Какие бывают датчики: Классификация датчиков и их назначение

Классификация датчиков и их назначение

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

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

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

Критерии выбора

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

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

Распределение по категориям

Классификации датчиков подразделяются на следующие категории:

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

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

Классификация датчиков на основе свойств распределяется следующим образом:

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

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

Назначение классификации датчиков, основанное на направлении использования:

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

Датчики могут быть классифицированы в зависимости от требований к питанию:

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

В эти два раздела входят все известные науке приборы.

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

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

Типы датчиков

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

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

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

1. Датчики температуры

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

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

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

Работа с различными устройствами

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

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

2. ИК-датчик

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

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

Принцип действия

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

Где применяется:

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

3. УФ-датчик

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

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

Критерии выбора устройства:

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

Принцип действия

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

Используется в следующих приборах:

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

4. Сенсорный датчик

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

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

Сенсорный датчик состоит из:

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

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

Принцип действия

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

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

5. Датчик приближения

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

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

Различные типы датчиков приближения:

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

Принцип действия

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

Классификация датчиков по принципу действия и назначению будет следующей:

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

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

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

6. Ультразвуковые датчики

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

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

Принцип действия

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

В технологии используются следующие принципы:

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

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

Устройство датчиков автомобиля, виды датчиков

До 70-го года прошлого века любой автомобиль был оборудован максимум тремя датчиками: уровня топлива, температуры охлаждающей жидкости и давления масла. Они подключались к магнитоэлектрическим и световым устройствам индикации на панели приборов. Их назначением являлось только информирование водителя о параметрах работы двигателя и количестве горючего. Тогда устройство датчиков автомобиля было очень простым.

Но время шло, и в 70-е годы того же столетия производители автомобилей стали уменьшать содержание вредных веществ в выхлопных газах, сходящих с их конвейеров авто. Необходимые для этого автомобильные датчики уже ничего не сообщали водителю, а только передавали информацию о работе двигателя в ЭБУ. Общее их количество в каждой машине значительно увеличилось. Следующее десятилетие ознаменовалось борьбой за безопасность при использовании машин, для этого были сконструированы новые датчики. Они предназначались для работы антиблокировочной системы тормозов и срабатывания пневматических подушек безопасности во время дорожно-транспортных происшествий.

АБС

Эта система предназначена для того чтобы не допускать полного блокирования колес при торможении. Поэтому устройство обязательно содержит датчики скорости вращения колес. Их конструкции различны. Они бывают пассивные или активные.

• Пассивные — это в большей мере индуктивные датчики. Собственно датчик состоит из стального сердечника и катушки с большим числом витков тонкого эмалированного медного провода. Для того чтобы он мог выполнять свои функции, на привод колеса или на ступицу напрессовывают стальное зубчатое кольцо. А датчик закрепляют так, чтобы при вращении колеса зубцы проходили вблизи сердечника и индуцировали в катушке электрические импульсы. Их частота следования и будет пропорциональным выражением скорости вращения колеса. Преимущества устройство такого типа: простота, отсутствие питания и низкая стоимость. Их недостатком является слишком маленькая амплитуда импульсов на скоростях до 7 км/час.

• Активные, которые бывают двух видов. Одни на основе всем известного эффекте Холла. Другие – магниторезистивные на основе одноименного явления. Магниторезистивный эффект состоит в изменении электрического сопротивления полупроводника при попадании в магнитное поле. Оба вида активных датчиков отличаются достаточной амплитудой импульсов при любых скоростях. Но их устройство сложнее, а стоимость выше пассивных. Да и то, что им необходимо питание, не назовешь преимуществом.

Система смазки

Автомобильные датчики, контролирующие параметры работы этой системы, бывают трех видов:

Датчик уровня масла. Имеет, пожалуй, самое простое устройство. Это поплавок, вертикально движущийся в поддоне картера по направляющей и замыкающий контакты при достижении поверхностью масла минимально допустимого уровня. Добавление масла приводит к подъему уровня и размыканию контактов.

Датчик давления масла (ДД). Чаще всего он бывает электромеханический. Его устройство упругой диафрагмой делится на две части. Которая под действием давления масла деформируется и перемещает движок потенциометра. В результате чего изменяется сопротивление между клеммой выхода и массой. При падении давления масла диафрагма возвращается под действием пружины.

Датчик недостаточного (аварийного) давления. Состоит из такой же, как у ДД диафрагмы с пружиной, и контакта, нормально замкнутого на массу. К его клемме подключается один из контактов контрольной лампочки аварийного давления масла в комбинации приборов. На другой контакт этой лампочки при включении зажигания подается питание, поэтому она начинает светиться. После пуска двигателя диафрагма под действием давления масла размыкает контакт клеммы датчика с массой. При этом контрольная лампа гаснет. Снижение давления масла менее допустимого приводит к тому, что под действием пружины клемма замыкается на массу и лампа вновь загорается, сигнализируя о недостатке давления в системе.

Охлаждение двигателя

Автомобиль с карбюраторным двигателем оснащался двумя датчиками температуры. Один из них включал электрический вентилятор радиатора для поддержания рабочей температуры. С другого снимало показания устройство индикации. Система охлаждения современного автомобиля, оснащенного электронным блоком управления двигателем (ЭБУ), также имеет два датчика температуры. Один из них использует устройство индикации температуры охлаждающей жидкости в комбинации приборов. Другой термодатчик необходим для работы ЭБУ. Их устройство принципиально не различается. Оба они являются термисторами, имеющими отрицательный температурный коэффициент. То есть их сопротивление при уменьшении температуры понижается.

Впускной тракт

• Датчик массового расхода воздуха (ДМРВ). Предназначен для определения объема воздуха, поступающего в цилиндры. Это необходимо, чтобы рассчитать количества топлива для образования сбалансированной топливовоздушной смеси. В состав узла входят деве нити из платины, через которые пропускают электрический ток. Одна из них находится в потоке воздуха, поступающего в мотор. Другая, эталонная – в стороне от него. Токи, проходящие через них, сравниваются в ЭБУ. По разнице между ними определяют объем, поступающего в мотор воздуха. Иногда для большей точности учитывают температуру воздуха.

• Датчик абсолютного давления воздуха во впускном коллекторе, называемый еще MAP-сенсором. Используется для определения объема воздуха, поступающего в цилиндры. Он может быть альтернативой ДМРВ для турбированных моторов. Устройство состоит из корпуса и керамической диафрагмы с напылением тензорезистивной пленки. Объем корпуса делится диафрагмой на 2 части. Одна из них герметична, а воздух из нее откачен. Другая соединяется трубкой с впускным коллектором, поэтому давление в ней равно давлению нагнетаемого в мотор воздуха. Под действием этого давления диафрагма деформируется, от этого меняется сопротивление пленки на ней. Это сопротивление и характеризует абсолютное давление воздуха в коллекторе.
• Датчик положения дроссельной заслонки (ДПДЗ). Выдает сигнал, пропорциональный углу открывания воздушной заслонки. Является, в сущности, переменным резистором. Его неподвижные контакты соединяются с массой и с опорным напряжением. А с подвижного, механически связанного с осью дроссельной заслонки, снимается выходное напряжение.

Выхлопная система

Кислородный датчик. Это устройство играет роль обратной связи для поддержания нужного соотношения воздуха и топлива в камерах сгорания. Его работа базируется на принципе действия гальванического элемента с твердым электролитом. В качестве последнего выступает керамика на основе диоксида циркония. Электродами конструкции служит напыление платины с обеих сторон керамики. Устройство начинает работать после разогрева до температуры от 300 до 400 ◦C.

Разогрев до такой высокой температуры происходит обычно горячими выхлопными газами либо нагревательным элементом. Такой температурный режим необходим для возникновения проводимости керамического электролита. Присутствие в выхлопе двигателя не сгоревшего топлива является причиной появления на электродах датчика разности потенциалов. Несмотря на то, что все привыкли называть этот прибор датчиком кислорода, он является скорее датчиком не сгоревшего топлива. Так как появление выходного сигнала происходит при контакте его поверхности не с кислородом, а с парами топлива.

Прочие датчики

• Датчик детонации. Предназначен, как можно догадаться, для обнаружения в двигателе процесса детонации. Для его работы используются пьезоэлектрические свойства кварца. Деформация пластины из этого материала вызывает возникновение на ее торцах разности потенциалов. ЭБУ в ответ на появление импульсов детонации уменьшает угол опережения зажигания.
• Датчик положения коленвала (ДПКВ). Формирует импульс, соответствующий ВМТ поршней I и IV цилиндров. Без сигнала этого датчика невозможно точно определить моменты впрыска топлива и искрообразования. Время их появления измеряется величиной задержки относительно импульса этого датчика. Скорость вращения коленвала оценивается по частоте следования этих импульсов. Устройство чаще всего бывает магниторезистивным или датчиком Холла.
• Датчик положения распредвала (ДПРВ). Служит для формирования импульсного сигнала такта сжатия в I цилиндре. Для уверенной работы при невысокой частоте вращения распредвала это устройство делают только на основе эффекта Холла. Остальные фазы газораспределения определяют с учетом этого импульса при помощи сигнала ДПКВ.

