Un capteur est dit actif s'il se convertit. Qu'est-ce qu'un capteur ? Capteur de pression d'huile - fonctions, panne

Éléments des systèmes de contrôle automatique

Automatisation- une branche de la science et de la technologie relative à la gestion de divers processus et au contrôle de leur déroulement, réalisée sans participation humaine directe.

La gestion de divers processus sans intervention humaine s'appelle contrôle automatique, et les moyens techniques par lesquels cela est réalisé - grâce à l'automatisation.

Les paramètres du processus de production qui doivent être constamment maintenus ou modifiés selon une certaine loi sont appelés quantité contrôlée.

Un ensemble de moyens techniques conçus pour automatiser les processus de production est système automatique.

Selon les fonctions exercées, on distingue les systèmes automatiques contrôle, gestion et régulation.

Les systèmes se composent d'un objet de contrôle et d'un dispositif de contrôle automatique. Si les influences d'entrée pour l'appareil de commande sont uniquement des influences externes, le système est appelé ouvrir(sans feedback), si externe et interne - fermé(avec commentaires).

Selon la méthode de génération des signaux de commande, les systèmes sont divisés en continu Et discret(numérique).

Les systèmes d'automatisation se composent d'un certain nombre d'éléments interconnectés qui remplissent certaines fonctions et fournissent un processus de contrôle complet.

Conformément aux fonctions exercées, tous les éléments du système automatique sont divisés en trois groupes :

1) mesurer

2) transformateur

3) exécutif

Mesure Le groupe se compose de différents types de capteurs.

Transformateur— appareils d'amplification, régulateurs, appareils numériques et à microprocesseur.

Exécutif— moteurs électriques, contacteurs, vannes de régulation, etc.

Éléments d'automatisation sont appelés dispositifs structurellement complets qui remplissent certaines fonctions indépendantes de conversion de signal dans les systèmes d'automatisation.

Chaque élément convertit l'énergie reçue de l'élément précédent et la transfère au suivant. Les éléments peuvent être électriques ou non électriques : hydrauliques, pneumatiques, mécaniques, etc.

L'exigence la plus importante pour les appareils d'automatisation est une fiabilité élevée. Un fonctionnement peu fiable du système de contrôle automatique (panne ou erreur) peut entraîner une perturbation du processus de production et d'autres conséquences graves.

L'utilisation de systèmes automatiques revêt une importance particulière dans les domaines où les capacités humaines ne sont pas en mesure de fournir le niveau de contrôle approprié sur le processus technologique. Cela peut s'appliquer à la fois à des processus rapides (par exemple, des changements de tension) et à des facteurs nocifs (par exemple, des réactions nucléaires, une production chimique).

L'automatisation de divers processus technologiques, le contrôle de diverses machines et mécanismes nécessitent de nombreuses mesures de diverses grandeurs physiques. Les informations sur les paramètres du système ou du dispositif contrôlé sont obtenues à l'aide de capteurs ou autrement de capteurs.

Capteur est un appareil qui convertit l'effet d'entrée de n'importe quelle grandeur physique en un signal pratique pour une utilisation ultérieure (le plus souvent en un signal électrique).

Que. Les capteurs convertissent votre valeur préférée en un signal électrique, pratique à transmettre, traiter, afficher, etc.

Les capteurs utilisés sont très divers et peuvent être classés selon différents critères :

1) Selon le type de grandeur d'entrée (mesurée), il existe : des capteurs de déplacement mécaniques (linéaires et angulaires), pneumatiques, électriques, débitmètres, capteurs de vitesse, d'accélération, de force, de température, de pression, etc.

Actuellement, il existe approximativement la répartition suivante de la part des mesures de diverses grandeurs physiques dans l'industrie : température - 50 %, débit (masse et volume) - 15 %, pression - 10 %, niveau - 5 %, quantité (masse, volume ) - 5%, temps - 4%, quantités électriques et magnétiques - moins de 4%.

2) En fonction du type de valeur de sortie dans laquelle la valeur d'entrée est convertie, on distingue les capteurs non électriques et électriques. La plupart des capteurs sont électriques.

3) Sur la base du principe de fonctionnement, les capteurs peuvent être divisés en deux classes : générateurs et paramétriques (capteurs modulateurs). Les capteurs du générateur convertissent directement la valeur d'entrée en un signal électrique. Les capteurs paramétriques convertissent la valeur d'entrée en une modification de n'importe quel paramètre électrique (R, L ou C) du capteur, ils nécessitent donc une source d'alimentation pour fonctionner.

Sur la base du principe de fonctionnement, les capteurs peuvent également être divisés en ohmiques, thermométriques, photoélectriques, inductifs, capacitifs, etc.

Il existe trois classes de capteurs :

Capteurs analogiques qui produisent un signal analogique proportionnel à la modification de la valeur d'entrée ;

Capteurs numériques qui génèrent une séquence d'impulsions ou un code numérique ;

Capteurs binaires (binaires) qui produisent un signal de seulement deux niveaux : « on/off » (c'est-à-dire 0 ou 1).

Ohmique (résistif) capteurs - le principe de fonctionnement est basé sur une modification de leur résistance active lorsque la longueur change je, surface transversale S ou résistivité p, c'est à dire.

R=pl/S (1.1)

De plus, la dépendance de la valeur de la résistance active à la température, à la pression de contact et à l'éclairage est utilisée. Conformément à cela, les capteurs ohmiques sont divisés en : contact, potentiométrique (rhéostatique), jauge de contrainte, thermistance, photorésistance.

