Sensores y sus tipos. Los sensores son fuentes de información primaria. Clasificación de sensores. Tipos y tipos de sensores. Sensores de detección fotoeléctricos OMRON

Más recientemente, solo se pudieron encontrar tres sensores en un automóvil, que muestran el nivel de presión y combustible, así como la temperatura del refrigerante. Al mismo tiempo, no afectaron el funcionamiento del motor y los sistemas automotrices en general, sino que solo informaron al conductor de los parámetros indicados mediante luces u otras señales. Después de la llegada de las unidades de control electrónico, la cantidad de sensores utilizados en la máquina ha aumentado considerablemente, así como su importancia, ya que es en sus lecturas que se basa la interacción de la unidad con la unidad de potencia. Para garantizar la seguridad y un mejor manejo del vehículo, constantemente se desarrollan nuevos dispositivos para hacer que el uso del automóvil sea aún más cómodo. En este artículo, le diremos qué sensores automotrices existen hoy en día y también hablaremos sobre las características de su funcionamiento.

Clasificaciones de dispositivos

Todos los tipos existentes de sensores, relés e interruptores automotrices generalmente se dividen en varias clases:

• El primero son los dispositivos que controlan el funcionamiento del sistema de frenos y la dirección. Esta clase también incluye sensores responsables de la seguridad de los pasajeros.
• El segundo es un dispositivo que controla el funcionamiento de la transmisión, así como sensores para monitorear el funcionamiento del motor, las ruedas y la suspensión.
• El tercero son los dispositivos encargados de proteger el automóvil de accidentes y otras situaciones de emergencia.

También hay una clase separada de equipo auxiliar, que incluye, por ejemplo, sensores de estacionamiento.

Los logros de la electrónica moderna permiten hacer que el dispositivo sea más inteligente y eliminar parte de la carga de la unidad de control. En otras palabras, el propio dispositivo puede determinar si señalar algún tipo de comportamiento anómalo o no. Además, el dispositivo puede ser activo o pasivo. En un sensor activo, los impulsos eléctricos ocurren durante la operación, mientras que un sensor pasivo simplemente convierte otra energía externa en energía eléctrica.

Sensores de control del motor

Éstos incluyen:

• Un dispositivo para monitorear el nivel de oxígeno y nitrógeno en el combustible. Esta clase también incluye sensores que afectan la relación en la mezcla de aire y combustible.
• Dispositivos que determinan la velocidad de rotación y la posición de varios ejes y elementos en el motor.
• Sensores de presión (aceites, así como otros líquidos o gases). Este grupo también incluye un dispositivo que mide el nivel de las sustancias anteriores.
• sensores de temperatura.
• Un dispositivo responsable del funcionamiento del sistema de combustible y del seguimiento de posibles detonaciones.

Sensores que analizan el estado de los gases

El sensor de oxígeno del automóvil (sonda lambda) está ubicado en el colector de escape y le permite consumir de manera óptima gasolina o combustible diesel. El dispositivo determina la cantidad de oxígeno que queda después de la combustión y regula la cantidad de aire en la cámara. El disparo del motor y el aumento del consumo de combustible pueden indicar que el dispositivo está fuera de servicio y el aire en la cámara de combustión está enrarecido (efecto de vacío), lo que interrumpe el funcionamiento de la unidad de potencia. El sensor está instalado en el colector de escape cerca de la cremallera de dirección.

Aparato que determina la concentración de óxido nítrico en el neutralizador. Cuando se rompe, se observa una constante repetición de ciclos de regeneración. Montado en la superficie del conjunto del acelerador.

Un sensor que controla el nivel de aire aspirado por la unidad de potencia (DTVV). Se encuentra junto al filtro de aire y consta de dos filamentos de platino calentados por corriente eléctrica. Uno de ellos está ubicado en el canal de aire, por lo que cuando aumenta la presión del aire, debido al enfriamiento del hilo, su resistencia cambia. La unidad de control (ECU), analizando la diferencia de voltaje en ambos hilos, corrige la cantidad de aire de acuerdo con la norma. Con el tiempo, el dispositivo se ensucia, lo que hace que el sensor se vuelva inestable.

Sensor de temperatura del aire de admisión (DTVV)

¡Importante! Para limpiar el hilo, no utilice disolventes, así como palillos de dientes, algodón, etc. En este caso, debe comunicarse con un servicio de automóviles.

En los motores turbo, se puede instalar un sensor de presión absoluta, que consta de dos cilindros, en uno de los cuales se bombea el aire. La diferencia de presión entre ellos es la indicación.

Un sensor que mide la apertura de la válvula EGR. Permite reducir el nivel de toxicidad de los gases de escape durante el calentamiento excesivo del motor.

Altímetro. Informa a la centralita electrónica de la presión atmosférica. Esto le permite regular el impulso y producir de manera más competente la recirculación de gases de escape.

Sensores de velocidad

Estos son dispositivos que analizan la velocidad de rotación del cigüeñal. Parcialmente responsable por el suministro de combustible y el tiempo de chispa en el motor. Los dispositivos son muy resistentes, porque es un imán ordinario con un alambre enrollado alrededor de ellos. Si fallan, no es posible arrancar la unidad de potencia, ya que la unidad de control electrónico no puede calcular la velocidad y la posición del cigüeñal.

Si aún logró arrancar el motor, se detendrá constantemente y se comportará de manera impredecible a altas velocidades. El dispositivo está ubicado en el bloque inferior con cilindros.

Sensor de posición del acelerador. Su trabajo se basa en las lecturas leídas del pedal del acelerador. Consta de dos elementos: un motor paso a paso y un sensor de temperatura del refrigerante. Cuanto más fuerte sea la presión sobre el pedal del acelerador y mayor sea la temperatura del refrigerante, más rápido girará el cigüeñal. Como en el caso anterior, los problemas con este dispositivo provocan interrupciones en el motor.

Sensor de pasillo automotriz. Determina el ángulo de rotación del árbol de levas y se encarga de cambiar la posición de los pistones en los cilindros. En caso de fallas en su funcionamiento, la unidad de control no puede calcular con precisión el tiempo de suministro de combustible y chispa.

Sensor de velocidad del vehículo (DSA). Se instala junto a la caja de cambios e informa de cualquier cambio en la velocidad de la máquina. El dispositivo no es particularmente confiable.

Sensor de fase del árbol de levas. El dispositivo se monta únicamente en un motor de dieciséis cilindros y determina la secuencia de funcionamiento de cada uno de ellos. Las violaciones en el funcionamiento del dispositivo conducen a la inclusión de un modo de suministro de combustible en paralelo, que afecta automáticamente su consumo. Se instala en la parte superior del bloque con cilindros.

Regulador de ralentí. El sensor es necesario para estabilizar el suministro de la mezcla de aire y combustible al motor, así como para igualar la velocidad de este último en ralentí. Cuando el acelerador está cerrado, la unidad aumenta o disminuye el flujo de aire a través del canal adicional. IAC le permite mantener una velocidad óptima del motor para su calentamiento normal. Un mal funcionamiento del dispositivo se expresa en el funcionamiento inestable de la unidad de potencia en reposo. El regulador está montado en el cuerpo del acelerador y asegurado con cuatro tornillos. Desafortunadamente, en algunos vehículos, el desmontaje de este sensor es difícil porque las cabezas de los tornillos de montaje están taladradas y plantadas en el barniz. Cabe señalar que dichos dispositivos rara vez se conectan al sistema de diagnóstico del vehículo, por lo que la luz "Comprobar motor" no se enciende. La comprobación del estado del dispositivo se basa únicamente en los síntomas que aparecen. Sin embargo, puedes comprobar el motor con un vacuómetro para encontrar al héroe de la ocasión.

Sensores que muestran el nivel y la presión de los líquidos

El sensor de nivel de combustible (FLS) en el caso general es un flotador convencional conectado a un reóstato. Cuando el nivel de combustible desciende hasta cierto valor, los contactos se cierran, acompañados de una señal luminosa en el salpicadero. El sensor de nivel de líquido de frenos, que está instalado junto al sistema de frenos antibloqueo, funciona con el mismo principio.

Sensor de presión de aceite. Es una cámara dividida en dos partes por una pequeña membrana. Cuando el aceite se mueve, esta membrana se flexiona, moviendo el potenciómetro, lo que provoca un cambio en la resistencia del reóstato integrado en el dispositivo. Estos cambios son monitoreados por la ECU. El sensor de presión de combustible, montado en la bomba de combustible, funciona de la misma manera.

Un dispositivo que determina el consumo de combustible. Suele instalarse en vehículos oficiales para evitar que conductores sin escrúpulos drenen gasolina.

Sensores térmicos

Éstos incluyen:

• Sensor de temperatura del aire en el coche. Montado en el tablero de instrumentos y muestra la temperatura en la cabina.
• Un sensor que informa de la temperatura ambiente. Instalado junto a la rejilla.
• El sensor de temperatura del refrigerante (anticongelante), que se encarga de encender y apagar los ventiladores, además de mostrar las lecturas en el display correspondiente. Se encuentra entre el termostato y la culata. Los principales fallos de funcionamiento son una rotura en el cable de alimentación o una conexión de contacto rota en el interior del dispositivo.
• Sensor de temperatura del motor que informa a la ECU sobre su exceso crítico. Es una medida de seguridad adicional.
• Sensor térmico instalado en la base del filtro de aceite. Supervisa el estado del aceite para mejorar el rendimiento del motor.

