Site Loader

Содержание

Типы датчиков движения

В прошлой статье мы рассмотрели общий принцип работы такого датчика и даже затронули техническую сторону. Теперь рассмотрим какие бывают типы, их плюсы и минусы.

В настоящее время наибольшее распространение получили следующие типы датчиков движения:

1.Инфракрасные датчики движения (ИК)

2. Ультразвуковые датчики движения (УЗ)

3. Микроволновые датчики движения (СВЧ)

4. Комбинированные датчики движения

Каждый из этих типов датчиков движения имеет свои сильные и слабые стороны и используется в различных ситуациях и условиях.

ИНФРАКРАСНЫЕ (ИК) ДАТЧИКИ ДВИЖЕНИЯ

ПРИНЦИП ДЕЙСТВИЯ ИНФРАКРАСНОГО ДАТЧИКА ДВИЖЕНИЯ

Принцип работы инфракрасных датчиков движения заключается в обнаружении изменений инфракрасного (теплового) излучения окружающих объектов.

Каждый объект имеющий температуру испускает инфракрасное излучение, которое через систему линз или специальных вогнутых сегментированных зеркал, попадает на расположенный внутри датчика движения чувствительный сенсор, регистрирующий это.

КАК РАБОТАЕТ ИНФРАКРАСНЫЙ ДАТЧИК ДВИЖЕНИЯ?

Когда объект движется, его ИК излучение поочередно фокусируется различными линзами системы на сенсоре (количество линз обычно варьируется от двадцати до шестидесяти штук), это и является сигналом к выполнению заложенной в датчике функции. Чем больше линз в системе датчика движения – тем выше его чувствительность. Так же, чем больше площадь поверхности системы линз – тем шире зона охвата у датчика движения.

ОСНОВНЫЕ НЕДОСТАТКИ ИНФРАКРАСНЫХ ДАТЧИКОВ ДВИЖЕНИЯ:

— Возможность ложных срабатываний. Из-за того, что датчик реагирует на любые ИК (тепловые) излучения, могут случаться ложные срабатывания даже на теплый воздух, поступающий из кондиционера, радиаторов отопления и т.п.

— Снижена точность работы на улице. Из-за воздействия окружающих факторов, таких как прямой солнечный свет, осадки и т.п.

— Относительно небольшой диапазон рабочих температур

— Не обнаруживает объекты облаченные/покрытые не пропускающими ИК — излучение материалами

ПЛЮСЫ ИНФРАКРАСНЫХ ДАТЧИКОВ ДВИЖЕНИЯ:

— Возможность довольно точной регулировки дальности и угла обнаружения движущихся объектов

— Удобен в использовании вне помещений т.к. реагирует лишь на объекты имеющие собственную температуру.

— При работе абсолютно безопасны для здоровья человека или домашних питомцев, т.к. работает как «приемник», ничего не излучая

УЛЬТРАЗВУКОВЫЕ (УЗ) ДАТЧИКИ ДВИЖЕНИЯ

ПРИНЦИП ДЕЙСТВИЯ УЛЬТРАЗВУКОВОГО ДАТЧИКА ДВИЖЕНИЯ

Принцип работы ультразвукового датчика движения заключается в исследовании окружающего пространства с помощью звуковых волн, частотой находящейся за пределами слышимости человеческим ухом – ультразвуком. При обнаружении изменения частоты отраженного сигнала, в следствии движения объектов, датчик запускает заложенную в нее функцию.

КАК РАБОТАЕТ УЛЬТРАЗВУКОВОЙ ДАТЧИК ДВИЖЕНИЯ?

Внутри ультразвукового датчика движения расположен генератор звуковых волн (в зависимости от производителя и модели обычно генерируется частота звуковой волны 20-60 кГц), которые излучаются в зоне действия датчика и отражаясь от окружающих объектов поступают обратно в приемник.

Когда в зоне обнаружения ультразвукового датчика движения появляется движущийся объект, частота отраженной от объекта волны изменяется (эффект Доплера), что регистрируется приемником датчика и от него поступает сигнал на выполнение заложенной в ультразвуковой датчик движения функции, это может быть включение освещения или разрыв сигнальной сети охранной системы.

Особо широкое применение ультразвуковые датчики движения получили в автомобильной промышленности: в системах автоматической парковки, в так называемых «парктрониках», а также системах контроля за «слепыми» зонами. В доме хорошо проявляют себя в обнаружении движений в достаточно длинных коридорах, на лестницах и т.п.

ОСНОВНЫЕ НЕДОСТАТКИ УЛЬТРАЗВУКОВЫХ ДАТЧИКОВ ДВИЖЕНИЯ:

— Многие домашние животные слышат ультразвуковые частоты, на которых работает датчик движения, что зачастую вызывает у них сильный дискомфорт

— Относительно невысокая дальность действия

— Срабатывает только на достаточно резкие перемещения, если двигаться совсем плавно – возможно обмануть ультразвуковой датчик движения

ПРЕИМУЩЕСТВА УЛЬТРАЗВУКОВЫХ ДАТЧИКОВ ДВИЖЕНИЯ:

— Относительно невысокая стоимость

— Не подвергаются влиянию окружающей среды

— Определяют движение вне зависимости от материала объекта

— Имеют высокую работоспособность в условиях высокой влажности или запылённости

— Не зависят от влияния температуры окружающей среды или объектов

МИКРОВОЛНОВЫЕ (СВЧ) ДАТЧИКИ ДВИЖЕНИЯ

ПРИНЦИП ДЕЙСТВИЯ МИКРОВОЛНОВОГО ДАТЧИКА ДВИЖЕНИЯ

Микроволновый датчик движения излучает высокочастотные электромагнитные волны (частота волн может быть различной в зависимости от производителя, обычно она составляет 5,8ГГц), которые отражаясь от окружающих объектов регистрируются сенсором и в случае обнаружения малейших изменений отраженных электромагнитных волн, микропроцессор устройства приводит в действие заложенную в него функцию.

КАК РАБОТАЕТ МИКРОВОЛНОВОЙ ДАТЧИК ДВИЖЕНИЯ?

Работа ультразвукового датчика движения во многом схожа с описанным выше ультразвуковым датчиком движения и основана на взаимодействии микроволновых волн с материалом и использовании эффекта Доплера — изменение частоты волны, отраженной от движущихся объектов. Само название «микроволновый» говорит о том, что он работает в диапазоне сверхвысоких частот, его длина волны в приблизительном диапазоне от одного миллиметра до одного метра.

Когда в зоне обнаружение микроволнового датчика движения появляется перемещающийся токопроводящий объект, это регистрируется им и сразу поступает сигнал на выполнение встроенной в него функции.

ОСНОВНЫЕ НЕДОСТАТКИ УЛЬТРАЗВУКОВЫХ ДАТЧИКОВ ДВИЖЕНИЯ:

— Имеет более высокую стоимость относительно датчиков других типов с аналогичными показателями

— Возможность ложных срабатываний, из-за движений вне необходимой зоны наблюдения, за окном и т.п.

— СВЧ излучение небезопасно для здоровья человека, необходимо выбирать микроволновые датчики движения с малой мощностью излучения. Согласно заключениям организаций, изучающих влияния СВЧ излучения на организм человека (Всемирная Организация Здравоохранения, Международная Комиссия по Защите от Неионизирующего Излучения и некоторых других), безопасным для человека является непрерывное излучение с плотностью мощности до 1 мВт/см2.

ПРЕИМУЩЕСТВА МИКРОВОЛНОВЫХ ДАТЧИКОВ ДВИЖЕНИЯ:

— Датчик способен обнаруживать объекты за разнообразными диэлектрическими или слабо проводящими ток препятствиями: тонкими стенами, дверьми, стеклами и т.п.

— Работоспособность датчика не зависит от температуры окружающей среды или объектов

— Микроволновый датчик движения способен реагировать на самые незначительные движения объекта

— Датчик обладает более компактными размерами

— Может иметь несколько независимых зон обнаружения

КОМБИНИРОВАННЫЕ ДАТЧИКИ ДВИЖЕНИЯ

ПРИНЦИП ДЕЙСТВИЯ КОМБИНИРОВАННЫХ ДАТЧИКОВ ДВИЖЕНИЯ

Комбинированные датчики движения совмещают в себе сразу несколько технологий обнаружения движений, например, инфракрасный датчик и микроволновой. Это наиболее удачное решение если требуется наиболее точное определение перемещений в зоне действия датчика. Несколько параллельно работающих каналов обнаружения движений, делают работу такого датчика максимально продуктивной, ведь они дополняют друг друга, замещая недостатки одних технологий – достоинствами других.

Датчики автомобильных электронных систем

Современные системы электронного автоматического управления раз­личными всевозможными техническими объектами, а также автомобильными бортовыми устройствами, имеют почти одинаковую похожую структуру.

Принцип работы различных датчиков ЭСАУ примерно одинаковый, — преобразование информации о значениях, которые преобразовываются из неэлектрических параметров в электрический сигнал — напряжение, ток, частоту, фазу и т. д. Полученные сигналы перевоплощаются в цифровой код и поступают в специальный микроконтроллер.

Микроконтроллер на основании значений этих сигналов и в соответствии с заложенным в него программным обеспечением принимает реше­ния, управляет через исполнительные механизмы (реле, соленоиды, электродвига­тели) объектом.

Возможность совершенствования автомобильных электронных систем во мно­гом зависит от наличия надежных, точных и недорогих датчиков.

В 60-х годах автомобили были оборудованы датчиками давления масла, уровня топлива, температуры, охлаждающей жидкости. Их выходы были подключены к стрелочным или ламповым индикаторам на щитке приборов.

В 70-х годах автомобильные компании начали бороться за уменьшение ко­личества токсичных выбросов из глушителя автомобиля — потребовались до­полнительные датчики для управления силовой установкой, которые необходи­мы для обеспечения нормальной работы электронного зажигания, системы впрыска топлива, трехкомпонентного нейтрализатора, для точного задания со­отношения воздух/топливо в рабочей смеси, для минимизации токсичности выхлопных газов.

В 80-х годах начали уделять больше внимания безопасности водителя и пасса­жиров — появились антиблокировочная система торможения (ABS) и воздушные мешки безопасности.

В силовом агрегате (в ДВС) датчики используются для измерения температуры и давления большинства текучих сред (температура всасываемого воздуха, абсо­лютное давление во впускном коллекторе, давление масла, температура охлажда­ющей жидкости, давление топлива в системе впрыска).

Почти ко всем движущимся частям автомобиля подключены датчики скорости или положения (скорость автомобиля, положение дроссельной заслонки, положе­ние коленчатого вала, положение распределительного вала, положение и скорость вращения вала в коробке переключения передач, положение клапана рециркуля­ции выхлопных газов).

Другие датчики определяют уровень детонации, нагрузку двигателя, пропуски воспламенения, содержание кислорода в выхлопных газах.

Есть датчики, которые определяют положение сидений.

В системе управления климатом (в климат-контроле) используются различные датчики в кондиционере для определения давления и температуры хладагента, температуры воздуха в салоне и за бортом.

После появления антиблокировочной системы торможения и активной подвес­ки потребовались датчики для определения скорости вращения колес, высоты ку­зова по отношению к шасси, давления в шинах.

Датчики удара и акселерометры нужны для правильного функционирования фронтальных и боковых воздушных мешков безопасности. Для переднего пасса­жирского сиденья с помощью датчиков определяют наличие пассажира, его вес. Эта информация используется для оптимального наддува мешка безопасности на переднем сиденье. Другие датчики используются для боковых и потолочных воз­душных мешков безопасности, а также специальных воздушных мешков для за­щиты шеи и головы.

На современных автомобилях антиблокировочные системы торможения заме­няются более сложными и эффективными системами управления стабильностью движения автомобиля. Возникает необходимость в новых датчиках. Разрабатыва­ются и уже имеются датчики скорости вращения автомобиля вокруг вертикальной оси, датчики для предупреждения столкновений (например радарные), датчики для определения близости других автомобилей, датчики положения рулевого ко­леса, бокового ускорения, скорости вращения каждого колеса, крутящего момента на валу двигателя и т. д. Управление тормозной системой автомобиля становится частью более общей и эффективной системы электронного управления курсовой устойчивостью и стабильностью движения.

Из сказанного ясно, что сегодня датчики устанавливаются практически во всех системах автомобиля.

На рис. 2.1, а показано наиболее рациональное расположение различных дат­чиков на автомобиле.

Датчики автомобильных электронных систем можно классифицировать по трем признакам: принципу действия, типу энергетического преобразования и ос­новному назначению.

По принципу действия датчики подразделяют на электро контактные, потенци­ометры ческие, оптические, оптоэлектронные, электромагнитные, индуктивные, магниторезистивные, магнитострикционные, фото- и пьезоэлектрические, датчи­ки на эффектах Холла, Доплера, Кармана, Зеебека, Вигоида.

В зависимости от энергетического преобразования (рис. 2.1, б) датчики (Д) бывают активными (поз. 2 на рис. 2.1, б), в которых выходной электрический сигнал (ЭС) возникает как следствие входного неэлектрического воздействия (НВ) без приложения сторонней электрической энергии за счет внутреннего физического эффекта (например фотоэффекта), и пассивными (поз. 3 на рис. 2.1, б), в которых электрический сигнал (ЭС) есть следствие модуляции внешней электрической энергии (ВЭ) управляющим неэлектрическим воздейст­вием (НВ). Например, потенциометрический датчик, показанный па рис. 2.1, б (поз. 5), является пассивным преобразователем угла поворота оси потенциомет­ра (чувствительного элемента ЧЭ) в электрический сигнал. Электрический сиг­нал (ЭС) появится на выходе потенциометра только после того, как на резистивную дорожку (П) будет подано внешнее напряжение (ВЭ). Следует отме­тить, что внутри датчика, посредством чувствительного элемента (ЧЭ), всегда имеет место внутреннее преобразование внешнего неэлектрического воздействия (НВ) в промежуточный неэлектрический сигнал (НС), что показано на рис. 2.1, б (поз. 1). Применительно к датчику угла поворота, угловое положение оси потенциометра является неэлектрическим сигналом (НС) на выходе чувствительного элемента. Этому неэлектрическому сигналу (НС) соответствует выходной электрический сигнал (ЭС) датчика, если поданное па резистивную дорожку (П) внешнее напряжение (ВЭ) постоянно (рис. 2.1, б, поз. 4). Линей­ная характеристика преобразования (рис. 2.1, б, поз. 6) может быть легко изме­нена на квадратичную, ступенчатую и любую нелинейную с заданной крутиз­ной, что достигается подбором конструктивных размеров (длины, ширины, тол­щины) резистивной дорожки.

 Рис. 2.1, а. Расположение датчиков на автомобиле

1 — датчик конфигурации впускного коллектора с управляемой геометрией, 2 — датчик тахометра, 3 — датчик положения распределительного вала, 4 — датчик нагрузки двигателя, 5 — датчик положения коленчатого вала, 6 — датчик крутящего момента двигателя, 7 — датчик количества масла, 8 — датчик температуры охлаждающей жидкости, 9 — датчик скорости автомобиля,10 — датчик давления масла, 11— датчик уровня охлаждающей жидкости, 12 — радарный датчик системы торможения, 13 — датчик атмосферного давления, 14 — радарный датчик системы предотвращения столкновений, 15 — датчик скорости вращения ведущего вала коробки передач, 16 — датчик выбранной передачи в коробке передач, 17 — датчик давления топлива в рампе форсунок, 18 — датчик скорости вращения руля, 19 — датчик положения педали, 20 — датчик скорости вращения автомобиля относительно вертикальной оси, 21 — датчик противоугонной системы, 22 — датчик положения сиденья, 23 — датчик ускорения при фронтальном столкновении, 24 — датчик ускорения при боковом столкновении, 25 — датчик давления топлива в баке, 26 — датчик уровня топлива в баке, 27 — датчик высоты кузова по отношению к шасси, 28 — датчик угла поворота руля, 29 — датчик дождя или тумана, 30 — датчик температуры забортного воздуха, 31 — датчик веса пассажира, 32 — датчик кислорода, 33 — датчик наличия пассажира в сиденье, 34 — датчик положения дроссельной заслонки, 35 — датчик пропусков воспламенения, 36 — датчик положения клапана рециркуляции выхлопных газов, 37— датчик абсолютного давления в впускном коллекторе, 38 — датчик азимута, 39 — датчик скорости вращения колес, 40 — датчик давления в шинах.

Из приведенного примера ясно, что любой датчик всегда состоит, как мини­мум, из двух частей — из чувствительного элемента (ЧЭ), способного восприни­мать входное неэлектрическое воздействие (НВ), и из преобразователя (П) проме­жуточного неэлектрического сигнала (НС) от чувствительного элемента в выход­ной электрический сигнал (ЭС).

По назначению датчики классифицируются по типу управляющего неэлектри­ческого воздействия: датчики краевых положений, датчики угловых и линейных перемещений, датчики частоты вращения и числа оборотов, датчики относитель­ного или фиксированного положения, датчики механического воздействия, датчи­ки давления, датчики температуры, датчики влажности, датчики концентрации кислорода, датчик радиации и др.

