. Электрохимический датчик кислорода

Электрохимические датчики кислорода в основном используются для измерения уровня кислорода в окружающем воздухе. Они измеряют химическую реакцию внутри датчика, которая создает электрический выход, пропорциональный уровню кислорода. Поскольку электрохимические датчики генерируют ток, они могут иметь автономное питание, что делает их полезными для измерения газообразного кислорода в подводных погружениях с батарейным питанием и в ручных устройствах индивидуальной безопасности. Примеры включают алкотестеры, датчики дыхания и датчики уровня глюкозы в крови.

С точки зрения преимуществ датчиков, электрохимические датчики пользуются спросом из-за их низкого энергопотребления, более низких пределов обнаружения и часто менее непосредственного воздействия мешающих газов. Они также, как правило, являются наименее дорогим типом датчика.

Проблема с электрохимическими датчиками кислорода заключается в том, что они зависят от химических процессов, зависящих от температуры. Выходной сигнал большинства электрохимических датчиков в значительной степени зависит от температурной компенсации, чтобы обеспечить надежные показания в широком диапазоне условий окружающей среды.

Еще одна проблема с электрохимическими датчиками кислорода заключается в том, что со временем химическая реакция замедляется и прекращается, обычно на срок от 1 до 3 лет в зависимости от конструкции датчика. Хранение их в бескислородной среде не увеличивает срок службы датчика. Поскольку датчик стареет, он требует частой повторной калибровки и не так точен, как другие датчики.

Однако из-за своей прочной конструкции, низкой стоимости и автономного питания электрохимические датчики кислорода используются во многих устройствах, особенно в ручные газоанализаторы .

AlphaSense — один из самых популярных производителей электрохимических датчиков кислорода. Их датчики используются в десятках 4-газовых детекторов и портативных счетчиках безопасности , используемых во всем мире.

2. Циркониевый кислородный датчик

Циркониевые датчики кислорода используют тепло и химию для обнаружения кислорода. Диоксид циркония покрывают тонким слоем пористой платины, образуя твердотельный электрохимический топливный элемент. Монооксид углерода, если он присутствует в тестовом газе, окисляется кислородом с образованием CO2, который запускает пропорциональный поток тока. Датчик из диоксида циркония измеряет не O2 напрямую, а скорее разницу между концентрацией кислорода в измеряемом газе и в свежем воздухе.

Хотя датчики кислорода из циркония чаще всего используются для контроля соотношения воздух-топливо в легковых и грузовых автомобилях, они также важны в промышленных приложениях. Например, система датчика измерения кислорода из диоксида циркония SST использует эту технологию для измерения содержания кислорода в дымовых газах , системах управления горением, угле, нефти, газе, биомассе и системах производства кислорода .

Еще одна особенность датчика кислорода этого типа заключается в том, что небольшой элемент на основе циркония не требует калибровки. Они также сохраняют свою точность даже при воздействии влаги или других газов.

Из-за способности циркониевого кислородного датчика работать при высоких температурах и давлениях возможное применение делает его полезным в автомобильной промышленности. Практически в каждом произведенном легковом или грузовом автомобиле используются два циркониевых кислородных датчика, также известных как лямбда-зонды , для регулировки соотношения топлива и воздуха для достижения максимальной эффективности сгорания.

Недостатком циркониевых датчиков является то, что для измерения кислорода требуются высокие температуры. Во время использования нагреватель в сенсоре поднимает пробу газа до температуры выше 300°F. Нагревателю требуется много энергии, поэтому циркониевые кислородные датчики не используются в устройствах с батарейным питанием или портативных устройствах. Кроме того, циркониевые датчики бесполезны там, где требуется очень высокая точность.

Разновидностью датчика кислорода из диоксида циркония является планарный датчик кислорода . Как и традиционный циркониевый кислородный датчик, он влагостойкий, прочный и требует для работы встроенный нагреватель. Однако вместо диоксида циркония используется оксид алюминия, способный быстрее достичь необходимой температуры. В результате планарный кислородный датчик может начать считывать уровень кислорода менее чем за 10 секунд вместо обычных 30-секундного времени прогрева традиционного циркониевого датчика. Это усовершенствование делает его лучшей альтернативой автомобильным лямбда-зондам для снижения выбросов NOX при холодном пуске.

3. Оптический датчик кислорода

Оптические датчики кислорода основаны на принципе тушения флуоресценции кислородом. Они основаны на использовании источника света, детектора света и люминесцентного материала, реагирующего на свет. Во многих областях датчики кислорода на основе люминесценции заменяют электрод Кларка.