Cualquier tipo de sensor de temperatura funciona según el mismo principio: cuando cambia la temperatura, también cambia la resistencia entre los terminales, lo que se refleja en las lecturas del dispositivo. Algunos de estos sensores no afectan al motor de ninguna manera, mientras que otros, como el sensor de temperatura del refrigerante del motor (CTO), son muy importantes. Sin su trabajo, las características del motor se reducen considerablemente y, en algunos casos, la unidad de potencia puede incluso fallar.

Dichos dispositivos también se utilizan en otros sistemas de automóviles, por ejemplo, para el control térmico del nivel de aceite en la caja o en el aire acondicionado para mantener la temperatura óptima.

sensor de detonacion

Este dispositivo monitorea todos los procesos de detonación que ocurren en el motor. Es necesario para el consumo uniforme de combustible. El sistema es similar a la pastilla de un tocadiscos y rastrea todos los sonidos a una frecuencia específica. Como resultado, la ECU "escucha" lo que sucede con el motor. Tan pronto como el sensor detecta un ligero golpe causado por la irregularidad entre los ciclos de encendido e inyección de combustible, la unidad de control electrónico corrige inmediatamente el tiempo entre ellos. Cuando falla el sensor, aumenta el consumo de combustible, el motor comienza a comportarse de manera impredecible (se cala, cambia bruscamente la velocidad, se triplica).

Sensores adicionales para seguridad

Variedades de este equipo:

• Dispositivo de medición de presión de neumáticos. Por regla general, algunos de los neumáticos más caros están equipados con este tipo de sensores. El sensor mejora la seguridad en la conducción, ya que monitoriza los cambios en la presión de los neumáticos del coche e informa al conductor sobre ellos mediante señales luminosas o sonoras.
• abdominales(). Controla la velocidad de rotación de las ruedas y no permite que se bloqueen completamente durante el frenado para evitar que el vehículo derrape. El sistema puede ser activo o pasivo. Es preferible la primera opción, ya que dicho dispositivo puede ser controlado por una computadora a bordo, lo que aumenta su eficiencia. Sin embargo, cabe señalar que el funcionamiento de los sensores automotrices activos requiere energía de la batería o del generador.
• Sensores que determinan el número de pasajeros en cabina. Se puede analizar la presión sobre el asiento o el número de cinturones de seguridad abrochados. Como regla general, esta información se usa cuando se llama a los servicios de emergencia por sistemas especiales, por ejemplo, Era Glonass.
• Sensor de impacto del vehículo. Los dispositivos reaccionan al golpe del automóvil, así como a varias colisiones. Al igual que los sensores para determinar el número de pasajeros, estos dispositivos se utilizan para llamar a los servicios de emergencia.
• Sensor de luz. Consiste en un fotosensor que reacciona a los cambios en la iluminación. Al anochecer, el sensor de luz encenderá automáticamente las luces de estacionamiento. Usando los interruptores, el dispositivo se puede apagar para conservar la energía de la batería. Además, es posible encender los faros directamente sin usar el sensor, ya que este último solo reacciona de noche y las normas de tránsito implican el uso de los faros durante el día. Sin embargo, a pesar de todas sus ventajas, el sensor de luz tiene un inconveniente importante: puede funcionar cuando no lo necesitas en absoluto.
• Sensor de lluvia en el coche (DDA). Consta de dos dispositivos: una fotocélula y un sensor de humedad. Bajo ciertas condiciones (cuando la fotocélula detecta la presencia de gotas de lluvia y el sensor de humedad lo confirma), los limpiaparabrisas se encenderán automáticamente. Además, la intensidad de su trabajo estará determinada por el mismo sensor. Cuando el clima vuelve a estar despejado y no hay necesidad de usar los limpiaparabrisas, se apagarán automáticamente.
• Sensores de estacionamiento. Son un radar que muestra la distancia a los objetos cuando el conductor comienza a estacionar. El diseño del sensor de estacionamiento puede incluir no solo el propio radar, sino también una cámara de visión trasera.

Sensores de alarma de coche

En el caso de instalar una alarma de automóvil en un automóvil, el sistema se enriquecerá con varios sensores, relés e interruptores de automóviles más.

• Sensor de inclinación del vehículo. Controla la posición del cuerpo y enciende la alarma si la máquina comienza a inclinarse. Además, el sensor reacciona a cualquier movimiento de la máquina, por ejemplo, realizado con la ayuda de una grúa.
• Sensor de movimiento. Se coloca en la cabina y reacciona a todo lo que sucede en el interior. A veces se puede equipar con un micrófono para un seguimiento más preciso.
• sensores de contacto. Se instalan en las puertas, así como en el maletero y el capó. Responda a cualquier intento de piratería.
• Un dispositivo que mide el nivel de voltaje en la red. Da una alarma cuando cae la corriente o el voltaje. Le permite rastrear cualquier intento de conectar o desconectar componentes de la batería.
• Sensor de volumen. Reacciona a la apertura de la puerta (si por alguna razón los demás sensores no funcionaran o estuvieran apagados), así como a cualquier cambio en el volumen de aire que se produzca, por ejemplo, al romper un cristal.

Conclusión

Por lo tanto, queda claro cuán importantes son los diversos sensores para los automóviles. Sin ellos, el funcionamiento del motor y de la máquina en su conjunto sería mucho más difícil, y el consumo de combustible, así como la toxicidad de los gases de escape, aumentarían considerablemente. En cuanto a las alarmas para automóviles y los sistemas de llamadas de emergencia, su importancia es generalmente difícil de subestimar. Estos dispositivos ayudan a salvar vidas y salvar el coche.

Sensor de presencia: un dispositivo electrónico que registra objetos de cierta clase en el territorio de su control por métodos sin contacto.

Dependiendo de los resultados del registro, puede cambiar impulsos eléctricos, en cuyas señales otros dispositivos realizan varios tipos de acciones.

El encendido automático de una secadora eléctrica cuando se levantan las manos, la activación de ciertos tipos de alarmas de automóviles, la parada de transportadores en caso de llenado de búnkeres en empresas industriales son ejemplos del funcionamiento de los sensores de presencia.

Según el principio de acción:

1. ultrasónico: barrera, difusión;
2. fotoeléctrico: barrera (tipo B), reflector (tipo R), difusión (tipo D);
3. capacitivo;
4. acústico;
5. infrarrojo;
6. sensores de carga;
7. conjunto.

Por el número de bloques de sensores:

1. posición única;
2. encendido apagado;
3. multiposición.

Según el método de instalación: aérea y empotrada.

Por el método de recepción de la señal entrante: activo y pasivo.

Según el método de transmisión de la señal de salida: alámbrico e inalámbrico.

Consideremos en detalle cada uno de los tipos, determinemos las áreas de su aplicación, evalúemos las ventajas y desventajas.

Sensores de presencia ultrasónicos

Emiten y reciben ondas que no son captadas por el oído humano (con una frecuencia de unos 200 kHz).

Son posibles dos modos de funcionamiento:

barrera : una onda ultrasónica pasa entre los sensores ubicados uno frente al otro. No entrará en el receptor si aparece un objeto extraño (barrera) en el área de cobertura.

difusión : Usar un sensor que emite una onda y luego la recoge cuando rebota en un objeto en la trayectoria del haz.

En ambos casos, cuando aparece un objeto extraño, se conmuta una señal que se transmite a los dispositivos de ejecución.

Ventajas de los sensores ultrasónicos en comparación con los sensores ópticos que realizan tareas similares:

• detección de objetos transparentes;
• inmunidad a destellos de luz y deslumbramiento;
• rendimiento en condiciones difíciles (niebla, polvo, vapor).

Desventajas:

• fijación de rango bajo (umbral superior);
• falta de fiabilidad del registro de objetos hechos de materiales blandos (tela, caucho poroso);
• la presencia de una “zona ciega” (umbral de detección inferior).

Ejemplos del uso de sensores ultrasónicos: sistemas de estacionamiento de automóviles modernos, contando la cantidad de unidades de productos terminados en el transportador.

Sensores fotoeléctricos de presencia

Los sensores fotoeléctricos tipo B y D funcionan de manera similar a los ultrasónicos. La diferencia radica en el uso de radiación óptica en lugar de radiación ultrasónica. Esto proporciona los siguientes beneficios:

• alto umbral de fijación (hasta 150 metros para sensores de barrera);
• velocidad;
• sin zona ciega.

Desventajas:

• incapacidad para registrar objetos transparentes;
• fallas en niebla, polvo, destellos de luz y deslumbramiento.

Para los sensores tipo P, el receptor y el emisor están montados en una carcasa. El haz emitido se refleja en un reflector (reflector, reflector) ubicado a una distancia de hasta 8 metros y regresa. El dispositivo emite una señal si el objeto de control interrumpe el flujo luminoso.

En comparación con el tipo B, el tipo P pierde su alcance, pero sus ventajas son la compacidad y la facilidad de instalación.

Los sensores fotoeléctricos se utilizan para controlar las líneas de envasado y producción, verificar el nivel de llenado de los contenedores transparentes, evitar el acceso no autorizado a áreas cerradas y detener equipos industriales cuando una persona ingresa a áreas peligrosas.

capacitivo

Estructuralmente, son condensadores cilíndricos o plano-paralelos.