► Датчики подключаются к ЭБУ или средствам индикации для передачи ин­формации о параметрах контролируемой среды. В автомобильных системах цепа и надежность имеют огромное значение и при прочих равных условиях всегда вы­бирают датчик с наименьшим числом соединителей. Если к датчику следует под­ключить 5—6 проводов (например, ЛДТ), целесообразно разместить микросхему обработки сигнала непосредственно на датчике и передавать данные контроллеру через последовательный интерфейс.

При подключении датчиков к ЭБУ следует иметь в виду, что шасси (масса) ав­томобиля не может быть использована в качестве измерительной земли. Между точкой подключения ЭБУ к массе и датчиком напряжение может падать до I В за счет токов силовых элементов по массе, что недопустимо как при штатной работе датчика, так и при его диагностике.

Подавляющее большинство датчиков из числа вышеперечисленных уже доста­точно широко используется на современных импортных и отечественных автомо­билях. Их устройство, работа и принципы диагностирования подробно описаны в [3] и [4|. Но есть и такие, которые появились относительно недавно и находятся на стадии внедрения в новейшие автомобильные системы. Описанию именно та­ких датчиков уделено наибольшее внимание в данной главе.

{jcomments on}

Электронные датчики, принцип работы и область применения емкостного, индуктивного, оптического датчиков

электрика, сигнализация, видеонаблюдение, контроль доступа (СКУД), инженерно технические системы (ИТС)

Электронные датчики (измерители) – важная составляющая в автоматизации любых технологических процессов и в управлении различными машинами и механизмами.

С помощью электронных устройств можно получить полную информацию о параметрах контролируемого оборудования.

Принцип работы любого электронного датчика построен на преобразовании контролируемых показателей в сигнал, который передается для дальнейшей обработки управляющим устройством. Возможно измерение любых величин – температуры, давления, электрического напряжения и силы тока, силы света и других показателей.

Популярность электронных измерителей обуславливается рядом конструкционных особенностей, в частности возможно:

  • передать измеряемые параметры на практически любое расстояние;
  • преобразовать показатели в цифровой код для достижения высокой чувствительности и быстродействия;
  • осуществлять передачу данных с максимально высокой скоростью.

По принципу действия электронные датчики разделяют на несколько категорий в зависимости от принципа действия. Одними из самых востребованных считаются:

  • емкостные;
  • индуктивные;
  • оптические.

Каждый из вариантов обладает определенными преимуществами, которые определяют оптимальную сферу его применения. Принцип работы любого типа измерителя может различаться в зависимости от конструкции и используемого контролирующего оборудования.

ЕМКОСТНЫЕ ДАТЧИКИ

Принцип работы электронного емкостного датчика построен на изменении емкости плоского или цилиндрического конденсатора в зависимости от перемещения одной из обкладок. Также учитывается такой показатель как диэлектрическая проницаемость среды между обкладок.

Одно из преимуществ подобных устройств – очень простая конструкция, которая позволяет достичь хороших показателей прочности и надежности.

Также измерители этого типа не подвержены искажениям показателей при перепадах температуры. Единственно условие для точных показателей – защита от пыли, влажности и коррозии.

Емкостные датчики широко используются в самых разнообразных отраслях. Простые в изготовлении приборы отличаются низкой себестоимостью производства, при этом обладают длительным сроком эксплуатации и высокой чувствительностью.

В зависимости от исполнения устройства делятся на одноемкостные и духъемкостные. Второй вариант более сложен в изготовлении, но отличается повышенной точностью измерений.

Область применения.

Наиболее часто емкостные датчики используют для измерения линейных и угловых перемещений, причем конструкция устройства может различаться в зависимости от метода измерения (меняется площадь электродов, либо зазор между ними). Для измерения угловых перемещений используют датчики с переменной площадью обкладок конденсатора.

Также емкостные преобразователи используют для измерения давления. Конструкция предусматривает наличие одного электрода с диафрагмой, которая под действием давления изгибается, меняя емкость конденсатора, что фиксируется измерительной схемой.

Таким образом, емкостные измерители могут использоваться в любых системах управления и регулирования. В энергетике, машиностроении, строительстве обычно используют датчики линейных и угловых перемещений. Емкостные преобразователи уровня наиболее эффективны при работе с сыпучими материалами и жидкостями, и часто используются в химической и пищевой промышленности.

Электронные емкостные датчики применяются для точного измерения влажности воздуха, толщины диэлектриков, различных деформаций, линейных и угловых ускорений, гарантируя точность показателей в самых разных условиях.

ИНДУКТИВНЫЕ ДАТЧИКИ

Бесконтактные индуктивные датчики работают по принципу изменения показателя индуктивности катушки с сердечником. Ключевая особенность измерителей данного типа – они реагируют только на изменение местоположения металлических предметов.

Металл оказывает непосредственное влияние на электромагнитное поле катушки, что приводит к срабатыванию датчика.

Таким образом, с помощью индуктивного датчика можно эффективно отслеживать положение металлических предметов в пространстве. Это позволяет использовать индуктивные измерители в любой отрасли промышленности, где требуется наблюдение за положением различных конструктивных элементов.

Одна из интересных особенностей датчика – электромагнитное поле изменяется по-разному, в зависимости от вида металла, это несколько расширяет сферу применения устройств.

Индуктивные датчики обладают рядом преимуществ, из которых отдельного внимания заслуживает отсутствие подвижных частей, что существенно повышает надежность и прочность конструкции. Также датчики можно подключать к промышленным источникам напряжения, а принцип работы измерителя гарантирует высокую чувствительность.

Индуктивные датчики изготавливают в нескольких форм-факторах, для максимально удобной установки и эксплуатации, например двойные измерители (две катушки в одном корпусе).

Область применения.

Сфера использования индуктивных измерителей – автоматизация в любой сфере промышленности. Простой пример – устройство можно использовать в качестве альтернативы концевому выключателю, при этом будет увеличена скорость срабатывания. Датчики выполняют в пылевлагозащитном корпусе для эксплуатации в самых сложных условиях.

Устройства можно использовать для измерения самых различных величин – для этого используют преобразователи измеряемого показателя в величину перемещения, которая и фиксируется устройством.

ОПТИЧЕСКИЕ ДАТЧИКИ

Бесконтактные электронные оптические датчики – один из самых востребованных типов измерителей в отраслях промышленности, где требуется эффективное позиционирование любых объектов с максимальной точностью.

Принцип работы данного типа измерителей построен на фиксации изменения светового потока, при прохождении через него объекта. Самая простая схема устройства это излучатель (светодиод) и фотоприемник, преобразующий световое излучение в электрический сигнал.

В современных оптических измерителях используется современная электронная система кодирования, позволяющая исключить влияние посторонних источников света (защита от ложных срабатываний).

Конструктивно, оптические измерители могут выполняться как в отдельных корпусах для излучателя и приемника, так и в одном, в зависимости от принципа работы устройства и области его применения. Корпус дополнительно обеспечивает защиту от пыли и влаги (для работы при низких температурах используют специальные термокожухи).

Оптические датчики классифицируются в зависимости от схемы работы. Самый распространенный тип – барьерный, состоящий из излучателя и приемника, расположенных строго напротив друг друга. Когда постоянный световой поток прерывается объектом, устройство подает соответствующий сигнал.

Второй востребованный тип – диффузный оптический измеритель, в котором излучатель и фотоприемник располагаются в одном корпусе. Принцип действия основан на отражение луча от объекта. Отраженный световой поток улавливается фотоприемником, после чего происходит срабатывание электроники.

Третий вариант – рефлекторный оптический датчик. Как и в диффузном измерителе, излучатель и приемник конструктивно выполнены в одном корпусе, но световой поток отражается от специального рефлектора.

Использование.

Оптические датчики широко применяются в системах автоматизированного управления и служат для обнаружения предметов и их пересчета. Относительно простая конструкция обуславливает надежность и высокую точность измерения.

Кодированный световой сигнал обеспечивает защиту от внешних факторов, а электроника позволяет определять не только наличие объектов, но и определять их свойства (габариты, прозрачность и т.д.).

Широкое распространение оптические устройства получили в охранных системах, где используются в качестве эффективных датчиков движения. Вне зависимости от типа, электронные датчики это лучший вариант для современных систем управления и автоматического оборудования.

Высокая точность и скорость измерения обеспечивают надлежащее функционирование оборудования с минимальными отклонениями. При этом большинство электронных измерителей бесконтактные, что в несколько раз повышает надежность устройств и гарантирует длительный срок эксплуатации даже в сложных производственных условиях.

© 2012-2021 г. Все права защищены.

Представленные на сайте материалы имеют информационный характер и не могут быть использованы в качестве руководящих и нормативных документов


Виды датчиков контроля давления – классификация, применение и критерии выбора

Такие приборы представляют собой измерительные устройства с чувствительными элементами, изменяющими физические параметры в зависимости от давления окружающей среды.

В отличие от манометров, которые только измеряют давление и демонстрируют показания на шкале, датчики еще и преобразуют полученную величину в унифицированный сигнал или цифровой код, который передается по сети технической системы и используется для регулирования всего процесса.

Таким образом, в датчиках обязательно предусматривают не только приемник давления (чувствительный элемент), а и устройства вывода информационного сигнала. И все места стыков и соединений защищаются герметичными соединениями.

Классификация

Датчики давления классифицируют по нескольким признакам. Первый из них — измеряемая характеристика:

  • Абсолютное давление — показатель в измеряемой среде относительно абсолютного нуля (вакуума).
  • Избыточное давление — уровень увеличения давления в среде относительно барометрического (в земной атмосфере).
  • Разрежения — степень уменьшения давления относительно барометрического.
  • Давления/разрежения: можно измерять как увеличение, так и уменьшение относительно показателей атмосферного давления.
  • Разности давлений (дифференциальные): замеряют, насколько различаются показатели в двух разных средах или в 2 удаленных точках процесса.
  • Гидростатического: измеряют разность между полным и динамическим давлением, используются для трубопроводов.

Еще одна классификация — по методу измерения давления:

  • Высота жидкости в колонне. По такому принципу работают манометры с откалиброванной шкалой, заполненные водой или ртутью. Водные считаются более чувствительными и точными.
  • Упругая деформация. Метод основан на таком соответствии: степень деформации упругого материала прямо пропорциональна прикладываемому усилию (давлению).
  • Электрические методы. По такому принципу работают тензодатчики: изменение размера сказывается на электрическом сопротивлении проводника.

В зависимости от всех этих характеристик выделяют следующие типы датчиков:

  1. Упругие датчики зачастую используются для измерения давления жидкости. Представляют собой прибор с жидкостью в отсеке с одной упругой стенкой. эта эластичная “мембрана” отклоняется при изменении показаний, и на основании этих отклонений высчитывается величина. Такие приборы чувствительные и хрупкие, сбиваются при воздействии вибраций.
  2. Трубки Бурдона: внутрь трубки подается давление, что вызывает ее упругую деформацию (эллипс или овал в сечении стремится принять форму круга, а свободный конец трубки перемещается). Чаще всего по такому принципу работают манометры со стрелочным циферблатом. Это — портативные модели, нетребовательные в обслуживании, но работающие с низкой точностью и подходящие только для статических измерений.
  3. Сильфоны: устройства цилиндрической формы со складками, деформируются при сжатии и расширении. Такие приборы подключаются к переключателям и могут использоваться только при давлениях ниже 200 Па.
  4. Мембраны и диафрагмы представляют собой резиновые, металлические, пластиковые или кожаные диски. Отличаются чувствительностью к резким изменениям давления, а также подходят для измерения низких величин, менее 2-7Па. Также могут применяться в агрессивных средах.
  5. Электрические датчики устанавливаются наравне с упругими, увеличивая точность измерения и обеспечивая передачу электрического сигнала на контрольный пункт.
  6. Емкостные, состоящие из параллельных пластин-конденсаторов, соединенных с металлической диафрагмой. также в конструкции есть электроды, запитанные от высокочастотного генератора. Подходят для измерения в пределах 2,5-70 МПа.
  7. Индуктивные, с ферромагнитным сердечником, обмотками и упругим элементом. Сердечник перемещается при изменении давления, и напряжение между обмотками тоже меняется. В зависимости от степени калибровки напряжения и типа упругого элемента диапазон измеряемых значений может колебаться в пределах 250Па — 70 МПа.
  8. С магнетосопротивлением. Представляют собой конструкцию с ферромагнитным сердечником, пластиной и гибким элементов. При их перемещении изменяется магнитный поток цепи. Чувствительность измерений в этом случае составляет 0,35 МПа.
  9. Пьезоэлектрические с датчиком-кристаллом, который формирует электрический заряд в тот момент, когда воспринимает давление. Есть прямая зависимость между изменением этих величин, поэтому устройство получается чувствительное, с быстрым срабатыванием (низким временем отклика). Чувствительность в этом случае тоже на уровне, в пределах 0,1МПа, а верхний предел измерений — 100 МПа.
  10. Потенциометрические оснащаются рычагом, прикрепленным к упругому датчику. Когда упругий элемент деформируется, рычаг перемещается по потенциометру, и тем самым обеспечивается измерение сопротивления. Такие датчики работают с низкой чувствительностью и не подходят для постоянного использования в ответственных процессах.
  11. Тензометрический: изменения давления определяются путем расчета колебаний сопротивления мостовой схемы Уитстона. Чувствительность датчиков остается высокой только в случае стабильной температуры процессов. Диапазон измерений — до 1400 МПа с чувствительностью 1,4-3.5 МПа.
  12. Вибрационные (с виброэлементом). В этом случае измеряются изменения резонансной частоты вибрирующих элементов, а сам датчик расположен в изолированном цилиндре под вакуумом. Такие устройства подходят для измерения стабильных величин без резких скачков и практически не подвержены воздействию температур. Допустимый диапазон измерений — до 0,3 МПа.
  13. Дифференциального давления: измеряется разность давления, и эта величина преобразуется в передаваемый сигнал. Используется в паре с емкостным элементом или с диафрагмой, считается минимально инвазивным. Чувствительность измерений и их диапазон зависит от того, какие именно электрические и упругие элементы используются в конструкции. Чаще всего такие устройства используются для измерения перепадов величин.
  14. Вакуумные или вакуумметры работают при давлении ниже атмосферного, в вакууме или при чрезвычайно низких величинах.
  15. Тепловые, работают по принципу вакуумметров, когда газовая теплопроводность изменяется из-за давления. Принцип используемый в данном типе датчиков заключается в изменении газовой теплопроводности под действием давления. Такие чувствительные элементы работают только при низких давлениях.
  16. Приборы ионизации могут быть с горячим либо с холодным катодом (отличаются по принципу испускания электронов). Такие устройства считаются очень чувствительными и подходят для измерения дробных долей.

 

Также выпускаются приборы с разной степенью чувствительности. Некоторые работают с минимальной погрешностью, но требуют больше времени для проведения измерений. Их целесообразно использовать там, где показатели давления в системе стабильны. Если же эта величина сильно изменяется за короткий промежуток времени, то решают “пожертвовать” точностью в пользу скорости проведения измерений.

Области применения

Датчики давления как устройства, преобразующие измеряемую величину в унифицированный цифровой сигнал, могут использоваться в сфере ЖКХ, на производстве (химическом, пищевом, нефтехимическом, в машиностроении, металлургии, судостроении, энергетике) и для проведения лабораторных экспериментов.

В жилищно-коммунальных хозяйствах и в быту такие устройства монтируются в системы теплового учета и автоматического контроля инженерных сетей. Большинство моделей универсальны и рассчитаны на использование в жидких, газообразных и химически агрессивных средах. В системах контроля за технологическими процессами (в фильтрах, насосах, открытых и закрытых емкостях) часто используются датчики дифференциального давления, а приборы, измеряющие разность давления, широко применяются на предприятиях энергетической отрасли.

Критерии выбора

При подборе подходящего устройства обязательно учитывают:

  • место установки, тип технологического процесса и оборудования;
  • диапазон измерений;
  • тип и температура транспортируемой среды;
  • тип унифицированного выходного сигнала;
  • необходимая точность проведения измерений (чем ответственнее технологический процесс, тем выше нужна точность).

Компания «Измеркон» предлагает наиболее востребованные датчики, задатчики, регистраторы, сенсоры и преобразователи давления с высокой точностью. Также здесь можно приобрести цифровые манометры.

Все это — продукция швейцарской компании KELLER. Такое оборудование высокой точностью, стабильностью, надежностью электрических разъемов и технологических присоединений. Для подбора подходящего измерительного устройства в соответствии с требованиями технологического процесса и оборудования достаточно оставить онлайн-заявку или заказать обратный звонок.

Датчики Arduino: описание возможностей / Амперка

Любая автоматизация начинается с подбора датчиков — именно на основе их показаний строится вся логика управления. Сенсоры помогают решить различные инженерные задачи, чтобы сделать ваш проект ещё точнее и «умнее». Сегодня мы расскажем, какие виды датчиков наиболее часто используются в связке с Arduino-совместимыми контроллерами и одноплатными компьютерами наподобие Raspberry Pi.

Датчики положения

Если вы строите робота, способного самостоятельно перемещаться в пространстве, ему понадобится некая система ориентации, иначе он будет неуклюже упираться в препятствия и требовать вашей помощи. Конечно, на лавры Boston Dynamics мы не претендуем, но дадим пару советов.