Contact Les capteurs sont le type le plus simple de capteurs à résistance qui convertissent le mouvement d'un élément primaire en un changement brusque de la résistance d'un circuit électrique. Les capteurs de contact sont utilisés pour mesurer et contrôler les forces, les mouvements, la position, la température, les dimensions des objets, etc. Les capteurs de contact comprennent les interrupteurs de course et de fin de course, les thermomètres à contact et les capteurs dits à électrodes, qui sont principalement utilisés pour mesurer les niveaux limites de substances électriquement conductrices. liquides.

L'inconvénient des capteurs de contact est la durée de vie limitée du système de contact, mais en raison de la simplicité de ces capteurs, ils sont largement utilisés.

Rhéostatique Les capteurs sont une résistance avec une résistance active variable. La valeur d'entrée du capteur est le mouvement du contact et la valeur de sortie est la variation de sa résistance. Le contact mobile est relié mécaniquement à l'objet dont le mouvement (angulaire ou linéaire) doit être converti.

Le plus largement utilisé est un circuit potentiométrique pour allumer un capteur rhéostat, dans lequel le rhéostat est connecté selon un circuit diviseur de tension (Fig. 1.1). Une résistance variable connectée selon un circuit diviseur de tension est appelée potentiomètre.

La valeur de sortie U d'un tel capteur est la chute de tension entre le contact mobile et l'un des contacts fixes. La dépendance de la tension de sortie sur le mouvement « x » du contact U out = f(x) correspond à la loi de changement de résistance le long du potentiomètre.

Figure 1.1 — Circuit potentiométrique pour la mise en marche d'un capteur rhéostat

Généralement, les capteurs rhéostatiques sont utilisés dans les instruments de mesure mécaniques pour convertir leurs lectures en grandeurs électriques (courant ou tension), par exemple dans les compteurs de niveau de liquide à flotteur, divers manomètres, etc.

Les jauges de contrainte sont utilisées pour mesurer les contraintes mécaniques, les petites déformations et les vibrations. L'action des jauges de contrainte repose sur l'effet de déformation, qui consiste à modifier la résistance active des matériaux conducteurs et semi-conducteurs sous l'influence des forces qui leur sont appliquées.

Thermométrique capteurs (thermistances) - la résistance dépend de la température.

Les résistances thermiques sont utilisées comme capteurs de deux manières :

1) La température de la thermistance est déterminée par l’environnement ; Le courant traversant la thermistance est si faible qu’il ne provoque pas de réchauffement de la thermistance. Dans ces conditions, la thermistance est utilisée comme capteur de température.

2) La température de la thermistance est déterminée par le degré de chauffage par un courant constant et des conditions de refroidissement. Dans ce cas, la température établie est déterminée par les conditions de transfert de chaleur depuis la surface de la thermistance (la vitesse de déplacement de l'environnement - gaz ou liquide - par rapport à la thermistance, sa densité, sa viscosité et sa température), donc la thermistance peut être utilisé comme capteur de vitesse d'écoulement, de conductivité thermique de l'environnement, de densité des gaz, etc. P.

Figure 1.2 - Utilisation d'une résistance auto-échauffante comme capteur de débit

Par exemple, pour mesurer le volume d'air consommé dans les moteurs d'automobiles, une résistance auto-échauffante est installée dans le conduit d'air. La résistance d'une telle résistance change en raison du refroidissement par le flux d'air, de sorte que la résistance agit comme un capteur de débit (Fig. 1.2).

Les capteurs inductifs sont utilisés pour obtenir des informations sans contact sur les mouvements des parties actives des machines et des mécanismes.

Le principe de fonctionnement du capteur repose sur une modification du champ électromagnétique lorsque des objets métalliques pénètrent dans la zone de couverture du capteur (le capteur ne réagit pas aux matériaux non métalliques). Les capteurs inductifs sont principalement utilisés comme détecteurs de proximité (ne nécessitent aucune action mécanique) pour la détermination de position (fins de course et fins de course).

La figure 1.3 montre des exemples d'utilisation de capteurs inductifs comme capteurs de position, d'angle et de vitesse.

Figure 1.3 - Exemples d'utilisation d'un capteur inductif (VBI - interrupteur à induction sans contact)

Les inconvénients des capteurs inductifs sont leur courte distance de réponse et leur sensibilité relativement faible.

Capteurs capacitifs - le principe de fonctionnement est basé sur la dépendance de la capacité électrique du condensateur sur la taille, la position relative de ses plaques et sur la constante diélectrique du milieu qui les sépare.

Pour un condensateur plat à deux plaques, la capacité électrique est déterminée par l'expression :

C = e 0 eS/h (1.2)

où e 0 est la constante diélectrique ;

e est la constante diélectrique relative du milieu entre les plaques ;

S est la zone active des plaques ;

h est la distance entre les plaques du condensateur.

La dépendance de la capacité sur la surface des plaques et la distance qui les sépare est utilisée pour mesurer les déplacements angulaires, les très petits déplacements linéaires, les vibrations, la vitesse de déplacement, etc.

Des capteurs largement capacitifs sont utilisés pour surveiller le niveau de liquides et de matériaux en vrac. Dans ce cas, il est possible de placer les capteurs à l'extérieur du réservoir ou de la trémie. Le matériau entrant dans la zone de travail du capteur provoque une modification de la constante diélectrique e, qui modifie la capacité et déclenche le capteur (Fig. 1.4).

Figure 1.4 - Capteur capacitif

a) répartition du champ électrique du condensateur,

b) exemple de contrôle de niveau minimum et maximum

De plus, des capteurs mesurant l'épaisseur d'une couche de matériaux non conducteurs (jauges d'épaisseur) et contrôlant l'humidité et la composition de la substance fonctionnent pour mesurer la valeur de la constante diélectrique e.