Поделиться «Устройство датчиков автомобиля, виды датчиков»

Какие бывают датчики охранной сигнализации

Здравствуйте, дорогие посетители моего блога о системах безопасности. Сейчас очень широко распространена охранная сигнализация, потому что без нее уже не обойтись во многих местах. А основную часть системы составляют датчики охранной сигнализации. О них и пойдет речь сегодня.

Что такое охранная сигнализация и для чего она нужна – я описывал в этой статье. Поэтому, если у Вас еще нет понятия об охранной сигнализации, то советую Вам перейти по ссылке и прочитать статью. А я начну основную часть статьи.

Типы датчиков охранной сигнализации

Датчики охранной сигнализации как я уже сказал — это основные элементы системы охранной сигнализации, составляющие бОльшую часть системы. Они предназначены для обнаружения проникновения на охраняемую территорию. При срабатывании датчик посылает сигнал на центральный прибор, а далее по определенному алгоритму действий тревожный сигнал поступает либо на ПЦН, на мобильный телефон и т.д. Вдаваться в подробности поступления тревожного сигнала не будем, для этого есть другие статьи.

Итак, датчики охранной сигнализации различаются по типам: инфракрасные, акустические, магнитоконтактные, вибрационные, ультразвуковые, емкостные, тревожные, периметральные и еще нескольких типов. Давайте разберемся, по какому принципу работают различные типы датчиков охранной сигнализации.

Самыми часто используемыми типами датчиков являются инфракрасные (ИК), их еще по-другому называют объемными. Этот тип датчиков реагирует на тепло, излучаемое человеком, а точнее на его движение. В связи с этим, бытует еще одно простое их название – датчики движения. ИК-датчики, также могут реагировать и на домашних животных (к примеру, если они установлены в квартире или в доме). Так вот, для этих случаев используются датчики с защитой от домашних животных, т.е. они не реагируют на движение животного до 20 килограмм или других весовых значений. Преимущество ИК-датчиков в том, что они недорогие по стоимости и используются повсеместно: на входах помещениий, в помещениях с окнами.

А тревожный сигнал поступает именно тогда, когда уже точно кто-то проник в охраняемую зону.

Следующий тип датчиков охранной сигнализации – это магнитоконтактный (геркон). Магнитоконтактные извещатели устанавливаются на двери и окна и реагируют на их открытие, путем размыкания магнитов. Т.е. работают они таким образом: когда дверь или окно находится в закрытом положении, то магниты на обеих частях геркона находятся вплотную друг к другу, в замкнутом состоянии. При открывании двери или окна магниты размыкаются и магнитоконтактный извещатель срабатывает и посылает тревожный сигнал. Преимущество герконов в том, что они самые дешевые из датчиков охранной сигнализации и не требуют настройки. Из недостатков можно отметить такой момент, что если окно не открыть, а проникнуть, просто разбив стекло, то магнитоконтакный датчик, соответственно, не сработает.

Еще один тип из распространенных датчиков охранной сигнализации – это акустические извещатели. Они реагируют на звук разбития стекла, поэтому их еще называют звуковыми. Это, как раз, ситуация, описанная выше при недостатках магнитоконтактных датчиков, т.е. если стекло разобьют а окно не откроют – вместо геркона среагирует акустический извещатель. К недостаткам звуковых датчиков следует отнести такой момент: представим ситуацию – хулиганы, от нечего делать, кинули камень в окно, тем самым разбив стекло, и бросились “наутек”. Датчик на разбитие стекла сработал, но в охраняемую зону никто не пытался проникнуть. Получилась ложная тревога. А, как я уже отмечал, датчик на движение среагирует, непосредственно, когда уже точно кто-нибудь пересек охраняемую зону. Это плюс в пользу ИК-датчиков.

Также существуют такие типы датчиков, как вибрационные, ультразвуковые и емкостные. Они используются гораздо реже, поэтому расскажу о них вкратце.

Вибрационные датчики реагируют, как уже ясно из названия, на вибрацию. Их используют для защиты стен на пролом, к примеру, если стены тонкие и их можно сломать. В этом случае преступники, зная, что стены тонкие, могут захотеть проникнуть в охраняемое помещение, минуя окна и двери, дабы избежать срабатывания охранной сигнализации от открытия дверей или окон. Как раз в этом случае вибрационные охранные извещатели будут очень кстати.

Ультразвуковые датчики работают по следующему принципу: одна часть датчика посылает ультразвуковую волну, а другая часть ее принимает. При изменении длины этой самой волны (если кто-то вошел в помещение и изменил длину передачи ультразвуковой волны своим присутствием) датчик срабатывает.

Емкостные датчики используются для охраны ценных предметов, например сейфов. Они образуют некое поле с емкостью в районе охраняемого объекта . При попадании человека или любого другого предмета в это поле, емкость изменяется, и емкостной извещатель подает сигнал тревоги.

Все эти 3 типа менее используемых датчиков охранной сигнализации более сложны в настройках, да и дороже, чем предыдущие более распространенные типы датчиков. В принципе, датчики на движение (ИК), на открытие дверей/окон (герконы), на разбитие стекла (звуковые) вполне справляются со стандартными задачами по обеспечению охраны объектов.

Достаточно часто используются и извещатели тревожной сигнализации. Это кнопки тревожной сигнализации (КТС), которые распространены повсеместно. Датчики тревожной сигнализации бывают как для ручного нажатия, так и для ножного, которые, как правило, установлены в недоступном для общего внимания месте. Также существуют тревожные кнопки, замаскированные под различные предметы (например, пачка денег).

Еще хотел бы немного рассказать про периметральные датчики охранной сигнализации. Они используются при построении охраны уличной территории, охраны периметра. Периметральные датчики бывают линейными и вибрационными. Линейные извещатели работают следующим образом: между двумя датчиками (установленными вдоль ограждения) проходит луч, при пересечении этого охраняемого участка луч преломляется и датчики срабатывают.

Вибрационные периметральные датчики включают в себя специальный кабель, который проходит по верху ограждения. И, когда, желающий перелезть через ограждение, задевает вибрационный кабель – то датчик от вибрации срабатывает на тревогу. Настройка таких датчиков очень сложна, потому что нужно настроить так, чтобы не было ложных срабатываний от птиц, падающих листьев и т.д. И все периметральные датчики очень дорогие!

Датчики узи: разновидности, области применения

УЗИ – метод диагностики, применяемый для исследования болезней и постановки корректного диагноза. На мониторе врач видит нужный орган, его размеры и состояние. УЗИ-датчики отражают изображение с помощью колебания волн.

Виды датчиков и область применения

Датчики для аппаратов УЗИ отличаются по форме, функциям, частоте волн, возрасту пациента.

Для того чтобы оценить работу сосудов и печени, используют разные насадки. Главное отличие – частота, чем она выше, тем глубже будет проникать трансдьюсер. Картинка на мониторе будет более четкой, что облегчит постановку диагноза.

Датчик УЗИ состоит из пластикового корпуса, электрического провода и излучателя. На корпусе обозначена информация для врача по ориентации в пространстве. Таким образом задаются параметры «право-лево». Эти параметры специалист может задать вручную.

Делятся датчики на электронные и механические. Электронные обладают высокой точностью и используются чаще механических.

Для осмотра полости матки и предстательной железы используют насадки, которые проникают в слизистые оболочки. Специальные одноразовые презервативы для УЗИ предотвращают риск попадания инфекции в организм.

Дезинфекция приборов – это обработка насадок дезинфицирующими средствами после каждого применения.

Подробности о датчиках УЗИ вы можете узнать, посмотрев обзорное видео:

Конвексные

Это излучатели, с помощью которых исследуют органы брюшной полости, почек, мочевыделительную систему и тазобедренные суставы. Глубина их проникновения – 25–30 см, сам трансдьюсер с полукруглой головкой. На экране монитора внутренние органы на несколько сантиметров больше самого прибора.

Конвексные датчики для УЗИ-сканеров – самые распространенные. Исследование организма с их помощью информативно и доступно для всех категорий пациентов.

Микроконвексные

Представляют собой уменьшенную копию конвексной насадки. Назначение микроконвексного датчика – исследование органов и костно-суставной системы у детей.