Основные параметры, которые можно измерить датчиками положения, — это линейная и угловая скорость перемещения. По ним уже можно составить представление, каково положение нашего детища в пространстве, и что с ним происходит. Для этого используются несколько видов сенсоров.

Датчики пространства

Машинное зрение с распознаванием объектов — это, конечно, хорошо, но мы привыкли искать решения попроще. Задачу ориентирования можно элегантно решить, если свести «зрение» робота к простейшей функции обнаружения препятствий. Для этого ему понадобится сенсор пространства, который определяет дистанцию до объектов, или хотя бы их наличие поблизости. Тогда он перестанет врезаться и научится строить маршрут в обход препятствий — не без вашей программной помощи.

Тактильные сенсоры

Кнопки, потенциометры и тому подобные штучки — это тактильные сенсоры, которые превращают наши манипуляции в электрический сигнал. Хотите сделать собственный геймпад или микшерный пульт? Вам понадобится целая куча кнопок и других органов управления.

Климатические сенсоры

Климатические сенсоры температуры, влажности и других параметров нужны, например, чтобы построить систему управления климатом умного дома, автоматизированную теплицу или любительский метеозонд. В конце концов, кто не любит наблюдать за красивыми графиками?

Сенсоры света и цвета

Некоторые роботы рождены, чтобы участвовать в гонках, а не ползать. Им главное — мчать по трассе, не сбавляя скорости. Чтобы не сбиваться с намеченного пути, робот обычно считывает трассу, проложенную линией. Для подобных целей тоже существуют особые датчики света и цвета.

Датчики звука

Звуковые волны — полезный источник информации, если знать, что с ними делать. Чуть выше мы уже рассказывали про ультразвуковой дальномер, который использует эхолокацию. С датчиками звука вы можете придумать не менее интересные применения своему проекту.

Датчики механического воздействия

В некоторых электронных системах нужно иметь чёткое представление о физических силах, которые действуют на объект. Неудивительно, что для этого придуманы специальные датчики механического воздействия.

Датчики газа

Собрать газоанализатор на Arduino — вполне реально, если подобрать подходящий датчик газа. Полученная система сможет измерять концентрацию газов и летучих веществ, кроме того, она поможет обнаруживать утечки газа в помещении и создать сигнализацию с детектором дыма. Среди измеряемых субстанций есть как природный газ, угарный / углекислый газ, пропан, бутан, метан, так и более специфичные: водород, аммиак и пары спирта.

Датчики воды

Спасти жилище от затопления, создать систему автоматического полива в теплице или автопоилку для животных невозможно без датчиков воды. Они помогут оценить уровень и расход воды, чтобы вовремя подать управляющие сигналы насосу и другим модулям. А ещё с ними вы точно не забудете закрыть кран дома!

В заключение

Теперь вы познакомились с основными видами датчиков, их возможностями и предназначением. Как видите, с помощью сенсоров контроллер можно научить управлять практически любым процессом, если грамотно учесть специфику проекта и подключить немного фантазии!

  • Выбирайте подходящие модули в разделе датчиков.
  • Найти более глубокую справочную информацию с примерами использования сенсоров вы сможете на нашей Вики.

Датчики систем автоматики

Системы автоматики могут охватывать различные масштабы регулирования: от скорости домашнего вентилятора до систем диспетчеризации сооружений с возможностью управления на большом пространственном удалении. Каждая установка системы автоматики предполагает установку датчиков определенного типа.

К датчикам движения или датчикам охранных систем автоматики относятся:

1. Активные (AIR). Структура активного ИК-датчика состоит из двух элементов, излучателя и приемника. Когда происходит прерывание отраженного луча, то возникает сигнал. Применяется преимущественно как наружный датчик, установка рядом с вентиляцией, нагревательными приборами нежелательна.

2. Пассивные (PIR)
Функция пассивного ИК-датчика — фиксация изменение инфракрасного фона, который вызывает движения субъекта. Может подвергаться ложным срабатываниям, либо не срабатывать, если объект пользуется термоотражающим костюмом. Применяется преимущественно в закрытых помещениях. Установка рядом с вентиляцией, нагревательными приборами недопустима.

3. Датчики ультразвуковые
Действие основано на свойствах излучения и отражения сигнала ультразвукового поля. Прибор имеет звуковой излучатель, микрофон. При изменении интенсивности отраженного звука выдает сигнал тревоги. Чувствительности к температуре, влажности, (тепловым колебаниям), освещенности не проявляет. Широко применяется в изолированных, замкнутых, небольших пространствах (сйфы, витрины, и пр.).

4. Магнитные (герконовые).
Представляют собой традиционные датчики из 2-х частей. На дверную коробку крепится геркон (элемент магнитно чувствительный). Вторая часть (магнит постоянный) крепится на саму дверь. Датчики герконовые устанавливаются на форточки, люки, окна с целью контроля проникновения в помещение.

5. Контактные.
Применяются в шлагбаумах, роллер-ставнях, откатных воротах. В качестве датчиков разбитого стекла используются: анализатор звука, контактная лента.

К аварийным датчикам относятся:

1. Датчик протечки воды. Такое устройство устанавливается под трубами, кранами, водопровода, где может скапливаться вода в аварийной ситуации. Применяется для формирования сигнала к водным клапанам автоматическим запирающего действия, что предотвращает затопление.

2. Датчик уровня воды используется для автоматического наполнения систем резервных емкостей воды. Выполняет управление работой насоса подачи воды, отключения погружного насоса и пр.

3. Датчик газа. Для горючих газов применяется, как компонент пожарной охраны, для углекислого газа – как компонент управления комфортом.

4. Пожарный — это, по-сути, датчик температуры. Принципом его работы управляет биметаллическая пластина, срабатывающая после определенного температурного порога выдачей сигнала пожарной тревоги. Цель- обнаружение и предотвращение ранних очагов возгораний.

Современные системы автоматики используют новое поколение датчиков от известных компаний SIEMENS (Германия), Regin (Швеция) и многие другие. Это датчики температуры, влажности, давления, точки росы, качества воздуха, специальных измерений.

Последние технологические достижения сделали их установку и использование стандартизированными и удобными. Благодаря продуманному дизайну, мощным цифровым компенсирующим алгоритмам, элементы автоматики эффективно устраняют электрические помехи, тем самым отображая без искажений результаты измерений, которые получены даже в неблагоприятных условиях.

 

Какие автомобильные датчики существуют и места их установки

Автомобильные датчики несут огромную функциональную нагрузку, отвечают за исправность и адекватную работу силового агрегата, а также обеспечивают комфортабельность и безопасность всех пассажиров во время непосредственного передвижения транспортного средства.

Приборы, выполняющие диагностику всех механизмов автомобиля, необходимы для своевременного предупреждения водителя о возможных неисправностях. Это облегчает восстановительные работы. Экономит драгоценное время и деньги.

Классификационные особенности датчиков для автомобиля

Количество автомобильных помощников на авторынке на сегодняшний день многократно увеличено. Все они различны по своим характеристикам, особенностям применения и прямому назначению.

По заложенным требованиям и условиям рабочей эксплуатации датчики подразделяются на несколько классов:

  1. Первый класс направлен на контроль и диагностическое обследование тормозов и рулевого управления. Отвечает за безопасность пассажиров.
  2. Второй класс приборов направлен на слежение за целостностью трансмиссии, двигателя, шин и подвески.
  3. Третий класс направлен на обеспечение защитных функций для автомобиля и отвечает за комфортабельность перемещения.

Благодаря современному развитию электроники приборы слежения выполнены из высокотехнологичных материалов и отличаются высокой степенью надёжности. Мелкие габариты позволяют одновременно использовать в одном автомобиле несколько компьютерных устройств, которые способны хранить и систематизировать информацию, корректировать её и исключать возможные погрешности.

Видовое разнообразие датчиков для транспортного средства:

  1. Волоконно-оптические приборы. Чувствительны к загрязнениям, быстро выходят из строя. Обладают низкой восприимчивостью к помехам электромагнитного характера. Не переносят воздействия давления. Сенсоры такого вида применимы не для всех автомобилей, так как для их работы нужны специальные соединительные разъёмы и ответвители. Во внутренних датчиках сигнал образуется внутри оптических волокон, а во внешних — за его пределами.
  2. Интегральные датчики, наделённые интеллектуальностью. Снижают уровень нагрузки на управляющий блок, образуют гибкие линии связи, дают возможность одновременно использовать несколько встраиваемых приборов в одном автомобиле, обрабатывают сигналы даже с низкой интенсивностью.

Датчики управления силовым агрегатом

К устройствам управления двигателем относятся:

  • приборы положения и скорости;
  • датчики, определяющие концентрацию кислорода;
  • воздушный датчик;
  • устройства, обеспечивающие контроль давления;
  • температурные датчики;
  • приборы, предупреждающие о возможной детонации и контролирующие работу топливной системы и двигателя.

Приборы положения и скорости

Устройство, контролирующее положение коленвала. По его показаниям контролируется время подачи бензина или дизельного топлива и момент появления искры. Физически представляет собой катушку тонкого провода и кусок магнита. Крайне выносливый аппарат. Работа датчика прямо пропорциональна работе зубчатого шкива коленвала. Если устройство не работает, запуск двигателя будет невозможным. Месторасположение датчика — нижняя часть цилиндрического блока.

Прибор, фиксирующий положение дроссельной заслонки. Определяющими считаются показания, считываемые с педали «газа». При покупке следует тщательно отнестись к вопросу выбора производителя такого оборудования. Состоит из шагового двигателя и чувствительного элемента, роль которого выполняет температурный сенсор. Устройство корректирует положение дроссельной заслонки, опираясь на температурный показатель охлаждающей жидкости. Чем выше степень нагрева ОЖ, тем выше частота вращения коленчатого вала. Расположен прибор сбоку дроссельного патрубка, находится в тесной взаимосвязи с осью дроссельной заслонки.

На видео — принцип действия датчика дроссельной заслонки:

Датчик Холла (устройство, показывающее угол поворота распределительного вала). За основу взят эффект Холла (в проводнике с постоянным током, находящимся в магнитном поле, возникает разность потенциалов поперечного типа). Датчик Холла необходим для измерения угла положения коленвала или распредвала. Устройство состоит из постоянного магнита, магнитопроводов, лопасти ротора, пластмассового корпуса, микросхемы и выводных узлов. Сигналы, передаваемые прибором, служат основой для изменения положения поршней в цилиндрах. Если двигатель «троит» и наблюдается неравномерность его работы, можно предположить наличие неисправностей сенсора. Для проверки его функциональности используют осциллограф. Местонахождение элемента — задняя крышка распредвала.

Устройство, контролирующее скорость. На контроллер систематически поступают данные о любых изменениях скоростного режима. Прибор не отличается особой надёжностью. Поломка датчика приводит к небольшому снижению ездовых характеристик. Обычно он прикреплён к коробке передач.

Прибор, показывающий степень открытия клапана EGR. Датчик служит для снижения уровня токсичности выхлопных газов в режимах резкого ускорения двигателя и чрезмерного прогрева. Местонахождение — моторный щит.

Датчики, определяющие концентрацию кислорода

«Лямбда-зонд». Подсчитывает количество кислорода, находящегося в выпускном коллекторе. Является частью электронной системы управления силовым агрегатом. Неисправность устройства может привести к повышенному расходу топливной жидкости. Благодаря датчику кислорода проводится корректировка подачи топлива. Месторасположение — выпускной коллектор, возле рулевой рейки.

Датчик, контролирующий концентрацию оксида азота. Измеряет содержание этого газа в нейтрализаторе. При его загрязнении возникает чрезмерное повторение циклов регенерации. Располагается на поверхности дроссельного узла.

Видео о видах и функциях кислородных датчиков:

Воздушный датчик

Устройство, определяющее расход воздуха. Надёжный элемент, определяющий количественный показатель всасываемого силовым агрегатом воздуха. Измеряется в кг/час. Влага — основной разрушитель. При неполадках возникает двадцатипроцентная завышенная погрешность, противоречащая истинным данным. Работа двигателя становится неустойчивой, возникает «троение». Также вероятно повышение топливного расхода. Расположен непосредственно перед воздушным фильтром.

Устройства, обеспечивающие контроль давления

Датчики давления первостепенного значения:

  • Датчик слежения за показателем абсолютного давления во впускной трубе двигателя>. Месторасположение — моторный отсек, в области электровентилятора отопителя. Давление во впускной трубе регулируется при малейшем изменении частоты вращения коленчатого вала и уровня нагрузки. Чем больше эти преобразования, тем выше напряжение выходного сигнала.
  • Автомобильный датчик давления в шинах. Контролирует температуру воздуха и оптимальный показатель давления в автомобильных шинах для повышения уровня безопасности передвижения транспорта. Встроен внутрь колеса.

На видео — обзор датчика давления в шинах:

Датчики давления второстепенного значения:

  • Устройства, определяющие давление от веса пассажира. Находятся под сиденьями.
  • Автомобильный датчик давления масла. Устанавливается на автомобилях от японского производителя. Прибор относится к мембранному типу. Масло оказывает постоянное давление на одну сторону мембраны. Уровень её прогиба определяет общее сопротивление сенсора. Месторасположение прибора — цилиндрический блок силового агрегата.
  • Прибор, определяющий давление топливной жидкости. Устанавливается в корпусе бензонасоса.
  • Устройство, вычисляющее давление тормозной жидкости. Место установки — блок антиблокировочной системы.

Температурные датчики

Они необходимы для обеспечения адекватной работы во многих системах.

Температурные устройства для автомобиля:

  • Автомобильный датчик температуры охлаждающей жидкости. Работа основана на преобразовании входного сопротивления при малейших колебаниях температуры в диагностируемой среде. Определяет время и подачу команды, после которой включается вентилятор охлаждения. Сенсор отличается высокой надёжностью. Место установки — головка блока цилиндров. Наиболее часто возникает неисправность электрического контакта, расположенного во внутренней части прибора. Нарушения в изоляционной системе также выводят устройство из строя. Горящая лампочка перегрева ОЖ на панели приборов говорит о возникновении неполадок.
  • Устройство, определяющее температуру окружающей среды. Устанавливается неподалёку от ПТФ, левее вентиляционной решётки.
  • Прибор, измеряющий температуру воздуха внутри салона. Место установки — торпеда.
  • Датчик слежения за температурой масла. Необходим для правильной эксплуатации и правильной работы двигателя. Цоколь масляного фильтра служит местом установки.

На видео — проверка датчика температуры охлаждающей жидкости:

Приборы, предупреждающие о возможной детонации и контролирующие работу топливной системы и двигателя

  1. Устройство, контролирующее уровень топлива. Находится в корпусе бензонасоса. Поплавок оказывает воздействие на секторный реостат посредством достаточно длинной штанги. Сопротивление сенсора меняется и находится в прямой зависимости от уровня топлива в бензобаке. Сигналы прибора отображаются на электронном или стрелочном указателе, находящемся на приборной панели. С помощью омметра можно удостовериться в корректной работе прибора. Для этого следует измерить существующее сопротивление между контактами устройства.
  2. Датчик расхода топлива. Вмонтирован в топливную систему. Количественный показатель протекающего через устройство топлива преобразовывается в импульсы, сумма которых и определяет расход за определённый промежуток времени. Отличается точностью и надёжностью данных.
  3. Прибор альтиметр. Находится на блоке управления силовым агрегатом. Сигнал информирует управляющий блок об атмосферном давлении. В зависимости от полученного показателя производится рециркуляция отработавших газов и регулирование давления наддува. Чёрный дым в выхлопной трубе говорит о неисправности устройства.
  4. Измеритель фаз. Отвечает за правильную организацию впрыска топлива в определённый цилиндр. Износ прибора ведёт к переводу топливоподачи в попарно-параллельный режим. Следствием этого является обогащение топливной смеси. Устанавливается на мотор в области воздушного фильтра, неподалёку от блока цилиндров.
  5. Детонационный датчик. Элемент повышенной надёжности. Назначение — измерение угла опережения зажигания. В случае если появляются взрывные процессы при сгорании топлива и вероятность возникновения детонации, прибор отправляет определённый сигнал в систему управления двигателем, оповещая её о необходимости уменьшения угла опережения зажигания. Находится между вторым и третьим цилиндром.

Помимо перечисленных устройств слежения, каждый день разрабатываются всё новые сенсоры, отвечающие современным требованиям автовладельцев. Среди них такие, как ABS и датчик дождя.

На видео — монтаж датчика топлива:

http://www.youtube.com/watch?v=E688Ywr0Pd0

Датчик антиблокировочной системы (ABS). Такие устройства располагаются на колёсной базе транспортного средства. Главная функция — определение частоты вращения колёс. Нерабочая лампочка на приборной панели при включённом двигателе свидетельствует о неисправности ABS.

Датчик дождя автомобильный — прибор оптиковолоконного типа. Место установки — ветровое стекло. Состоит из фотоприёмника и небольшого инфракрасного излучателя. Реагирует на малейшее появление влаги, под влиянием которой луч преломления меняет свой путь. На это изменение моментально отвечает электронная система, мгновенно активизируя дворники и стеклоочиститель. По окончании выпадения осадков щётки перестают работать.