Cuando aparece un objeto en el área de cobertura, su constante dieléctrica cambia y, por lo tanto, la capacitancia, lo que provoca un disparo (ver).

Los dispositivos se utilizan para controlar el llenado de tanques con líquidos y materiales a granel, como contadores de unidades de productos terminados y elementos de sistemas antirrobo de automóviles.

Las ventajas de los sensores capacitivos son la baja inercia y el alto umbral de sensibilidad. La desventaja es la probabilidad de mal funcionamiento bajo la influencia de campos electromagnéticos externos.

Sensores acústicos de presencia

En ellos, por medio de materiales piezoeléctricos, se convierte una onda sonora en una señal eléctrica.

Son micrófonos que funcionan en el rango de frecuencia de 20-20000 Hz:

• baja resistencia (inductores con imanes móviles);
• alta resistencia (condensadores variables equivalentes).

Se utilizan como sensores de luz y sonido que funcionan en conjunto y ahorran energía. Cuando se supera el umbral de ruido en la habitación, la luz se enciende automáticamente. Si hay silencio, después de 20-25 segundos las luces se apagan.

Ventajas del dispositivo:

• simplicidad de diseño;
• fiabilidad.

Desventajas:

• la necesidad de utilizar amplificadores;
• la probabilidad de falsas alarmas como resultado del ruido externo e interno (sonidos agudos de la calle, encender la radio, llamadas telefónicas).

Sensores de presencia infrarrojos

El principio de funcionamiento de los dispositivos se basa en fijar los cambios en el flujo de rayos infrarrojos (IR) como resultado de los movimientos humanos. Su estancia se reconoce por la mayor intensidad (en comparación con elementos interiores) de radiación, que depende directamente de la temperatura corporal.

Las partes principales del sensor son las fotocélulas y una lente múltiple que consta de una gran cantidad de segmentos: lentes pequeñas. Cada uno de ellos dirige los rayos que caen en él hacia una fotocélula.

Moviéndose, una persona se encuentra en las zonas de control de diferentes segmentos. La luz de la fotocélula aparece y desaparece generando una señal eléctrica.

En sentido estricto, según el principio de funcionamiento, tal dispositivo es, y no presencia. La última categoría incluye instrumentos particularmente precisos con una gran cantidad de áreas de control. Son capaces de detectar la presencia de una persona que se encuentra en un estado de reposo casi total. Se registran los gestos más pequeños: sacudir la cabeza, presionar el teclado con los dedos, etc.

El radio de detección (R) es la principal característica del dispositivo. Su instalación debe realizarse de tal manera que la distancia a los rincones más alejados de la habitación no exceda R. Las habitaciones grandes requieren la instalación de varios sensores.

Es necesario que no haya particiones en el camino del haz IR, incluso de vidrio, que son opacas para él.

Es inaceptable golpear el dispositivo con la luz directa de las lámparas, debe estar a una distancia máxima de ventiladores, aires acondicionados y calentadores.

Los sensores infrarrojos se utilizan como un medio, como un complemento y para la automatización de la fuente de alimentación, lo que lleva a un ahorro de costes.

Sus ventajas:

• precisión de ajuste;
• total seguridad para la salud debido a la ausencia de cualquier tipo de radiación;
• reacción solo a objetos cuya temperatura excede el umbral.

Desventajas:

• imprecisión de funcionamiento en espacios abiertos (influencia de la precipitación, luz solar);
• la probabilidad de inclusiones falsas bajo la influencia de corrientes de aire caliente;
• interferencia de objetos que no transmiten radiación infrarroja;
• bajo rango de temperatura de funcionamiento.

Células de carga

Estos son convertidores que convierten la fuerza mecánica en corriente eléctrica.

Estructuralmente, el sensor es una galga extensométrica en forma de un alambre delgado, en zigzag como un calentador de vidrio de automóvil, fijado sobre un sustrato elástico. Como elemento elástico, se utilizan tela, caucho, película de polímero.

Bajo la acción de una fuerza, el conductor se deforma, su resistencia cambia, lo que genera una señal eléctrica que se suministra después de la amplificación a los actuadores.

Uso de electrodomésticos:

Como sensores de presencia de pasajeros. Regular - por razones de seguridad (indicación de un cinturón de seguridad abrochado y datos para el despliegue de las bolsas de aire). Instalado individualmente: para controlar el funcionamiento de un taxi (fijar el estado del automóvil: "libre / ocupado").

Como elementos fijos y de seguridad, señalización de accesos no autorizados al recinto.

La ventaja de las celdas de carga de galgas extensométricas es su bajo espesor, lo que proporciona una instalación oculta (camuflaje debajo de una alfombra en la puerta) y facilidad de instalación en los asientos de los pasajeros.

Desventajas:

• la necesidad de utilizar un amplificador de señal;
• susceptibilidad a cargas mecánicas repetidas repetidamente, lo que conduce a fallas;
• Disminución de la sensibilidad a los cambios de temperatura.

Detectores de presencia combinados

A veces, un tipo de dispositivo no es suficiente para lograr sus objetivos. En tales casos, se pueden utilizar varios con diferentes principios de funcionamiento.

A modo de ejemplo, consideraremos el funcionamiento de un sensor de presencia infrarrojo en combinación con un sensor de luz.

El primero da una señal para encender las lámparas cuando detecta una persona en la habitación.

El segundo, en el caso de indicadores luminosos por debajo del valor umbral establecido.

Trabajando juntos, encenderán automáticamente las lámparas solo si hay personas en la habitación por la noche.

Este enfoque crea condiciones de vida cómodas y conduce a un ahorro de energía del 30-40%.

Al proteger objetos, los sensores con diferentes principios operativos se combinan en sistemas. Esto mejora la fiabilidad y reduce el número de falsos positivos.

Dispositivo sensor de presencia

Los sensores son dispositivos que constan de uno (posición única), dos (dos posiciones) o varios bloques (multiposición). Cada uno es un dispositivo en una caja de plástico con un microcircuito para enviar, recibir y procesar señales.

Su característica de diseño es la ausencia de partes móviles cargadas mecánicamente. Una excepción son los sustratos elásticos con galgas extensométricas en celdas de carga.

Como resultado, los posibles fallos de funcionamiento se limitan a la falla de las piezas del microcircuito y no están sujetos a la autoeliminación.

Opciones de montaje de sensores. Según las características de diseño, los sensores se instalan en cajas de montaje o directamente en paredes o techos (modelos de superficie).

Ninguno de los métodos ofrece ventajas en la operación; solo las decisiones de diseño pueden afectar la elección.

Formas de recibir una señal. Según el método de recepción de una señal, existen dos tipos de sensores de presencia:

• activo: irradia energía al entorno y recibe datos en función de la respuesta (ultrasónica, fotoeléctrica);
• pasivo: fije los objetos de acuerdo con sus propiedades, sin enviar primero señales (infrarrojos, acústicos, capacitivos, sensores de carga).

Transmisión de señales por detectores de presencia. Una vez recibida y procesada la información, el sensor de presencia envía una señal a los actuadores:

• a través de cables eléctricos;
• a través de un canal de radio seguro.

En la segunda opción, la distancia entre el sensor y la unidad receptora alcanza los 200 m, el uso de amplificadores aumenta esta cifra y los obstáculos en el camino la reducen.

Durante la transmisión inalámbrica de una señal para la comunicación con un actuador específico, al sensor se le asigna su código. Esto se hace instalando puentes (jumpers).

Si usa dispositivos con un código de aprendizaje, entonces no es necesario instalar puentes: para cambiar, es suficiente presionar simultáneamente los botones especiales en el sensor y la unidad receptora.

Las ventajas de la transmisión de señales inalámbricas son la facilidad de instalación de los equipos y la reducción de los costos de los cables eléctricos.

Fabricantes y modelos de sensores de presencia

Consideremos qué modelos de sensores de presencia ofrecen las empresas globales.

Theben AG (Alemania)

Paul Schwenk fundó una empresa en Stuttgart en 1921 que fabricaba temporizadores y accesorios para relojes.

El prudente propietario, buscando ahorrar dinero, inventó y lanzó en 1930 el primer sensor de cuenta regresiva para control de iluminación, que se convirtió en un éxito de ventas.

El éxito estimuló un nuevo impulso para la innovación, que convirtió a Theben AG en el líder europeo en la producción de dispositivos eficientes de ahorro de energía, varios sensores, dispositivos "inteligentes", etc.

Sensores de presencia de Theben que controlan el sistema de iluminación:

ESFINGE 104-360	ESFINGE 104-360/2	ESFINGE 104-360AP
Principio de operación
infrarrojo	infrarrojo	infrarrojo
Método de montaje
de techo, empotrable	de techo, empotrable	techo
Ángulo de cobertura
360 sobre	360 sobre	360 sobre
radio de control
7 metros	7 metros	7 metros
Número de canales
1	2	1
máx. poder de la lámpara
1800W	1800W	2000W
Nivel de luz
10-2000 lux	10-2000 lux	10-2000 lux
Desactivar retraso
1 s-20 min	1 s-20 min	1 s-20 min
Nivel de protección
IP 41	IP 41	IP 41

Todos los instrumentos están equipados con un medidor de luz ajustable incorporado y un control remoto (ver ).