Линейные

Линейный датчик УЗИ проникает на 10–11 см, но четко показывает изображение исследуемой области. Применяют для оценки состояния молочных желез, щитовидной железы, новообразований кожи, суставов пальцев, мелких сосудов.

Секторные

Применяют в обследовании сердечных и мозговых нарушений. Особенность данного излучателя состоит в том, что он изменяет угол обзора. Секторный датчик необходим, чтобы вывести на экран изображение пространства за органом, в его промежутках.

Первое обследование новорожденного проводят в месяц. Помимо осмотров специалистами и анализов, делают УЗИ органов брюшной полости, шеи, сердца, а также нейросонографию – секторным фазированным датчиком смотрят детский родничок.

Трансректальные

Трансректальный трансдьюсер – тонкий и вытянутый с излучателем маленького размера. Такую насадку используют для диагностики болезней предстательной железы. Исследование обладает высокой точностью, информативностью. На насадку надевают презерватив и вводят в прямую кишку. На мониторе врач оценивает состояние простаты и при необходимости проводит забор материала для биопсии.

Метод безболезненный и не причиняющий практически никакого дискомфорта. После каждой процедуры прибор дезинфицируют, риск заноса инфекции исключен.

Чреспищеводные

Чреспищеводные УЗИ-датчики используют в кардиологическом профиле для более точного описания сердца. По своему строению и способу введения это аналоги трубки фиброгастроскопии. Длинные, тонкие, способные разворачиваться на 360 градусов – преимущества этих приборов.

К дезинфекции чреспищеводных насадок более серьезные требования. Они обрабатываются химическим способом: методом погружения в раствор при особой температуре на определенное время. Соблюдение всех этапов предстерилизационной подготовки и стерилизация обеспечивают полную дезинфекцию инструмента.

Механические

Отличительная особенность – они способны передавать изображение в двух-, трех-, четырехмерном формате.  Излучатель на их насадке поворачивается во все стороны и передает объемное изображение. Этот вид особенно популярен в УЗИ при беременности. Также используют для диагностики патологий сосудов, сердца и органов малого таза.

Катетерные

Катетерные датчики УЗИ помогают определить состояние сосудов и сердца изнутри. Они очень маленького размера, при этом обладают высокой информативностью. Также их называют игольчатыми.

Допплеровские

Допплеровские датчики помогают в диагностике болезней сосудов. В основе лежит оценка кровотока при помощи отражения ультразвуковых волн. Врачи назначают допплер сосудов головы, шеи, нижних и верхних конечностей.

Матричные

На насадке матричных датчиков УЗИ располагается несколько излучателей. Изображение исследуемого органа на мониторе получается максимально четким и различимым. В связи с дороговизной производства редко используются на практике.

Объемные

Относятся к механическим видам насадок. Выводят на экран объемное изображение плода или органа, который обследуют.

Монокристальные

Монокристаллические излучатели сделаны из одного кристалла. Цель – получение четкого изображения. Насадки разных частот делают таким способом.

Видеоэндоскопические

Видеоэндоскопические датчики УЗИ – это три вида исследования в одном: бронхоскопия, фиброскопия и ультразвук одновременно.

Лапароскопические

С помощью данных трансдьюсеров проводят лапароскопические операции на различных органах: сердце, сосудах, органах брюшной полости. Хирург управляет ими, нажимая на кнопки на специальном аппарате. На мониторе выводится изображение этого органа, и врач контролирует ход операции.

От выбора насадки УЗИ зависит качество и точность проведения исследования. Врачи ультразвуковой диагностики, эндоскописты, хирурги подберут именно тот датчик УЗИ, который потребуется для диагностики вашего здоровья.

Оставляйте ваши комментарии к статье, расскажите о своем опыте УЗИ. Поделитесь материалом с друзьями – репост приветствуется. Спасибо.

Источник: https://uziman.ru/metodika/uzi-datchiki

Виды датчиков УЗИ

• Одним из самых важных элементов аппарата УЗИ являются датчики или трансдюсер.
• Принцип работы датчика для ультразвуковых исследований заключается в том, что он излучает сигнал нужной частоты (обычно от 2 до 5 МГц), амплитуды и формы импульса, а также принимает отраженный сигнал от исследуемых тканей, преобразует в электрическую форму и передает для дальнейшего усиления и обработки.
• Набор датчиков, идущих в комплекте с аппаратом УЗИ напрямую влияет на его стоимость, поэтому надо точно решить в какой области будет применятся ультразвуковой сканер и исходя из этого подобрать необходимую комплектацию.
• Существует три вида ультразвукового сканирования – это конвексное, линейное и секторное, в связи с этим датчики имеют созвучные названия; конвексные, линейные и секторные.
• Так же датчики делятся на сферы применения, такие как:
• — Универсальные – применяются для обследования органов брюшной полости и органов малого таза;
• — Внутреполостные – к таким датчикам относятся транвагинальные, чреспищеводные, биопсийные ,интраоперационные ,транректальные и трансуретральные;
• — Педиатрические- данный тип датчиков отличается большей рабочей частотой, по сравнению с оборудованием, предназначенным для обследования взрослых;
• — Кардиологические – из названия становится понятно, что данные датчики применяются для обследования сердца, а также для трансэзофагельного обследования сердца;
• — Для обследования поверхностно расположенных органов – таких, как сосуды, суставы и щитовидная железа.

Конвексные датчики:

Получили такое название из-за того, что ультразвуковой преобразователь имеет форму выпуклой (конвексной) решетки, благодаря этому обеспечивается обширная зона обзора на средней и большой глубине. Частота работы датчика варьируется от 2 до 7.5МГц, глубина сканирования может достигать 25 см, ширина измерения на несколько сантиметров превышает ширину самого датчика.

1. Датчики данного типа применяются для сканирования глубоко расположенных органов, таких как: органы брюшной полости, органы тазобедренных суставов и мочеполовой системы.
2. Микроконвексный датчик :
3. является разновидностью конвексного датчика, предназначенного для использования в педиатрии.

Линейные датчики:

Датчики данного типа обладают высокой частотой сигнала от 5 до 15 МГц, за счет этого позволяют получать изображение с высоким разрешением на глубине до 10 см. Используются для обследования поверхностно расположенных органов.

Секторно-фазированные датчики:

Благодаря применению секторно-фазированной решетки изменяется угол луча в плоскости сканирования, это дает возможность провести исследования за ребрами, родничком или глазом. Наличие возможности независимого приема и передачи сигнала различными частями секторно-фазированной решетки, дает возможность работы с постоянно-волновым и непрерывно волновыми доплером.

Секторные датчики:

Для получения изображения с небольшого участка на большой глубине применяются датчики данного типа с рабочей частотой 1,5-5МГц.

• Внутреполостные датчики:
• Датчики данного типа предназначены для непосредственного введения в биологическую полость, подразделяются на несколько видов, в зависимости от цели обследования:
• — трансвагинальные(интравагинальные) датчики – применяются в гинекологии;
• — трансректальные датчики – основное применение данного датчика — это диагностика простатита;
• — интраоперационные датчики – имеют очень компактный вид, так как вводятся непосредственно в операционное поле:
• — трансуретральные датчики – служат для исследования мочевого пузыря путем введения через уретру, поэтому имеют маленький диаметр;
• — чреспищеводные датчики – сконструированный по тому же принципу что и гибкий эндоскоп, поэтому имеет аналогичную систему управления ракурсом наблюдения, благодаря чему позволяет наблюдать за сердцем со стороны пищевода;
• — внутрисосудистые датчики – служат для инвазивного обследования сосудов.
• Биплановые датчики:

Совмещают в себе два вида излучателей конвекс + конвекс или конвекс + линейный. Благодаря такому технологическому решению изображение можно получать как в продольном, так и в поперечном срезе. Также существуют трех-плановые датчики, единовременно выводящие изображение со всех излучателей.

3D/4D датчики объемного сканирования:

Датчики данного типа позволяют производить автоматическое посрезовое сканирование органов с дальнейшим преобразованием в трехмерное изображение (3D). Возможность просмотра трехмерного изображения в реальном времени позволяет технология 4D, так же предоставляется возможность просмотра всех срезов изображений.

1. Матричные датчики:
2. Датчики с двумерной решеткой. Делятся на:

1.5D (полуторомерные). Количество элементов по ширине решетки меньше, чем по длине. Это обеспечивает максимальное разрешение по толщине.

2D (двумерные). Решетка представляет собой прямоугольник с большим количеством элементов по длине и ширине. Позволяют получать 4D изображение, одновременно выводить на экран несколько проекций и срезов.