Les avantages des capteurs capacitifs sont la simplicité, une sensibilité élevée et une faible inertie. Inconvénients - l'influence des champs électriques externes, la complexité relative des appareils de mesure.

Induction les capteurs convertissent la valeur mesurée en force électromotrice induite. Ces capteurs comprennent des génératrices tachymétriques dont la tension de sortie est proportionnelle à la vitesse angulaire de rotation de l'arbre du générateur. Utilisé comme capteurs de vitesse angulaire.

La dynamo tachymétrique (Fig. 1.5) est une machine électrique fonctionnant en mode générateur. L'objet contrôlé est relié mécaniquement au rotor de la génératrice tachymétrique et le fait tourner. Dans ce cas, la FEM générée est proportionnelle à la vitesse de rotation et à l'amplitude du flux magnétique. De plus, avec un changement de vitesse de rotation, la fréquence de la FEM change.

Figure 1.5 — Génératrice tachymétrique

a) conception, b) diagrammes des champs électromagnétiques d'entrée et de sortie

Température les capteurs sont les plus courants ; une large gamme de températures mesurées, une variété de conditions d'utilisation des instruments de mesure et leurs exigences déterminent la variété des instruments de mesure de la température utilisés.

Les principales classes de capteurs de température pour applications industrielles : capteurs de température au silicium, capteurs bimétalliques, thermomètres à liquide et à gaz, indicateurs de température, thermocouples, convertisseurs thermiques à résistance, capteurs infrarouges.

Les capteurs de température au silicium utilisent la dépendance en température de la résistance du silicium semi-conducteur. La plage de températures mesurées est de -50…+150 0 C. Elles sont principalement utilisées pour mesurer la température à l'intérieur des appareils électroniques.

Un capteur bimétallique est une plaque composée de deux métaux différents qui ont des coefficients de température de dilatation linéaire différents. Lorsqu'elle est chauffée ou refroidie, la plaque se plie, ouvrant (fermant) les contacts électriques ou déplaçant l'aiguille indicatrice. La plage de fonctionnement des capteurs bimétalliques est de -40 à +550 0 C. Ils sont utilisés pour mesurer la surface des solides et la température des liquides. Les principaux domaines d'application sont les systèmes de chauffage et de production d'eau chaude.

Les indicateurs thermiques sont des substances spéciales qui changent de couleur sous l'influence de la température. Produit sous forme de films.

Les convertisseurs thermiques à résistance (thermorésistance) sont basés sur les modifications de la résistance électrique des conducteurs et des semi-conducteurs en fonction de la température.

À mesure que la température augmente, la résistance des métaux augmente. Pour la fabrication de thermistances métalliques, on utilise du cuivre, du nickel et du platine. Les thermistances en platine vous permettent de mesurer des températures comprises entre -260 et 1100 0 C.

Les thermistances semi-conductrices ont un coefficient de température de résistance négatif ou positif. De plus, les thermistances semi-conductrices, de très petites tailles, ont des valeurs de résistance élevées (jusqu'à 1 MOhm).

Ils sont utilisés pour modifier des températures comprises entre -100 et 200 0 C.

Un thermocouple est une connexion (jonction) de deux métaux différents. Le travail est basé sur l'effet thermoélectrique - en présence d'une différence de température entre la jonction T 1 et les extrémités du thermocouple T 0, une force électromotrice se produit, appelée thermo-électromotrice (en abrégé thermo-EMF). Dans une certaine plage de température, nous pouvons supposer que la thermo-EMF est directement proportionnelle à la différence de température ΔT = T 1 - T 0.

Les thermocouples permettent de mesurer des températures comprises entre -200 et 2200 0 C. Les matériaux les plus utilisés pour la fabrication de convertisseurs thermoélectriques sont le platine, le platine-rhodium, le chromel et l'alumel.

Les thermocouples sont bon marché, faciles à fabriquer et fiables en fonctionnement. Les multimètres de mesure sont équipés de thermocouples.

Capteurs infrarouges (pyromètres) - utilisent l'énergie de rayonnement des corps chauffés, ce qui vous permet de mesurer la température de surface à distance. Les pyromètres sont divisés en rayonnement, luminosité et couleur. Ils permettent de mesurer la température dans des endroits difficiles d'accès et la température d'objets en mouvement, des températures élevées là où les autres capteurs ne fonctionnent plus.

Piézoélectrique Les capteurs sont basés sur l'effet piézoélectrique (effet piézoélectrique), qui consiste dans le fait que lorsque certains cristaux sont comprimés ou étirés, une charge électrique apparaît sur leurs faces, dont l'ampleur est proportionnelle à la force agissante.

Utilisé pour mesurer des forces, des pressions, des vibrations, etc.

Optique (photoélectrique) Les capteurs fonctionnent soit sur la base de l'effet photoélectrique interne - un changement de résistance lorsque l'éclairage change, soit ils produisent une phototension proportionnelle à l'éclairage.

Distinguer analogique Et discret capteurs optiques. Avec les capteurs analogiques, le signal de sortie varie proportionnellement à la lumière ambiante. Le principal domaine d'application est celui des systèmes de contrôle d'éclairage automatisés.

Les capteurs de type discret changent l'état de sortie à l'état opposé lorsqu'une valeur d'éclairage définie est atteinte.

Les capteurs photoélectriques peuvent être utilisés dans presque toutes les industries. Les capteurs discrets sont utilisés comme une sorte de commutateur de proximité pour le comptage, la détection, le positionnement et d'autres tâches.

Figure 1.6 - Exemples d'utilisation de capteurs photoélectriques

Enregistre un changement du flux lumineux dans la zone contrôlée associé à un changement de position dans l'espace de toutes pièces mobiles de mécanismes et de machines, à l'absence ou à la présence d'objets.