SPHINX 104-360/2 tiene un segundo canal de salida, con un retraso de apagado de 10 segundos - 60 minutos, cuya señal se puede enviar al aire acondicionado, radiador de calefacción eléctrica, ventilador.

OMRON (Japón)

Empresa OMRON (Kyoto), fundada por Kazuma Tateishi en 1933. En los años de la posguerra, se convirtió en uno de los artífices del "milagro económico japonés".

La actividad principal es la producción de dispositivos de automatización y sensores. En esta zona posee más del 40% del mercado japonés. La facturación anual de la empresa supera los 5.000 millones de dólares.

Sensores fotoeléctricos de detección OMRON:

E3FA/E3FB-B/-V	E3H2	E3T-C
Detección de objetos: distancia máxima de detección
régimen de barreras
20 metros	15 metros	4 metros
modo reflejo
4 metros	3m	2 metros
modo difuso
1m	0,3 metros	0,3 metros
Fuente de luz (longitud de onda)
LED rojo (624 nm)	LED rojo (624 nm)	LED: infrarrojo (870 nm), rojo (630 nm)
Tensión de alimentación
10-30 V CC	10-30 V CC	10-30 V CC

El E3H2 tiene un indicador LED brillante para facilitar la alineación, y las dimensiones del E3T-C facilitan el montaje en espacios reducidos.

ESYLUX (Alemania)

ESYLUX (Arensburg) desarrolla y fabrica luminarias para alumbrado de emergencia y exterior, sensores de presencia y movimiento, detectores de humo, . Una confirmación del alto nivel de producción es la marca de calidad "Ingeniería alemana" que recibió. Sucursales y oficinas de ventas de la compañía están abiertas en 13 países

La tabla muestra ejemplos de sensores de presencia fabricados por ESYLUX.

PD 360/8 Básico	PD 360/8 Básico SMB	PD 180i/R
Principio de operación
infrarrojo	infrarrojo	infrarrojo
Método de montaje
techo	de techo, empotrable	de pared, empotrable
Ángulo de cobertura

A menudo, en la electrónica, un elemento de radio como un interruptor de láminas encuentra su aplicación. Su característica es la capacidad de cerrar contactos cuando se irradia con un campo magnético. ¿Qué significa esto? Tomando un simple imán o colocando un electroimán cerca del interruptor de láminas, puede cerrar y abrir fácilmente los contactos de este elemento de radio. En esencia, es una especie de sensor sin contacto.

Definición del concepto

¿Qué es un sensor de proximidad? Se entiende como un dispositivo electrónico que registra la presencia de un determinado objeto en el área de su acción y funciona sin influencias mecánicas o de otro tipo.

Los sensores sin contacto se utilizan en una amplia variedad de aplicaciones. Esta es la creación de electrodomésticos y sistemas para la protección de objetos, tecnologías industriales y la industria automotriz. Por cierto, en las personas este elemento se llama "interruptor de proximidad".

Ventajas

Entre las principales ventajas de los sensores sin contacto, se distinguen:

Dimensiones compactas;

Alto grado de estanqueidad;

Durabilidad y fiabilidad;

peso ligero;

Variedad de opciones de instalación;

Sin contacto con el objeto y sin retroalimentación.

Clasificación

Hay varios tipos de sensores de proximidad. Se clasifican según el principio de acción y son:

capacitivo;

óptico;

inductivo;

ultrasónico;

Magnéticamente sensible;

pirométrico.

Consideremos cada uno de estos tipos de dispositivos por separado.

Sensores capacitivos

Estos dispositivos se basan en la medición de condensadores eléctricos. En su dieléctrico es el objeto que es objeto de registro. El propósito de este tipo de sensor de proximidad es trabajar con una variedad de aplicaciones. Esto es, por ejemplo, el reconocimiento de gestos. Sensores de lluvia automotrices de producción capacitiva. Dichos dispositivos miden de forma remota el nivel de líquido durante el procesamiento de diversos materiales, etc.

El sensor de proximidad capacitivo es un sistema analógico que opera a una distancia de hasta setenta centímetros. A diferencia de otro tipo de dispositivos similares, tiene mayor precisión y sensibilidad. Después de todo, el cambio de capacitancia en él ocurre solo en unos pocos picofaradios.

El circuito de este tipo de sensor de proximidad incluye placas que consisten en una placa de circuito impreso conductor, además de carga. En este caso, se forma un condensador. Además, esto sucederá en cualquier momento, ya sea en un elemento conductor conectado a tierra o en algún objeto cuya constante dieléctrica sea diferente del aire. Dicho dispositivo también funcionará si una persona o parte de su cuerpo aparece en el área de cobertura del dispositivo, que será similar al potencial de tierra. A medida que se acerque, por ejemplo, a un dedo, la capacitancia del capacitor cambiará. E incluso teniendo en cuenta que el sistema no es lineal, no le resultará difícil detectar un objeto extraño que haya surgido dentro de los límites observados.

El diagrama de cableado para un sensor de proximidad de este tipo puede ser complicado. Se pueden usar varios elementos independientes entre sí en el dispositivo a la vez en las direcciones izquierda / derecha, así como hacia abajo / arriba. Esto ampliará las capacidades del dispositivo.

Sensores ópticos

Dichos interruptores de proximidad encuentran hoy su amplia aplicación en muchas ramas de la actividad humana, donde opera el equipo necesario para detectar objetos. Al conectar un sensor de proximidad, se utiliza la codificación. Esto le permite evitar el funcionamiento falso del dispositivo bajo la influencia de fuentes de luz extrañas. Estos sensores también funcionan a bajas temperaturas. En estas condiciones, se les colocan chaquetas térmicas.

¿Qué son los sensores ópticos sin supervisión? Este es un circuito electrónico que responde a un cambio en el flujo de luz que incide sobre el receptor. Este principio de funcionamiento le permite fijar la presencia o ausencia de un objeto en un área espacial particular.

Hay dos bloques principales en el diseño de sensores ópticos de proximidad. Uno de ellos es una fuente de radiación, y el segundo es un receptor. Pueden estar en el mismo edificio o en diferentes edificios.

Al considerar el principio de funcionamiento de un sensor sin contacto, se pueden distinguir tres tipos de dispositivos ópticos:

1. Barrera. El funcionamiento de los interruptores ópticos de este tipo (T) se realiza sobre un haz directo. En este caso, los dispositivos constan de dos partes separadas: un transmisor y un receptor, ubicados coaxialmente entre sí. El flujo de radiación que emite el emisor debe dirigirse exactamente al receptor. Cuando el rayo es interrumpido por un objeto, el interruptor se activa. Dichos sensores tienen una buena inmunidad al ruido. Además, no le temen a las gotas de lluvia, al polvo, etc.
2. difuso. El funcionamiento de los interruptores ópticos tipo D se basa en el uso de un haz reflejado por un objeto. El receptor y el transmisor de dicho dispositivo están ubicados en la misma carcasa. El emisor dirige el flujo hacia el objeto. El haz, reflejado desde su superficie, se distribuye en diferentes direcciones. En este caso, parte del flujo regresa, donde es captado por el receptor. Como resultado, el interruptor se activa.
3. Reflejo. Estos sensores ópticos de proximidad son de tipo R. Utilizan un haz reflejado por un reflector. El receptor y el emisor de dicho dispositivo también se encuentran en la misma carcasa. Cuando golpea el reflector, el haz se refleja, resulta estar en la zona del receptor, como resultado de lo cual se activa el dispositivo. Dichos dispositivos funcionan a una distancia del objeto de no más de 10 metros. Quizás su uso para fijar objetos translúcidos.

Sensores inductivos

El funcionamiento de este dispositivo se basa en el principio de tener en cuenta los cambios en la inductancia de sus componentes principales: la bobina y el núcleo. De ahí el nombre mismo de dicho sensor.

Los cambios en la inducción indican que apareció un objeto metálico en el campo magnético de la bobina, lo que lo cambió y, en consecuencia, todo el esquema de conexión, cuya función principal está asignada al comparador. En este caso, se envía una señal al relé y se corta la corriente eléctrica.

En base a esto, podemos hablar sobre el propósito principal de dicho dispositivo. Se utiliza para medir los movimientos de un equipo que debe apagarse si se exceden los límites de tráfico. Los propios sensores tienen límites de movimiento que van desde una micra hasta veinte milímetros. En este sentido, dicho dispositivo también se denomina interruptor de posición inductivo.

Una descripción general de los sensores sin contacto de este tipo nos permite distinguir varias variedades de ellos. Esta clasificación se basa en un número diferente de cables de conexión:

1. Dos hilos. Estos sensores inductivos se conectan directamente al circuito. Esta es la opción más simple, pero al mismo tiempo bastante caprichosa. Requiere una resistencia de carga nominal. Con una disminución o aumento en este indicador, el funcionamiento del dispositivo se vuelve incorrecto.
2. Tres hilos. Este tipo de sensor de inducción es el más común. En tales circuitos, se deben conectar dos cables al voltaje y uno, directamente a la carga.
3. Cuatro y cinco hilos. En estos sensores, dos cables están conectados a la carga y el quinto se usa para seleccionar el modo de operación deseado.