Принцип тушения флуоресценции молекулярным кислородом давно известен. Некоторые молекулы или соединения при воздействии света будут флуоресцировать (т. е. излучать световую энергию). Однако, если присутствуют молекулы кислорода, световая энергия передается молекуле кислорода, что приводит к меньшей флуоресценции. При использовании известного источника света количество обнаруженной световой энергии обратно пропорционально количеству молекул кислорода в образце. Следовательно, чем меньше обнаружено флуоресценции, тем больше молекул кислорода должно присутствовать в анализируемом газе.

В некоторых датчиках флуоресценция регистрируется дважды с известным временным интервалом. Вместо измерения общей флуоресценции измеряется падение люминесценции (т. е. тушение флуоресценции) с течением времени. Этот метод времени на основе затухания позволяет упростить конструкцию датчика.

Примером датчика, который измеряет уровень кислорода в окружающей среде с помощью тушения флуоресценции кислородом, является LuninOX LOX-02. Хотя он занимает такое же место, как и традиционные электрохимические датчики, он не поглощает кислород и имеет гораздо более длительный срок службы. Это делает его полезным для таких устройств, как сигнализаторы безопасности при истощении кислорода в помещении  , которые контролируют воздух в помещении на предмет внезапного падения уровня кислорода из-за хранения сжатых газов.

Общие области применения, в которых используются оптические датчики, включают медицинские учреждения, лазеры, системы визуализации и оптоволокно. Что касается преимуществ датчиков, многие считают, что оптические датчики обладают большей чувствительностью, более широким динамическим диапазоном, распределенной конфигурацией и возможностями мультиплексирования.

Другим примером является переносной анализатор кислорода TecPen в модифицированной газовой среде. TecPen использует тонкое покрытие люминесцентного красителя на датчике и микронасос для протягивания пробы воздуха мимо флуоресцентного красителя. Краситель возбуждается при 507 мкм, а результирующее событие флуоресценции регистрируется при 650 мкм. Продолжительность этого события флуоресценции, известная как время жизни, зависит от количества адсорбированного кислорода в сенсорном слое и, таким образом, может использоваться для определения концентрации кислорода.

Поскольку он использует более быструю технологию оптохимического обнаружения, он может проводить измерения за считанные секунды. Кроме того, оптические датчики кислорода могут быть очень точными благодаря способности измерять содержание кислорода на уровне частей на миллиард. Это делает оптические датчики кислорода полезными в таких процессах, как упаковка в модифицированной атмосфере или мониторинг продувки сварных швов , в которых необходимо измерять отсутствие кислорода до 3-4 частей на миллиард молекул кислорода.

4. Датчик кислорода электрода Кларка

Электрод Кларка представляет собой тип электрохимического датчика кислорода. Он измеряет уровень кислорода в жидкости с помощью катода и анода, погруженных в электролит.

Электрод Кларка был изобретен для измерения уровня кислорода в крови во время операции на сердце. Сегодня он обычно используется в портативных устройствах для измерения уровня глюкозы в крови , для которых требуется капля крови.

Датчик использует тонкий слой глюкозооксидазы (GOx) на кислородном электроде. Измеряя количество кислорода, потребляемого GOx во время ферментативной реакции с глюкозой, можно рассчитать и отобразить уровень глюкозы в крови.

Доступны дополнительные датчики типа Clarke, которые позволяют измерять содержание озона (O3), перекиси водорода (h302), водорода (H) и сероводорода (h3S).

Несмотря на точность до десятых долей процента кислорода, их низкая стоимость сделала датчики кислорода с электродами Clarke доступными в качестве потребительских товаров.

5. Инфракрасный кислородный датчик

Инфракрасные пульсоксиметры, обычно называемые пальцевыми оксиметрами или пальцевыми пульсоксиметрами , представляют собой датчики кислорода, которые измеряют количество кислорода в крови с помощью света. Чаще всего они используются в недорогих устройствах на кончиках пальцев или мочках ушей для измерения насыщения организма кислородом в домашних условиях.

Для работы инфракрасный и красный свет пульсируют через тонкий слой кожи и измеряются фотодиодом. Поскольку длины волн двух источников света различны, коэффициент поглощения света через кожу пропорционален количеству насыщенного кислородом гемоглобина в артериях.

Преимущества приобретения инфракрасных датчиков кислорода заключаются в том, что они неинвазивны, экономичны, компактны и легко могут быстро определять низкий уровень кислорода в крови. Их недостатком является то, что некоторые из менее дорогих моделей не одобрены в качестве медицинских устройств из-за низкой точности и воспроизводимости.

6. Электрогальванический датчик

Электрогальванический датчик кислорода представляет собой топливный элемент, основанный на окислении свинца, который производит электрический выход, пропорциональный уровню кислорода внутри датчика. Он похож на электрохимический датчик в том, что он потребляет себя в течение нескольких месяцев, когда подвергается воздействию кислорода.