Capteur de proximité optique se compose de deux unités fonctionnelles : récepteur et émetteur. Ces unités peuvent être réalisées soit dans un seul boîtier, soit dans des boîtiers différents.

Il existe deux méthodes pour détecter un objet à l'aide de capteurs photoélectriques :

1) Traversée de faisceau - dans cette méthode, l'émetteur et le récepteur sont séparés dans des boîtiers différents, ce qui leur permet d'être installés l'un en face de l'autre à une distance de travail. Le principe de fonctionnement repose sur le fait que l'émetteur émet en permanence un faisceau lumineux qui est reçu par le récepteur. Si le signal lumineux du capteur s'arrête en raison d'une obstruction par un corps étranger, le récepteur réagit immédiatement en modifiant l'état de la sortie.

2) Réflexion d'un objet - dans cette méthode, le récepteur et l'émetteur sont situés dans le même boîtier. Pendant l'état de fonctionnement du capteur, tous les objets tombant dans sa zone de travail deviennent une sorte de réflecteurs (réflecteurs). Dès qu'un faisceau lumineux réfléchi par un objet atteint le récepteur du capteur, celui-ci réagit immédiatement en modifiant l'état de sortie.

Devoirs

1) Nommez quels types de capteurs et expliquez pourquoi ils peuvent être utilisés comme capteurs de position.

2) Nommez quels types de capteurs et expliquez pourquoi ils peuvent être utilisés comme capteurs de vitesse.

3) Nommez quels types de capteurs et expliquez pourquoi ils peuvent être utilisés comme capteurs - débitmètres.

4) La figure montre un capteur inductif.

Notez quels paramètres du capteur et dans quelle direction changeront lorsque l'ancre se déplacera :

1) vers le haut ; 2) vers le bas ; 3) à droite ; Encore 4.

5) Expliquez le but du capteur illustré sur la figure (à gauche).

6) Expliquez le but des capteurs illustrés sur la figure (à droite). Pourquoi deux capteurs sont-ils utilisés ?

Qu'est-ce qu'un capteur ?

Vous avez sûrement entendu le mot « capteur » plus d’une fois. Évidemment, ce mot désigne une sorte de dispositif technique. Qu'est-ce qu'un capteur et comment ça marche ? Quels types de capteurs existe-t-il ? Examinons toutes ces questions plus en détail.

Notion de capteur

Actuellement, un capteur est généralement appelé élément qui convertit les informations reçues de l'environnement en un signal électrique dans le but de transmettre davantage d'informations à un autre appareil. En règle générale, le capteur constitue une partie structurellement distincte du système de mesure.

Les capteurs sont utilisés partout : dans les voitures, les systèmes de chauffage, l'approvisionnement en eau, dans la production, en médecine et même dans les établissements de restauration pour mesurer la température afin de déterminer le degré de préparation d'un plat.

Classement des capteurs

Il existe plusieurs types de classification des capteurs. Nous présenterons les plus basiques.

Par type de mesure :

• capteurs de pression ;
• Capteurs de débit ;
• Capteurs de niveau ;
• capteurs de mesure de température;
• Capteurs de concentrations ;
• capteurs de radioactivité ;
• Capteurs de mouvement ;
• Capteurs de position angulaire ;
• capteurs pour mesurer des grandeurs mécaniques;
• Capteurs de vibrations.

Classification par technologie de fabrication :

• Capteurs élémentaires ;
• Capteurs intégrés.

Classification selon le principe de fonctionnement :

Ceci comprend:

• Capteurs optiques qui utilisent le rayonnement électromagnétique et réagissent à la vapeur d'eau, à la fumée et à divers types d'aérosols. Fait référence aux capteurs sans contact. Le principe de leur fonctionnement repose sur la détection par un capteur sensible de l'influence d'un irritant, par exemple la vapeur d'eau. Ces capteurs sont largement utilisés dans les systèmes de contrôle automatisés.
• Capteurs inductifs. Ce sont des capteurs sans contact et sont conçus pour calculer la position d'un objet. Les capteurs inductifs sont excellents pour détecter les fluctuations du champ électromagnétique. Leur conception repose sur un générateur qui crée un champ électromagnétique dont l'effet sur un objet métallique génère des amplitudes de vibration auxquelles répond le capteur. De tels capteurs sont largement utilisés dans les détecteurs de métaux, ainsi que dans divers types de serrures électroniques.
• Capteurs capacitifs. Ces capteurs sont utilisés dans les voitures comme capteurs de pluie, boutons tactiles sur les appareils électroménagers et capteurs de mesure de liquides. Le principe de leur fonctionnement est de répondre à l'influence du liquide. L'isolant de ces capteurs a une constante diélectrique. Le liquide, agissant sur l'isolant, provoque l'apparition d'un signal électrique, qui est converti en information. De tels capteurs sont largement utilisés dans les appareils électroménagers.
• Des cellules de charge. Les jauges de contrainte sont un appareil permettant de mesurer la force, la pression, le couple, l'accélération ou le déplacement. Le mécanisme de leur action repose sur le principe de la force élastique. De tels capteurs sont largement utilisés dans différents types de balances. Ils convertissent l'ampleur de la déformation en un signal électrique, en d'autres termes, le capteur détecte l'impact de toute force sur celui-ci, après quoi l'élément élastique se déforme et la résistance de la jauge de contrainte, intégrée à un tel capteur, change . Ensuite, les informations sont converties en signal électrique et transmises à un autre appareil, par exemple un écran.
• Capteurs piézoélectriques. De tels capteurs sont largement utilisés dans les microphones et les sonars. Leur principe de fonctionnement repose sur la polarisation du diélectrique sous l'influence de contraintes mécaniques. En d’autres termes, les capteurs piézoélectriques détectent les changements du champ électrique soumis à une action mécanique. Par exemple, dans un microphone, c'est l'influence de la voix. Le résultat de la déformation sera la conversion du signal reçu en signal électrique et sa transmission à un autre appareil. Ces capteurs sont nés grâce à Jacques et Pierre Curie en 1880.
• Capteurs magnéto-électriques. Il s'agit de capteurs dont le principe de fonctionnement est basé sur ce qu'on appelle l'effet Hall. Ces capteurs sont utilisés dans les smartphones comme base pour le fonctionnement d'une boussole électronique, dans les moteurs électriques et dans les compteurs de courant.
• Nanocapteurs. Actuellement en développement. Les domaines les plus populaires pour eux devraient être la médecine et la robotique. On s’attend à ce que ces capteurs constituent une nouvelle classe et soient largement utilisés à l’avenir. Leur principe de fonctionnement sera similaire à celui de nombreux autres capteurs (d'où les noms de capteurs nano-piézoélectriques, nano-jauges de contrainte, etc.), mais leurs tailles seront plusieurs fois plus petites.