Высокотехнологичные устройства и датчики отвечают за корректное поведение многих механизмов, облегчают уход за транспортным средством и вовремя оповещают о необходимости проведения диагностического исследования.

Различные типы датчиков и их применение (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

Вы работаете с одного места работы или от работодателя, который хочет заполнить вакансию? Мы предоставим вам наши ресурсы как для соискателей работы в промышленности, так и для промышленных работодателей, желающих нанять.Если у вас есть открытая вакансия, вы также можете заполнить нашу форму, чтобы опубликовать ее в информационном бюллетене Thomas Monthly Update.

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. Доступно множество типов 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 приложения и могут включать в себя, 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 о более чем 500 000 промышленных поставщиков, производителей, дистрибьюторов и OEM-производителей. 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, предоставленную для перехода к 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. Дополнительную информацию о датчиках зрения и изображений можно найти в 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 использует RTD или термистор 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 промышленности и сконфигурированы как для общего, так и для специального использования.Дополнительную информацию о датчиках температуры можно найти в 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, а также минимальную и максимальную обнаруживаемую энергию. Детекторы излучения используются для обследований и подсчета проб. Дополнительную 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 емкостные датчики 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 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 требуется информация о давлении газа или жидкости для контроля или измерения. Дополнительную информацию о датчиках давления можно найти в соответствующем руководстве «Общие типы датчиков давления».

Датчики положения

Датчики положения / детекторы / преобразователи

— 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 основаны на измерении изменений излучаемого ими света с помощью излучателя и приемника. Они широко используются 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 взвешенных в воздухе частиц 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 пробы и время отклика. Детекторы частиц, используемые в ядерной технике, называются детекторами излучения (см. Выше). Дополнительную 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 применение, максимальное расстояние срабатывания и выбор определенных функций, таких как портативные и фиксированные системы. Металлодетекторы могут быть адаптированы для явного обнаружения металла при определенных производственных операциях, таких как распиловка или литье под давлением. Дополнительную информацию о датчиках / детекторах металла 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 / датчики 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 детекторы утечки 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 соответствующем руководстве Все о датчиках влажности.

Газовые и химические датчики

Газовые и химические датчики / детекторы

— это стационарные или переносные электронные устройства, используемые для определения наличия 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 спроектированы с возможностью обнаружения нескольких газов и химикатов.Дополнительную информацию о газовых и химических датчиках можно найти в 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 подают 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, минимальные и максимальные 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 показывать 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 обнаружения несоответствий на поверхностях или в лежащих в основе материалах, таких как сварные швы. Дефектоскопы используют ультразвуковые, акустические или другие средства для выявления дефектов материалов 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

Детекторы пламени

— это оптоэлектронные устройства, используемые для определения наличия и качества пожара 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.Дополнительную информацию о датчиках пламени можно найти в соответствующем руководстве Все о датчиках пламени.

Электрические датчики

Электрические датчики / детекторы / преобразователи

— это электронные устройства, которые определяют ток, напряжение и т. Д. И подают 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 наблюдаемым или контролируемым объектом.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 случаях, 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, для работы которых не требуется физического касания между датчиком и контролируемым объектом. Знакомый пример датчика этого типа — датчик движения, используемый в фонарях безопасности. Обнаружение объектов в зоне действия детектора движения осуществляется с использованием немеханических или нефизических средств, таких как обнаружение пассивной инфракрасной энергии, микроволновой энергии, ультразвуковых волн и т. Д.Радиолокационные установки, используемые правоохранительными органами для контроля скорости транспортных средств, являются еще одним примером 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. Более подробную 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, например, включен или выключен.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, чтобы сигнализировать 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 как «точечное», а не «непрерывное» зондирование.

Датчики

упорядочены по тому, что обнаруживается: давление, температура, близость и т. Д. Предполагаемое применение — хорошее место 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 сенсора / 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 — еще один способ поиска определенных датчиков. Например, при выборе «инфракрасного порта» будут созданы детекторы утечки, детекторы пламени, датчики скорости и т. Д.все они 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 полных блоков, предназначенных для обнаружения металла на конвейерных линиях пищевой промышленности, линиях литья под давлением и т. Д. При выборе подкатегории Металлодетекторы не будут отображаться датчики зубьев шестерен, потому что 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 резистивные датчики температуры или термисторы для определения изменений температуры через изменение электрического сопротивления материалов.

Бесконтактные датчики приближения часто используют явления эффекта Холла, вихревые токи или емкостные эффекты для обнаружения 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 датчиков для измерения веса (силы) или давления (силы на единицу площади).

Датчики технического зрения обычно используют ПЗС, инфракрасные или ультрафиолетовые камеры для получения изображений, которые могут интерпретироваться 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 специальные монтажные приспособления, 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 них NPN / PNP, USB и т. Д.

Время ответа

Время отклика многих датчиков измеряется в миллисекундах, в то время как 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.
  • Весоизмерительные ячейки
  • — 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. Наше Руководство покупателя по элементам управления и контроллерам.

Ссылки / Ресурсы

Прочие датчики Артикулы

Прочие «виды» статей

Статьи других популярных поставщиков

Больше от Instruments & Controls

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, детекторы 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, например ток или любая другая форма энергии . После наблюдения за изменениями датчик отправляет обнаруженный ввод на микроконтроллер или микропроцессор.

Наконец, датчик выдает читаемый выходной сигнал, который может быть оптическим, электрическим или любой другой формой сигнала, который соответствует изменению входного сигнала. В любой системе измерения датчики играют главную роль. Фактически, датчики — это первый элемент блок-схемы 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 датчики, которые вырабатывают выходной сигнал с помощью внешнего источника возбуждения. Собственные физические свойства датчика меняются в зависимости от приложенного внешнего воздействия. Поэтому их также называют самогенерирующимися датчиками.

Примеры: LVDT и тензодатчик.

Пассивные датчики:

Пассивные датчики — это тип датчиков, которые вырабатывают 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 с указанием их приложений.

Различные типы датчиков

Существуют различные типы датчиков, используемые 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 в деталях с использованием и приложениями.

Щелкните изображение, чтобы увеличить

Типы датчиков
Аналоговые датчики

Датчик, вырабатывающий непрерывный по времени сигнал 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 излучения и обнаружения ИК-излучения. По этому принципу ИК-датчик может использоваться в качестве детектора 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, они называются 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. У него нет 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 улавливает 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 по приложению входного напряжения и значения давления.Он производит 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 весоизмерительные ячейки с балкой, одноточечные весоизмерительные ячейки и тензодатчики сжатия.

Весоизмерительный датчик с балкой: Используется в промышленных приложениях , например, в машинах, резервуарах для взвешивания, медицинском оборудовании

Тензодатчик с одной точкой: Они используются для измерения веса low для сбора мусора и оборудования

Датчик давления сжатия: Используется для приложений измерения большого веса 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 преобразователя. 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. Выходные данные отображаются на ЖК-дисплее после прохождения через счетчик / регистр.

Цифровой акселерометр

Цифровой акселерометр генерирует выходной сигнал прямоугольной формы переменной частоты. Метод создания прямоугольной волны — широтно-импульсная модуляция (ШИМ).На выходе ШИМ-сигнала 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 телевизора: В наши дни пульты для ИК-телевизоров 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 схемы, которая используется для считывания или обнаружения нажатой кнопки.После нажатия кнопки 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. Мобильная технология построена с полным набором датчиков и технологий 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 г. — Магистр технологий (M.Tech) в области биомедицинской инженерии, 2014 г. — В настоящее время работает доцентом, Департамент контрольно-измерительной техники, Индия.

Вы также можете прочитать:

Топ-15 типов датчиков, используемых компаниями по разработке приложений Интернета вещей

Отрасли и организации уже давно используют различные типы датчиков, но изобретение Интернета вещей привело к эволюции датчиков до совершенно другой уровень.

Платформы

IoT функционируют и предоставляют различные виды аналитики и данных с помощью различных датчиков. Они служат для сбора данных, их передачи и обмена с целой сетью подключенных устройств. Все эти собранные данные позволяют устройствам работать автономно, и вся экосистема становится «умнее» с каждым днем.

Комбинируя набор датчиков и сеть связи, устройства обмениваются информацией друг с другом и повышают свою эффективность и функциональность.

Возьмем, к примеру, автомобили Tesla. Все датчики автомобиля записывают восприятие окружающей обстановки, загружая информацию в огромную базу данных.

Затем данные обрабатываются, и вся важная новая информация отправляется всем другим транспортным средствам. Это непрерывный процесс, благодаря которому целый парк автомобилей Tesla с каждым днем ​​становится умнее.

Давайте взглянем на некоторые ключевые датчики, широко используемые в мире Интернета вещей.

Датчики температуры

По определению, «Устройство, используемое для измерения количества тепловой энергии, которое позволяет обнаруживать физическое изменение температуры от конкретного источника и преобразовывать данные для устройства или пользователя, называется датчиком температуры».

Эти датчики уже давно используются в различных устройствах. Однако с появлением IoT они нашли больше места для присутствия в еще большем количестве устройств.

Всего пару лет назад они в основном использовались для контроля кондиционирования воздуха, холодильников и аналогичных устройств, используемых для контроля окружающей среды.Однако с появлением мира IoT они нашли свою роль в производственных процессах, сельском хозяйстве и индустрии здравоохранения.

В процессе производства многим машинам требуется определенная температура окружающей среды, а также температура устройства. Благодаря такому измерению производственный процесс всегда может оставаться оптимальным.

С другой стороны, в сельском хозяйстве температура почвы имеет решающее значение для роста сельскохозяйственных культур. Это помогает выращивать растения, увеличивая производительность.

Далее следуют подкатегории датчиков температуры:

  • Термопары: Это устройства измерения напряжения, которые показывают измерение температуры с изменением напряжения. С повышением температуры повышается выходное напряжение термопары.
  • Резисторные датчики температуры (RTD): Сопротивление устройства прямо пропорционально температуре, увеличивается в положительном направлении, когда температура повышается, сопротивление повышается.
  • Термисторы: Это термочувствительный резистор, который изменяет свое физическое сопротивление при изменении температуры.
  • IC (Semiconductor): Это линейные устройства, в которых проводимость полупроводника линейно возрастает и в которых используются свойства переменного сопротивления полупроводниковых материалов. Он может обеспечить прямое считывание температуры в цифровом виде, особенно при низких температурах.
  • Инфракрасные датчики: Он определяет температуру, улавливая часть излучаемой инфракрасной энергии объекта или вещества, и измеряя ее интенсивность, может использоваться только для измерения температуры твердых и жидких тел, а не для газов из-за их прозрачная природа.

Датчик приближения

Устройство, которое обнаруживает присутствие или отсутствие ближайшего объекта или свойств этого объекта и преобразует их в сигнал, который может быть легко прочитан пользователем или простым электронным инструментом, не вступая с ними в контакт.

Датчики приближения широко используются в розничной торговле, поскольку они могут обнаруживать движение и взаимосвязь между покупателем и продуктом, который может им быть интересен. Пользователь немедленно уведомляется о скидках и специальных предложениях на близлежащие продукты.

Еще один большой и довольно старый пример использования — автомобили. Вы двигаетесь задним ходом и при движении задним ходом предупреждаетесь о препятствии, это работа датчика приближения.

Они также используются для парковки в таких местах, как торговые центры, стадионы или аэропорты.

Ниже приведены некоторые из подкатегорий датчиков приближения:

  • Индуктивные датчики: Индуктивные датчики приближения используются для бесконтактного обнаружения металлических предметов с помощью электромагнитного поля или пучка электромагнитного излучения.Он может работать на более высоких скоростях, чем механические переключатели, а также кажется более надежным из-за своей прочности.
  • Емкостные датчики: Емкостные датчики приближения могут обнаруживать как металлические, так и неметаллические цели. Почти все другие материалы отличаются от воздуха диэлектриком. Его можно использовать для обнаружения очень маленьких объектов через большую часть цели. Таким образом, обычно используется в сложных и сложных приложениях.
  • Фотоэлектрические датчики: Фотоэлектрические датчики состоят из светочувствительных частей и используют луч света для обнаружения присутствия или отсутствия объекта.Это идеальная альтернатива индуктивным датчикам. И используется для обнаружения на большом расстоянии или для обнаружения неметаллических объектов.
  • Ультразвуковые датчики: Ультразвуковые датчики также используются для обнаружения присутствия или измерения расстояния до целей, аналогично радару или гидролокатору. Это надежное решение для суровых и сложных условий.

Датчик давления

Датчик давления — это устройство, которое измеряет давление и преобразует его в электрический сигнал. Здесь количество зависит от уровня приложенного давления.

Существует множество устройств, которые полагаются на жидкость или другие формы давления. Эти датчики позволяют создавать системы IoT, которые контролируют системы и устройства, работающие под давлением. При любом отклонении от стандартного диапазона давления устройство уведомляет системного администратора о любых проблемах, которые необходимо устранить.

Использование этих датчиков очень полезно не только на производстве, но и при обслуживании целых систем водоснабжения и отопления, поскольку они легко обнаруживают любые колебания или падения давления.

Датчик качества воды

Датчики качества воды используются для определения качества воды и ионного мониторинга, прежде всего в системах водоснабжения.

Вода используется практически везде. Эти датчики играют важную роль, поскольку они контролируют качество воды для различных целей. Они используются в самых разных отраслях промышленности.

Ниже приводится список наиболее распространенных типов используемых датчиков воды:

  • Датчик остаточного хлора: Он измеряет остаточный хлор (т.е.е. свободный хлор, монохлорамин и общий хлор) в воде и наиболее широко используется в качестве дезинфицирующего средства из-за своей эффективности.
  • Датчик общего органического углерода : Датчик общего органического углерода используется для измерения содержания органических элементов в воде.
  • Датчик мутности: Датчики мутности измеряют взвешенные твердые частицы в воде, как правило, они используются в реках и ручьях, сточных водах и сточных водах.
  • Датчик проводимости: Измерения проводимости выполняются в промышленных процессах в первую очередь для получения информации об общих концентрациях ионов (т.е.е. растворенные соединения) в водных растворах.
  • Датчик pH: Он используется для измерения уровня pH в растворенной воде, который показывает, насколько она кислая или щелочная (щелочная).
  • Датчик кислородного потенциала: Измерение ОВП дает представление об уровне окислительно-восстановительных реакций, протекающих в растворе.

Химический датчик

Химические сенсоры применяются в различных отраслях промышленности. Их цель — указать изменения в жидкости или узнать химические изменения в воздухе.Они играют важную роль в больших городах, где необходимо отслеживать изменения и защищать население.

Основные варианты использования химических датчиков можно найти в промышленном мониторинге окружающей среды и управлении процессами, обнаружении преднамеренно или случайно выпущенных вредных химических веществ, обнаружении взрывчатых и радиоактивных веществ, процессах переработки на космических станциях, фармацевтической промышленности, лабораториях и т. Д.

Ниже перечислены наиболее распространенные типы используемых химических датчиков:

  • Транзистор полевой химический
  • Химирезистор
  • Датчик газа электрохимический
  • Флуоресцентный датчик хлоридов
  • Датчик сероводорода
  • Недисперсный инфракрасный датчик
  • Стеклянный электрод pH
  • Потенциометрический датчик
  • Датчик с наностержнями из оксида цинка

Датчик газа

Датчики газа аналогичны химическим датчикам, но специально используются для отслеживания изменений качества воздуха и обнаружения различных газов.Как и химические датчики, они используются во многих отраслях промышленности, таких как производство, сельское хозяйство и здравоохранение, и используются для мониторинга качества воздуха, обнаружения токсичных или горючих газов, мониторинга опасных газов на угольных шахтах, нефтегазовой промышленности, химических лабораторных исследований, производства — красок. , пластмассы, резина, фармацевтика и нефтехимия и т. д.

Ниже приведены некоторые распространенные датчики газа:

  • Датчик углекислого газа
  • Алкотестер
  • Детектор окиси углерода
  • Каталитический шариковый датчик
  • Датчик водорода
  • Датчик загрязнения воздуха
  • Датчик оксида азота
  • Датчик кислорода
  • Монитор озона
  • Датчик газа электрохимический
  • Детектор газа
  • Гигрометр

Датчик дыма

Датчик дыма — это устройство, которое определяет уровень дыма (взвешенные в воздухе частицы и газы).

Они использовались долгое время. Однако с развитием Интернета вещей они стали еще более эффективными, поскольку подключены к системе, которая немедленно уведомляет пользователя о любой проблеме, возникающей в различных отраслях.

Датчики дыма широко используются в обрабатывающей промышленности, системах отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха, в зданиях и жилых помещениях для обнаружения пожара и попадания газа. Это служит для защиты людей, работающих в опасных условиях, поскольку вся система намного эффективнее, чем старые.

Датчики дыма общего типа

Датчики дыма обнаруживают присутствие дыма, газов и пламени вокруг своего поля. Его можно обнаружить либо оптически, либо с помощью физического процесса, либо с помощью обоих методов.

  • Оптический датчик дыма (фотоэлектрический): Оптический датчик дыма использует триггер принципа светорассеяния для пассажиров.
  • Ионизационный датчик дыма: Ионизационный датчик дыма работает по принципу ионизации, своего рода химии для обнаружения молекул, вызывающих срабатывание сигнализации.