Поскольку электрогальванические датчики являются относительно недорогими и надежными устройствами, которые могут измерять уровень кислорода от 0 до 100%, они используются в качестве медицинских датчиков кислорода во многих странах.0033 больничные вентиляторы , а также снаряжение для подводного плавания . Недостатком электрогальванических датчиков кислорода, таких как медицинские кислородные элементы, является то, что их срок службы обычно измеряется месяцами. Эти датчики имеют тенденцию быть точными в пределах десятых долей процента кислорода.

7. Ультразвуковой датчик кислорода

Ультразвуковые датчики кислорода используют скорость звука для измерения количества кислорода в образце газа или жидкости. В жидкости датчики выше и ниже по течению измеряют разницу скоростей между высокочастотными звуковыми волнами. Изменение скорости пропорционально количеству кислорода в образце. В газах скорость звука изменяется по мере изменения молекулярного состава газа. Это делает ультразвуковые датчики кислорода полезными для аппараты ИВЛ для анестезии или генераторы кислорода , где на выходе имеется известная концентрация газообразного кислорода. Типичными приложениями, для которых требуются ультразвуковые методы измерения кислорода, являются больницы, анализ газов или приложения, включающие концентраторы кислорода или портативные генераторы кислорода.

8. Лазерный датчик кислорода

Датчики кислорода с перестраиваемым диодным лазером (TDL) основаны на спектральном анализе. Лазерный луч с длиной волны кислорода направляется через образец газа на фотодетектор. Количество света, поглощаемого молекулами кислорода, пропорционально количеству молекул в образце.

Механизм лазерного датчика кислорода был создан для разработки анализаторов для измерения в реальном времени таких газов, как h30, h3S, CO2, Nh4 и C2h3 в газовых потоках. Многие датчики использовались в различных приложениях, таких как системы сжигания , электростанции, уголь и мусоросжигательные заводы .

Преимуществами лазерных датчиков кислорода являются их быстрое время отклика, точность в пределах десятых долей процента кислорода, отсутствие калибровки по своей сути и длительный срок службы. Их недостатки заключаются, прежде всего, в их подверженности перекрестной чувствительности от других газов.

9. Парамагнитный датчик кислорода

Парамагнитные датчики кислорода основаны на том факте, что молекулы кислорода притягиваются к сильным магнитным полям. В некоторых конструкциях проба газа вводится в датчик и проходит через магнитное поле. Скорость потока изменяется пропорционально уровню кислорода в газе. В одном из вариантов этой конструкции кислород в магнитном поле создает физическую силу на измеряемых стеклянных сферах. Хотя это и не обычная сенсорная технология, ее можно использовать в приложения для управления промышленными процессами где датчик кислорода из диоксида циркония не может.

Дополнительные преимущества использования парамагнитного датчика кислорода заключаются в том, что датчики нечувствительны к механическим ударам, имеют высокую линейность и невероятно стабильны. Недостатком является восприимчивость к перекрестной чувствительности от других газов.

---

Источники:

https://aoi-corp.com/articles/oxygen-sensor-types/

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/bies.201500002

https://o2sensors.com.au/static/what-is-oxygen-sensor

https://www.newswire.com/разные-типы-of-o2-sensors/23890

https:// www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC4744989/

https://www.systechillinois.com/en/support/technologies/para Magnetic-cells

http://vakratoond.com/instrumentation/para Magnetic -o2-oxygen-analyzer/

https://en.wikipedia.org/wiki/Electro-galvanic_oxygen_sensor

Изображение от pixabay

Обзор инфракрасных датчиков: типы, функционирование и варианты использования

Что такое инфракрасные датчики?

Инфракрасные датчики — это особый тип датчиков движения, использующих инфракрасное излучение. Основным вариантом использования этого устройства является обеспечение физической безопасности и, в частности, обнаружение вторжений. Два типа инфракрасных датчиков представляют собой активные инфракрасные датчики и пассивные инфракрасные датчики , причем последние являются предпочтительными в контексте физической безопасности.

В следующих параграфах мы подробно рассмотрим, как работают эти датчики, каковы идеальные варианты их использования и как выбрать лучший инфракрасный датчик для вашего бизнеса или дома.

Как работают инфракрасные датчики?

Инфракрасные датчики, как было сказано выше, работают с инфракрасным излучением. Функционирование зависит от того, является датчик активным или пассивным (PIR).

Активные инфракрасные датчики работают с радиолокационной технологией, они излучают и принимают инфракрасное излучение. Это излучение попадает на предметы поблизости и отражается обратно к приемнику устройства. Благодаря этой технологии датчик может не только обнаруживать движение в окружающей среде, но и определять, насколько далеко объект находится от устройства. Это особенно полезно в робототехнике для обнаружения близости.