Pour en savoir plus sur les capteurs, lisez ces articles.

- Ce sont des capteurs qui fonctionnent sans contact physique et mécanique. Ils fonctionnent grâce à des champs électriques et magnétiques, et les capteurs optiques sont également largement utilisés. Dans cet article, nous analyserons les trois types de capteurs : optiques, capacitifs et inductifs, et à la fin nous ferons une expérience avec un capteur inductif. À propos, les gens appellent aussi des capteurs sans contact interrupteurs de proximité, alors n'ayez pas peur si vous voyez un tel nom ;-).

Capteur optique

Alors quelques mots sur les capteurs optiques... Le principe de fonctionnement des capteurs optiques est illustré dans la figure ci-dessous

Barrière

Vous vous souvenez de ces scènes de films où les personnages principaux devaient traverser des faisceaux optiques sans en heurter aucun ? Si le faisceau touchait une partie du corps, une alarme était déclenchée.

Le faisceau est émis par une source. Il existe également un « récepteur de faisceau », c'est-à-dire la petite chose qui reçoit le faisceau. Dès que le faisceau n'est pas sur le récepteur de faisceau, un contact s'allumera ou s'éteindra immédiatement, ce qui contrôlera directement l'alarme ou toute autre chose à votre discrétion. Fondamentalement, la source de faisceau et le récepteur de faisceau, appelés à juste titre « photodétecteur » du récepteur de faisceau, viennent par paires.

Les capteurs de déplacement optiques de SKB IS sont très populaires en Russie.

Ces types de capteurs disposent à la fois d’une source lumineuse et d’un photodétecteur. Ils sont situés directement dans le boîtier de ces capteurs. Chaque type de capteur est une conception complète et est utilisé dans un certain nombre de machines où une précision de traitement accrue est requise, jusqu'à 1 micromètre. Il s'agit principalement de machines dotées d'un système H et verbal P. programmatique U conseil ( CNC), qui fonctionnent selon le programme et nécessitent une intervention humaine minimale. Ces capteurs sans contact sont construits sur ce principe

Ces types de capteurs sont désignés par la lettre « T » et sont appelés barrière. Dès que le faisceau optique était interrompu, le capteur était activé.

Avantages:

• la portée peut atteindre jusqu'à 150 mètres
• haute fiabilité et immunité au bruit

Inconvénients :

• sur de longues distances de détection, un ajustement précis du photodétecteur au faisceau optique est nécessaire.

Réflexe

Le type réflexe des capteurs est désigné par la lettre R. Dans ces types de capteurs, l'émetteur et le récepteur sont situés dans le même boîtier.

Le principe de fonctionnement est visible dans la figure ci-dessous

La lumière de l'émetteur est réfléchie par un réflecteur de lumière (réflecteur) et pénètre dans le récepteur. Dès que le faisceau est interrompu par un objet, le capteur se déclenche. Ce capteur est très pratique sur les lignes de convoyage lors du comptage de produits.

La diffusion

Et le dernier type de capteurs optiques est diffusion - désignée par la lettre D. Ils peuvent avoir un aspect différent :

Le principe de fonctionnement est le même que celui d'un réflecteur, mais ici la lumière est déjà réfléchie par les objets. De tels capteurs sont conçus pour une courte distance de réponse et sont sans prétention dans leur fonctionnement.

Capteurs capacitifs et inductifs

L'optique est de l'optique, mais les capteurs inductifs et capacitifs sont considérés comme les plus simples dans leur fonctionnement et très fiables. Voilà à peu près à quoi ils ressemblent

Ils se ressemblent beaucoup. Le principe de leur fonctionnement est associé aux modifications des champs magnétiques et électriques. Les capteurs inductifs se déclenchent lorsqu’un métal s’approche d’eux. Ils ne mordent pas les autres matériaux. Les capacitifs réagissent à presque toutes les substances.

Comment fonctionne un capteur inductif ?

Comme on dit, il vaut mieux voir une fois que d’entendre cent fois, alors faisons une petite expérience avec inductif capteur.

Donc, notre invité est un capteur inductif de fabrication russe

On lit ce qui est écrit dessus

Marque du capteur VBI bla bla bla bla, S – distance de détection, ici c'est du 2 mm, U1 – version pour les climats tempérés, IP – 67 – niveau de protection(bref, le niveau de protection ici est très élevé), U b – tension à laquelle le capteur fonctionne, ici la tension peut être comprise entre 10 et 30 Volts, Je charge – courant de charge, ce capteur peut fournir un courant allant jusqu'à 200 milliampères à la charge, je pense que c'est décent.