Карандашные (слепые CW) датчики:

Данные датчики оснащены раздельным излучателем и приемником, и работают только в режиме непрерывно-волнового CW-допплера. Такие датчики не передают изображение в цветном и В-режиме, поэтому требуют ручного наведения на объект исследования для получения CW-спектра.

Применяются данные датчики для исследования крупных артерий, вен конечностей, шеи, а также сердца. Благодаря тому, что современные УЗИ аппараты позволяют получитьCW-спектр с помощью других типов датчиков, например, секторно-фазированных датчиков, необходимость в применение карандашных датчиков отпала.

Видеоэндоскопические датчики:

Датчик является видеоэндоскопической стойкой либо видеобронхоскопической стойкой с интегрированным ультразвуковым датчиком. Это позволяет добавить все преимущества ультразвукового исследования к традиционной эндоскопии и бронхоскопии.

• Игольчатые (катетерные) датчики:
• Для ввода в труднодоступные полости такие как сердце, сосуды используются данные микродатчики.
• Лапароскопические датчики:

В зависимости от модели датчика кончик может изгибаться одной или

Что такое датчик? Различные типы датчиков с приложениями

Различные типы датчиков с приложениями

Введение в датчики

В мире полно датчиков. В нашей повседневной жизни мы сталкиваемся с автоматизацией во всех сферах деятельности. Автоматизация включает в себя включение света и вентиляторов с помощью мобильных телефонов, управление телевизором с помощью мобильных приложений, регулировку температуры в помещении, датчики дыма и т. Д. Все это осуществляется с помощью датчиков.В наши дни любой продукт на базе встроенной системы имеет встроенные датчики.

Существует множество приложений, таких как камера видеонаблюдения с мобильным управлением, приложения для мониторинга и прогнозирования погоды и т. Д. Датчики играют очень важную роль в мониторинге и обнаружении в сфере здравоохранения. Поэтому, прежде чем создавать датчик, использующий приложение, мы должны понять, что именно делает датчик и сколько типов датчиков доступно.

Что такое датчик?

Датчик определяется как устройство или модуль, который помогает обнаруживать любые изменения физических величин, таких как давление, сила или электрическая величина, такая как ток или любая другая форма энергии .После наблюдения изменений датчик отправляет обнаруженный ввод на микроконтроллер или микропроцессор.

Наконец, датчик выдает читаемый выходной сигнал, который может быть оптическим, электрическим или любым другим сигналом, который соответствует изменению входного сигнала. В любой системе измерения датчики играют главную роль. Фактически, датчики — это первый элемент на блок-схеме системы измерения, который напрямую контактирует с переменными для получения достоверных выходных данных. Теперь вы знаете Что на самом деле означает датчик ? дайте нам знать о некоторых его типах и их применениях, как показано ниже.

Классификация датчиков

1. Активные и пассивные датчики
2. Аналоговые и цифровые датчики

Активные датчики:

Активные датчики — это типы датчиков, которые выдают выходной сигнал с помощью внешнего источника возбуждения. Собственные физические свойства датчика меняются в зависимости от приложенного внешнего воздействия. Поэтому их еще называют самогенерирующимися датчиками.

Примеры: LVDT и тензодатчик.

Пассивные датчики:

Пассивные датчики — это тип датчиков, которые выдают выходной сигнал без помощи внешнего источника возбуждения. Им не нужны дополнительные стимулы или напряжение.

Пример: термопара, которая генерирует значение напряжения, соответствующее приложенному теплу. Не требует внешнего источника питания.

Аналоговые и цифровые датчики

Различные типы цифровых и аналоговых датчиков перечислены ниже один за другим в зависимости от их применения.

Различные типы датчиков

Существуют различные типы датчиков, используемых для измерения физических свойств, таких как сердцебиение и пульс, скорость, теплопередача, температура и т. Д. Типы датчиков перечислены ниже, и мы обсудим обычные типы один за другим подробно с использованием и приложениями.

Щелкните изображение, чтобы увеличить

Типы датчиков

Аналоговые датчики

Датчик, вырабатывающий непрерывный сигнал по времени с аналоговым выходом, называется аналоговыми датчиками.Генерируемый аналоговый выход пропорционален измеренному или входному сигналу, подаваемому в систему. Как правило, на выходе создается аналоговое напряжение в диапазоне от 0 до 5 В или ток. Различные физические параметры, такие как температура, напряжение, давление, смещение и т. Д., Являются примерами непрерывных сигналов.

Примеры: акселерометры, датчики скорости, датчики давления, световые датчики, датчики температуры.

ИК-датчик (инфракрасный датчик)

Когда мы смотрим на электромагнитный спектр, инфракрасная область делится на три области: ближняя инфракрасная, средняя инфракрасная и дальняя инфракрасная области.Инфракрасный спектр имеет более высокий частотный диапазон, чем микроволновый, и меньшую частоту, чем видимый свет. Инфракрасный датчик используется для испускания и обнаружения ИК-излучения. По этому принципу ИК-датчик может использоваться как детектор препятствий. Есть два типа ИК-датчиков: активные и пассивные ИК-датчики.

Пассивный ИК-датчик: Когда датчик не использует какой-либо ИК-источник для обнаружения энергии, излучаемой препятствиями, он действует как пассивный ИК-датчик. Такие примеры, как термопара, пироэлектрический детектор и болометры, относятся к пассивным датчикам.

Активный ИК-датчик: Когда есть два компонента, которые действуют как ИК-источник и ИК-детектор, он называется активным датчиком. Светодиод или лазерный диод действуют как источник ИК-излучения. Фотодиод или фототранзисторы действуют как ИК-детектор.

Связанное сообщение: Схема, работа и применение инфракрасного датчика движения PIR

Датчики температуры и термопары

Как уже говорилось, аналоговый датчик выдает сигналы, которые непрерывно меняются во времени.Выходное значение датчика будет очень маленьким в диапазоне микровольт или милливольт. По этой причине для усиления требуются схемы формирования сигнала. Аналогово-цифровые (АЦП) преобразователи используются для преобразования полученного аналогового сигнала в цифровое значение.

Датчик температуры определяет температуру и измеряет ее изменения. Другими типами датчиков температуры являются термопары, термисторы, резистивные датчики температуры (RTD) и микросхемы датчиков температуры (LM35) и т. Д.

Датчик приближения

Датчик приближения — это тип бесконтактного датчика, который используется для обнаружения объектов. Он не имеет физического контакта с объектом. Объект, расстояние до которого необходимо измерить, называется целью. В датчике приближения используется инфракрасный свет или электромагнитное излучение. Существуют различные типы датчиков приближения, такие как индуктивные, емкостные, ультразвуковые и т. Д. Приложения: обнаружение объектов для измерения скорости, идентификация вращения, обнаружение материала, датчик парковки заднего хода, подсчет объектов.

Ультразвуковой датчик

Ультразвуковые датчики используются для измерения расстояния или времени прохождения с помощью ультразвуковых волн. Источник будет использоваться для излучения ультразвуковой волны. После того, как волна попадает в цель, волны отражаются, и детектор собирает сигнал. Время прохождения между прошедшей волной и отраженной волной измеряется с помощью ультразвукового датчика. В оптических датчиках используются два разных элемента — передатчик и приемник. В то время как ультразвуковой датчик использует один элемент для передачи и приема.

Акселерометры и датчик гироскопа

Акселерометр — это тип датчика, который используется для обнаружения изменений положения, скорости и вибрации путем определения движения. Он может быть аналогового или цифрового типа. В аналоговом акселерометре, в зависимости от величины ускорения, приложенного к акселерометру, вырабатывается непрерывный аналоговый сигнал напряжения.

Датчик гироскопа для определения и определения ориентации с помощью силы тяжести Земли i.е. он измеряет угловую скорость. Основное различие между акселерометрами и датчиками гироскопа заключается в том, что гироскоп может определять вращение, а акселерометр — нет. Другими словами, гироскоп измеряет любое вращение и не подвержен влиянию ускорения, а акселерометр не может отличить вращение от ускорения и не может работать, когда находится в центре вращения.

Датчик давления

Датчик давления работает при подаче входного напряжения и значения давления.Он выдает аналоговое выходное напряжение.

Датчик Холла

Датчик, работающий по принципу магнитного эффекта, называется датчиком Холла. Магнитное поле является входом, а электрический сигнал — выходом. Для активации датчика Холла применяется внешнее магнитное поле. Все магниты имеют две важные характеристики, а именно: плотность потока и полярность. Плотность магнитного потока всегда присутствует вокруг объекта. Следовательно, выходной сигнал датчика Холла будет функцией плотности потока.