Однако для физической безопасности пассивные инфракрасные датчики (PIR-датчики) определенно более распространены. Датчики PIR не излучают излучение, а просто принимают то, которое естественным образом излучают находящиеся поблизости объекты. Основное функционирование заключается в том, что пассивные инфракрасные датчики вызывают тревогу, когда в помещении обнаруживаются аномалии в инфракрасных волнах. Это происходит, если, например, теплый предмет (вроде злоумышленника) пересекает путь на сигнал устройства. Подробнее о функционировании PIR в последующих параграфах.

Отступление об инфракрасном излучении

Инфракрасное излучение работает в нижней части электромагнитного спектра и поэтому невидимо для человеческого глаза. Инфракрасная часть электромагнитного спектра находится между видимыми волнами и микроволнами. Длина волны инфракрасного излучения составляет от 0,75 до 1000 мкм и делится на три области:

• Ближний инфракрасный диапазон — от 0,75 до 3,3 мкм
• Средний инфракрасный диапазон — от 3 до 6 мкм
• Дальний инфракрасный диапазон — выше 6 мкм

Астроном Гершель открыл инфракрасную часть электромагнитного спектра с помощью знаменитого эксперимента по отражению призмы.

Инфракрасное излучение характерно для всех объектов, имеющих температуру выше абсолютного нуля (0 Кельвинов или -273 по Цельсию). Такие объекты обладают тепловой энергией и могут излучать инфракрасные волны. В ИК-датчиках обычно используются инфракрасные лазеры и светодиоды с инфракрасными длинами волн.

Чтобы тепловая энергия достигала ИК-датчика, он должен использовать передающую среду. Совместимыми средами являются атмосфера, вакуум или оптические волокна. В качестве конвергентов излучения используются оптические линзы, изготовленные из комбинаций металлов и минералов, таких как кварц, фторид кальция, полиэтилен, германий, алюминий и кремний. Сошедшееся или сфокусированное излучение затем обнаруживается инфракрасными детекторами. Инфракрасные детекторы должны дополнительно использовать предварительные усилители для усиления сигнала.

Инфракрасная технология широко используется в коммерческих целях для:

• Приборов ночного видения.
• В астрономии для обнаружения объектов во Вселенной с помощью телескопов и твердотельных детекторов.
• В военных действиях для отслеживания ракет.
• В художественной реставрации для анализа картин и обнаружения скрытых слоев живописи.
• Для отслеживания наночастиц в живых организмах.

ИК-датчики также находят применение при изучении погоды, обнаружении газов, исследовании нефти и воды, а также в медицине для анестезиологических целей. ИК-датчики используются для обеспечения безопасности в составе систем контроля доступа.

Обзор ИК-датчиков

ИК-датчики движения — это специальные ИК-датчики, также называемые пассивными инфракрасными датчиками или пироэлектрическими датчиками. Аббревиатура PIR расшифровывается как «пассивный инфракрасный порт». Детекторы движения PIR предназначены для специального использования инфракрасного излучения — части, которая обнаруживает длину волны инфракрасного излучения, исходящего из окружающей среды. Они недороги, но очень чувствительны, чтобы обнаруживать и указывать, находится ли человек в поле обнаружения или покинул его.

Компоненты ИК-датчиков

ИК-датчик движения состоит из пироэлектрического компонента (комбинация металла и кристалла) и дополнительных электрических элементов, таких как электрические схемы, резисторы и конденсаторы. Пассивный ИК-датчик обычно защищен металлической оболочкой и имеет силиконовое окно, пропускающее излучение. Большинство ИК-датчиков имеют прямоугольную форму и диапазон чувствительности до 20 футов. Что касается источника питания, они относятся к диапазону входного напряжения 3,3–5 В.

Датчик в ИК-датчике движения состоит из двух половин, поскольку его назначение не только в обнаружении инфракрасных волн, но и в индикации изменения в качестве сигнала движения. Датчик бездействует, когда в поле обнаружения нет движения. Однако, когда человек или другое живое существо, излучающее тепло, например животное, проходит в диапазоне поля, оно производит положительное дифференциальное изменение в первой половине на своем пути и отрицательное дифференциальное изменение во второй половине датчика на входе. его выход. Чтобы иметь возможность обнаруживать и передавать тонкие сигналы, датчик движения PIR включает в себя линзу или, конкретно, больше линз, объединенных в виде меньших секций в более крупный компонент, называемый линзами Френеля.

PIR-датчики могут использоваться для обнаружения движения людей, животных и объектов.

ПИК-датчики и температура

ПИК-детекторы движения также могут быть помещены в термометры для измерения температуры удаленного движущегося объекта.