Au dos de l'étiquette se trouve un schéma de connexion pour ce capteur.

Eh bien, vérifions les performances du capteur ? Pour ce faire, nous attachons la charge. Notre charge sera une LED connectée en série avec une résistance d'une valeur nominale de 1 kOhm. Pourquoi avons-nous besoin d’une résistance ? Au moment où la LED est allumée, elle commence à consommer frénétiquement du courant et s'éteint. Afin d'éviter cela, une résistance est placée en série avec la LED.

Nous alimentons le fil marron du capteur avec le plus de l'alimentation et le fil bleu avec le moins. J'ai porté la tension à 15 Volts.

Le moment de vérité arrive... Nous amenons un objet métallique dans la zone de travail du capteur, et notre capteur se déclenche immédiatement, comme nous l'indiquent la LED intégrée au capteur, ainsi que notre LED expérimentale.

Le capteur ne réagit pas aux matériaux autres que les métaux. Un pot de colophane ne lui dit rien :-).

Au lieu d'une LED, une entrée de circuit logique peut être utilisée, c'est-à-dire que lorsque le capteur est déclenché, il produit un signal logique qui peut être utilisé dans les appareils numériques.

Conclusion

Dans le monde de l’électronique, ces trois types de capteurs sont de plus en plus utilisés. Chaque année, la production de ces capteurs ne cesse de croître. Ils sont utilisés dans des domaines industriels complètement différents. L'automatisation et la robotisation ne seraient pas possibles sans ces capteurs. Dans cet article, j'ai analysé uniquement les capteurs les plus simples qui ne nous donnent qu'un signal « marche-arrêt », ou, pour le dire en langage professionnel, une seule information. Des types de capteurs plus sophistiqués peuvent fournir différents paramètres et peuvent même se connecter directement à des ordinateurs et à d’autres appareils.

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Ici Vous pouvez consulter la variété de capteurs inductifs.

Jusqu'aux années 70 du siècle dernier, toute voiture était équipée d'un maximum de trois capteurs : niveau de carburant, température du liquide de refroidissement et pression d'huile. Ils étaient connectés à des dispositifs d'affichage magnétoélectriques et lumineux sur le tableau de bord. Leur objectif était uniquement d'informer le conducteur sur les paramètres de fonctionnement du moteur et la quantité de carburant. À l’époque, la conception des capteurs automobiles était très simple.

Mais le temps a passé et dans les années 70 du même siècle, les constructeurs automobiles ont commencé à réduire la teneur en substances nocives des gaz d'échappement sortant de leurs chaînes de montage automobiles. Les capteurs de la voiture nécessaires à cela ne communiquaient plus rien au conducteur, mais lui transmettaient uniquement des informations sur le fonctionnement du moteur. Leur nombre total dans chaque voiture a considérablement augmenté. La décennie suivante est marquée par la lutte pour la sécurité lors de l’utilisation des machines, pour laquelle de nouveaux capteurs sont conçus. Ils ont été conçus pour actionner les freins antiblocage et déployer les airbags lors d'accidents de la route.

abdos

Ce système est conçu pour éviter le blocage complet des roues lors du freinage. Le dispositif contient donc nécessairement des capteurs de vitesse de roue. Leurs conceptions sont différentes. Ils peuvent être passifs ou actifs.

• Les capteurs passifs sont pour la plupart des capteurs inductifs. Le capteur lui-même est constitué d'un noyau en acier et d'une bobine avec un grand nombre de tours de fil de cuivre émaillé fin. Pour qu'il puisse remplir ses fonctions, une couronne dentée en acier est pressée sur la roue motrice ou le moyeu. Et le capteur est fixé de telle sorte que lorsque la roue tourne, les dents passent près du noyau et induisent des impulsions électriques dans la bobine. Leur fréquence de répétition sera une expression proportionnelle à la vitesse de rotation de la roue. Les avantages d'un appareil de ce type : simplicité, manque de puissance et faible coût. Leur inconvénient est que l’amplitude des impulsions est trop faible à des vitesses allant jusqu’à 7 km/h.

• Actifs, qui se déclinent en deux types. Certains sont basés sur le célèbre effet Hall. D'autres sont magnétorésistifs basés sur le phénomène du même nom. L'effet magnétorésistif consiste en une modification de la résistance électrique d'un semi-conducteur lorsqu'il est placé dans un champ magnétique. Les deux types de capteurs actifs se distinguent par une amplitude d'impulsion suffisante à n'importe quelle vitesse. Mais leur conception est plus complexe et leur coût est plus élevé que celui des systèmes passifs. Et le fait qu’ils aient besoin de nourriture ne peut pas être qualifié d’avantage.

Système de lubrification

Les capteurs automobiles qui surveillent les paramètres de fonctionnement de ce système sont de trois types :

Refroidissement du moteur

Une voiture équipée d'un moteur à carburateur était équipée de deux capteurs de température. L’un d’eux comprenait un ventilateur de radiateur électrique pour maintenir la température de fonctionnement. Le dispositif d'affichage a pris des lectures de l'autre. Le système de refroidissement d'une voiture moderne équipée d'une unité de commande électronique du moteur (ECU) dispose également de deux capteurs de température. L'un d'eux utilise un dispositif d'affichage de la température du liquide de refroidissement dans le combiné d'instruments. Un autre capteur de température est nécessaire pour que l'ECU fonctionne. Leur structure n'est pas fondamentalement différente. Les deux sont des thermistances ayant un coefficient de température négatif. Autrement dit, leur résistance diminue à mesure que la température diminue.