Приложения: Одно из основных применений магнитных датчиков — в автомобильных системах для определения положения, расстояния и скорости. Например, угловое положение коленчатого вала для угла зажигания свечей зажигания, положение автомобильных сидений и ремней безопасности для управления подушками безопасности или определение скорости вращения колес для антиблокировочной тормозной системы (ABS). Датчики на эффекте Холла используются для определения положения GPS, определения скорости и управления двигателем.

Датчик веса

Датчик веса используется для измерения веса.Вход — сила или давление, выход — значение электрического напряжения. Датчик веса измеряет вес объекта косвенным методом. Существует несколько типов весоизмерительных ячеек, а именно: балочные весоизмерительные ячейки, одноточечные весоизмерительные ячейки и тензодатчики сжатия.

Весоизмерительный датчик с балкой: Используется в промышленных приложениях , таких как машины, взвешивание резервуаров, медицинское оборудование

Тензодатчик с одной точкой: Они используются для низких приложений измерения веса таких как сборщики мусора и оборудование

Датчик давления сжатия: Используется для приложений измерения большого веса , таких как медицинское устройство, для управления насосом.

Применение аналоговых датчиков

Для обнаружения скрытых следов, неоднородностей в металлах, композитах, пластмассах, керамике, а также для определения уровня воды.

Цифровые датчики

Когда данные преобразуются и передаются в цифровом виде, они называются цифровыми датчиками. Цифровые датчики — это те, которые выдают дискретные выходные сигналы. Дискретные сигналы не будут непрерывными во времени и могут быть представлены в «битах» для последовательной передачи и в «байтах» для параллельной передачи.Величина измерения будет представлена ​​в цифровом формате. Цифровой выход может быть в виде логической 1 или логического 0 (ВКЛ или ВЫКЛ). Цифровой датчик состоит из датчика, кабеля и передатчика. Измеренный сигнал преобразуется в цифровой сигнал внутри самого датчика без каких-либо внешних компонентов. Кабель используется для передачи на большие расстояния.

Датчик освещенности

Цифровой светодиод или оптический детектор, используемый для создания цифрового сигнала для измерения скорости вращения вала. К вращающемуся валу прикреплен диск. Вращающийся вал имеет по окружности прозрачные прорези. Когда вал вращается с определенной скоростью, вместе с ним вращается и диск. Датчик проходит через каждую прорезь на валу, что создает выходной импульс в виде логической 1 или логического 0. Выходной сигнал отображается на ЖК-дисплее после прохождения счетчика / регистра.

Цифровой акселерометр

Цифровой акселерометр генерирует выходной сигнал прямоугольной формы переменной частоты. Метод создания прямоугольной волны — широтно-импульсная модуляция (ШИМ).На выходе из сигнала ШИМ ширина импульса прямо пропорциональна значению ускорения.

Другие типы цифровых датчиков: цифровой датчик температуры, энкодеры и т. Д.

Применение цифровых датчиков

1. Обнаружение утечек в газовых трубах и кабелях с помощью датчика давления
2. Контроль давления в шинах
3. Контроль воздушного потока
4. Уровень измерения
5. Ингаляторы (медицинское устройство)

Применение датчиков в реальном времени

Применение ИК-датчика:

Радиационные термометры: Работает благодаря наличию ИК-датчика. Температура объекта измеряется с помощью радиационных термометров.

Устройства ИК-изображения: ИК-датчики используются для отображения объектов. Они используются в тепловизионных камерах, которые используются как неинвазивный метод визуализации.

ИК-пульт для ТВ: В наши дни ИК-пульты для ТВ используются дома и в кинотеатрах. Они используют инфракрасный свет в качестве источника для общения. Пульт от ТВ состоит из кнопок и печатной платы. Печатная плата состоит из электрической цепи, которая используется для определения или обнаружения нажатой кнопки.Как только кнопка нажата, сигнал передается в форме кода Морзе. Транзисторы используются для усиления сигнала. Наконец, он достигает ИК-светодиода. Конец печатной платы будет подключен к ИК-светодиоду. Датчик размещается на приемном конце телевизора. ИК-светодиод излучает ИК-свет, и датчик его распознает.

Внутри автомобиля — приложения датчика рулевого управления: В автомобиле датчики рулевого управления очень важны. Они измеряют угол поворота рулевого колеса и помогают в навигации.Эти датчики играют роль в системе электронного рулевого управления и рулевого управления с электроусилителем.

Внутри смартфона — Сенсорные приложения: В современном мире смартфон есть у каждого человека. Мобильные технологии содержат множество датчиков и средств автоматизации. Различные типы датчиков, такие как отпечаток пальца, магнитометр, гироскоп, акселерометр, барометр, термометр, датчик приближения, монитор сердечного ритма, датчики света и многие другие.

Об авторе: Видья.M

— Бакалавр технологий (B.Tech) в области электроники и приборостроения 2011 — Магистр технологий (M.Tech) в биомедицинской инженерии 2014 — В настоящее время работает доцентом, Департамент контрольно-измерительной техники, Индия.

Вы также можете прочитать:

Sensor Device | Что такое сенсорное устройство? и 5 его видов

Знакомство с сенсорным устройством

Датчик — это тип устройства, которое обнаруживает, а затем реагирует на некоторые входные данные, полученные от физической среды. Входной сигнал может иметь любую форму, например тепло, свет, давление, влажность, движение и другие факторы окружающей среды. Затем сенсорное устройство выполняет некоторую обработку собранных входных данных и генерирует выходные данные в удобочитаемой форме. Сенсорные устройства могут использоваться в бытовой технике, промышленности и других секторах. Конструкция сенсорного устройства основана на сценарии использования и может быть спроектирована соответствующим образом. Датчики можно использовать в любом секторе и облегчить повседневную работу.

Что такое сенсор?

Sensor Device — это тип устройства ввода, которое выполняет некоторую обработку и генерирует выходные данные.Другое значение сенсорного устройства заключается в том, что это тип устройства, которое преобразует сигналы от одного источника энергии в электрическую область. Одним из примеров датчика является светозависимый резистор (LDR). В LDR сопротивление меняется в зависимости от интенсивности света. Когда интенсивность света больше, сопротивление очень меньше, а когда сила света меньше, значение сопротивления высокое.

Типы сенсорных устройств

Существуют различные типы датчиков, которые используются в повседневной жизни или имеют разные типы приложений.Датчики зависят от некоторых физических явлений, таких как сопротивление, проводимость, температура, теплопередача, емкость и т. Д. В нижеследующем разделе описаны некоторые из них:

1. Датчики температуры

Согласно названию, датчик температуры используется для измерения температуры. Датчик температуры определяет изменение температуры. Изменение температуры связано с соответствующим изменением напряжения и сопротивления в датчиках температуры. Его можно использовать в мобильных телефонах, компьютерах, системах кондиционирования воздуха, автомобилях, промышленности и других секторах.Существуют различные примеры датчиков температуры, такие как резистивные датчики температуры (RTD), термисторы и ИС.

Различные типы датчиков и их использование (например, электрические датчики)

Добро пожаловать в полное руководство Thomasnet.com по типам доступных датчиков, детекторов и преобразователей. Ниже вы найдете исчерпывающую информацию о типах продуктов, их поставщиках и производителях, применении датчиков в промышленности, соображениях и важных характеристиках.

Содержание

1. Что такое датчики, детекторы и преобразователи?
2. Лучшие поставщики и производители
3. Типы датчиков / детекторов / преобразователей
4. Приложения и отрасли
5. Соображения
6. Важные атрибуты
7. Категории связанных продуктов
8. Ссылки / Ресурсы

Что такое датчики, детекторы и преобразователи?

Датчик / детекторы / преобразователи

— это электрические, оптоэлектрические или электронные устройства, состоящие из специальной электроники или других чувствительных материалов, для определения наличия определенного объекта или функции.Доступны многие типы датчиков, детекторов и преобразователей, в том числе для обнаружения физического присутствия, такого как пламя, металлы, утечки, уровни или газ и химические вещества, среди прочего. Некоторые из них предназначены для определения физических свойств, таких как температура, давление или излучение, в то время как другие могут обнаруживать движение или близость. Они работают по-разному в зависимости от области применения и могут включать, среди прочего, электромагнитные поля или оптику. Во многих приложениях в самых разных отраслях промышленности используются датчики, детекторы и преобразователи различных типов для тестирования, измерения и управления различными процессами и функциями машин.С появлением Интернета вещей (IoT) потребность в датчиках в качестве основного инструмента для обеспечения расширенной автоматизации возрастает.

Лучшие поставщики и производители датчиков / детекторов / преобразователей

Платформа для обнаружения поставщиков на сайте Thomasnet.com является домом для обширной базы данных, содержащей более 500 000 промышленных поставщиков, производителей, дистрибьюторов и производителей оборудования. Ниже мы перечислили некоторых из ведущих поставщиков промышленных датчиков, детекторов или преобразователей для вашего рассмотрения.