Sensores ultrasónicos

Estos dispositivos encuentran su amplia aplicación en varios campos de producción, resolviendo muchas tareas de automatización de ciclos tecnológicos. Los sensores de proximidad ultrasónicos se utilizan para determinar la ubicación y la distancia de varios objetos.

Sirven, por ejemplo, para detectar etiquetas, incluso transparentes, para medir distancias y controlar el movimiento de un objeto. Se utilizan para determinar el nivel de líquido. Surge la necesidad de esto, por ejemplo, para contabilizar el consumo de combustible durante las operaciones de transporte. Y estos son solo algunos de los muchos usos de los interruptores ultrasónicos.

Dichos sensores son bastante compactos. Se distinguen por una construcción de alta calidad y la ausencia de varias partes móviles. Este equipo no teme a la contaminación, que es bastante importante en las condiciones de producción, y además casi no requiere mantenimiento.

El sensor ultrasónico contiene un calentador piezoeléctrico, que es a la vez emisor y receptor. Este detalle estructural reproduce el flujo de impulsos sonoros, aceptándolo y convirtiendo la señal recibida en tensión. Luego se envía al controlador, que procesa los datos y calcula la distancia a la que se encuentra el objeto. Esta tecnología se llama ecolocalización.

El rango activo del sensor ultrasónico es el rango operativo de la detección. Esta es la distancia dentro de la cual un instrumento ultrasónico puede "ver" un objeto, ya sea que se acerque al elemento de detección en la dirección axial o se mueva a través del cono de sonido.

Según el principio de funcionamiento, los sensores ultrasónicos se distinguen:

1. Provisiones. Dichos dispositivos se utilizan para calcular el intervalo de tiempo requerido para el paso del sonido desde el dispositivo hasta un objeto en particular y viceversa. Los sensores de posición ultrasónicos sin contacto se utilizan para controlar la ubicación y presencia de varios mecanismos, así como para contarlos. Dichos dispositivos también se utilizan como indicador de nivel para varios líquidos o materiales a granel.
2. Distancias y movimientos. El principio de funcionamiento de tales dispositivos es similar al utilizado en el dispositivo descrito anteriormente. La diferencia está solo en el tipo de señal que está presente en la salida. Es analógico, no discreto. Los sensores de este tipo se utilizan para convertir los indicadores disponibles de la distancia al objeto en ciertas señales eléctricas.

Sensores magnéticamente sensibles

Estos interruptores se utilizan para el control de posición. Los sensores se activan por la aproximación de un imán, que se encuentra en la parte móvil del mecanismo. Dichos dispositivos tienen un rango de temperatura extendido (de -60 a +125 grados Celsius). Esta funcionalidad le permite automatizar una gran cantidad de procesos de producción complejos.

Se utiliza un sensor de temperatura sin contacto de tipo magnéticamente sensible:

En industrias químicas y metalúrgicas;

En las regiones del Extremo Norte;

Sobre material rodante;

en unidades de refrigeración;

En camiones grúa;

Encuentran su aplicación en los sistemas de seguridad de los edificios, así como para la apertura automática de ventanas y puertas de entrada.

Los más modernos y rápidos son sensores magnéticamente sensibles que funcionan con el efecto Hall. No están sujetos a desgaste mecánico, ya que tienen una llave de salida electrónica. El recurso de tales sensores es prácticamente ilimitado. En este sentido, su uso es una solución rentable y práctica a los problemas de medir el número de revoluciones del eje, fijar la ubicación de objetos que se mueven rápidamente, etc.

Cuando se mide el nivel de líquidos, se utilizan ampliamente sensores flotantes magnéticamente sensibles. Son la mejor opción para determinar los indicadores requeridos debido al precio económico y la simplicidad del diseño.

Sensores de microondas

Este tipo de interruptores de proximidad es la opción de diseño más versátil, que le permite lograr un escaneo continuo del área de servicio. Debe tenerse en cuenta que se encuentran en una categoría de precio más alta que, por ejemplo, las contrapartes ultrasónicas.

El funcionamiento de dicho dispositivo se debe a la radiación de ondas electromagnéticas que tienen una alta frecuencia, cuyo valor es algo diferente en dispositivos de diferentes fabricantes. Los sensores de microondas están sintonizados para escanear y recibir ondas reflejadas. Esto permite que el dispositivo registre hasta los más mínimos cambios en el fondo electromagnético. Si esto sucede, el sistema de advertencia conectado al sensor se activa inmediatamente en forma de alarma, iluminación, etc.

Los dispositivos de microondas tienen mayor precisión y sensibilidad. Para ellos, las paredes de ladrillo, las puertas y los muebles no son obstáculos. Este hecho debe tenerse en cuenta al instalar el sistema. El nivel de sensibilidad del dispositivo se puede cambiar ajustando el sensor de movimiento.

Los interruptores de microondas se utilizan para controlar la iluminación interior y exterior, dispositivos de alarma, aparatos eléctricos, etc.

Sensores pirométricos

El cuerpo de cualquier ser vivo se caracteriza por la presencia de radiación térmica, que es un haz de ondas electromagnéticas de diferente longitud. A medida que aumenta la temperatura corporal, también aumenta la cantidad de energía que irradia.

En base a la fijación de la radiación térmica, funcionan sensores, que se denominan sensores pirométricos. Ellos son:

Radiación total, que mide la energía térmica total del cuerpo;

Radiación parcial, midiendo la energía del área limitada por el receptor;

Relación espectral, que da un indicador de la relación de la energía de ciertas partes del espectro.

Los sensores-sensores sin contacto se utilizan con mayor frecuencia en dispositivos que registran el movimiento de objetos.

Interruptores táctiles

Las tecnologías en desarrollo han afectado a casi todas las esferas de la vida humana. No pasaron por alto los problemas de mejoras para el hogar. Un ejemplo sorprendente de esto es el interruptor táctil. Este dispositivo le permite controlar la iluminación de la habitación con un ligero toque.

El interruptor táctil funciona inmediatamente incluso con el más mínimo toque en el botón. Su diseño incluye tres elementos principales. Entre ellos:

1. Una unidad de control que procesa la señal entrante y la transmite a los elementos necesarios.
2. Dispositivo de conmutación. Esta parte cierra y abre el circuito, y también cambia la cantidad de corriente consumida por la lámpara.
3. Panel de control (táctil). Con esta parte, el interruptor recibe señales del control remoto o del tacto. Los dispositivos más modernos se activan al pasar una mano junto a ellos.

Los modelos estándar pueden:

Encender y apagar la luz;

Ajustar el brillo;

Supervisar el funcionamiento de los dispositivos de calefacción, informando los cambios de temperatura;

Abrir y cerrar persianas;

Enciende y apaga los dispositivos domésticos.

Los interruptores táctiles producen varios tipos. Se selecciona un modelo específico en función de las necesidades de un edificio de oficinas o residencial. Por ejemplo, el deseo de adquirir e instalar un dispositivo sensor puede surgir por la ubicación de un interruptor fijo en un lugar inconveniente con la imposibilidad de trasladarlo. O tal vez una persona vive en una casa o departamento, cuya movilidad es limitada. A veces, los interruptores estacionarios están a tal altura que son inaccesibles para los niños. Resolver el problema requerirá la selección de un modelo específico. Algunos propietarios prefieren instalar interruptores táctiles para cambiar el brillo de la luz sin levantarse de la cama, etc.

Los sensores son dispositivos complejos que a menudo se utilizan para detectar y responder a señales eléctricas u ópticas. El dispositivo convierte un parámetro físico (temperatura, presión arterial, humedad, velocidad) en una señal que el dispositivo puede medir.

La clasificación de los sensores en este caso puede ser diferente. Hay varios parámetros básicos para la distribución de dispositivos de medición, que se discutirán más adelante. Básicamente, esta separación se debe a la acción de varias fuerzas.

Esto es fácil de explicar con el ejemplo de la medición de temperatura. El mercurio en un termómetro de vidrio se expande y comprime el líquido para convertir la temperatura medida, que puede ser leída por un observador desde un tubo de vidrio calibrado.

Criterios de elección

Hay ciertas características que deben tenerse en cuenta al clasificar un sensor. Se enumeran a continuación:

1. Exactitud.
2. Condiciones ambientales: por lo general, los sensores tienen limitaciones de temperatura y humedad.
3. Rango - límite de medición del sensor.
4. La calibración es esencial para la mayoría de los instrumentos de medición ya que las lecturas cambian con el tiempo.
5. Precio.
6. Repetibilidad: las lecturas variables se miden repetidamente en el mismo entorno.

Distribución de categorías

Las clasificaciones de los sensores se dividen en las siguientes categorías:

1. El número de entrada principal de argumentos.
2. Principios de transducción (uso de efectos físicos y químicos).
3. Material y tecnología.
4. Cita.

El principio de transducción es un criterio fundamental que se sigue para la recolección efectiva de información. Por lo general, los criterios logísticos son seleccionados por el equipo de desarrollo.