Voie d'admission

• Capteur de débit massique d'air (MAF). Conçu pour déterminer le volume d'air entrant dans les cylindres. Ceci est nécessaire pour calculer la quantité de carburant nécessaire pour former un mélange air-carburant équilibré. Le nœud est constitué de fils de platine à travers lesquels passe un courant électrique. L'un d'eux est situé dans le flux d'air entrant dans le moteur. L'autre, la référence, est éloignée de lui. Les courants qui les traversent sont comparés dans l'ECU. La différence entre eux détermine le volume d’air entrant dans le moteur. Parfois, la température de l'air est prise en compte pour une plus grande précision.

• Capteur de pression d'air absolue du collecteur d'admission, également appelé capteur MAP. Utilisé pour déterminer le volume d'air entrant dans les cylindres. Il peut être une alternative au capteur de débit massique d'air pour les moteurs turbocompressés. L'appareil se compose d'un corps et d'un diaphragme en céramique recouvert d'un film résistant à la déformation. Le volume du corps est divisé en 2 parties par le diaphragme. L’un d’eux est scellé et l’air en a été pompé. L'autre est relié par un tube au collecteur d'admission, la pression qui y règne est donc égale à la pression de l'air pompé dans le moteur. Sous l'influence de cette pression, le diaphragme se déforme, ce qui modifie la résistance du film posé dessus. Cette résistance caractérise la pression d'air absolue dans le collecteur.
• Capteur de position du papillon (TPS). Produit un signal proportionnel à l’angle d’ouverture du volet d’air. Il s’agit essentiellement d’une résistance variable. Ses contacts fixes sont reliés à la masse et à la tension de référence. Et la tension de sortie est supprimée de celle mobile, reliée mécaniquement à l'axe du papillon des gaz.

Système d'échappement

Capteur d'oxygène. Ce dispositif joue le rôle de retour d'information pour maintenir le rapport air/carburant souhaité dans les chambres de combustion. Son fonctionnement est basé sur le principe de fonctionnement d'une cellule galvanique à électrolyte solide. Cette dernière est une céramique à base de dioxyde de zirconium. Les électrodes de la conception sont pulvérisées en platine des deux côtés de la céramique. L'appareil commence à fonctionner après avoir chauffé à une température de 300 à 400 ◦ C.

Le chauffage à une température aussi élevée se produit généralement par des gaz d'échappement chauds ou un élément chauffant. Ce régime de température est nécessaire à la conductivité de l'électrolyte céramique. La présence de carburant imbrûlé dans l'échappement du moteur provoque l'apparition du capteur de différence de potentiel sur les électrodes. Malgré le fait que tout le monde a l'habitude d'appeler cet appareil un capteur d'oxygène, il s'agit plutôt d'un capteur de carburant imbrûlé. Étant donné que l'apparition du signal de sortie se produit lorsque sa surface entre en contact non pas avec de l'oxygène, mais avec des vapeurs de carburant.

Autres capteurs

Les capteurs électroniques (compteurs) sont un élément important dans l'automatisation de tout processus technologique et dans le contrôle de diverses machines et mécanismes.

À l'aide d'appareils électroniques, vous pouvez obtenir des informations complètes sur les paramètres de l'équipement contrôlé.

Le principe de fonctionnement de tout capteur électronique est basé sur la conversion des indicateurs surveillés en un signal qui est transmis pour un traitement ultérieur par le dispositif de contrôle. Il est possible de mesurer n'importe quelle grandeur - température, pression, tension et courant électriques, intensité lumineuse et autres indicateurs.

La popularité des compteurs électroniques est déterminée par un certain nombre de caractéristiques de conception, notamment :

• transmettre les paramètres mesurés à presque n'importe quelle distance ;
• convertir les indicateurs en code numérique pour obtenir une sensibilité et une vitesse élevées ;
• transférer des données à la vitesse la plus élevée possible.

Selon leur principe de fonctionnement, les capteurs électroniques sont répartis en plusieurs catégories. Certains des plus populaires sont :

• capacitif;
• inductif;
• optique.

Chaque option présente certains avantages qui déterminent le champ d'application optimal de son application. Le principe de fonctionnement de tout type de compteur peut varier en fonction de la conception et de l'équipement de surveillance utilisé.

CAPTEURS CAPACITIFS

Le principe de fonctionnement d'un capteur capacitif électronique repose sur la modification de la capacité d'un condensateur plat ou cylindrique en fonction du mouvement de l'une des plaques. Un indicateur tel que la constante diélectrique du milieu entre les plaques est également pris en compte. L'un des avantages de tels dispositifs est leur conception très simple, qui leur permet d'obtenir une bonne résistance et fiabilité.

De plus, les compteurs de ce type ne sont pas sujets à une distorsion des indicateurs due aux changements de température. La seule condition pour des indicateurs précis est la protection contre la poussière, l’humidité et la corrosion.

Les capteurs capacitifs sont largement utilisés dans une grande variété d’industries. Les dispositifs sont faciles à fabriquer, présentent de faibles coûts de production et présentent en même temps une longue durée de vie et une sensibilité élevée.

Selon la conception, les appareils sont divisés en appareils à capacité unique et à capacité spirituelle. La deuxième option est plus difficile à fabriquer, mais se caractérise par une précision de mesure accrue.

Champ d'application.

Le plus souvent, des capteurs capacitifs sont utilisés pour mesurer des déplacements linéaires et angulaires, et la conception de l'appareil peut varier en fonction de la méthode de mesure (la surface des électrodes ou l'écart entre elles change). Pour mesurer les déplacements angulaires, des capteurs à surface variable de plaques de condensateur sont utilisés.