Чтобы получить более полную информацию о конкретной компании, щелкните ссылку, приведенную к их полному профилю компании.

Различные типы датчиков / детекторов / преобразователей

Ниже приводится разбивка различных типов датчиков и их использования, а также детекторов и преобразователей.

Список датчиков

Используйте этот список датчиков ниже, чтобы перейти к конкретному разделу:

Датчики зрения и изображения

Датчики / детекторы технического зрения и визуализации

— это электронные устройства, которые обнаруживают присутствие объектов или цветов в пределах своего поля зрения и преобразуют эту информацию в визуальное изображение для отображения.Основные характеристики включают тип датчика и предполагаемое применение, а также любые конкретные характеристики датчика. Более подробную информацию о датчиках зрения и изображений можно найти в нашем соответствующем руководстве Все о датчиках зрения и изображений.

Датчики температуры

Датчики / детекторы / преобразователи температуры

— это электронные устройства, которые определяют тепловые параметры и подают сигналы на входы устройств управления и отображения. Датчик температуры обычно основан на RTD или термисторе для измерения температуры и преобразования ее в выходное напряжение.Основные характеристики включают тип датчика / детектора, максимальную и минимальную измеряемую температуру, а также размеры диаметра и длины. Датчики температуры используются для измерения тепловых характеристик газов, жидкостей и твердых тел во многих перерабатывающих отраслях и предназначены как для общего, так и для специального использования. Более подробную информацию о датчиках температуры можно найти в нашем соответствующем руководстве Все о датчиках температуры.

Датчики излучения

Датчики / детекторы излучения

— это электронные устройства, которые определяют присутствие альфа-, бета- или гамма-частиц и подают сигналы на счетчики и устройства отображения.Основные характеристики включают тип датчика и минимальную и максимальную обнаруживаемую энергию. Детекторы излучения используются для обследований и подсчета проб. Более подробную информацию о датчиках излучения можно найти в соответствующем руководстве Все о датчиках излучения.

Датчики приближения

Датчики приближения

— это электронные устройства, используемые для бесконтактного определения присутствия близлежащих объектов. Датчик приближения может обнаруживать присутствие объектов, обычно в диапазоне до нескольких миллиметров, и при этом генерировать обычно выходной сигнал постоянного тока на контроллер.Датчики приближения используются в бесчисленных производственных операциях для обнаружения деталей и компонентов машин. Основные характеристики включают тип датчика, максимальное расстояние срабатывания, минимальную и максимальную рабочие температуры, а также размеры диаметра и длины. Датчики приближения, как правило, представляют собой устройства ближнего действия, но также доступны конструкции, способные обнаруживать объекты на расстоянии до нескольких дюймов. Один из широко используемых типов датчиков приближения известен как емкостный датчик приближения.Это устройство использует изменение емкости в результате уменьшения расстояния между пластинами конденсатора, одна пластина которого прикреплена к наблюдаемому объекту, как средство определения движения и положения объекта с помощью датчика. Дополнительную информацию о датчиках приближения можно найти в наших соответствующих руководствах Все о датчиках приближения и емкостных датчиках приближения.

Датчики давления

Датчики / детекторы / преобразователи давления

— это электромеханические устройства, которые определяют силы на единицу площади в газах или жидкостях и подают сигналы на входы устройств управления и отображения.Датчик / преобразователь давления обычно использует диафрагму и тензодатчик для обнаружения и измерения силы, действующей на единицу площади. Основные характеристики включают функцию датчика, минимальное и максимальное рабочее давление, полную точность, а также любые особенности, присущие устройству. Датчики давления используются везде, где информация о давлении газа или жидкости необходима для контроля или измерения. Дополнительную информацию о датчиках давления можно найти в соответствующем руководстве «Общие типы датчиков давления».

Датчики положения

Датчики / детекторы / преобразователи положения

— это электронные устройства, используемые для определения положения клапанов, дверей, дросселей и т. Д. И подачи сигналов на входы устройств управления или отображения. Основные характеристики включают тип сенсора, функцию сенсора, диапазон измерения и особенности, зависящие от типа сенсора. Датчики положения используются везде, где требуется информация о положении во множестве приложений управления. Обычным датчиком положения является так называемый струнный потенциометр.Дополнительную информацию о датчиках положения можно найти в соответствующем руководстве Все о датчиках положения. См. Также датчики приближения.

Фотоэлектрические датчики

Фотоэлектрические датчики — это электрические устройства, которые обнаруживают объекты, проходящие в пределах их поля обнаружения, хотя они также способны определять цвет, чистоту и местоположение, если это необходимо. Эти датчики полагаются на измерение изменений излучаемого ими света с помощью излучателя и приемника. Они распространены в автоматизации производства и обработки материалов для таких целей, как подсчет, роботизированный сбор и автоматические двери и ворота.

Узнайте больше в нашей соответствующей статье о фотоэлектрических датчиках.

Датчики частиц

Датчики / детекторы частиц

— это электронные устройства, используемые для обнаружения пыли и других частиц в воздухе и подачи сигналов на входы устройств управления или отображения. Датчики частиц широко используются при мониторинге бункеров и рукавных фильтров. Основные характеристики включают тип датчика, минимальный определяемый размер частиц, диапазон рабочих температур, объем образца и время отклика. Детекторы частиц, используемые в ядерной технике, называются детекторами излучения (см. Выше).Более подробную информацию о датчиках частиц можно найти в нашем соответствующем руководстве Все о датчиках частиц. См. Также датчики приближения.

Датчики движения

Датчики / детекторы / преобразователи движения

— это электронные устройства, которые могут определять движение или остановку частей, людей и т. Д. И подавать сигналы на входы устройств управления или отображения. Типичные применения обнаружения движения — обнаружение остановки конвейеров или заедания подшипников. Основные характеристики включают предполагаемое применение, тип датчика, функцию датчика, а также минимальную и максимальную скорость.Дополнительную информацию о датчиках движения можно найти в соответствующем руководстве Все о датчиках движения. См. Также датчики приближения.

Металлические датчики

Металлоискатели

— это электронные или электромеханические устройства, используемые для определения присутствия металла в различных ситуациях, от пакетов до людей. Металлоискатели могут быть стационарными или переносными и основываться на ряде сенсорных технологий, среди которых популярны электромагнетики. Основные характеристики включают предполагаемое приложение, максимальное расстояние срабатывания и выбор определенных функций, таких как портативные и фиксированные системы.Металлоискатели могут быть адаптированы для явного обнаружения металла при определенных производственных операциях, таких как распиловка или литье под давлением. Дополнительную информацию о датчиках / детекторах металлов можно найти в соответствующем руководстве Все о датчиках и детекторах металлов.

Датчики уровня

Датчики / детекторы уровня

— это электронные или электромеханические устройства, используемые для определения высоты газов, жидкостей или твердых тел в резервуарах или бункерах и подачи сигналов на входы устройств управления или отображения.Типичные датчики уровня используют ультразвуковые, емкостные, вибрационные или механические средства для определения высоты продукта. Основные характеристики включают тип датчика, функцию датчика и максимальное расстояние срабатывания. Датчики / детекторы уровня могут быть контактного или бесконтактного типа. Дополнительную информацию о датчиках уровня можно найти в соответствующем руководстве «Все о датчиках уровня».

Датчики утечки

Датчики / детекторы утечки

— это электронные устройства, используемые для выявления или контроля нежелательного выброса жидкостей или газов.Например, некоторые детекторы утечки используют ультразвуковые средства для обнаружения утечек воздуха. Другие детекторы утечки полагаются на простые пенообразователи для измерения прочности стыков труб. Тем не менее, другие течеискатели используются для измерения эффективности уплотнений в вакуумных упаковках. Дополнительную информацию о датчиках утечки можно найти в соответствующем руководстве Все о датчиках утечки.

Датчики влажности

Датчики / детекторы / преобразователи влажности

— это электронные устройства, которые измеряют количество воды в воздухе и преобразуют эти измерения в сигналы, которые можно использовать в качестве входных сигналов для устройств управления или отображения.Основные характеристики включают максимальное время отклика, а также минимальную и максимальную рабочие температуры. Дополнительную информацию о датчиках влажности можно найти в нашем соответствующем руководстве Все о датчиках влажности.

Газовые и химические датчики

Газовые и химические датчики / детекторы

— это стационарные или переносные электронные устройства, используемые для определения присутствия и свойств различных газов или химикатов и передачи сигналов на входы контроллеров или визуальных дисплеев. Основные характеристики включают предполагаемое применение, тип датчика / детектора, диапазон измерения и характеристики.Газовые и химические сенсоры / детекторы используются для мониторинга замкнутого пространства, обнаружения утечек, аналитического оборудования и т. Д. И часто проектируются с возможностью обнаружения нескольких газов и химикатов. Дополнительную информацию о газовых и химических датчиках можно найти в нашем соответствующем руководстве Все о газовых и химических датчиках.