La clasificación de los sensores en función de sus propiedades se distribuye de la siguiente manera:

1. Temperatura: termistores, termopares, termorresistencias, microcircuitos.
2. Presión: Fibra Óptica, Vacío, Manómetros Flexibles Base Líquida, LVDT, Electrónica.
3. Flujo: electromagnético, presión diferencial, desplazamiento posicional, masa térmica.
4. Sensores de nivel: presión diferencial, radiofrecuencia ultrasónica, radar, desplazamiento térmico.
5. Proximidad y desplazamiento: LVDT, fotovoltaica, capacitiva, magnética, ultrasónica.
6. Biosensores: espejo resonante, electroquímico, resonancia de plasmón superficial, potenciométrico direccionable por luz.
7. Imagen: Dispositivos de carga acoplada, CMOS.
8. Gas y química: semiconductores, infrarrojos, conducción, electroquímica.
9. Aceleración: giroscopios, acelerómetros.
10. Otros: sensor de humedad, sensor de velocidad, masa, sensor de inclinación, fuerza, viscosidad.

Este es un grupo grande que consta de subsecciones. Cabe destacar que con el descubrimiento de nuevas tecnologías, las secciones se actualizan constantemente.

Propósito de la clasificación del sensor según la dirección de uso:

1. Control, medición y automatización del proceso productivo.
2. Uso no industrial: aviación, dispositivos médicos, automóviles, electrónica de consumo.

Los sensores se pueden clasificar según sus requisitos de potencia:

1. Sensor activo: dispositivos que requieren energía. Por ejemplo, LiDAR (detección de luz y telémetro), una celda fotoconductora.
2. Sensor pasivo: sensores que no requieren energía. Por ejemplo, radiómetros, fotografía cinematográfica.

Estas dos secciones incluyen todos los dispositivos conocidos por la ciencia.

En las aplicaciones actuales, el propósito de la clasificación del sensor se puede agrupar de la siguiente manera:

1. Acelerómetros: basados ​​en tecnología de sensores microelectromecánicos. Se utilizan para monitorear a los pacientes que encienden marcapasos. y sistemas dinámicos del vehículo.
2. Biosensores - basados ​​en tecnología electroquímica. Se utiliza para analizar alimentos, dispositivos médicos, agua y detectar patógenos biológicos peligrosos.
3. Sensores de imagen: basados ​​en tecnología CMOS. Se utilizan en electrónica de consumo, biometría, vigilancia de tráfico y seguridad e imágenes informáticas.
4. Detectores de movimiento: basados ​​en tecnologías infrarrojas, ultrasónicas y de microondas/radar. Utilizado en videojuegos y simulaciones, activación de luz y detección de seguridad.

Tipos de sensores

También hay un grupo central. Se divide en seis áreas principales:

1. Temperatura.
2. Radiación infrarroja.
3. Ultravioleta.
4. Sensor.
5. Acercamiento, movimiento.
6. Ultrasonido.

Cada grupo puede incluir subsecciones, si la tecnología se usa incluso parcialmente como parte de un dispositivo en particular.

1. Sensores de temperatura

Este es uno de los principales grupos. La clasificación de sensores de temperatura une a todos los dispositivos que tienen la capacidad de evaluar parámetros basados ​​en el calentamiento o enfriamiento de un tipo particular de sustancia o material.

Este dispositivo recopila información de temperatura de una fuente y la convierte en un formato que otros equipos o personas pueden entender. La mejor ilustración de un sensor de temperatura es el mercurio en un termómetro de vidrio. El mercurio en el vidrio se expande y contrae con los cambios de temperatura. La temperatura exterior es el elemento de partida para medir el indicador. El observador observa la posición del mercurio para medir el parámetro. Hay dos tipos principales de sensores de temperatura:

1. sensores de contacto. Este tipo de dispositivo requiere contacto físico directo con el objeto o portador. Controlan la temperatura de sólidos, líquidos y gases en un amplio rango de temperatura.
2. Sensores sin contacto. Este tipo de sensor no requiere ningún contacto físico con el objeto o medio medido. Controlan sólidos y líquidos no reflectantes, pero son inútiles para gases debido a su transparencia natural. Estos instrumentos utilizan la ley de Planck para medir la temperatura. Esta ley se refiere al calor emitido por la fuente para medir el punto de referencia.

Trabajando con varios dispositivos

El principio de funcionamiento y clasificación de los sensores de temperatura también se dividen en el uso de la tecnología en otro tipo de equipos. Estos pueden ser tableros en un automóvil y unidades de producción especiales en una tienda industrial.

1. Termopar: los módulos están hechos de dos cables (cada uno, de diferentes aleaciones o metales homogéneos), que forman una transición de medición al conectarse en un extremo. Esta unidad de medida está abierta a los elementos estudiados. El otro extremo del cable termina con un dispositivo de medición donde se forma una unión de referencia. La corriente fluye a través del circuito porque las temperaturas de las dos uniones son diferentes. El voltaje de milivoltios resultante se mide para determinar la temperatura en la unión.
2. Los detectores de temperatura de resistencia (RTD) son tipos de termistores que se fabrican para medir la resistencia eléctrica a medida que cambia la temperatura. Son más caros que cualquier otro dispositivo de detección de temperatura.
3. termistores Son otro tipo de resistencia térmica en la que un gran cambio de resistencia es proporcional a un pequeño cambio de temperatura.

2. sensor de infrarrojos

Este dispositivo emite o detecta radiación infrarroja para determinar la fase específica en el ambiente. Como regla general, la radiación térmica es emitida por todos los objetos en el espectro infrarrojo. Este sensor detecta un tipo de fuente que no es visible para el ojo humano.

La idea básica es utilizar LED infrarrojos para transmitir ondas de luz a un objeto. Se debe usar otro diodo IR del mismo tipo para detectar la onda reflejada del objeto.

Principio de operación

La clasificación de sensores en el sistema de automatización en esta dirección es común. Esto se debe al hecho de que la tecnología permite utilizar herramientas adicionales para evaluar parámetros externos. Cuando un receptor de infrarrojos se expone a la luz infrarroja, se desarrolla una diferencia de voltaje entre los cables. Las propiedades eléctricas de los componentes del sensor IR se pueden utilizar para medir la distancia a un objeto. Cuando un receptor de infrarrojos se expone a la luz, se desarrolla una diferencia de potencial entre los cables.

Donde se aplica:

1. Termografía: De acuerdo con la ley de la radiación de los objetos, es posible observar el ambiente con o sin luz visible usando esta tecnología.
2. Calefacción: la radiación infrarroja se puede utilizar para cocinar y calentar alimentos. Pueden quitar el hielo de las alas de los aviones. Los convertidores son populares en el campo industrial, como la impresión, el moldeado de plástico y la soldadura de polímeros.
3. Espectroscopia: esta técnica se utiliza para identificar moléculas mediante el análisis de enlaces constituyentes. La tecnología utiliza radiación de luz para estudiar compuestos orgánicos.
4. Meteorología: medir la altura de las nubes, calcular la temperatura de la tierra y la superficie es posible si los satélites meteorológicos están equipados con radiómetros de exploración.
5. Fotobiomodulación: utilizado para la quimioterapia en pacientes con cáncer. Además, la tecnología se utiliza para tratar el virus del herpes.
6. Climatología: seguimiento del intercambio de energía entre la atmósfera y la tierra.
7. Comunicación: un láser infrarrojo proporciona luz para la comunicación por fibra óptica. Estas emisiones también se utilizan para comunicaciones de corta distancia entre dispositivos móviles y periféricos informáticos.

3. sensor ultravioleta

Estos sensores miden la intensidad o potencia de la radiación ultravioleta incidente. Una forma de radiación electromagnética tiene una longitud de onda más larga que los rayos X, pero aún así es más corta que la radiación visible.

Se utiliza un material activo conocido como diamante policristalino para medir de manera confiable el ultravioleta. Los instrumentos pueden detectar varios impactos ambientales.

Criterios de selección de dispositivos:

1. Rangos de longitud de onda en nanómetros (nm) que pueden ser detectados por sensores ultravioleta.
2. Temperatura de trabajo.
3. Exactitud.
4. Rango de poder.

Principio de operación

El sensor UV recibe un tipo de señal de energía y transmite otro tipo de señales. Para observar y registrar estos flujos de salida, se envían a un medidor eléctrico. Para crear gráficos e informes, los indicadores se transfieren a un convertidor de analógico a digital (ADC) y luego a una computadora con software.

Utilizado en los siguientes dispositivos:

1. Los fototubos UV son sensores sensibles a la radiación que monitorean el tratamiento del aire UV, el tratamiento del agua UV y la exposición solar.
2. Sensores de luz: miden la intensidad del haz incidente.
3. Los sensores de espectro ultravioleta son dispositivos de carga acoplada (CCD) que se utilizan en la obtención de imágenes de laboratorio.
4. detectores ultravioleta.
5. Detectores UV bactericidas.
6. Sensores de fotoestabilidad.

4. Sensor táctil

Este es otro gran grupo de dispositivos. La clasificación de los sensores de presión se utiliza para evaluar los parámetros externos responsables de la aparición de características adicionales bajo la acción de un determinado objeto o sustancia.

El sensor táctil actúa como una resistencia variable según donde esté conectado.

El sensor táctil consta de:

1. Una sustancia completamente conductora como el cobre.
2. Material intermedio aislado como espuma o plástico.
3. Material parcialmente conductor.

Sin embargo, no hay una división estricta. La clasificación de los sensores de presión se establece eligiendo un sensor específico, que evalúa el voltaje emergente dentro o fuera del objeto en estudio.