Des transducteurs capacitifs sont également utilisés pour mesurer la pression. La conception prévoit la présence d'une électrode avec un diaphragme, qui se plie sous la pression, modifiant la capacité du condensateur, qui est enregistrée par le circuit de mesure.

Ainsi, les capacimètres peuvent être utilisés dans n’importe quel système de contrôle et de régulation. Dans les domaines de l'énergie, de la construction mécanique et de la construction, des capteurs de déplacement linéaire et angulaire sont généralement utilisés. Les transmetteurs de niveau capacitifs sont plus efficaces pour travailler avec des matériaux en vrac et des liquides, et sont souvent utilisés dans les industries chimiques et alimentaires.

Les capteurs capacitifs électroniques sont utilisés pour mesurer avec précision l'humidité de l'air, l'épaisseur diélectrique, diverses contraintes, les accélérations linéaires et angulaires, garantissant ainsi la précision dans un large éventail de conditions.

CAPTEURS INDUCTIFS

Les capteurs inductifs sans contact fonctionnent sur le principe de la modification de l'inductance d'une bobine avec un noyau. La principale caractéristique des compteurs de ce type est qu'ils réagissent uniquement aux changements d'emplacement des objets métalliques. Le métal a un effet direct sur le champ électromagnétique de la bobine, ce qui provoque le fonctionnement du capteur.

Ainsi, à l'aide d'un capteur inductif, vous pouvez surveiller efficacement la position des objets métalliques dans l'espace. Cela permet l'utilisation de compteurs inductifs dans toute industrie où la surveillance de la position de divers éléments structurels est requise.

L'une des caractéristiques intéressantes du capteur est que le champ électromagnétique change différemment selon le type de métal, ce qui élargit quelque peu le champ d'application des appareils.

Les capteurs inductifs présentent un certain nombre d'avantages, parmi lesquels l'absence de pièces mobiles mérite une attention particulière, ce qui augmente considérablement la fiabilité et la résistance de la structure. Les capteurs peuvent également être connectés à des sources de tension industrielles et le principe de fonctionnement du compteur garantit une sensibilité élevée.

Les capteurs inductifs sont fabriqués sous plusieurs facteurs de forme pour une installation et un fonctionnement plus pratiques, par exemple des compteurs doubles (deux bobines dans un boîtier).

Champ d'application.

Le domaine d'utilisation des compteurs inductifs est l'automatisation dans n'importe quel domaine industriel. Un exemple simple : l'appareil peut être utilisé comme alternative à un interrupteur de fin de course et la vitesse de réponse sera augmentée. Les capteurs sont logés dans un boîtier étanche à la poussière et à l'humidité pour une utilisation dans les conditions les plus difficiles.

Les appareils peuvent être utilisés pour mesurer une grande variété de quantités - pour cela, ils utilisent des convertisseurs de l'indicateur mesuré en quantité de mouvement, qui est enregistrée par l'appareil.

CAPTEURS OPTIQUES

Les capteurs optiques électroniques sans contact sont l'un des types de compteurs les plus populaires dans les industries qui nécessitent un positionnement efficace de tout objet avec une précision maximale.

Le principe de fonctionnement de ce type de compteurs repose sur l'enregistrement des modifications du flux lumineux lorsqu'un objet le traverse. Le circuit le plus simple de l'appareil est un émetteur (LED) et un photodétecteur qui convertit le rayonnement lumineux en signal électrique.

Les compteurs optiques modernes utilisent un système de codage électronique moderne qui élimine l'influence des sources lumineuses étrangères (protection contre les fausses alarmes).

Structurellement, les compteurs optiques peuvent être réalisés soit dans des boîtiers séparés pour l'émetteur et le récepteur, soit dans un seul, selon le principe de fonctionnement de l'appareil et son domaine d'application. Le boîtier offre en outre une protection contre la poussière et l'humidité (des boîtiers thermiques spéciaux sont utilisés pour un fonctionnement à basse température).

Les capteurs optiques sont classés en fonction de leur schéma de fonctionnement. Le type le plus courant est la barrière, constituée d'un émetteur et d'un récepteur situés strictement en face l'un de l'autre. Lorsqu'un flux lumineux constant est interrompu par un objet, l'appareil génère un signal correspondant.

Le deuxième type populaire est un compteur optique diffus, dans lequel l'émetteur et le photodétecteur sont situés dans le même boîtier. Le principe de fonctionnement est basé sur la réflexion d'un faisceau depuis un objet. Le flux lumineux réfléchi est capturé par un photodétecteur, après quoi l'électronique est déclenchée.

La troisième option est un capteur optique réflexe. Comme dans un compteur diffus, l'émetteur et le récepteur sont structurellement réalisés dans le même boîtier, mais le flux lumineux est réfléchi par un réflecteur spécial.

Usage.

Les capteurs optiques sont largement utilisés dans les systèmes de contrôle automatisés et servent à détecter des objets et à les compter. La conception relativement simple garantit une fiabilité et une précision de mesure élevée. Un signal lumineux codé protège des agressions extérieures et l'électronique permet de déterminer non seulement la présence d'objets, mais aussi leurs propriétés (dimensions, transparence, etc.).

Les dispositifs optiques sont largement utilisés dans les systèmes de sécurité, où ils sont utilisés comme capteurs de mouvement efficaces. Quel que soit leur type, les capteurs électroniques constituent la meilleure option pour les systèmes de contrôle et les équipements automatiques modernes.

La haute précision et la rapidité de mesure garantissent le bon fonctionnement de l'équipement avec des écarts minimes. De plus, la plupart des compteurs électroniques sont sans contact, ce qui augmente plusieurs fois la fiabilité des appareils et garantit une longue durée de vie même dans des conditions de production difficiles.

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