Датчики силы

Датчики / преобразователи силы

— это электронные устройства, которые измеряют различные параметры, связанные с силами, такие как вес, крутящий момент, нагрузка и т. Д.и подавать сигналы на входы устройств управления или отображения. Датчик силы обычно основан на датчике нагрузки, пьезоэлектрическом устройстве, сопротивление которого изменяется под действием деформирующих нагрузок. Существуют и другие методы измерения крутящего момента и деформации. Основные характеристики включают функцию датчика, количество осей, минимальную и максимальную нагрузки (или крутящие моменты), минимальную и максимальную рабочую температуру, а также размеры самого датчика. Датчики силы используются для измерения нагрузки всех видов, от автомобильных весов до устройств для натяжения болтов.Дополнительную информацию о датчиках силы можно найти в соответствующем руководстве Все о датчиках силы.

Датчики расхода

Датчики / детекторы потока

— это электронные или электромеханические устройства, используемые для определения движения газов, жидкостей или твердых тел и подачи сигналов на входы устройств управления или отображения. Датчик потока может быть полностью электронным — например, с использованием ультразвукового обнаружения извне трубопровода — или частично механическим — с лопастным колесом, которое сидит и вращается непосредственно в самом потоке.Основные характеристики включают тип датчика / детектора, функцию датчика, максимальный расход, максимальное рабочее давление, а также минимальную и максимальную рабочие температуры. Датчики потока широко используются в обрабатывающей промышленности. Некоторые конструкции для монтажа на панели позволяют операторам технологического процесса быстро отображать условия потока. Дополнительную информацию о датчиках потока можно найти в соответствующем руководстве Все о датчиках потока.

Датчики дефектов

Датчики / детекторы дефектов

— это электронные устройства, используемые в различных производственных процессах для выявления несоответствий на поверхностях или в лежащих в основе материалах, таких как сварные швы.Дефектоскопы используют ультразвуковые, акустические или другие средства для выявления дефектов в материалах и могут быть портативными или стационарными. Основные характеристики включают тип датчика, обнаруживаемый дефект или диапазон толщины, а также предполагаемое применение. Дополнительную информацию о дефектоскопах можно найти в соответствующем руководстве «Все о дефектоскопах».

Датчики пламени

Извещатели пламени

— это оптоэлектронные устройства, используемые для определения наличия и качества огня и подачи сигналов на входы устройств управления.Детектор пламени обычно полагается на ультрафиолетовое или инфракрасное обнаружение наличия пламени и находит применение во многих приложениях контроля горения, таких как горелки. Ключевой спецификацией является тип детектора. Извещатели пламени также находят применение в установках безопасности, например, в системах пожаротушения под капотом. Более подробную информацию о датчиках пламени можно найти в нашем соответствующем руководстве Все о датчиках пламени.

Датчики электрические

Электрические датчики / детекторы / преобразователи — это электронные устройства, измеряющие ток, напряжение и т. Д.и подавать сигналы на входы устройств управления или визуальных дисплеев. Электрические датчики часто полагаются на обнаружение эффекта Холла, но используются и другие методы. Основные характеристики включают тип датчика, функцию датчика, минимальный и максимальный диапазоны измерения и диапазон рабочих температур. Электрические датчики используются везде, где требуется информация о состоянии электрической системы, и применяются во всем, от железнодорожных систем до мониторинга вентиляторов, насосов и нагревателей. Дополнительную информацию об электрических датчиках можно найти в соответствующем руководстве «Все об электрических датчиках».

Контактные датчики

Контактные датчики относятся к любому типу сенсорного устройства, которое функционирует для обнаружения состояния, полагаясь на физическое прикосновение или контакт между датчиком и объектом, который наблюдается или отслеживается. В системах охранной сигнализации используется простой тип контактного датчика для контроля дверей, окон и других точек доступа. Когда дверь или окно закрываются, магнитный выключатель подает сигнал блоку управления сигнализацией, так что состояние этой точки входа становится известным. Точно так же, когда дверь или окно открываются, контактный датчик предупреждает контроллер сигнализации о состоянии этой точки доступа и может инициировать действие, такое как включение звуковой сирены.Контактные датчики используются во многих сферах, например, для контроля температуры и в качестве датчиков приближения в робототехнике и автоматизированном оборудовании. Дополнительную информацию о контактных датчиках можно найти в соответствующем руководстве «Типы контактных датчиков».

Бесконтактные датчики

В отличие от контактных датчиков, бесконтактные датчики — это устройства, которые не требуют физического прикосновения между датчиком и контролируемым объектом для работы. Знакомый пример датчика этого типа — датчик движения, используемый в охранных огнях.Обнаружение объектов в пределах досягаемости детектора движения осуществляется с помощью немеханических или нефизических средств, таких как обнаружение пассивной инфракрасной энергии, микроволновой энергии, ультразвуковых волн и т. Д. Радиолокационные пушки, используемые правоохранительными органами для отслеживания скорости движения Транспортные средства — еще один пример формы бесконтактного датчика. Другие типы устройств, которые подпадают под категорию бесконтактных датчиков, включают датчики на эффекте Холла, индуктивные датчики, LVDT (линейные переменные дифференциальные трансформаторы), RVDT (вращающиеся переменные дифференциальные трансформаторы) и датчики вихревых токов, и это лишь некоторые из них.Дополнительную информацию о бесконтактных датчиках можно найти в соответствующем руководстве «Типы бесконтактных датчиков».

Применение датчиков

в промышленности

Датчик обычно предназначен для создания переменного сигнала в некотором диапазоне измерения, в отличие от переключателя, который обычно действует двоичным образом, как включение или выключение. Хотя это не всегда так, это помогает, когда дело доходит до выбора между датчиками или переключателями. Например, реле уровня может определять, когда был достигнут определенный заданный уровень в резервуаре, и сигнализировать насосу о прекращении работы.Датчик уровня, с другой стороны, может определять изменение глубины резервуара и выдавать сигналы, которые могут быть пропорционально отображены на показаниях и т. Д. Таким образом, там, где водоотливной насос может использовать переключатель уровня для подачи сигнала насосу о начале работы на определенном уровне датчик уровня топливного бака будет определять состояние бака между пустым и полным и подавать сигналы на датчик уровня топлива и т. д. Некоторые производители называют это различие «точечным» или «непрерывным» измерением.

Датчики располагаются по тому, что обнаруживается: давление, температура, близость и т. Д.Предполагаемое приложение является хорошим местом для поиска конкретных ситуаций, в которых разработчик может не знать тип датчика / преобразователя. Например, если датчик зубца шестерни необходим для создания детектора нулевой скорости, при его выборе будет получено несколько продуктов для обнаружения зуба шестерни, некоторые из которых основаны на эффекте Холла, а другие используют магнитное поле для обнаружения проходящего зуба. Выбор значения «нулевая скорость» даст аналогичные результаты. Аналогичным образом, при выборе значений из функции датчика / детектора / преобразователя производится поиск по множеству подкатегорий для получения совпадений из диапазона типов преобразователей.Выбор здесь значения «скорость» приведет к созданию датчиков оптического типа и типа эффекта Холла. Датчики скорости также могут быть магнитными или инфракрасными.

Тип датчика — это еще один способ поиска определенных датчиков. Выбор «инфракрасного», например, приведет к созданию детекторов утечки, детекторов пламени, датчиков скорости и т. Д., Все из которых используют инфракрасный порт в качестве средства обнаружения.

Подкатегории частично пересекаются. Например, в то время как датчики зубьев шестерен обнаруживают металл, металлодетекторы также доступны в виде готовых устройств, предназначенных для обнаружения металла на конвейерных линиях пищевой промышленности, линиях литья под давлением и т. Д.При выборе подкатегории «Металлоискатели» не будут отображаться датчики зубьев шестерни, поскольку они находятся в разделе «Датчики движения».

Промышленные датчики — Рекомендации

Инфракрасные датчики используют инфракрасный свет в различных формах. Некоторые обнаруживают инфракрасное излучение, излучаемое всеми объектами. Другие излучают инфракрасные лучи, которые отражаются обратно к датчикам, которые ищут прерывания лучей.

Температурные датчики обычно используют термометры сопротивления или термисторы для определения изменений температуры через изменение электрического сопротивления материалов.