Principio de operación

Un material parcialmente conductor se opone al flujo de corriente. El principio del codificador lineal es que el flujo de corriente se considera más opuesto cuando la longitud del material a través del cual debe pasar la corriente es mayor. Como resultado, la resistencia del material cambia al cambiar la posición en la que entra en contacto con un objeto completamente conductor.

La clasificación de los sensores de automatización se basa completamente en el principio descrito. Aquí, los recursos adicionales están involucrados en forma de software especialmente desarrollado. Por lo general, el software está asociado con sensores táctiles. Los dispositivos pueden recordar el "último toque" cuando el sensor está desactivado. Pueden registrar el "primer toque" tan pronto como se activa el sensor y comprender todos los significados asociados con él. Esta acción es similar a mover el mouse de una computadora al otro extremo de la alfombrilla para mover el cursor al otro lado de la pantalla.

5. Sensor de proximidad

Cada vez más, los vehículos modernos utilizan esta tecnología. La clasificación de sensores eléctricos que utilizan módulos de luz y sensores está ganando popularidad entre los fabricantes de automóviles.

El sensor de proximidad detecta la presencia de objetos que están casi sin puntos de contacto. Como no hay contacto entre los módulos y el objeto percibido y no hay piezas mecánicas, estos dispositivos tienen una larga vida útil y una alta fiabilidad.

Diferentes tipos de sensores de proximidad:

1. Sensores de proximidad inductivos.
2. Sensores de proximidad capacitivos.
3. Sensores de proximidad ultrasónicos.
4. Sensores fotoeléctricos.
5. Sensores de pasillo.

Principio de operación

El sensor de proximidad emite un campo electromagnético o electrostático o un haz de radiación electromagnética (como infrarrojos) y espera una señal de respuesta o cambios en el campo. El objeto a detectar se conoce como el objetivo del módulo de registro.

La clasificación de los sensores según el principio de funcionamiento y finalidad será la siguiente:

1. Dispositivos inductivos: hay un oscilador en la entrada que cambia la resistencia de pérdida a la proximidad de un medio conductor de electricidad. Estos dispositivos son los preferidos para objetos metálicos.
2. Sensores de proximidad capacitivos: estos convierten el cambio en la capacitancia electrostática entre los electrodos de detección y tierra. Esto ocurre al acercarse a un objeto cercano con un cambio en la frecuencia de oscilación. Para detectar un objeto cercano, la frecuencia de oscilación se convierte en un voltaje de CC, que se compara con un valor de umbral predeterminado. Estos dispositivos son los preferidos para objetos de plástico.

La clasificación de equipos de medición y sensores no se limita a la descripción y los parámetros anteriores. Con la llegada de nuevos modelos de instrumentos de medición, el grupo general está aumentando. Se han aprobado varias definiciones para distinguir entre sensores y transductores. Los sensores se pueden definir como un elemento que detecta energía para producir una variante en la misma forma de energía o en una diferente. El sensor convierte el valor medido en la señal de salida deseada utilizando el principio de conversión.

Según las señales recibidas y creadas, el principio se puede dividir en los siguientes grupos: eléctrico, mecánico, térmico, químico, radiante y magnético.

6. Sensores ultrasónicos

Se utiliza un sensor ultrasónico para detectar la presencia de un objeto. Esto se logra emitiendo ondas ultrasónicas desde el cabezal del dispositivo y luego recibiendo la señal ultrasónica reflejada desde el objeto correspondiente. Ayuda a detectar la posición, presencia y movimiento de objetos.

Debido a que los sensores ultrasónicos se basan en el sonido en lugar de la luz para la detección, se utilizan ampliamente en las mediciones del nivel del agua, los procedimientos de exploración médica y en la industria automotriz. Las ondas ultrasónicas pueden detectar objetos invisibles como transparencias, botellas de vidrio, botellas de plástico y láminas de vidrio con sus sensores reflectantes.

Principio de operación

La clasificación de los sensores inductivos se basa en el alcance de su uso. Aquí es importante tener en cuenta las propiedades físicas y químicas de los objetos. El movimiento de las ondas ultrasónicas difiere según la forma y el tipo de medio. Por ejemplo, las ondas ultrasónicas viajan directamente a través de un medio homogéneo y se reflejan y transmiten de regreso al límite entre diferentes medios. El cuerpo humano en el aire provoca una reflexión significativa y se puede detectar fácilmente.

La tecnología utiliza los siguientes principios:

1. Multireflexión. La reflexión múltiple ocurre cuando las ondas se reflejan más de una vez entre el sensor y el objetivo.
2. Zona límite. La distancia de detección mínima y la distancia de detección máxima se pueden ajustar. Esto se llama la zona límite.
3. zona de detección. Este es el intervalo entre la superficie del cabezal del sensor y la distancia mínima de detección obtenida ajustando la distancia de escaneo.

Los dispositivos equipados con esta tecnología permiten escanear varios tipos de objetos. Las fuentes ultrasónicas se utilizan activamente en la creación de vehículos.

* Este trabajo no es un trabajo científico, no es un trabajo final de calificación y es el resultado del procesamiento, estructuración y formateo de la información recopilada, destinado a ser utilizado como fuente de material para la autoelaboración del trabajo educativo.

1. El concepto de sensor

Una persona percibe la forma, el tamaño y el color de los objetos circundantes con los ojos, escucha los sonidos con los oídos, huele los olores con la nariz. Suelen hablar de cinco tipos de sensaciones asociadas a la vista, el oído, el olfato, el gusto y el tacto. Para la formación de sensaciones, una persona necesita estimulación externa de ciertos órganos: "sensores sensoriales". Para varios tipos de sensaciones, el papel de los sensores lo desempeñan ciertos órganos de los sentidos:

visión ojos

Orejas Auditivas

lenguaje del gusto

oler la nariz

tocar la piel

Sin embargo, los órganos de los sentidos por sí solos no son suficientes para obtener la sensación. Por ejemplo, con la sensación visual, no significa en absoluto que una persona vea solo a través de los ojos. Es bien sabido que a través de los ojos, las irritaciones del ambiente externo en forma de señales se transmiten a través de fibras nerviosas al cerebro y ya en él se forma una sensación de grande y pequeño, blanco y negro, etc. Este esquema general para la aparición de sensaciones también se aplica a la audición, el olfato y otros tipos de sensaciones, es decir, de hecho, los estímulos externos como algo dulce o amargo, silencioso o ruidoso son evaluados por el cerebro, que necesita sensores que respondan a estos estímulos.

Un sistema similar se forma en la automatización. El proceso de control consiste en recibir información sobre el estado del objeto de control, su control y procesamiento por parte del dispositivo central y emitir señales de control a los actuadores. Los sensores de cantidades no eléctricas se utilizan para recibir información. Así se controlan la temperatura, los movimientos mecánicos, la presencia o ausencia de objetos, la presión, los caudales de líquidos y gases, la velocidad de rotación, etc.

2. Principio de funcionamiento y clasificación

Los sensores informan sobre el estado del entorno externo interactuando con él y convirtiendo la respuesta a esta interacción en señales eléctricas. Hay muchos fenómenos y efectos, tipos de transformación de propiedades y energía que se pueden utilizar para crear sensores. Al clasificar los sensores, a menudo se utiliza como base el principio de su funcionamiento, que, a su vez, puede basarse en fenómenos y propiedades físicas o químicas.

3. Tipos principales:

3.1. Sensores de temperatura

Nos encontramos con la temperatura todos los días, y esta es la cantidad física más familiar para nosotros. Entre otros sensores, los sensores de temperatura se distinguen por una variedad particularmente grande de tipos y son uno de los más comunes.

El termómetro de vidrio con una columna de mercurio se conoce desde la antigüedad y se usa ampliamente en la actualidad. Los termistores de resistencia, que cambian bajo la influencia de la temperatura, se usan con bastante frecuencia en varios dispositivos debido al costo relativamente bajo de sensores de este tipo. Hay tres tipos de termistores: negativos (la resistencia disminuye con la temperatura), positivos (la resistencia aumenta con la temperatura) y críticos (la resistencia aumenta en un umbral de temperatura). Por lo general, la resistencia cambia bastante bruscamente bajo la influencia de la temperatura. Para expandir la sección lineal de este cambio, las resistencias se conectan en paralelo y en serie con el termistor.

Los termopares se utilizan especialmente en el campo de las mediciones. Utilizan el efecto Seebeck: surge una fem en una unión de metales diferentes, aproximadamente proporcional a la diferencia de temperatura entre la unión y sus terminales. El rango de temperaturas medido por un termopar depende de los metales utilizados. Las ferritas y los condensadores sensibles a la temperatura utilizan la influencia de la temperatura en la permitividad magnética y dieléctrica, respectivamente, a partir de un cierto valor, que se denomina temperatura de Curie y para un sensor en particular depende de los materiales utilizados en él. Los diodos y tiristores térmicamente sensibles son sensores semiconductores que utilizan la dependencia de la temperatura de la conductividad de una unión p-n (generalmente en un cristal de silicio). Recientemente, los llamados sensores de temperatura integrados, que son un diodo térmicamente sensible en un solo chip con circuitos periféricos, como un amplificador, etc., han encontrado una aplicación práctica.