ИК-датчики

Инфракрасный датчик — это датчик, который используется для определения определенных характеристик окружающей среды путем испускания или обнаружения инфракрасного излучения. Он также способен измерять тепло, выделяемое объектами.

Сейчас они используются в различных проектах Интернета вещей, особенно в здравоохранении, поскольку они упрощают мониторинг кровотока и артериального давления. Они даже используются в широком спектре обычных интеллектуальных устройств, таких как умные часы и смартфоны.

Другое распространенное использование включает бытовую технику и дистанционное управление, анализ дыхания, инфракрасное зрение (т.е. визуализировать утечки тепла в электронике, контролировать кровоток, искусствоведы могут видеть под слоями краски), носимую электронику, оптическую связь, бесконтактное измерение температуры. , автомобильное обнаружение слепого угла.

На этом их использование не заканчивается, они также являются отличным инструментом для обеспечения высокого уровня безопасности в вашем доме. Кроме того, их применение включает проверки окружающей среды, поскольку они могут обнаруживать различные химические вещества и утечки тепла.Они будут играть важную роль в индустрии умного дома, поскольку имеют широкий спектр приложений.

Датчики уровня

Датчик, который используется для определения уровня или количества жидкостей, жидкостей или других веществ, протекающих в открытой или закрытой системе, называется датчиком уровня.

Как и ИК-датчики, датчики уровня используются во многих отраслях промышленности. В первую очередь они известны для измерения уровня топлива, но они также используются на предприятиях, работающих с жидкими материалами.Например, предприятия по переработке вторсырья, а также производители соков и алкоголя полагаются на эти датчики для измерения количества находящихся в их распоряжении ликвидных активов.

Наилучшие варианты использования датчика уровня: измерение уровня топлива и уровня жидкости в открытых или закрытых контейнерах, мониторинг уровня моря и предупреждение о цунами, водохранилища, медицинское оборудование, компрессоры, гидравлические резервуары, станки, производство напитков и фармацевтической продукции, высокое или низкое определение уровня и т. д.

Это помогает оптимизировать бизнес, поскольку датчики всегда собирают все важные данные.С помощью этих датчиков любой менеджер по продукции может точно увидеть, сколько жидкости готово к распределению и следует ли наращивать производство.

Существует два основных типа измерения уровня:

  • Датчики точечного уровня: Датчики точечного уровня обычно обнаруживают конкретный конкретный уровень и реагируют на пользователя, если обнаруживаемый объект находится выше или ниже этого уровня. Он интегрирован в единое устройство для получения сигнала тревоги или запуска
  • Непрерывный датчик уровня: Непрерывный датчик уровня измеряет уровень жидкости или сухого материала в заданном диапазоне и выдает выходные сигналы, которые непрерывно показывают уровень.Лучшим примером этого является индикатор уровня топлива в автомобиле.

Датчики изображения

Датчики изображения — это инструменты, которые используются для преобразования оптических изображений в электронные сигналы для отображения или хранения файлов в электронном виде.

В основном датчик изображения используется в цифровых камерах и модулях, медицинском оборудовании для визуализации и ночного видения, тепловизионных устройствах, радарах, гидролокаторах, средствах массовой информации, биометрических устройствах и устройствах IRIS.

Используются два основных типа датчиков:

  • CCD (устройство с зарядовой связью) и
  • КМОП (дополнительный металл-оксидный полупроводник) формирователи изображения.

Хотя каждый тип сенсора использует разные технологии для захвата изображений, и в ПЗС, и в КМОП-формирователях изображения используются металлооксидные полупроводники, имеющие одинаковую степень чувствительности к свету и отсутствие внутренней разницы в качестве

Среднестатистический потребитель может подумать, что это обычная камера, но, хотя это недалеко от истины, датчики изображения подключены к большому количеству различных устройств, что значительно улучшает их функциональность.

Одно из самых известных применений — автомобильная промышленность, в которой изображения играют очень важную роль.С помощью этих датчиков система может распознавать знаки, препятствия и многое другое, что водитель обычно замечает на дороге. Они играют очень важную роль в индустрии Интернета вещей, поскольку напрямую влияют на развитие беспилотных автомобилей.

Они также реализованы в улучшенных системах безопасности, где изображения помогают запечатлеть подробности о преступнике.

В розничной торговле эти датчики служат для сбора данных о покупателях, помогая предприятиям лучше понять, кто на самом деле посещает их магазин, раса, пол, возраст — это лишь некоторые из полезных параметров, которые владельцы розничной торговли получают при использовании этих датчиков Интернета вещей. .

Датчики обнаружения движения

Детектор движения — это электронное устройство, которое используется для обнаружения физического движения (движения) в заданной области и преобразует движение в электрический сигнал; движение любого объекта или движение людей

Обнаружение движения играет важную роль в индустрии безопасности. Предприятия используют эти датчики в местах, где нельзя постоянно обнаруживать движение, и с помощью этих датчиков легко заметить чье-либо присутствие.

Они в основном используются для систем обнаружения вторжений, автоматического управления дверьми, ограждения стрелы, интеллектуальной камеры (т.е. захвата движения / видеозаписи), платных площадок, автоматических парковочных систем, автоматизированных раковин / смыва туалетов, сушилок для рук, систем управления энергопотреблением (т. Е. Автоматическое освещение, кондиционер, вентилятор, управление бытовой техникой) и т. Д.

С другой стороны, эти датчики также могут распознавать различные типы движений, что делает их полезными в некоторых отраслях, где клиент может общаться с системой, махнув рукой или выполняя аналогичное действие.Например, кто-то может помахать датчику в розничном магазине, чтобы попросить помощи в принятии правильного решения о покупке.

Несмотря на то, что их основное использование связано с отраслью безопасности, по мере развития технологий количество возможных применений этих датчиков будет только расти.

Ниже приведены основные широко используемые типы датчиков движения:

  • Пассивный инфракрасный порт (PIR): Он обнаруживает тепло тела (инфракрасную энергию) и является наиболее широко используемым датчиком движения в системах домашней безопасности.
  • Ультразвук: Отправляет импульсы ультразвуковых волн и измеряет отражение от движущегося объекта, отслеживая скорость звуковых волн.
  • Микроволновая печь: Отправляет импульсы радиоволн и измеряет отражение от движущегося объекта. Они покрывают большую площадь, чем инфракрасные и ультразвуковые датчики, но они уязвимы для электрических помех и стоят дороже.

Датчики акселерометра

Акселерометр — это преобразователь, который используется для измерения физического или измеримого ускорения, испытываемого объектом из-за сил инерции, и преобразует механическое движение в электрический выходной сигнал.Определяется как скорость изменения скорости относительно времени

Эти датчики сейчас присутствуют в миллионах устройств, например, в смартфонах. Их использование включает обнаружение вибрации, наклона и ускорения в целом. Это отлично подходит для мониторинга вашего автопарка или использования умного шагомера.

В некоторых случаях он используется как форма защиты от кражи, так как датчик может отправлять предупреждение через систему, если объект, который должен оставаться неподвижным, перемещается.

Они широко используются в сотовых и мультимедийных устройствах, измерении вибрации, автомобильном контроле и обнаружении, обнаружении свободного падения, авиационной и авиационной промышленности, обнаружении движения, мониторинге поведения спортивных академий / спортсменов, бытовой электронике, промышленных и строительных площадках и т. Д.

Существуют различные виды акселерометров, и в проектах IoT в основном используются следующие:

  • Акселерометры на эффекте Холла: Акселерометры на эффекте Холла используют принцип Холла для измерения ускорения, он измеряет колебания напряжения, вызванные изменениями в магнитном поле вокруг них.
  • Емкостные акселерометры: Емкостные акселерометры, измеряющие выходное напряжение в зависимости от расстояния между двумя плоскими поверхностями. Емкостные акселерометры также менее подвержены шуму и изменению температуры.
  • Пьезоэлектрические акселерометры: Пьезоэлектрический датчик работает на пьезоэлектрическом эффекте. Акселерометры на основе пьезопленки лучше всего использовать для измерения вибрации, ударов и давления.

Каждая технология измерения акселерометра имеет свои преимущества и недостатки. Перед выбором важно понять основные различия различных типов и требования к тестам.

Датчики гироскопа

Датчик или устройство, которое используется для измерения угловой скорости или угловой скорости, называется гироскопическими датчиками. Угловая скорость определяется просто как измерение скорости вращения вокруг оси.Это устройство, используемое в основном для навигации и измерения угловой скорости и скорости вращения в 3-х осевых направлениях. Наиболее важным приложением является отслеживание ориентации объекта.

Их основные приложения — автомобильные навигационные системы, игровые контроллеры, сотовые и видеокамерные устройства, бытовая электроника, управление робототехникой, управление вертолетами с дронами и радиоуправлением или управление БПЛА, управление транспортными средствами / ADAS и многое другое.

Существует несколько различных типов гироскопических датчиков, которые выбираются по их рабочему механизму, типу выхода, мощности, диапазону срабатывания и условиям окружающей среды.

  • Гироскопы поворотные (классические)
  • Гироскоп с вибрирующей структурой
  • Гироскопы оптические
  • MEMS (микроэлектромеханические системы) Гироскопы

Эти датчики всегда сочетаются с акселерометрами. Использование этих двух датчиков просто обеспечивает большую обратную связь с системой. С установленными гироскопическими датчиками многие устройства могут помочь спортсменам повысить эффективность своих движений, поскольку они получают доступ к движениям спортсменов во время занятий спортом.

Это только один пример его применения, однако, поскольку роль этого датчика заключается в обнаружении вращения или скручивания, его применение имеет решающее значение для автоматизации некоторых производственных процессов.

Датчики влажности

Влажность определяется как количество водяного пара в атмосфере воздуха или других газов. Чаще всего используются термины «Относительная влажность (RH)

Эти датчики обычно используют датчики температуры, так как многие производственные процессы требуют идеальных рабочих условий.Измеряя влажность, вы можете убедиться, что весь процесс протекает плавно, и при любом внезапном изменении можно немедленно принять меры, поскольку датчики обнаруживают изменение почти мгновенно.

Их применение и использование можно найти в промышленной и бытовой сфере для управления системами отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха. Их также можно найти в автомобилестроении, музеях, промышленных помещениях и теплицах, метеорологических станциях, лакокрасочной промышленности, больницах и фармацевтике для защиты лекарств

Датчики оптические

Датчик, который измеряет физическое количество световых лучей и преобразует его в электрический сигнал, который может легко считываться пользователем или электронным прибором / устройством, называется оптическим датчиком.

Оптические датчики

любимы экспертами в области Интернета вещей, поскольку они удобны для одновременного измерения различных объектов. Технология, лежащая в основе этого датчика, позволяет ему контролировать электромагнитную энергию, в том числе электричество, свет и так далее.

Благодаря этому, эти датчики нашли применение в здравоохранении, мониторинге окружающей среды, энергетике, авиакосмической промышленности и многих других отраслях промышленности. Благодаря своему присутствию нефтяные, фармацевтические и горнодобывающие компании могут лучше отслеживать изменения в окружающей среде, обеспечивая безопасность своих сотрудников.Т

Их основное применение можно найти в обнаружении окружающего света, цифровых оптических переключателях, оптоволоконной связи, благодаря гальванической развязке, которая лучше всего подходит для нефтегазовых приложений, гражданских и транспортных областей, высокоскоростных сетевых систем, управления дверями лифтов, счетчиков деталей сборочных линий. и системы безопасности.

Ниже перечислены основные типы оптических датчиков:

  • Фотодетектор: Он использует светочувствительные полупроводниковые материалы, такие как фотоэлементы, фотодиоды или фототранзисторы, чтобы работать как фотодетектор
  • Волоконная оптика: Волоконная оптика не пропускает ток, поэтому она невосприимчива к электрическим и электромагнитным помехам, и даже в поврежденном состоянии не возникает опасности искрения или поражения электрическим током.
  • Пирометр: Он оценивает температуру объекта, определяя цвет света. Объекты излучают свет в соответствии с их температурой и воспроизводят одинаковые цвета при той же температуре.
  • Датчик приближения и инфракрасное излучение: Датчик приближения использует свет для обнаружения объектов поблизости, а инфракрасный датчик используется там, где видимый свет может быть неудобным.

Очевидно, что Интернет вещей стал невероятно популярным, и текущие тенденции показывают, что это будущее. Он просто помогает автоматизировать различные процессы, делая эти системы весьма полезными как для обычных потребителей, так и для бизнеса.

Нам еще предстоит увидеть весь потенциал этой технологии, поскольку вся платформа становится умнее за счет объединения всех вышеупомянутых датчиков. Если учесть тот факт, что все измеренные данные собираются и могут быть проанализированы, становится очевидным, что Интернет вещей в будущем станет еще умнее.

Пройти тест

Список часто используемых датчиков в устройствах Интернета вещей (IoT), которые вам необходимо знать

Во многих случаях датчики полезны и очень важны для устройств для получения данных.Данные могут быть в режиме реального времени, включая текущую температуру, давление или влажность. Он также может обнаруживать объекты и рассчитывать расстояние между ними. Для каждой цели на рынке доступны датчики. В этой статье мы обсудим различные датчики и их приложения, которые можно использовать в ваших проектах DIY IoT.

Вот список датчиков, наиболее часто используемых в устройствах IoT,

  1. Датчик температуры
  2. Датчик давления
  3. Датчик приближения
  4. Акселерометр и датчик гироскопа
  5. ИК-датчик
  6. Датчик дыма

Датчик температуры

Датчик температуры определяет и измеряет температуру и преобразует ее в электрический сигнал.Они играют важную роль в окружающей среде, сельском хозяйстве и промышленности. Например, эти датчики могут определять температуру почвы, что более полезно при выращивании сельскохозяйственных культур. Существует много типов датчиков температуры, и обычно используются термисторы NTC, резистивные датчики температуры RTD, термопары и термоэлементы. Они эффективны, просты в установке и надежны, реагируют на человеческую деятельность. RTD работают на корреляции между металлами и температурой, поскольку сопротивление устройства прямо пропорционально температуре. DHT 11 — это широко используемый датчик температуры и влажности, который является основным недорогим цифровым емкостным датчиком. Аналоговые контакты для этого датчика не требуются. Вы можете купить датчик в Adafruit, у которого есть много предложений по этому поводу.

DHT 11 Датчик температуры и влажности

Датчик давления

Датчик давления определяет приложенное давление, т. Е. Силу на единицу площади, и преобразует его в электрический сигнал. Это имеет большое значение в прогнозировании погоды.На рынке доступны различные датчики давления для многих целей. Например, если есть утечки воды в жилых или коммерческих помещениях, необходимо установить датчик давления, чтобы проверить наличие утечек и измерить давление. Другой пример: все носимые смартфоны имеют встроенные датчики атмосферного давления.

Датчик приближения

Датчик приближения — это датчик, способный определять присутствие близлежащих объектов без какого-либо физического контакта.Датчик приближения часто излучает электромагнитное поле или луч электромагнитного излучения и отслеживает изменения поля или обратного сигнала. Чаще всего этот датчик используется в автомобилях. Пока вы двигаетесь задним ходом, он обнаруживает объекты или препятствия, и вы будете встревожены. Кроме того, он используется в магазинах, музеях, на парковках в аэропортах, торговых центрах и т. Д. Индуктивный, емкостный, фотоэлектрический и ультразвуковой датчики приближения. Индуктивные датчики обнаруживают металлическую цель, тогда как фотоэлектрические и емкостные датчики обнаруживают пластмассовые и органические цели.В смартфонах он определяет, что лицо пользователя находится рядом с телефоном во время телефонного звонка. Si114x и Si1102 — типичные примеры датчиков приближения, используемых в IoT.

Датчик акселерометра и гироскопа

Разница между акселерометром и гироскопом заключается в том, что акселерометр измеряет линейное ускорение на основе вибрации, тогда как гироскоп предназначен для определения углового положения на основе принципа жесткости пространства.Акселерометры в мобильных телефонах определяют ориентацию телефона. Гироскоп добавляет дополнительное измерение к информации, поступающей от акселерометра, отслеживая вращение или скручивание. Трехмерный гироскоп имеет три гироскопических датчика, установленных перпендикулярно. Акселерометры и гироскопы — предпочтительные датчики для получения информации об ускорении и вращении в дронах, сотовых телефонах, автомобилях, самолетах и ​​мобильных устройствах Интернета вещей.

Инфракрасные датчики

Инфракрасный датчик — это электронное устройство, которое определяет определенные характеристики окружающей среды, испуская инфракрасное излучение.Имеет возможность измерять тепло, излучаемое объектом, а также измерять расстояние. Реализуется в различных приложениях. Его использование в радиационных термометрах зависит от материала объекта. ИК-датчики также используются в мониторах пламени и анализе влажности. ИК-датчики используются в газоанализаторах, которые используют характеристики поглощения газов в ИК-области. Для измерения плотности газа используются два типа методов: дисперсионный и недисперсный. Устройства формирования изображений ИК используются для тепловизоров, а также для ночного видения.