Бесконтактные датчики приближения часто используют эффект Холла, вихревые токи или емкостные эффекты для определения близости проводящих металлов. Используются и другие методы, в том числе оптические и лазерные. В тех случаях, когда датчики приближения могут использоваться для обнаружения небольших изменений положения целей, простые бесконтактные переключатели включения / выключения используют те же методы для обнаружения, например, открытой двери.

Ультразвуковые датчики измеряют время между излучением и приемом ультразвуковых волн, например, для определения расстояния до содержимого резервуара.В другом варианте ультразвуковые датчики обнаруживают ультразвуковую энергию, излучаемую утечкой воздуха и т. Д.

В датчиках силы и давления обычно используются тензодатчики или пьезоэлектрические устройства, которые изменяют свои характеристики сопротивления под действием приложенных нагрузок. Эти изменения могут быть откалиброваны в линейных диапазонах преобразователей для измерения веса (силы) или давления (силы на единицу площади).

Датчики технического зрения

обычно используют ПЗС, инфракрасные или ультрафиолетовые камеры для создания изображений, которые могут быть интерпретированы программными системами для обнаружения дефектов, считывания штрих-кодов и т. Д.

Важные атрибуты

Типы датчиков / детекторов / преобразователей

Типы датчиков распространены среди множества различных подкатегорий. Например, датчики на эффекте Холла используются в датчиках приближения, датчиках уровня, датчиках движения и т. Д. Инфракрасные датчики используются для измерения уровня, обнаружения пламени и т.д. Определение уровня топлива в баке, скажем, может быть достигнуто с помощью нескольких типов датчиков.

Предполагаемое приложение

Выбор предполагаемого приложения может помочь сузить выбор для конкретных случаев.Датчики приближения для пневматических цилиндров, например, предназначены для крепления непосредственно к стяжным шпилькам цилиндра и, таким образом, имеют особые способы крепления, как показано справа.

Типы вывода

Многие управляющие датчики используют токовые петли 4–20 мА, где 4 мА представляет собой низкую сторону аналогового сигнала, а 20 мА — высокую сторону. Также используются цифровые переключатели, среди которых NPN / PNP, USB и т. Д.

Время отклика

У многих датчиков время отклика измеряется в миллисекундах, а у датчиков газов, утечек и т. Д.время отклика может измеряться секундами или даже минутами.

Характеристики

Здесь можно выбрать датчики, предназначенные для работы в экстремальных условиях, опасных зонах и т. Д.

Категории связанных продуктов

• Энкодеры — это электромеханические устройства, которые используются для преобразования линейных или вращательных движений в аналоговые или цифровые выходные сигналы.
Датчики веса
• — это механические или электронные устройства, предназначенные для преобразования сил сжатия, растяжения, скручивания или сдвига в электрические сигналы.
• Мониторы обычно представляют собой электронные устройства, используемые для удаленного или удобного просмотра информации по мере необходимости.
• Системы сбора данных (сокращенно DAQ или DAS) собирают аналоговые сигналы от датчиков, измеряющих реальные образцы, и преобразуют их в цифровые форматы, которые обрабатываются
• Регистраторы данных — это электронные устройства хранения данных, используемые для сбора и записи различных данных с течением времени.
• Выключатели — это электромеханические устройства, которые используются в электрических цепях.
• Термопары — это механические устройства, состоящие из разнородных металлических проволок, сваренных вместе и используемых для измерения температуры.
• Элементы управления и контроллеры см. Руководство покупателя по элементам управления и контроллерам.

Ссылки / Ресурсы

Прочие датчики Артикулы

Прочие «виды» статей

Статьи других популярных поставщиков

Больше от Instruments & Controls

Типы

и список последних приложений на основе датчиков

Датчики давления

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

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

Схема цепи датчика давления:

Ниже приведена принципиальная схема измерителя давления на базе микроконтроллера PIC:

Схема включает следующие компоненты:

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

Работа датчика давления:

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

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

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

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

Датчик давления Области применения:

Датчик давления может применяться во многих областях, таких как измерение давления, измерение высоты, измерение потока, измерение линии или глубины.

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

Пример датчика давления — пьезоэлектрический преобразователь

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

Пьезоэлектрический кристалл кварца:

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

Пьезоэлектрический эффект:

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

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

Приложение:

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

Датчик влажности

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

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

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

Характеристики:

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

Технические характеристики:

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

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

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

Цепь датчика влажности

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

Датчик газа:

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

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

Датчик газа

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

Характеристики:

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

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

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

Цепь датчика газа

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

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

Типовая рабочая схема

ГЛАВА 1: ВВЕДЕНИЕ В ДАТЧИКИ | Расширение видения сенсорных материалов

, что чувствительные элементы должны быть линейными и бесшумными; однако при анализе конструкции сенсорной системы необходимо учитывать стоимость дополнительной электроники.

Возможные преимущества концепции интеллектуального датчика:

• меньшее обслуживание;

• сокращено время простоя;

• более высокая надежность;

• отказоустойчивых систем;

• адаптируемость для самокалибровки и компенсации;

• более низкая стоимость;

• меньший вес;

• На

  меньше соединений между несколькими датчиками и системами управления; и

• менее сложная системная архитектура.

Эти преимущества интеллектуальных датчиков зависят от области применения. Распределение обработки сигналов по большой сенсорной системе, безусловно, оправдано для многих приложений, так что каждый сенсор имеет свою собственную калибровку, диагностику неисправностей, обработку сигналов и связь, тем самым создавая иерархическую систему. Нововведения в сенсорной технологии, как правило, позволили объединить большее количество сенсоров в сеть или разработать более точные сенсоры или включить калибровку на кристалле.В целом, новые технологии способствовали повышению производительности за счет повышения эффективности и точности распространения информации и снижения общих затрат. Однако эти улучшения производительности были достигнуты за счет увеличения сложности отдельных сенсорных систем. В настоящее время практическая полезность интеллектуальных датчиков, по-видимому, ограничивается приложениями, в которых требуется очень большое количество датчиков.

РЕЗЮМЕ

Область сенсорной техники чрезвычайно широка, и ее дальнейшее развитие будет включать взаимодействие практически всех научных и технических дисциплин.Основные определения и терминология в этой главе были представлены для обеспечения некоторой последовательности в обсуждениях приложений и технологий датчиков, поскольку в определениях и классификациях датчиков существует значительная неоднозначность. В оставшейся части настоящего отчета используется система классификации датчиков, основанная на измеряемой величине или первичной входной переменной. Комитет признает, что альтернативные системы сенсорной таксономии могут быть полезны в определенных обстоятельствах, но для целей настоящего исследования вышеупомянутая схема была принята как наиболее практичный вариант.Чтобы ускорить внедрение новых сенсорных материалов в новые приложения, критически важно, чтобы сообщество сенсорных материалов могло легко определять потребности в зондировании и определять те физические явления, которые могут ощущаться материалами-кандидатами.

Определения терминов «датчик», «сенсорный элемент» и «сенсорная система», приведенные выше, были приняты комитетом для облегчения последовательного и последовательного анализа сенсорных технологий. Многие современные «сенсоры» на самом деле являются сенсорными системами, включающими в себя некоторую форму обработки сигналов.Интеграция функций датчиков в систему «черный ящик», техническая сложность которой эффективно скрыта от пользователя, является растущей тенденцией в разработке датчиков. Особый интерес представляет концепция интеллектуального измерения, которая создает новые возможности для использования новых материалов в датчиках. , например, сняв ограничение на то, что сенсорные элементы должны быть линейными и бесшумными (хотя рентабельность такого подхода будет зависеть от области применения). Поскольку современные сенсоры включают в себя гораздо больше, чем просто трансдукционный материал, существует множество возможностей для внедрения новые материалы в сенсорных системах, хотя в этом отчете основное внимание уделяется материалам преобразователей.

ССЫЛКИ

Gimzewski, J.K., C. Gerber, and E. Meyer. 1994. Наблюдения за химической реакцией с помощью микромеханического датчика. Письма по химической физике 217 (5/6): 589.

Göpel, W., J. Hesse, J.N. Земель, ред. 1989. Датчики: всесторонний обзор, Vol. 1. Нью-Йорк: ВЧ.

Инструментальное общество Америки. 1975. Номенклатура и терминология электрических преобразователей. Стандарт ANSI MC6.1. Research Triangle Park, Северная Каролина: Инструментальное общество Америки.

Лев, К.С. 1969. Преобразователи — проблемы и перспективы. IEEE Transactions по промышленной электронике 16 (1): 2–5.

Миддлхук С., Д.Дж.У. Ноорлаг. 1982. Трехмерное изображение входных и выходных преобразователей. Датчики и исполнительные механизмы 2 (1): 29–41.

Датчики. 1992. 1993 Руководство покупателя. Датчики: журнал машинного восприятия 9 (12).

.