3.2. Sensores ópticos.

Al igual que los sensores de temperatura, los sensores ópticos se distinguen por una amplia variedad y aplicación masiva según el principio de conversión opto-eléctrica, estos sensores se pueden dividir en cuatro tipos: basados ​​en los efectos de emisión fotoelectrónica, fotoconductividad, fotovoltaica y piroeléctrica. La emisión fotovoltaica, o efecto fotoeléctrico externo,0 es la emisión de electrones cuando la luz incide sobre un cuerpo físico. Para que los electrones escapen del cuerpo físico, necesitan superar la barrera de energía. Dado que la energía de los fotoelectrones es proporcional a 1hc/l0 (donde 1h0 es la constante de Planck, 1c0 es la velocidad de la luz, 1l0 es la longitud de onda de la luz), cuanto más corta sea la longitud de onda de la luz irradiada, mayor será la energía de los electrones y más fácil les resulta superar la barrera especificada.

El efecto de la fotoconductividad, o el efecto fotoeléctrico interno,0 es un cambio en la resistencia eléctrica de un cuerpo físico cuando es irradiado con luz. Entre los materiales que tienen el efecto de la fotoconductividad se encuentran ZnS, CdS, GaAs, Ge, PbS, etc. La sensibilidad espectral máxima de CdS recae aproximadamente en la luz con una longitud de onda de 500-550 nm, que corresponde aproximadamente a la mitad de la sensibilidad. zona de visión humana. Los sensores ópticos que funcionan con el efecto de la fotoconductividad se recomiendan para su uso en medidores de exposición para cámaras fotográficas y de cine, en interruptores y atenuadores automáticos, detectores de llama, etc. La desventaja de estos sensores es una respuesta lenta (50 ms o más).

El efecto fotovoltaico 0 consiste en la aparición de una FEM en los terminales de una unión p-n en un semiconductor irradiado con luz. Bajo la influencia de la luz, aparecen electrones libres y huecos dentro de la unión p-n y se genera un EMF. Los sensores típicos que funcionan según este principio son los fotodiodos, los fototransistores. El mismo principio de funcionamiento tiene una parte optoeléctrica de sensores de imagen bidimensionales de estado sólido, como sensores en dispositivos de carga acoplada (sensores CCD). El silicio es el material de sustrato más utilizado para sensores fotovoltaicos. La velocidad de respuesta relativamente rápida y la alta sensibilidad desde el infrarrojo cercano (IR) hasta la luz visible proporcionan a estos sensores una amplia gama de aplicaciones. Los efectos piroeléctricos 0 son fenómenos en los que las cargas eléctricas correspondientes a estos cambios surgen en la superficie de un cuerpo físico debido a cambios en el "relieve" de la temperatura superficial. Entre los materiales con propiedades similares se encuentran muchos otros llamados materiales piroeléctricos. Un transistor de efecto de campo está integrado en la carcasa del sensor, lo que permite que la alta impedancia del elemento pirotécnico con sus cargas eléctricas óptimas se convierta en una impedancia de salida más baja y óptima del sensor. De este tipo de sensores, los sensores IR son los más utilizados. Entre los sensores ópticos, hay pocos que tengan suficiente sensibilidad en todo el rango de luz.

La mayoría de los sensores tienen una sensibilidad óptima en la parte más estrecha del espectro ultravioleta, visible o infrarrojo. Las principales ventajas sobre otros tipos de sensores:

1. Posibilidad de detección sin contacto.

2. Posibilidad (con la óptica adecuada) de medir tanto objetos extremadamente grandes como extremadamente pequeños.

3. Alta velocidad de respuesta.

4. Facilidad de uso de la tecnología integrada (los sensores ópticos suelen ser de estado sólido y semiconductores), lo que proporciona un tamaño pequeño y una larga vida útil.

5. Amplio alcance de uso: medición de varias cantidades físicas, detección de formas, reconocimiento de objetos, etc. Junto con las ventajas, los sensores ópticos también tienen algunas desventajas, a saber, son sensibles a la contaminación, afectados por la luz externa, la luz de fondo y la temperatura (con una base de semiconductores).

3.3. Sensores de presión.

Los sensores de presión siempre tienen una gran demanda y son ampliamente utilizados.

El principio del registro de presión sirve como base para muchos otros tipos de sensores, como sensores de masa, posición, nivel y caudal, etc. En la gran mayoría de los casos, la indicación de presión se realiza debido a la deformación de cuerpos elásticos, como como diafragma, tubo de Proudhon, membrana corrugada. Dichos sensores tienen suficiente fuerza, bajo costo, pero es difícil obtener señales eléctricas en ellos. Los sensores de presión potenciométricos (reostáticos), capacitivos, de inducción, magnetoestrictivos y ultrasónicos tienen una señal eléctrica en la salida, pero son relativamente difíciles de fabricar.

Actualmente, las galgas extensométricas se utilizan cada vez más como sensores de presión. Particularmente prometedoras son las galgas extensiométricas de semiconductores del tipo de difusión. Las galgas extensiométricas de difusión de sustrato de silicio son muy sensibles, de tamaño pequeño y se integran fácilmente con los circuitos periféricos. Al grabar con tecnología de película delgada, se forma un diafragma redondo en la superficie de un cristal de silicio con una conductividad de 1 n 0. En los bordes del diafragma se depositan por difusión resistencias de película con conductividad 1p 0. Si se aplica presión al diafragma, entonces la resistencia de algunas resistencias aumenta, mientras que otras disminuyen.

La señal de salida del sensor se forma utilizando un circuito puente, que incluye estas resistencias. Los sensores de presión de semiconductores de tipo difusión, como el descrito anteriormente, son muy utilizados en la electrónica del automóvil, en todo tipo de compresores. Los principales problemas son la dependencia de la temperatura, la inestabilidad del entorno externo y la vida útil.

3.4. Sensores de humedad y analizadores de gases.

La humedad es un parámetro físico al que, al igual que la temperatura, se enfrenta una persona desde los tiempos más remotos; sin embargo, los sensores fiables no estuvieron disponibles durante mucho tiempo. En la mayoría de los casos, se utilizó pelo humano o de caballo para tales sensores, que se alargaba o acortaba con los cambios de humedad. En la actualidad, para determinar la humedad se utiliza una película de polímero recubierta con cloruro de litio, que se hincha con la humedad. Sin embargo, los sensores basados ​​en esta base tienen histéresis, inestabilidad de características con el tiempo y un rango de medición estrecho. Más modernos son los sensores que utilizan cerámica y electrolitos sólidos. Eliminaron las deficiencias anteriores. Un área de aplicación de los sensores de humedad es una variedad de reguladores atmosféricos. Los sensores de gas se utilizan ampliamente en plantas de fabricación para detectar varios tipos de gases nocivos y en locales domésticos para detectar fugas de gas combustible. En muchos casos, se requiere detectar ciertos tipos de gas y es deseable tener sensores de gas que tengan una respuesta selectiva al entorno gaseoso. Sin embargo, la reacción a otros componentes del gas dificulta la creación de sensores de gas selectivos con alta sensibilidad y confiabilidad. Los sensores de gas se pueden fabricar sobre la base de MOSFET, celdas galvánicas, electrolitos sólidos utilizando los fenómenos de catálisis, interferencia, absorción de rayos infrarrojos, etc. Para detectar la fuga de gas doméstico, como gas natural licuado o gas combustible como propano, se utilizan principalmente cerámicas semiconductoras, en particular, o dispositivos que funcionan según el principio de combustión catalítica. Cuando se utilizan sensores de gas y humedad para registrar el estado de varios medios, incluidos los agresivos, a menudo surge el problema de la durabilidad.

3.5. Sensores magnéticos.

La característica principal de los sensores magnéticos, al igual que los ópticos, es la velocidad y la capacidad de detectar y medir sin contacto, pero a diferencia de los sensores ópticos, este tipo de sensor no es sensible a la contaminación. Sin embargo, debido a la naturaleza de los fenómenos magnéticos, el funcionamiento eficaz de estos sensores depende en gran medida de un parámetro como la distancia y, por lo general, se requiere suficiente proximidad al campo magnético para los sensores magnéticos.

Los sensores Hall son bien conocidos entre los sensores magnéticos. Actualmente, se utilizan como elementos discretos, pero el uso de elementos Hall en forma de circuitos integrados fabricados sobre un sustrato de silicio se está expandiendo rápidamente. Dichos circuitos integrados cumplen mejor con los requisitos actuales para sensores. Los elementos semiconductores magnetorresistivos tienen una larga historia de desarrollo. Ahora, la investigación y el desarrollo de sensores magnetorresistivos que usan ferromagnetos ha revivido nuevamente. La desventaja de estos sensores es el estrecho rango dinámico de cambios detectables en el campo magnético. Sin embargo, la alta sensibilidad, así como la posibilidad de crear sensores de elementos múltiples en forma de circuitos integrados por pulverización catódica, es decir, la capacidad de fabricación de su producción, son ventajas innegables.

Lista de literatura usada

1. Kako N., Yamane Ya. Sensores y microcomputadoras. L: Átomo de energía Publicado, 1986

2. U. Titze, K. Shenk. Circuitos de semiconductores. M: Mir, 1982

3. P. Horowitz, W. Hill. El arte de los circuitos v.2, M: Mir, 1984

4. Libro de referencia de un diseñador radioaficionado. M: Radio y comunicación, 1990.