Оптические датчики

Оптические датчики преобразуют световые лучи в электронный сигнал, они измеряют физическое количество света и преобразуют его в читаемую форму, возможно, в цифровую форму. Обнаруживает электромагнитную энергию и отправляет результаты устройствам. В нем нет оптических волокон. Это большое благо для фотоаппаратов мобильных телефонов. Кроме того, он используется в горнодобывающей промышленности, на химических заводах, нефтеперерабатывающих заводах и т. Д. ЛАЗЕР и светодиоды — это два разных типа источников света.Оптические датчики являются неотъемлемой частью многих распространенных устройств, включая компьютеры, копировальные аппараты (Xerox) и осветительные приборы, которые автоматически включаются в темноте. И некоторые из распространенных приложений включают системы сигнализации, синхронизаторы для фотографических вспышек и системы, которые могут обнаруживать присутствие объектов.

Датчик газа

Датчик газа или детектор газа — это устройство, которое обнаруживает газ в помещении, что очень полезно в системах безопасности. Обычно он обнаруживает утечку газа в области, результаты которой отправляются в систему управления или микроконтроллер, который в конечном итоге отключается.он может обнаруживать горючие, легковоспламеняющиеся и токсичные газы.
Есть несколько различных датчиков для обнаружения опасных газов в жилом помещении. Окись углерода очень опасный, но бесцветный газ без запаха, затрудняющий его обнаружение людьми. Детекторы угарного газа приобретаются примерно за 20–60 долларов США.

Датчик дыма

Датчик дыма определяет дым и уровень его обнаружения. В настоящее время производители датчика реализуют его с помощью голосового оповещения через ALEXA, также оповещает в наших смартфонах.Датчик дыма бывает двух типов: оптический датчик дыма и ионизационный датчик дыма. Оптический датчик дыма, также называемый фотоэлектрическими датчиками дыма, работает по принципу светорассеяния. Сигнализатор содержит импульсный инфракрасный светодиод, который каждые 10 секунд направляет луч света в камеру датчика для проверки частиц дыма .

Если у вас есть сомнения по этой теме, оставьте, пожалуйста, комментарий. Удачного обучения!

Подробнее,

Лучший список датчиков — 72 лучших типа датчиков в 2020 году

Лучший список сенсорных технологий все больше и больше положительно влияет на нашу жизнь во многих отношениях.Различные приложения и системы поставляются со встроенными крошечными датчиками, которые автоматизируют многие их функции. Датчики выдают сигналы в электрических, оптических или других формах. Знаки более эффективно используются в операционных системах, управляют и отслеживают операции, вносят изменения в конструкцию для повышения производительности и многое другое.

Датчики

играют жизненно важную роль в здравоохранении, авиации, текстильной, морской, автомобильной и многих других отраслях. Датчики позволяют нам следить за окружающей средой на предмет первых признаков стихийных бедствий.Они также помогают контролировать уровень задымленности и несанкционированный доступ в наши дома.

Лучший список датчиков — что такое датчик?

Датчики

— это, как правило, различные подсистемы, устройства и машины, которые обнаруживают изменения окружающей среды и передают информацию процессору или другой электронике. Требуется включение датчиков и цепей датчиков в энергосистемы для автоматизации наших домов и промышленных предприятий.

Определение датчиков

Датчик — это модуль или электронное устройство, которое считывает изменения физических параметров и выдает сигналы или выходные сигналы, соответствующие входу.Физические параметры включают скорость, температуру, ускорение, расстояние, давление, крутящий момент и другие параметры, создаваемые машинами, приборами, оборудованием и другими системами.

Лучший список датчиков — как работают датчики?

Датчики

работают, преобразуя входные данные, такие как движение, свет, тепло и звук, в электрические сигналы. Сигналы обычно отображаются в удобочитаемом формате или нуждаются в дальнейшей интерпретации другой системой.

Датчики

делятся на две большие категории, которые включают аналоговые и цифровые датчики.Аналоговые датчики измеряют непрерывные переменные, такие как температура и скорость, и обнаруживают различия в их значениях. С другой стороны, цифровой датчик определяет состояние переменных, чтобы показать, работают они или нет.

Типы датчиков

Вот список различных датчиков и их функций.

1. Список лучших датчиков — датчики температуры

Датчики температуры — самые популярные и распространенные типы датчиков в различных устройствах.Примерами являются компьютеры, системы кондиционирования воздуха, мобильные телефоны и другие. Они измеряют изменения температуры.

Различные датчики температуры:

  • Датчики температуры LM35,
  • Датчики температуры Bluetooth,
  • USB-датчики температуры,
  • Цифровые датчики температуры,
  • Датчики гнезда,
  • Датчик температуры гнезда,
  • Датчики термостата Nest,
  • Датчики температуры аккумуляторной батареи и
  • Комнатные датчики гнезда.

2. Датчики приближения

Некоторым датчикам не нужно физически контактировать с объектами, чтобы обнаружить их присутствие. Эти типы датчиков называются датчиками приближения. Датчики выравнивания объектов и парковки — вот некоторые области применения датчиков приближения.

Что такое датчики приближения?

Датчик приближения — это датчик, который может обнаруживать близлежащие объекты без контакта.Он делает это, испуская электромагнитное поле, и контролирует изменение поля.

3. Датчики акселерометра

Датчик акселерометра измеряет вибрацию, положение и скорость в единицу времени (скорость), регистрируя движение тела. Типичное использование акселерометра включает определение ориентации смартфона и определение изменений скорости автомобиля во время столкновений для срабатывания подушек безопасности.

4. Лучший список датчиков — инфракрасные датчики

Инфракрасные датчики или ИК-датчики излучают и обнаруживают инфракрасное излучение.Типичными примерами этих датчиков являются инфракрасные датчики приближения и инфракрасные датчики движения. Они часто действуют как детекторы препятствий в светодиодах.

5. Датчики давления

Датчики давления — это устройства, измеряющие давление жидкостей и газов. Датчики абсолютного давления для измерения давления относительно идеального вакуума являются хорошими примерами датчика давления. Обычное применение датчиков давления — использование датчиков давления в шинах / датчиков давления в шинах.

Как работают датчики давления в шинах?

Система контроля давления в шинах (TPMS) Датчики — это небольшие электронные устройства, которые измеряют давление воздуха в шинах. Он дает раннее предупреждение о низком уровне шин, передавая информацию на бортовой компьютер автомобиля. Затем он отображает значения на квадратный дюйм (psi). Срок службы TPMS обычно составляет от 5 до 10 лет.

6. Лучший список датчиков — датчики света

Датчики света — это фотоэлектрические устройства, которые преобразуют фотоны (световую энергию) в электроны (электрическую энергию).По сути, датчик освещенности воспринимает свет. Общее использование включает:

  • регулировка внешнего освещения на планшетах и ​​телефонах,
  • управляющих фонарей и
  • управление автоматическим освещением автомобилей.

Некоторые датчики света — это автоматические датчики освещенности, датчики автоматического освещения и датчики светофора.

7. Ультразвуковые датчики

Ультразвуковые датчики измеряют время, необходимое излучению ультразвуковых волн для достижения цели.Источник испускает волны, которые поражают цель и отражают сигнал. Датчики излучают звуковые волны, слишком сильные для человеческого уха, но эффективны для:

  • датчик уровня жидкости,
  • Мониторинг уровня мусора,
  • обнаружение столкновения,
  • бутылок, включая машины для розлива напитков, и многое другое.

8. Датчики дыма, газа и алкоголя

Эти датчики полезны для определения концентрации дыма, присутствия алкоголя, а также для определения пара, бензола, пропана, сжиженного нефтяного газа и других токсичных и легковоспламеняющихся газов.Они распространены на нефтяных вышках и при тушении пожаров.

9. Лучший список датчиков — сенсорные датчики

Датчик касания — это устройство или электронный переключатель, который обнаруживает и записывает физическое прикосновение. Они распространены в общественных компьютерных терминалах, настенных выключателях, светильниках с металлическим корпусом и устройствах с сенсорным экраном.

10. Датчики цвета

Датчик цвета — это фотоэлектрический датчик, который излучает свет и использует приемник для обнаружения отражения света при его отражении.Они распространены в бытовой электронике для:

  • калибровка дисплея,
  • управление подсветкой.

Они также используются в таких отраслях, как автомобилестроение, производство, производство продуктов питания и напитков.

11. Датчики влажности

Датчик влажности — это устройство для обнаружения и измерения водяного пара в воздухе. Он работает, обнаруживая изменения электрических токов в воздухе. Два распространенных типа этого датчика:

    Датчики относительной влажности
  • и
  • Датчики влажности и температуры.

Они измеряют влажность на метеостанциях, системах отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха, холодильниках, принтерах, предприятиях пищевой промышленности и многом другом.

12. Лучший список датчиков — датчики наклона

Датчик наклона — это прибор, который измеряет несколько осей базовой плоскости. Они показывают угол возвышения, понижения или наклона объекта. Общие приложения включают

  • механизмов срабатывания сигнализации в транспортных средствах,
  • определение крена самолета,
  • функция автоповорота в планшетах и ​​мобильных телефонах,
  • определяет положение игровых контроллеров, а
  • Измерение высоты зданий.

13. Датчики расхода и уровня

Эти датчики определяют уровень жидкостей, сыпучих материалов, суспензий, порошков и других веществ, которые могут течь. Общие приложения:

  • полей продуктов питания и напитков,
  • очистных сооружений,
  • фармацевтических препаратов и
  • определение уровня чернил в принтерах.

14. Датчики Arduino

Arduino — это электронная технология с открытым исходным кодом с платами, которые взаимодействуют с несколькими электронными устройствами.Некоторые из этих датчиков включают датчики Arduino PH, датчики тока Arduino, звуковые датчики Arduino и датчики приближения Arduino.

Они могут считывать различные типы ввода, от пальца на кнопке до световых датчиков и даже сообщений на платформе социальных сетей, и преобразовывать их в соответствующий вывод.

15. Лучший список датчиков — Raspberry PI Sensors

Датчики

Raspberry PI могут обнаруживать несколько свойств, включая движение, инфракрасный порт, беспроводную связь, Bluetooth и многие другие.Как правило, несколько стандартных компонентов и датчиков могут генерировать выходные данные при подключении к устройству Raspberry Pi.

16. Датчики двери

Это датчики безопасности с системами сигнализации, которые считывают, когда дверь открывается или закрывается. Они распространены в системах домашней безопасности. Помимо безопасности, они также обеспечивают безопасность. Типичным примером функции безопасности являются датчики гаражных ворот. Эти устройства (также известные как фото-глаз) обнаруживают объекты на пути к воротам гаража и перестают поражать объект.

Как выровнять датчики гаражных ворот

Иногда гаражные ворота отказываются выравниваться. Очистка пути от всех препятствий, таких как игрушки, инструменты и другие предметы, может восстановить нормальную работу. Попробуйте очистить датчик влажной тканью, чтобы удалить грязь, если очистка пути не помогает. Если все не удается, выполните процедуру устранения неполадок, указанную ниже:

  • Снимите барашковую гайку, чтобы снять зеленую лампочку (приемный датчик) с кронштейна.
  • Направьте приемный датчик в сторону от передающего датчика, чтобы полностью выключить свет.После этого подождите примерно 10 секунд.
  • Медленно поверните принимающий датчик, чтобы совместить его с передающим датчиком. Яркий зеленый свет указывает на полное выравнивание. Когда это произойдет, поместите датчик обратно в кронштейн и закрепите барашковую гайку.

Вы можете закрыть гаражные ворота вручную, нажав и удерживая настенный выключатель, пока дверь не закроется полностью.

17. Датчики Интернета вещей

Датчики

IoT (Интернет вещей) — это датчики, которые обеспечивают бесперебойную связь между несколькими устройствами.Датчики Интернета вещей подключаются через сеть (например, сотовую связь, Wi-Fi и LPWAN), через которую передаются данные. Применение датчиков Интернета вещей может быть использовано в различных сферах — от дома до рабочего места, больницы и даже торговых центров.

18. Парковочные датчики

Датчики парковки — это датчики приближения, которые обнаруживают препятствия на пути движения автомобиля. Он также предупреждает водителя при парковке. Обычно датчик парковки в транспортных средствах использует ультразвуковые или электромагнитные датчики.Некоторые распространенные типы включают:

  • Датчики заднего хода / Задние датчики парковки,
  • Система датчиков парковки / Комплекты датчиков парковки и
  • Передние датчики парковки.

19. Датчики движения

Датчик движения — это устройство, которое обнаруживает активность или движение поблизости. Некоторыми популярными примерами являются датчики движения для освещения, датчики движения на открытом воздухе, датчики движения Fibaro. Другие полезные, особенно в системах безопасности, включают датчики обнаружения движения, беспроводные датчики движения и датчики движения.

Как работают датчики движения?

Двумя основными типами датчиков движения являются активные и пассивные датчики. Активные датчики движения непрерывно излучают ультразвуковые звуковые волны. Нарушение волн вызывает сигнал, который генерирует выходной сигнал. Примером может быть сигнал тревоги или открытие двери.

Пассивные датчики движения чаще встречаются в домах и офисах. Они могут обнаруживать инфракрасную или тепловую энергию людей и животных. Тревога звучит при значительном повышении уровня энергии.

20. Домашние датчики

Эти датчики используются в различных приложениях, которые помогают построить умный дом или автоматизировать дом. Примеры включают сенсорные датчики лампы, оконные датчики, оконные датчики сигнализации и датчики сигнализации.

21. Автомобильные датчики

Автомобильные датчики — это интеллектуальные датчики, которые контролируют уровни температуры, давления масла, охлаждающей жидкости и выбросов в автомобилях.Несколько примеров включают датчик температуры топлива, датчик массового расхода воздуха и датчик детонации искры.

22. Датчики MEMS

Эти микроскопические устройства сочетают в себе механические, электрические и электронные элементы для выполнения одной функции с использованием технологии Microsystems.

23. Датчики O2

Датчики

O2 (датчики кислорода) — это электронные устройства, которые измеряют или контролируют количество кислорода в жидкости или газе.Датчики O2 находят широкое применение в медицине и автомобилестроении. К некоторым из них относятся датчики O2, расположенные выше по потоку, датчики кислорода, датчики CO2 и датчики угарного газа.

24. Датчики переменного тока / Датчики переменного тока

Это устройства, которые обнаруживают электрические токи в проводах и выдают сигналы относительно ветра. Управлять выходными данными этих датчиков относительно просто, что позволяет им находить различные применения в самых разных отраслях промышленности.

25. Датчики частоты вращения

Датчик частоты вращения — это устройство, измеряющее число оборотов вала в минуту. Он генерирует полезную информацию, которая помогает цилиндрам двигателя зажигаться в правильном порядке. Типичные приложения включают измерение скорости вращения конвейерных лент, двигателей и других вращающихся систем.

26. Датчики воды

Датчик воды — это электронное устройство, определяющее присутствие воды.Некоторые из его применений включают обеспечение раннего предупреждения об утечках воды и измерение топлива, моторного масла и жидкости для гидроусилителя руля в транспортных средствах.

Некоторые распространенные типы включают:

  • Датчики температуры воды,
  • Датчики обнаружения воды,
  • Сигнализация датчика воды и
  • Датчики давления воды.

27. Интеллектуальные датчики

Интеллектуальный датчик — это устройство, которое выполняет предварительно заданные функции, используя входные данные, поступающие из физической среды.Он имеет интеллектуальные возможности для беспроводной связи, цифровой обработки и является встроенным микроконтроллером.

28. Датчики скорости АБС / Датчики скорости колес АБС

Датчики этого типа являются передающими устройствами, которые считывают скорость вращения колес в транспортном средстве. Они находят повседневное применение в различных автомобильных системах.

29. Датчики на эффекте Холла / датчики Холла

Это приборы для измерения величины магнитного поля.Выходной сигнал датчика представляет собой плотность магнитного поля вокруг него. Их использование варьируется от определения приближения до определения скорости и измерения тока.

30. Носимые датчики

Носимые датчики интегрируются в одежду, наручные часы и другие носимые предметы или непосредственно на теле, чтобы контролировать здоровье человека и предоставлять клинические данные.

Как снять датчики одежды

Поместите ткань в морозильную камеру на ночь.

Накройте датчик полиэтиленовым пакетом и постучите молотком. Чернила не разольются, потому что они замерзли.

31. Датчики силы

Это устройства, измеряющие сжатие и растяжение, действующие на объект. Датчики силы преобразуют значение силы в измеримую величину.

32. Датчики проезжей части

Это беспроводные устройства, которые обнаруживают автомобили или людей на проезжей части.Устройство предупреждает домовладельцев о посетителях или неожиданных злоумышленниках.

33. Индуктивные датчики

Индуктивный датчик — это устройство, которое измеряет или обнаруживает объекты, используя принцип электромагнитной индукции. Этот тип датчика находит широкое применение в промышленности, авиакосмической промышленности, робототехнике и в военной сфере.

34. Датчики камеры

Датчики камеры обнаруживают и передают информацию для создания изображений.Проще говоря, сенсор камеры определяет качество ее внешнего вида. Сколько света использует камера для создания изображения, зависит от размера сенсора цифровой камеры. Примером датчика камеры является резервная камера с датчиками.

35. Датчики окружающей среды

Экологические датчики — это экологически чистые устройства, которые предоставляют различную полезную информацию для мониторинга почвы, воздуха, воды, отходов, биоразнообразия и многих других.

36. Химические датчики

Это устройства для преобразования физических или химических свойств аналита в измеряемый сигнал. Эти датчики используются в медицине, нанотехнологиях и автомобилестроении.

37. Датчики вибрации / датчики виброметра

Это гибкие устройства для измерения различных процессов. Датчик вибрации использует пьезоэлектрический эффект для измерения изменений температуры, давления, ускорения и других свойств.Его применение распространяется в таких отраслях, как горнодобывающая промышленность, ветроэнергетика, газ и нефть, металлообработка, а также продукты питания и напитки.

38. Лидарные датчики

Лидарный датчик — это устройство, которое излучает световые волны в окружающую среду и измеряет расстояния, используя отражение света, отражающегося от окружающих объектов.

39. Барометрические датчики

Барометрический датчик — это устройство, определяющее атмосферное давление.Его основное применение — прогнозирование краткосрочных изменений погоды.

40. Датчики угла

Датчики угла — это устройства, которые измеряют взаимосвязь между положениями объектов. Эти датчики полезны в механических и промышленных приложениях.

41. Датчики каталитического нейтрализатора

Датчики с каталитическим нейтрализатором — это устройства контроля выбросов, предназначенные для снижения вредных загрязняющих веществ в выхлопных газах, образующихся при сгорании.

42. Емкостные датчики

.

Емкостные датчики обнаруживают и измеряют все, что обладает проводящими свойствами или имеет диэлектрик, отличный от воздуха. Обычно используется для измерения деформации тормозного диска.

43. Датчики пользовательского управления

К ним относятся устройства, которые измеряют температуру, давление и реле расхода жидкости для обеспечения надежности и точности механических измерений.

44. Датчики детонации

.

Датчик детонации — это устройство, которое контролирует процесс сгорания двигателя и улавливает необычные пульсации. Его повседневное использование находится в автомобильной промышленности.

45. Оптические датчики / Волоконно-оптические датчики

Это электронные детекторы, преобразующие световые лучи в электронные сигналы. Оптические датчики используются в широком спектре приложений, включая биомедицинские приложения, датчики внешней освещенности в мобильных телефонах и детекторы движения.

46. Датчики положения

Датчик положения — это устройство, которое измеряет абсолютное или относительное положение объекта. В большинстве приложений, требующих измерения движения, используется один из видов датчика положения.

47. Электронные датчики

Электронный датчик — это устройство, которое может обнаруживать все, что находится в окружающей среде, от расстояния до ускорения до света.Электронные датчики широко используются практически во всех отраслях промышленности.

С другой стороны, электрохимические датчики обнаруживают изменение содержания кислорода в воздухе и присутствие токсичных газов, таких как SO2 и h3S.

48. Прецизионные датчики

Датчики этого типа представляют собой устройства для измерения выхлопных газов, распределения газа, реле температуры и реле потока. Эти датчики ежедневно используются в аэрокосмической промышленности.

49. Датчики двигателя

Датчик двигателя — это электромагнитное устройство, которое контролирует различные параметры двигателя. Эти датчики являются стандартными в автомобильной промышленности.

50. Датчики педали акселератора / Датчики акселератора

Датчик педали акселератора — это устройство, которое передает информацию о положении педали автомобиля в блок управления двигателем.Эти датчики поставляются с современными автомобилями как часть системы управления дроссельной заслонкой.

51. Датчики веса

Датчик веса (также известный как датчик нагрузки) — это датчик силы, который преобразует давление, растяжение, сжатие, крутящий момент и другие силы в измеряемые электрические сигналы. Этот тип датчика ежедневно используется в весах.

52. Магнитные датчики

Магнитный датчик — это устройство, которое определяет геомагнетизм и величину магнетизма тока или магнита.Обертывание провода вокруг постоянного магнита создает простой магнитный датчик. Когда железный предмет приближается к датчику, магнитный поток в проводе или катушке изменяется и создает напряжение.

53. Беспроводные датчики

Беспроводные датчики обнаруживают изменения в окружающей среде и собирают сенсорную информацию для дальнейшей обработки и передачи.

54. Датчики наблюдения за пожилыми людьми

Это устройства для обнаружения и мониторинга поведения пожилых людей.Они распространены в домах, где живут пожилые люди, и в носимых устройствах медицинского назначения.

55. Лазерные датчики

Это датчики для определения точного положения или присутствия по интенсивности света. Они отлично подходят для мониторинга процессов и контроля качества в машиностроении.

56. Термодатчики / Датчики дистанционного термостата

Это тип кондуктометрических датчиков, которые обнаруживают изменения физических параметров.Типичное использование тепловых извещателей — создание пожарной одежды для раннего предупреждения о критических температурах, которые могут вызвать ожоги и тепловой стресс.

57. Датчики заднего хода

Датчики заднего хода — это электронные системы наведения, которые помогают водителям правильно задним ходом или парковать автомобили. Резервный датчик рассчитывает расстояние от объекта до автомобиля, испуская звуковые импульсы, которые отражаются от близлежащих объектов.

58.Датчики расстояния

Датчик расстояния — это устройство, которое определяет близость тела без физического контакта. Он делает это, испуская электромагнитное поле и ощущая изменения в этой области.

59. Датчики скорости ветра

Датчик скорости ветра — это устройство, отслеживающее направление и скорость ветра. Этот тип датчика полезен в метеорологии, судоходстве, авиации и многих других областях.

60. Датчики качества воздуха

Датчики качества воздуха контролируют слабость или уменьшение инфракрасного излучения в воздухе и показывают уровень чистоты или загрязнения воздуха.

61. Фотоэлектрические датчики

Фотоэлектрический датчик — это устройство, которое определяет присутствие, отсутствие или расстояние до объекта, испуская световые лучи. Это обычное дело в промышленном производстве.

62. Датчики тела

Это биомедицинские устройства, которые идентифицируют и количественно определяют внешние и внутренние стимулы тела, такие как тепло, вибрация, текстура, давление и деформации сжатия. Они распространены при удаленном мониторинге работоспособности.

63. Лучший список датчиков — Датчики уровня жидкости

Это инструменты, которые измеряют уровни жидкости и преобразуют переменные в электрические сигналы для дальнейшей обработки.

64. Датчики наводнения

Это небольшие водонепроницаемые устройства, которые контролируют уровень влажности и воды, чтобы предотвратить затопление в домах.

65. Ультразвуковые датчики приближения

Это бесконтактные датчики приближения, которые обнаруживают наличие или отсутствие материала или объекта. Они универсальны и надежны, что позволяет использовать их в широком спектре приложений.

66. Датчики сонара

Гидролокатор измеряет расстояние до объекта с помощью акустических импульсов и эхо-сигналов. Это популярно в робототехнике.

67. Лучший список датчиков — датчики тока

Это устройства, которые обнаруживают ток в проводах и выдают сигналы, пропорциональные ветру.

68. Датчики тепла

Тепловой датчик — это устройство, обнаруживающее тепло вокруг себя.Датчик часто используется в персональных компьютерах, электрических котлах, духовках и промышленных машинах для предотвращения перегрева.

69. Дистанционные датчики

Дистанционные датчики собирают данные об объекте, обнаруживая энергию вокруг него без физического контакта. Они популярны в спутниках, которые выполняют дистанционное зондирование Земли.

70. Лучший список датчиков — радарные датчики

Радарный датчик — это устройство, которое обеспечивает точные измерения объектов на большом расстоянии даже в экстремальных условиях.Они распространены в автомобилях и системах безопасности.

71. Сенсоры для дрона

Это датчики давления воздуха, которые стабилизируют высоту и позволяют дрону зависать для фотографирования и видеосъемки.

72. Лучший список датчиков — RV Tank Sensors

Это датчики на накопительном баке, замыкающие цепь в электрической системе низкого напряжения.Они помогают правильно разгрузить или опорожнить цистерну для автофургона.

Компании-производители датчиков

Сенсорная технология охватывает широкий спектр отраслей, при этом несколько производственных компаний постоянно производят передовые инновации. На рынке сенсоров есть несколько крупных конкурирующих имен, таких как:

  • Датчики Simplisafe,
  • Датчики Gems,
  • Датчики болезни,
  • Кабели и датчики,
  • Ecobee Sensors (производители датчиков Ecobee3 Lite и комнатных датчиков Ecobee),
  • Датчики HTM,
  • Adafruit Sensors,

Bebop Sensors, Daytona Sensors и Hunter Industries (производители беспроводных датчиков дождя Hunter).

Другие ведущие производители включают датчики Milo, датчики MTS, кольцевые датчики, датчики Oculus, датчики Франклина, датчики Keyence, датчики Swift, датчики баннеров, датчики валидности, Датчики Telemecanique, датчики Freestyle Libre и датчики Amphenol Advanced.

Заключение

Практически каждый аспект современной жизни имеет тот или иной тип датчика. В домах, в офисах и даже в самолетах датчики делают нашу жизнь намного проще.Преобразуя физические параметры в электрически измеряемые сигналы, эти устройства или модули могут создавать полезные выходные сигналы в нескольких формах. Эти выходные сигналы помогают нам быстро обнаруживать дым, управлять телевизором с помощью пульта дистанционного управления, следить за погодой, включать свет и даже открывать двери автомобилей.

Доступны различные типы датчиков. Понимание их функций — первый шаг к успешной разработке приложения, использующего эти крошечные устройства.

типов датчиков | Новейшие датчики и их применение

В этой статье мы расскажем обо всех распространенных типах датчиков и их применениях.

Что такое датчик?

Датчик — это устройство или модуль, который помогает нам обнаруживать события или изменения в окружающей среде и обмениваться информацией с другими подключенными электронными устройствами.

Новейшие датчики, в том числе те, которые используются в IoT и носимых устройствах, скоро произведут революцию в электронной промышленности. Будь то бесшумный детектор сердечного приступа, который определяет уровень белка у пациента, или стул с коррекцией осанки, который предупреждает сидящего в неправильной позе, оба недавно изобретены индийскими подростками.Датчики играют жизненно важную роль в электронных устройствах. Дело в том, что применение датчиков постоянно расширяется вместе с прогрессом науки и техники.

Согласно отраслевым отчетам, датчики становятся крупнейшим и наиболее быстрорастущим рынком, сопоставимым с рынками компьютеров и устройств связи. Вы найдете датчики в смартфонах, автомобилях, системах безопасности и даже в повседневных предметах, например, в кофеварках! Помимо бытовой электроники, они также являются неотъемлемой частью Интернета вещей (IoT), медицины, ядерной энергетики, обороны, авиации, робототехники и искусственного интеллекта, сельского хозяйства, мониторинга окружающей среды и глубоководных приложений.Датчики могут иметь различное электрическое выходное напряжение, такое как 5 вольт, 10 вольт от -5 до +5 вольт, в зависимости от их применения и типов.

Переход к более интеллектуальным датчикам

По сути, датчик — это устройство ввода, которое принимает сигнал или стимул и реагирует на них. В настоящее время некоторые датчики интегрируются со многими чувствительными элементами и схемами считывания в одном кремниевом кристалле, обеспечивая высокую точность и множество функций.

Производители используют как передовые технологии, так и методы обработки и преобразования сигналов.Новейшие датчики обладают большим количеством функций, включая удобство использования, доступность и гибкость. Таким образом, в сенсорной индустрии происходит смена парадигмы с интеграцией новых технологий, которые делают сенсоры более умными и интеллектуальными.

Обычные датчики до сих пор используются во многих приложениях. Но инновации и развитие микроэлектроники выводят сенсорные технологии на совершенно новый уровень. Функциональность обычных датчиков во многом расширилась, и теперь они обладают рядом дополнительных свойств.Последние датчики становятся все более и более интеллектуальными, обеспечивая более высокую точность, гибкость и легкую интеграцию в распределенные системы.

Интеллектуальные датчики

используют стандартные интерфейсы шины или беспроводной сети для связи друг с другом или с микроконтроллерами (MCU). Сетевой интерфейс упрощает передачу данных, а также расширяет систему. Производители могут диагностировать неисправности датчиков и направлять пользователей для их устранения удаленно через компьютерную сеть.

Интеллектуальный датчик может состоять из цепочки аналоговых и цифровых блоков, каждый из которых выполняет определенную функцию.Функции обработки данных и аналого-цифрового преобразования (АЦП) помогают повысить надежность датчика и точность измерений. Типичная структура интеллектуального датчика показана на рис. 1.

Рис.1: Интеллектуальная структура датчика (любезно предоставлено: www.mdpi.com)

Распространенные типы новейших датчиков

Существует широкий выбор датчиков в зависимости от технологии (аналоговые / цифровые) и приложений. В этой статье рассматриваются некоторые из новейших датчиков, включая датчики IoT, датчики загрязнения, датчики RFID, датчики изображений, биометрические датчики, печатные датчики, а также датчики MEMS и NEMS.

Датчики Интернета вещей

Датчики

IoT включают датчики температуры, датчики приближения, датчики давления, RF-датчики, пироэлектрические ИК-датчики, датчики качества воды, химические датчики, датчики дыма, датчики газа, датчики уровня жидкости, автомобильные датчики и медицинские датчики.

Эти новейшие датчики подключены к компьютерной сети для мониторинга и управления. Используя датчики и Интернет, системы IoT находят широкое применение в различных отраслях, обладая уникальной гибкостью в обеспечении расширенного сбора данных, автоматизации и эксплуатации.

Мировой рынок датчиков Интернета вещей достиг 7,3 миллиарда долларов в 2015 году. Ожидается, что он достигнет 47,8 миллиарда долларов в 2021 году с почти 10,6 миллиарда долларов в 2016 году, ежегодно увеличиваясь на 35 процентов в течение 2016-2021 годов. Ожидается, что азиатско-тихоокеанский рынок датчиков IoT вырастет с 3 миллиардов долларов в 2016 году до 14 миллиардов долларов в 2021 году при среднегодовом темпе роста 36,1 процента с 2016 по 2021 год.

Датчики загрязнения

Датчики загрязнения воздуха используются для обнаружения и контроля наличия загрязнения воздуха в окружающей местности.Их можно использовать как в помещении, так и на улице. Хотя существуют различные типы датчиков загрязнения воздуха, большинство из них сосредоточено на пяти параметрах: твердые частицы, озон, монооксид углерода, диоксид серы и закись азота. Эти датчики довольно дороги, но становятся все более доступными для обычного использования.

Датчики, способные обнаруживать твердые частицы диаметром от 2,5 до 10 мкм (PM10) и диаметром менее 2,5 мкм (PM2,5), доступны на рынке.На рис. 2 показан типичный датчик PM, популярный среди любителей и экспериментаторов. На рис. 3 показан простой в сборке датчик PM2,5 от Sharp Corporation со временем обнаружения 10 секунд.

Рис.2: Датчик PM2,5 / PM10 (любезно предоставлено: http://aqicn.org) Рис. 3: Датчик PM2,5 (любезно предоставлено: www.digikey.com)

Датчики RFID

RFID-чипы

(рис. 4) размером с рисовые зерна могут быть вставлены непосредственно под кожу для использования в качестве идентификационных карт. Существует тенденция использования RFID-чипов во многих продуктах, включая бесконтактные банковские карты и карты Oyster.Бывают также случаи, когда чипы вживляют домашним животным и скоту для наблюдения.

Рис.4: RFID-чип размером зерна (любезно предоставлено: https://voiceofpeopletoday.com)

Носимые датчики

Эти новейшие датчики включают медицинские датчики, GPS, инерциальный измерительный блок (IMU) и оптические датчики. Благодаря современным технологиям и миниатюрным схемам носимые датчики теперь можно использовать в цифровых системах мониторинга здоровья. Датчики также интегрированы в различные аксессуары, такие как ткани, браслеты, очки, наушники и смартфоны.В отчете IDTechEx прогнозируется, что оптические, IMU и GPS-датчики будут доминировать на рынке датчиков с точки зрения выручки к 2022 году (рис. 5).

Рис. 5: Таблица носимых устройств (любезно предоставлено: www.idtechex.com)

Ожидается, что носимые приложения и Интернет вещей приведут к двузначному росту на мировом рынке датчиков. Из-за снижения производственных затрат и низкого энергопотребления датчиков большинство традиционных проводных соединений будут заменены беспроводными датчиками и в будущем интегрированы в беспроводные сети.

Оптические датчики изображения

Лучшим примером этого сенсора является камера вашего смартфона. Датчик изображения обнаруживает и передает информацию, составляющую изображение. Цифровая визуализация быстро вытесняет аналоговую. В большинстве цифровых камер используются датчики CMOS, которые обеспечивают более высокую скорость и меньшее энергопотребление.

Датчики этого типа также используются в автоматических дверях.

Датчик изображения Renesas показан на рис. 6.

Рис.6: Датчик изображения (Предоставлено: www.renesas.com)

Биометрические датчики

Самый распространенный биометрический датчик — это модуль отпечатков пальцев. Модуль отпечатков пальцев R30x довольно популярен среди любителей и экспериментаторов. Дактилоскопические датчики последнего поколения от Qualcomm состоят из датчиков дисплея, стекла и металла, обнаружения жестов направления, а также определения подводного отпечатка пальца и пробуждения устройства.

Эти датчики разработаны как интегрированное решение с мобильными платформами Qualcomm Snapdragon и как автономные датчики, которые можно использовать с другими платформами, отличными от Snapdragon.Дактилоскопические датчики Qualcomm для стекла и металла, вероятно, появятся на рынке в первой половине 2018 года.

Печатные датчики

Датчики, напечатанные на гибких подложках, становятся популярными. Следующее поколение печатных датчиков откроет возможности для различных приложений, от интерфейсов человек-машина до датчиков окружающей среды. В отчете IDTechEx прогнозируется, что к 2027 году рынок полностью печатных датчиков достигнет 7,6 млрд долларов.

Печатные датчики могут иметь очень простую структуру с несколькими электродами, в то время как другие гораздо более сложные, требующие нанесения нескольких слоев.Их объединяет способность изготавливаться на пластиковых подложках, которые обладают преимуществами с точки зрения механической гибкости, толщины и снижения веса.

Ультразвуковые датчики

Датчики этого типа измеряют расстояние до целевого объекта, испуская ультразвуковых звуковых волн и преобразуя отраженный звук в электрический сигнал. Ультразвуковые волны распространяются быстрее, чем скорость слышимого звука, и дали результаты.

Пассивный инфракрасный датчик

Пассивные датчики измеряют инфракрасный (ИК) свет, излучаемый объектами в его поле зрения.

Датчик влажности (или гигрометр) определяет, измеряет и сообщает как влажность, так и температуру воздуха. Отношение влажности воздуха к максимальному количеству влаги при определенной температуре воздуха называется относительной влажностью. Относительная влажность становится важным фактором при поиске комфорта.

МЭМС

Микроэлектромеханические системы (МЭМС) — это устройства, характеризующиеся как своими небольшими размерами, так и способом их изготовления. Они состоят из компонентов размером от 1 до 100 микрометров.Наиболее заметными элементами являются микросенсоры и микроактюаторы.

Устройства

MEMS могут варьироваться от простых структур до чрезвычайно сложных электромеханических систем с множеством движущихся элементов под управлением интегрированной микроэлектроники. Другими словами, датчик MEMS — это прецизионное устройство, в котором механическая часть и микродатчики вместе со схемой формирования сигнала изготовлены на небольшом куске кремниевого чипа.

Как правило, МЭМС состоят из механических микроструктур, микроактюаторов, микродатчиков и микроэлектроники в одном корпусе.На рис. 7 показана блок-схема устройства MEMS.

Рис. 7: Блок-схема устройства MEMS. Микросенсоры

обнаруживают изменения в окружающей среде системы путем измерения тепловой, химической, электрической или механической информации. Эти переменные обрабатываются микроэлектроникой, а затем микроактюаторы действуют в соответствии с изменениями в окружающей среде.

Некоторые распространенные типы датчиков MEMS, доступных на рынке:

1. Акселерометры MEMS. Они используются для измерения статической или динамической силы ускорения.Основными категориями являются кремниевые емкостные, пьезорезистивные и тепловые акселерометры.

Акселерометры

MEMS используются в смартфонах для различных элементов управления, включая переключение между ландшафтным и портретным режимами, съемку с подавлением размытости и работу в карманном режиме.

2. МЭМС-гироскопы. Они определяют угловую скорость объекта. Гироскопы MEMS используются для контроля устойчивости транспортного средства с помощью датчика на рулевом колесе и обнаружения опрокидывания.

3. Датчики давления MEMS. Эти датчики измеряют три типа давления: манометрическое, абсолютное и дифференциальное. Датчик интегрирован с диафрагмой и набором резисторов на встроенных микросхемах, поэтому давление определяется как изменение сопротивления. Эти датчики используются в автомобильной, аэрокосмической, медицинской, оборонной и промышленной сферах.

В автомобильных системах они широко используются в датчиках давления масла, обнаружении аварий, контроле давления паров топливного бака, рециркуляции выхлопных газов, системе управления двигателем и т. Д.

4. Датчики магнитного поля MEMS. Эти датчики обнаруживают и измеряют магнитные поля и находят применение в определении положения, обнаружении тока, обнаружении скорости, обнаружении транспортных средств, исследовании космоса и т. Д.

5. Магнитные датчики. Датчики Fluxgate используются для измерения постоянного или низкочастотного переменного магнитного поля. Они находят множество применений, таких как космические исследования, геофизика, разведка полезных ископаемых, автоматизация и управление производственными процессами. Феррозащитные датчики на основе МЭМС имеют преимущество перед другими феррозондовыми датчиками из-за их меньшего энергопотребления, небольшого размера и лучшей производительности.

NEMS

Наноэлектромеханические системы (НЭМС) — это класс устройств, подобных МЭМС, но в наномасштабе. Это следующий этап миниатюризации после устройств MEMS. Наноорезонаторы и наноакселерометры являются примерами НЭМС.

Обычно НЭМС используют материалы на основе углерода, включая алмаз, углеродные нанотрубки и графен. Одно из самых многообещающих приложений — это сочетание биологии и нанотехнологий. Нанорезонаторы найдут применение в технологиях беспроводной связи, а наномоторы могут быть использованы в наножидкостных насосах для биочипов или датчиков.

Материалы сенсора

Точные материалы сенсора зависят от их типа и применения. Например, цифровые, аналоговые, датчики приближения и датчики изображения имеют свои собственные материалы, структуры, технологии изготовления и упаковку.

Здесь мы рассматриваем материалы и методы изготовления, в основном, для новейших датчиков, таких как МЭМС, которые обычно используются большинством производителей. Материалы, используемые в электронике, могут играть активную или пассивную роль. Некоторые материалы играют обе роли.

Пассивные материалы

Они используются для обеспечения механической конструкции или электрического соединения. Некоторые из этих материалов, такие как кремний и арсенид галлия, также могут использоваться как активные, так и пассивные материалы.

Активные материалы

Эти материалы необходимы для сенсорных процессов в микроэлектронике, светочувствительных, пьезоэлектрических, магниторезистивных и хеморезистивных пленках. Материалы микросенсоров в виде тонких или толстых пленок играют активную роль в сенсорной системе.Эти устройства изготавливаются с использованием химического осаждения из паровой фазы (CVD) или химического осаждения из паровой фазы при низком давлении (LPCVD) и специальных методов, таких как электрохимическое осаждение.

Кремний

Элементарный кремний не встречается в природе, но встречается в таких соединениях, как оксиды и силикаты. Кремний имеется в большом количестве, относительно недорог и демонстрирует ряд физических свойств, полезных для применения в датчиках. На кремниевую подложку можно наносить слои материалов с желаемыми свойствами.Монокристаллический кремний — наиболее широко используемый полупроводниковый материал.

Поликремний

Поликристаллические слои могут быть сформированы вакуумным напылением на окисленную кремниевую пластину с оксидом. Структуры из поликремния могут быть легированы бором или другими элементами посредством ионной имплантации или других методов для достижения требуемой проводимости. Температурный коэффициент сопротивления можно изменять в широких пределах, положительный или отрицательный — посредством селективного легирования. Резисторы из поликремния обладают длительной стабильностью.

Другие полупроводники

Существует широкий спектр полупроводниковых соединений для создания гетероструктур с уникальными свойствами. Арсенид галлия (GaAs) и антимонид индия (InSb) широко используются в электронных компонентах.

GaAs. Арсенид галлия используется в таких устройствах, как инфракрасные светодиоды, лазерные диоды, микроволновые монолитные интегральные схемы (ИС) и солнечные элементы. Он также используется в оптоволоконных датчиках температуры, которые измеряют температуру указанных объектов.

Исследование показывает, что некоторые электронные свойства арсенида галлия превосходят свойства кремния. Транзисторы из арсенида галлия работают на частотах выше 250 ГГц. Благодаря превосходным свойствам GaAs, он широко используется в мобильных телефонах, спутниковой связи и радиолокационных системах. Высокочувствительные пьезоэлектрические сенсоры на основе GaAs также используются для биологического обнаружения.

дюймСб. Используется для магнитных датчиков, таких как датчики на эффекте Холла и магнитные резисторы.Магниторезисторы InSb используются в качестве датчиков положения в автомобильной промышленности. Материалы InSb также используются для получения инфракрасных изображений.

Пластмассы

Пластмассы широко используются в электронных и электрических компонентах и ​​сборках. Поскольку пластмассы являются изоляторами, они используются в различных областях, где требуются изоляционные свойства. Полимеры также используются в качестве детекторов излучения и химических сенсоров.

Металлы. При проектировании датчиков учитываются физические свойства и механическая обработка металлов.

Медь обладает прекрасными тепловыми и электрическими свойствами, но ее трудно обрабатывать. В некоторых случаях в качестве альтернативы используется алюминий. Металлы используются в магнитных датчиках. Драгоценные металлы, такие как золото, серебро, платина, родий и палладий, широко используются в сенсорных устройствах для автомобилей, RFID-метках, мобильных телефонах и ПК.

Керамика

Керамика широко используется в производстве датчиков. Они обладают общими свойствами, включая структурную прочность, малый вес, термическую стабильность, электрическую изоляцию и способность связываться с другими материалами.Они не вступают в реакцию с кислородом и поэтому не образуют оксидов. Многие производители используют керамику в качестве подложки для сенсоров.

Изготовление сенсора

Технология

Microsensor использует основные этапы изготовления, которые используются в традиционной методике кремниевых планарных ИС, и некоторые дополнительные этапы. В настоящее время комплементарный металл-оксидный полупроводник (CMOS) является наиболее распространенной технологией, используемой в микродатчиках. Микросенсоры спроектированы и изготовлены с использованием коммерческих процессов КМОП ИС с последующей технологией объемной микрообработки.Точные шаги различаются от датчиков к датчикам.

Инкапсуляция

Чип должен быть защищен от атмосферы. Фоторезист или нитрид кремния часто используются для покрытия чувствительной области. Процесс LPCVD или CVD используется для нанесения слоя нитрида кремния, который действует как барьер против воды.

Следующий шаг — инкапсуляция IC. Это включает герметизацию ИС в пластмассовом или металлическом корпусе. Этот процесс защищает кремниевое устройство от окружающей среды и может не всегда требоваться в некоторых устройствах MEMS, где для передачи измеряемой величины используется атмосфера.

Осаждение

Некоторые датчики, особенно устройства MEMS, необходимы для нанесения тонких и толстых пленочных материалов, обеспечивающих чувствительную поверхность с требуемыми свойствами. Например, чувствительность к тепловому излучению дает покрытие из нихрома. Пленку можно локально травить с помощью литографии и процессов влажного химического травления. Также можно использовать сухое физическое травление и лазерную обработку.

Объем и перспективы на будущее

С помощью микро- и нанотехнологий можно сделать датчики подходящими практически для любого места в потребительских устройствах, которые обнаруживают любое движение или приложения в роботах, автомобилях и даже человеческих телах.Использование интеллектуальных датчиков также увеличивается в борьбе с терроризмом, отслеживании грузов, биометрии среди других приложений. В автомобилях используются новейшие датчики для предотвращения надвигающейся аварии и определения типа срабатывающих подушек безопасности, а также силы и скорости их срабатывания.

Использование MEMS в медицинских приложениях, включая имплантируемые устройства и портативные устройства для систем диагностики и мониторинга, находится на подъеме. Заглядывая в будущее, с развитием технологий новая волна датчиков, включая Интернет вещей и носимые устройства, в ближайшие годы произведет революцию в электронной промышленности.


Статья была впервые опубликована 5 апреля 2018 г. и обновлена ​​6 ноября 2020 г.

7 типов датчиков для обнаружения объектов — Keller Technology Corporation

Благодарим вас за посещение блога Keller Technology Corporation. Мы гордимся тем, что предоставляем компаниям актуальную отраслевую информацию, поэтому иногда мы затрагиваем темы, выходящие за рамки наших услуг и возможностей. Хотя мы используем датчики в создаваемых нами машинах и системах, KTC не является их поставщиком.

  • Обнаружение объектов — важная задача в отрасли автоматизации.
  • Инженеры по промышленному контролю и разработчики программного обеспечения должны знать, когда объект или цель достигли определенного места.
  • Семь наиболее распространенных типов технологий обнаружения объектов включают электромеханические, пневматические, емкостные и фотоэлектрические.

Обнаружение объекта является важной задачей в отрасли автоматизации, будь то обнаружение присутствия объекта, проходящего по конвейеру, закрытия двери или прибытия несущей шайбы на остановку.Инженеры по промышленному контролю и разработчики программного обеспечения должны надежно знать, когда объект или цель прибыли или были размещены в определенном месте.

Программирование на основе событий является очень распространенным форматом и требует этих входных данных в определенных точках компьютера машины или программы релейной логики ПЛК. Хотя сенсорные устройства никоим образом не измеряют, не проверяют или не определяют количественно объект, они должны надежно сообщать о наличии или отсутствии своей цели системе управления машиной с помощью электронного сигнала.

Существует множество различных технологий распознавания объектов. Ниже будут рассмотрены семь наиболее распространенных типов, а также краткое описание их работы, преимуществ и ограничений.

1. Электромеханический

Самый простой датчик — это электромеханический концевой выключатель. Эти устройства содержат чувствительный микровыключатель, который меняет состояние, когда механический привод перемещается обнаруженным объектом. Ролики, усы и рычаги — это некоторые из версий приводов, предлагаемых многими различными производителями.Поскольку эти устройства состоят из движущихся частей, они подвержены износу и повреждению. Кроме того, физический контакт с целевым объектом не всегда желателен или возможен.

2. Пневматический

Эти датчики используют сжатый воздух и чувствительный мембранный клапан для обнаружения объектов. Сжатый воздух выходит из крошечного отверстия до тех пор, пока цель не блокирует поток, создавая незначительное изменение давления воздуха. Это изменение давления обнаруживается расположенным ниже по потоку мембранным переключателем, который выдает электрический управляющий сигнал.Окружающая среда, в которой требуется «взрывобезопасный» датчик, или очень грязная среда — хорошие области применения для этого типа устройств.

3. Магнитные

Магнитные датчики срабатывают при наличии постоянного магнита в пределах их диапазона срабатывания. Обычно используются два разных принципа работы: герконовый контакт или преобразователь на эффекте Холла. В обоих случаях присутствие магнитного поля вызывает изменение состояния электрического сигнала. Датчики на эффекте Рида и Холла часто используются для обнаружения внутреннего поршня воздушного цилиндра.Частота отказов герконов относительно высока, поэтому многие инженеры по возможности используют датчики на эффекте Холла.

4. Индуктивный

Эти бесконтактные переключатели обнаруживают металлические предметы, которые вызывают нарушение электромагнитного поля, исходящего от корпуса датчика. Дальность надежного обнаружения зависит от типа металла, а также от количества металла в диапазоне действия датчика. Эти датчики бывают разных размеров и форм. Они очень надежны и экономичны; поэтому они составляют значительную часть датчиков, используемых в автоматическом и технологическом оборудовании.

5. Емкостный

Эти датчики приближения обнаруживают неметаллические объекты, диэлектрическая проницаемость которых отличается от диэлектрической проницаемости воздуха. Это делает их идеальными для обработки широкого спектра материалов, таких как дерево, бумага, ткань, жидкости и пластик. Их работа аналогична индуктивным датчикам, но вместо обнаружения изменения электромагнитного поля они используют электростатическое поле.

6. Фотоэлектрические

Типы фотоэлектрических датчиков

В фотоэлектрических датчиках используются различные технологии, которые предназначены для различных конфигураций приложений.Общей характеристикой является то, что все они излучают луч света, а затем обнаруживают изменение количества света, полученного обратно. Три самых популярных датчика: диффузный, отражающий и сквозной. Используемые источники света — видимый, инфракрасный, светодиодный или лазерный — влияют на расстояние срабатывания. В диффузных датчиках присутствие объекта в оптическом поле зрения вызывает диффузное отражение луча. Приемник обнаруживает свет, отражающийся от самого объекта. Датчики отражения и пересечения луча создают луч света и обнаруживают любой непрозрачный объект, прерывающий луч.Лазерные датчики могут создавать луч света длиной 50 метров и более. Прозрачные объекты или объекты с различной обработкой поверхности могут быть проблематичными для фотоэлектрических датчиков.

7. Ультразвуковой

Эти устройства обычно передают короткий ультразвуковой звук в направлении цели, который отражает звук обратно на датчик. Звуковая волна хорошо отражается почти всеми плотными материалами (металлом, деревом, пластиком, стеклом, жидкостью и т. Д.) И не подвержена влиянию цветных, прозрачных или блестящих предметов.Пенообразные материалы, поглощающие звуковые волны, не будут надежным применением этого типа датчика. Ультразвуковые датчики часто используются для определения уровня жидкостей в технологических емкостях.

Keller Technology Corporation имеет многолетний опыт выбора лучших сенсорных технологий и устройств для использования в промышленной автоматизации и технологическом оборудовании. Свяжитесь с Keller Technology, чтобы узнать больше о возможных решениях самых сложных производственных проблем.

alexxlab

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *