Czujniki i ich rodzaje. Czujniki są źródłem podstawowych informacji. Klasyfikacja czujników. Rodzaje i rodzaje czujników. Czujniki fotoelektryczne firmy OMRON

Niedawno w samochodzie można było znaleźć tylko trzy czujniki, pokazujące poziom ciśnienia i paliwa, a także temperaturę płynu chłodzącego. Jednocześnie nie wpływały one na pracę silnika i układów samochodowych jako całości, a jedynie informowały kierowcę o wskazanych parametrach za pomocą światła lub innych sygnałów. Po pojawieniu się elektronicznych jednostek sterujących liczba czujników wykorzystywanych w maszynie znacznie wzrosła, a także ich znaczenie, ponieważ to na ich odczytach opiera się interakcja jednostki z jednostką napędową. Aby zapewnić bezpieczeństwo i lepszą obsługę pojazdu, stale opracowywane są nowe urządzenia, aby korzystanie z samochodu było jeszcze bardziej komfortowe. W tym artykule dowiesz się, jakie czujniki samochodowe istnieją dzisiaj, a także porozmawiamy o cechach ich działania.

Klasyfikacje urządzeń

Wszystkie istniejące typy czujników, przekaźników i przełączników samochodowych są zwykle podzielone na kilka klas:

• Pierwsza to urządzenia sterujące pracą układu hamulcowego i kierowniczego. Ta klasa obejmuje również czujniki odpowiedzialne za bezpieczeństwo pasażerów.
• Drugi to urządzenie sterujące pracą skrzyni biegów, a także czujniki monitorujące pracę silnika, kół i zawieszenia.
• Trzeci to urządzenia odpowiedzialne za ochronę samochodu przed wypadkami i innymi sytuacjami awaryjnymi.

Istnieje również osobna klasa wyposażenia pomocniczego, w skład której wchodzą np. czujniki parkowania.

Osiągnięcia nowoczesnej elektroniki pozwalają uczynić urządzenie bardziej inteligentnym i odciążyć jednostkę sterującą. Innymi słowy, samo urządzenie może określić, czy sygnalizować jakieś anomalne zachowanie, czy nie. Dodatkowo urządzenie może być aktywne lub pasywne. W czujniku aktywnym impulsy elektryczne pojawiają się podczas pracy, podczas gdy czujnik pasywny po prostu zamienia inną energię zewnętrzną na energię elektryczną.

Czujniki kontroli silnika

Obejmują one:

• Urządzenie do monitorowania poziomu tlenu i azotu w paliwie. Ta klasa obejmuje również czujniki, które wpływają na stosunek w mieszance paliwowo-powietrznej.
• Urządzenia określające prędkość obrotową oraz położenie różnych wałów i elementów w silniku.
• Czujniki ciśnienia (oleje, a także inne ciecze lub gazy). W tej grupie znajduje się również urządzenie, które mierzy poziom powyższych substancji.
• czujniki temperatury.
• Urządzenie odpowiedzialne za pracę układu paliwowego i monitorowanie ewentualnych detonacji.

Czujniki analizujące stan gazów

Samochodowa sonda lambda (sonda lambda) znajduje się w kolektorze wydechowym i pozwala optymalnie zużywać benzynę lub olej napędowy. Urządzenie określa ilość tlenu pozostałego po spaleniu oraz reguluje ilość powietrza w komorze. Wyłączenie silnika i zwiększone zużycie paliwa mogą świadczyć o niesprawności urządzenia i rozrzedzeniu powietrza w komorze spalania (efekt podciśnienia), co zakłóca pracę jednostki napędowej. Czujnik montowany jest w kolektorze wydechowym w pobliżu drążka kierowniczego.

Aparatura określająca stężenie tlenku azotu w neutralizatorze. Gdy pęka, obserwuje się ciągłą powtarzalność cykli regeneracji. Zamontowany na powierzchni zespołu przepustnicy.

Czujnik kontrolujący poziom powietrza zasysanego przez jednostkę napędową (DTVV). Znajduje się obok filtra powietrza i składa się z dwóch włókien platynowych ogrzewanych prądem elektrycznym. Jeden z nich znajduje się w kanale powietrznym, więc wraz ze wzrostem ciśnienia powietrza, na skutek chłodzenia nici, zmienia się jej opór. Jednostka sterująca (ECU), analizując różnicę napięć na obu wątkach, koryguje ilość powietrza zgodnie z normą. Z biegiem czasu urządzenie ulega zabrudzeniu, co powoduje, że czujnik staje się niestabilny.

Czujnik temperatury powietrza dolotowego (DTVV)

Ważny! Do czyszczenia nici nie używaj rozpuszczalników, wykałaczek, waty itp. W takim przypadku powinieneś skontaktować się z serwisem samochodowym.

W silnikach turbo można zamontować czujnik ciśnienia bezwzględnego, który składa się z dwóch cylindrów, w jednym z których wypompowywane jest powietrze. Wskazaniem jest różnica ciśnień między nimi.

Czujnik mierzący otwarcie zaworu EGR. Pozwala obniżyć poziom toksyczności spalin podczas nadmiernego rozgrzewania się silnika.

Wysokościomierz. Informuje elektroniczną jednostkę sterującą o ciśnieniu atmosferycznym. Pozwala to regulować doładowanie i bardziej kompetentnie wytwarzać recyrkulację spalin.

Czujniki prędkości

Są to urządzenia analizujące prędkość obrotową wału korbowego. Częściowo odpowiadają za dopływ paliwa i czas trwania iskry w silniku. Urządzenia są bardzo wytrzymałe, bo to zwykły magnes z owiniętym wokół nich drutem. Jeśli zawiodą, nie można uruchomić jednostki napędowej, ponieważ elektroniczna jednostka sterująca nie może obliczyć prędkości i położenia wału korbowego.

Jeśli nadal udało ci się uruchomić silnik, będzie on stale gaśnie i zachowywał się nieprzewidywalnie przy dużych prędkościach. Urządzenie znajduje się w dolnym bloku z cylindrami.

Czujnik położenia przepustnicy. Jego praca opiera się na odczytach odczytywanych z pedału gazu. Składa się z dwóch elementów - silnika krokowego i czujnika temperatury płynu chłodzącego. Im silniejszy nacisk na pedał gazu i im wyższa temperatura płynu chłodzącego, tym szybciej obraca się wał korbowy. Podobnie jak w poprzednim przypadku problemy z tym urządzeniem prowadzą do przerw w pracy silnika.

Czujnik halla samochodowego. Określa kąt obrotu wałka rozrządu i odpowiada za zmianę położenia tłoków w cylindrach. W przypadku nieprawidłowego działania jednostki sterującej nie można dokładnie obliczyć czasu zasilania paliwem i iskrą.

Czujnik prędkości pojazdu (DSA). Jest montowany obok skrzyni biegów i zgłasza wszelkie zmiany prędkości maszyny. Urządzenie nie jest szczególnie niezawodne.

Czujnik fazy wałka rozrządu. Urządzenie montowane jest tylko na silniku z szesnastoma cylindrami i określa kolejność działania każdego z nich. Naruszenia w działaniu urządzenia prowadzą do włączenia równoległego trybu zasilania paliwem, co automatycznie wpływa na jego zużycie. Jest montowany w górnej części bloku za pomocą cylindrów.

Regulator biegu jałowego. Czujnik jest niezbędny do stabilizacji dopływu mieszanki paliwowo-powietrznej do silnika, a także do wyrównania prędkości tego ostatniego na biegu jałowym. Gdy przepustnica jest zamknięta, urządzenie zwiększa lub zmniejsza przepływ powietrza przez dodatkowy kanał. IAC pozwala na utrzymanie optymalnej prędkości obrotowej silnika podczas normalnego rozgrzewania. Awaria urządzenia wyraża się w niestabilnej pracy jednostki napędowej na biegu jałowym. Regulator montowany jest na korpusie przepustnicy i mocowany czterema śrubami. Niestety w niektórych pojazdach demontaż tego czujnika jest utrudniony gdyż łby śrub mocujących są wywiercone i osadzone na lakierze. Należy zauważyć, że takie urządzenia rzadko są podłączone do układu diagnostycznego pojazdu, dlatego lampka „Sprawdź silnik” nie świeci. Sprawdzenie kondycji urządzenia opiera się wyłącznie na pojawiających się objawach. Możesz jednak sprawdzić silnik za pomocą wakuometru, aby znaleźć bohatera okazji.

Czujniki pokazujące poziom i ciśnienie cieczy

Czujnik poziomu paliwa (FLS) w ogólnym przypadku to konwencjonalny pływak podłączony do reostatu. Gdy poziom paliwa spadnie do określonej wartości, styki zamykają się, czemu towarzyszy sygnał świetlny na desce rozdzielczej. Na tej samej zasadzie działa czujnik poziomu płynu hamulcowego, który jest montowany obok układu przeciwblokującego.

Czujnik ciśnienia oleju. Jest to komora podzielona na dwie części małą membraną. Kiedy olej się porusza, ta membrana ugina się, przesuwając potencjometr, co prowadzi do zmiany rezystancji wbudowanego w urządzenie reostatu. Zmiany te są monitorowane przez ECU. W ten sam sposób działa czujnik ciśnienia paliwa zamontowany w pompie paliwowej.

Urządzenie, które określa zużycie paliwa. Jest zwykle instalowany w pojazdach służbowych, aby uniemożliwić pozbawionym skrupułów kierowcom spuszczanie benzyny.

Czujniki termiczne

Obejmują one:

• Czujnik temperatury powietrza w samochodzie. Zamontowany na desce rozdzielczej i pokazuje temperaturę w kabinie.
• Czujnik informujący o temperaturze otoczenia. Zainstalowany obok kratki.
• Czujnik temperatury płynu chłodzącego (przeciw zamarzaniu), który odpowiada za włączanie i wyłączanie wentylatorów, a także wyświetlanie odczytów na odpowiednim wyświetlaczu. Znajduje się między termostatem a głowicą cylindra. Główne usterki to przerwa w przewodzie zasilającym lub zerwane połączenie stykowe wewnątrz urządzenia.
• Czujnik temperatury silnika informujący ECU o jej krytycznym przekroczeniu. Jest to dodatkowy środek bezpieczeństwa.
• Czujnik termiczny zainstalowany w podstawie filtra oleju. Monitoruje stan oleju w celu poprawy wydajności silnika.

Każdy rodzaj czujnika temperatury działa na tej samej zasadzie - wraz ze zmianą temperatury zmienia się również rezystancja między zaciskami, co znajduje odzwierciedlenie w odczytach urządzenia. Niektóre z tych czujników w żaden sposób nie wpływają na silnik, podczas gdy inne, takie jak czujnik temperatury płynu chłodzącego silnika (CTO), są bardzo ważne. Bez ich pracy charakterystyka silnika jest znacznie zmniejszona, aw niektórych przypadkach jednostka napędowa może nawet ulec awarii.

Takie urządzenia są również stosowane w innych układach samochodowych, np. do termicznej kontroli poziomu oleju w skrzyni, czy w klimatyzatorze w celu utrzymania optymalnej temperatury.

czujnik stuków

Urządzenie to monitoruje wszystkie procesy detonacyjne zachodzące w silniku. Jest niezbędny do równomiernego zużycia paliwa. System jest podobny do przetwornika na gramofonie i śledzi wszystkie dźwięki z określoną częstotliwością. W efekcie ECU „słyszy” co się dzieje z silnikiem. Gdy tylko czujnik wykryje lekkie pukanie spowodowane nierównościami między cyklami zapłonu i wtrysku paliwa, elektroniczna jednostka sterująca natychmiast koryguje czas między nimi. Gdy czujnik ulegnie awarii, wzrasta zużycie paliwa, silnik zaczyna zachowywać się nieprzewidywalnie (gaśnie, ostro zmieniaj prędkość, trzykrotnie).

Dodatkowe czujniki dla bezpieczeństwa

Odmiany tego sprzętu:

• Urządzenie do pomiaru ciśnienia w oponach. Z reguły niektóre z najdroższych opon są wyposażone w takie czujniki. Czujnik poprawia bezpieczeństwo jazdy, ponieważ monitoruje zmiany ciśnienia w oponach w samochodzie i informuje o nich kierowcę za pomocą sygnałów świetlnych lub dźwiękowych.
• abs(). Monitoruje prędkość obrotową kół i nie pozwala na ich całkowite zablokowanie podczas hamowania, aby zapobiec poślizgowi pojazdu. System może być aktywny lub pasywny. Preferowana jest pierwsza opcja, ponieważ takim urządzeniem można sterować za pomocą komputera pokładowego, co zwiększa jego wydajność. Należy jednak zauważyć, że działanie aktywnych czujników samochodowych wymaga zasilania z akumulatora lub z generatora.
• Czujniki określające liczbę pasażerów w kabinie. Można przeanalizować nacisk na siedzenie lub liczbę zapiętych pasów bezpieczeństwa. Z reguły informacje te są wykorzystywane podczas dzwonienia do służb ratunkowych przez specjalne systemy, na przykład Era Glonass.
• Czujnik uderzenia pojazdu. Urządzenia reagują na zamach stanu samochodu, a także na różne kolizje. Podobnie jak czujniki do określania liczby pasażerów, takie urządzenia służą do wzywania służb ratunkowych.
• Czujnik światła. Składa się z fotoczujnika, który reaguje na zmiany oświetlenia. O zmierzchu czujnik światła automatycznie włączy światła postojowe. Za pomocą przełączników urządzenie można wyłączyć w celu oszczędzania energii baterii. Ponadto możliwe jest bezpośrednie włączanie reflektorów bez użycia czujnika, ponieważ ten ostatni reaguje tylko w nocy, a przepisy ruchu drogowego zakładają używanie reflektorów w ciągu dnia. Niemniej jednak, pomimo wszystkich swoich zalet, czujnik światła ma jedną istotną wadę - może działać, gdy w ogóle go nie potrzebujesz.
• Czujnik deszczu w samochodzie (DDA). Składa się z dwóch urządzeń – fotokomórki i czujnika wilgotności. W określonych warunkach (gdy fotokomórka wykryje obecność kropli deszczu, a czujnik wilgotności to potwierdzi), wycieraczki włączą się automatycznie. Co więcej, intensywność ich pracy będzie określana przez ten sam czujnik. Gdy pogoda znów się poprawi i nie ma potrzeby używania wycieraczek, wyłączą się one automatycznie.
• Czujniki parkowania. Są radarem, który pokazuje odległość do obiektów, gdy kierowca zaczyna parkować. Konstrukcja czujnika parkowania może obejmować nie tylko sam radar, ale także kamerę cofania.

Czujniki alarmu samochodowego

W przypadku zamontowania alarmu samochodowego w samochodzie, system zostanie wzbogacony o kilka kolejnych czujników, przekaźników i przełączników samochodowych.

• Czujnik przechyłu pojazdu. Kontroluje pozycję ciała i włącza alarm, gdy maszyna zaczyna się przechylać. Ponadto czujnik reaguje na każdy ruch maszyny, na przykład wykonany przy pomocy lawety.
• Czujnik ruchu. Jest umieszczony w kabinie i reaguje na wszystko, co dzieje się w środku. Czasami może być wyposażony w mikrofon dla dokładniejszego śledzenia.
• czujniki kontaktowe. Są instalowane na drzwiach, a także na bagażniku i masce. Reaguj na każdą próbę włamania.
• Urządzenie mierzące poziom napięcia w sieci. Daje alarm, gdy spada prąd lub napięcie. Umożliwia śledzenie wszelkich prób podłączenia lub odłączenia komponentów od akumulatora.
• Czujnik objętości. Reaguje na otwarcie drzwi (jeśli z jakiegoś powodu inne czujniki nie zadziałały lub zostały wyłączone), a także na każdą zmianę objętości powietrza, która następuje np. przy rozbiciu szyby.

Wniosek

W ten sposób staje się jasne, jak ważne dla samochodów są różne czujniki. Bez nich praca silnika i maszyny jako całości byłaby znacznie utrudniona, a zużycie paliwa, a także toksyczność spalin znacznie wzrosłyby. Jeśli chodzi o alarmy samochodowe i systemy połączeń alarmowych, ich znaczenie jest generalnie trudne do przecenienia. Urządzenia te pomagają ratować życie i ratować samochód.

Czujnik obecności - urządzenie elektroniczne, które rejestruje obiekty określonej klasy na terytorium swojej kontroli metodami bezkontaktowymi.

W zależności od wyników rejestracji może przełączać impulsy elektryczne, na których sygnałach inne urządzenia wykonują różnego rodzaju czynności.

Przykładami działania czujników obecności są automatyczne włączanie suszarki elektrycznej po podniesieniu rąk, aktywacja niektórych rodzajów alarmów samochodowych, zatrzymanie przenośników w przypadku napełniania bunkrów w przedsiębiorstwach przemysłowych.

Zgodnie z zasadą działania:

1. ultradźwiękowe: barierowe, dyfuzyjne;
2. fotoelektryczny: barierowy (typ B), reflektor (typ R), dyfuzyjny (typ D);
3. pojemnościowy;
4. akustyczny;
5. podczerwień;
6. czujniki obciążenia;
7. łączny.

Według liczby bloków czujników:

1. pojedyncza pozycja;
2. on-off;
3. wielopozycyjny.

Zgodnie z metodą instalacji: narzutowe i osadzone.

Metodą odbioru przychodzącego sygnału: aktywne i pasywne.

Zgodnie z metodą nadawania sygnału wychodzącego: przewodowy i bezprzewodowy.

Rozważmy szczegółowo każdy z typów, określmy obszary ich zastosowania, oceńmy zalety i wady.

Ultradźwiękowe czujniki obecności

Emitują i odbierają fale, które nie są odbierane przez ludzkie ucho (o częstotliwości ok. 200 kHz).

Możliwe są dwa tryby pracy:

bariera : fala ultradźwiękowa przechodzi między czujnikami umieszczonymi naprzeciwko siebie. Nie dostanie się do odbiornika, jeśli w obszarze zasięgu pojawi się obcy obiekt (bariera).

dyfuzja : Korzystanie z czujnika, który emituje falę, a następnie odbiera ją, gdy odbija się od obiektu na ścieżce wiązki.

W obu przypadkach, gdy pojawi się obcy przedmiot, przełączany jest sygnał, który jest przesyłany do urządzeń wykonawczych.

Zalety czujników ultradźwiękowych w porównaniu z czujnikami optycznymi wykonującymi podobne zadania:

• wykrywanie przezroczystych obiektów;
• odporność na błyski światła i odblaski;
• wydajność w trudnych warunkach (mgła, kurz, para).

Wady:

• fiksacja dolnego zakresu (górny próg);
• zawodność rejestracji przedmiotów wykonanych z miękkich materiałów (tkanina, guma porowata);
• obecność „martwej strefy” (dolny próg detekcji).

Przykłady zastosowania czujników ultradźwiękowych: systemy parkowania nowoczesnych samochodów, zliczanie jednostek gotowych produktów na przenośniku.

Fotoelektryczne czujniki obecności

Czujniki fotoelektryczne typu B i D działają podobnie jak czujniki ultradźwiękowe. Różnica polega na wykorzystaniu promieniowania optycznego zamiast ultradźwiękowego. Zapewnia to następujące korzyści:

• wysoki próg fiksacji (do 150 metrów dla czujników barierowych);
• prędkość;
• brak strefy martwej.

Wady:

• niemożność zarejestrowania przezroczystych obiektów;
• awarie we mgle, kurzu, błyski światła i odblaski.

W przypadku czujników typu P odbiornik i nadajnik zamontowane są w jednej obudowie. Emitowana wiązka odbija się od reflektora (reflektor, reflektor) znajdującego się w odległości do 8 metrów i powraca z powrotem. Urządzenie daje sygnał, jeśli strumień świetlny zostanie przerwany przez obiekt kontrolny.

W porównaniu z typem B typ P traci swój zasięg, ale jego zaletami są kompaktowość i łatwość montażu.

Czujniki fotoelektryczne służą do kontrolowania opakowań i linii produkcyjnych, sprawdzania poziomu napełnienia przezroczystych pojemników, zapobiegania nieautoryzowanemu dostępowi do zamkniętych obszarów, zatrzymywania urządzeń przemysłowych w przypadku wejścia osoby w niebezpieczne obszary.

pojemnościowy

Konstrukcyjnie są to kondensatory cylindryczne lub płasko-równoległe.

Gdy obiekt pojawia się w obszarze pokrycia, zmienia się jego stała dielektryczna, a co za tym idzie pojemność, która powoduje wyzwolenie (patrz).

Urządzenia służą do kontroli napełniania zbiorników płynami i materiałami sypkimi, jako liczniki jednostek wyrobów gotowych oraz elementy samochodowych systemów antykradzieżowych.

Zaletami czujników pojemnościowych są niska bezwładność i wysoki próg czułości. Wadą jest prawdopodobieństwo awarii pod wpływem zewnętrznych pól elektromagnetycznych.

Akustyczne czujniki obecności

W nich za pomocą materiałów piezoelektrycznych fala dźwiękowa zamieniana jest na sygnał elektryczny.

Są to mikrofony pracujące w zakresie częstotliwości 20-20000 Hz:

• niska rezystancja (cewki indukcyjne z ruchomymi magnesami);
• o wysokiej rezystancji (równoważne kondensatory zmienne).

Są one używane jako czujniki dźwięku i światła, które działają w połączeniu i oszczędzają energię. Po przekroczeniu progu hałasu w pomieszczeniu światło włącza się automatycznie. Jeśli jest cisza, po 20-25 sekundach lampy wyłączają się.

Zalety urządzenia:

• prostota projektu;
• niezawodność.

Wady:

• potrzeba użycia wzmacniaczy;
• prawdopodobieństwo fałszywych alarmów w wyniku hałasu zewnętrznego i wewnętrznego (ostre dźwięki z ulicy, włączenie radia, rozmowy telefoniczne).

Czujniki obecności na podczerwień

Zasada działania urządzeń polega na utrwalaniu zmian przepływu promieni podczerwonych (IR) w wyniku ruchów człowieka. Jego pobyt rozpoznaje się po większym natężeniu (w porównaniu z obiektami wewnętrznymi) promieniowania, które bezpośrednio zależy od temperatury ciała.

Głównymi częściami sensora są fotokomórki oraz multisoczewka składająca się z dużej liczby segmentów - małych soczewek. Każdy z nich kieruje wpadające do niego promienie do fotokomórki.

Poruszając się, człowiek znajduje się w strefach kontroli różnych segmentów. Światło na fotokomórce pojawia się i znika, generując sygnał elektryczny.

W ścisłym tego słowa znaczeniu, zgodnie z zasadą działania, takim urządzeniem jest, a nie obecność. Ta ostatnia kategoria obejmuje szczególnie precyzyjne przyrządy z dużą liczbą obszarów kontrolnych. Są w stanie wykryć obecność osoby, która jest w stanie prawie całkowitego spoczynku. Rejestrowane są najmniejsze gesty: potrząsanie głową, naciskanie klawiatury palcami itp.

Promień wykrywania (R) jest główną cechą urządzenia. Jego montaż należy przeprowadzić w taki sposób, aby odległość do najdalszych zakątków pomieszczenia nie przekraczała R. Duże pomieszczenia wymagają zainstalowania kilku czujników.

Konieczne jest, aby na drodze wiązki podczerwieni nie było przegród, nawet szklanych, które są dla niej nieprzezroczyste.

Niedopuszczalne jest uderzanie w urządzenie bezpośrednim światłem z lamp, musi znajdować się w maksymalnej odległości od wentylatorów, klimatyzatorów i grzejników.

Czujniki podczerwieni są wykorzystywane jako środek, jako dodatkowy i do automatyzacji zasilania, co prowadzi do oszczędności kosztów.

Ich zalety:

• dokładność regulacji;
• pełne bezpieczeństwo dla zdrowia ze względu na brak jakiegokolwiek rodzaju promieniowania;
• reakcja tylko na obiekty, których temperatura przekracza próg.

Wady:

• niedokładność funkcjonowania na otwartej przestrzeni (wpływ opadów, światła słonecznego);
• prawdopodobieństwo fałszywych wtrąceń pod wpływem prądów ciepłego powietrza;
• zakłócenia powodowane przez obiekty, które nie przepuszczają promieniowania podczerwonego;
• niski zakres temperatur pracy.

Ogniwa obciążnikowe

Są to konwertery, które przekształcają siłę mechaniczną w prąd elektryczny.

Strukturalnie czujnik jest tensometrem w postaci cienkiego drutu, zygzakowatego jak grzejnik szyby samochodowej, zamocowanego na elastycznym podłożu. Jako element elastyczny stosuje się tkaninę, gumę, folię polimerową.

Pod działaniem siły przewodnik odkształca się, zmienia się jego rezystancja, co generuje sygnał elektryczny, który po wzmocnieniu jest dostarczany do elementów wykonawczych.

Korzystanie z urządzeń:

Jak czujniki obecności pasażerów. Zwykły - ze względów bezpieczeństwa (wskazanie zapiętego pasa oraz dane do zadziałania poduszek powietrznych). Instalowany indywidualnie - do kontroli pracy taksówki (ustalenie stanu auta - "wolny/zajęty").

Jako elementy stacjonarne i zabezpieczające, sygnalizujące nieautoryzowany dostęp do lokalu.

Zaletą czujników tensometrycznych jest ich niewielka grubość, która zapewnia niewidoczny montaż (zamaskowany jako wycieraczka) oraz łatwość montażu na siedzeniach pasażerskich.

Wady:

• potrzeba użycia wzmacniacza sygnału;
• podatność na wielokrotnie powtarzające się obciążenia mechaniczne, co prowadzi do awarii;
• zmniejszenie wrażliwości na zmiany temperatury.

Połączone czujniki obecności

Czasami jeden typ urządzenia nie wystarczy do osiągnięcia Twoich celów. W takich przypadkach można ich użyć kilka o różnych zasadach działania.

Na przykładzie rozważymy działanie czujnika obecności na podczerwień w połączeniu z czujnikiem światła.

Pierwszy daje sygnał do włączenia lamp, gdy wykryje osobę w pomieszczeniu.

Drugi - w przypadku wskaźników świetlnych poniżej ustawionej wartości progowej.

Pracując razem, automatycznie zapalą lampy tylko wtedy, gdy nocą w pokoju są ludzie.

Takie podejście stwarza komfortowe warunki życia i prowadzi do 30-40% oszczędności energii.

Podczas ochrony obiektów czujniki o różnych zasadach działania są łączone w systemy. Poprawia to niezawodność i zmniejsza liczbę fałszywych alarmów.

Urządzenie z czujnikiem obecności

Czujniki to urządzenia składające się z jednego (jednopozycyjnego), dwóch (dwupozycyjnych) lub kilku (wielopozycyjnych) bloków. Każdy to urządzenie w plastikowej obudowie z mikroukładem do wysyłania, odbierania i przetwarzania sygnałów.

Ich cechą konstrukcyjną jest brak ruchomych, mechanicznie obciążonych części. Wyjątkiem są podłoża elastyczne z czujnikami tensometrycznymi w czujnikach tensometrycznych.

W rezultacie możliwe awarie ograniczają się do awarii części mikroukładów i nie podlegają samonaprawieniu.

Opcje montażu czujnika. W zależności od cech konstrukcyjnych czujniki montuje się w puszkach montażowych lub bezpośrednio na ścianie lub suficie (modele natynkowe).

Żadna z metod nie daje korzyści w działaniu, tylko decyzje projektowe mogą mieć wpływ na wybór.

Sposoby odbioru sygnału. Zgodnie z metodą odbioru sygnału, istnieją dwa rodzaje czujników obecności:

• aktywny - emituje energię do otoczenia i odbiera dane na podstawie odpowiedzi (ultradźwiękowe, fotoelektryczne);
• pasywne - naprawiaj obiekty zgodnie z ich właściwościami, bez uprzedniego wysyłania sygnałów (czujniki podczerwieni, akustyczne, pojemnościowe, obciążenia).

Transmisja sygnału przez czujniki obecności. Po odebraniu i przetworzeniu informacji czujnik obecności wysyła sygnał do siłowników:

• przez przewody elektryczne;
• przez bezpieczny kanał radiowy.

W drugim wariancie odległość między czujnikiem a odbiornikiem sięga 200 m. Zastosowanie wzmacniaczy zwiększa tę wartość, a przeszkody na drodze ją zmniejszają.

Podczas bezprzewodowej transmisji sygnału do komunikacji z konkretnym aktuatorem, czujnikowi przypisywany jest jego kod. Odbywa się to poprzez zainstalowanie zworek (zworki).

Jeśli używasz urządzeń z kodem do nauki, nie ma potrzeby instalowania zworek: do przełączania wystarczy jednocześnie nacisnąć specjalne przyciski na czujniku i jednostce odbiorczej.

Zaletami bezprzewodowej transmisji sygnału są łatwość instalacji sprzętu i niższe koszty przewodów elektrycznych.

Producenci i modele czujników obecności

Zastanówmy się, jakie modele czujników obecności oferują światowe firmy.

Theben AG (Niemcy)

Paul Schwenk założył w Stuttgarcie w 1921 roku firmę produkującą zegary i akcesoria do zegarków.

Roztropny właściciel, chcąc zaoszczędzić pieniądze, wynalazł iw 1930 roku wprowadził na rynek pierwszy czujnik odliczający do sterowania oświetleniem, który stał się bestsellerem.

Sukces pobudził dalsze dążenie do innowacji, które uczyniło Theben AG europejskim liderem w produkcji wydajnych urządzeń energooszczędnych, różnych czujników, urządzeń „inteligentnych” itp.

Czujniki obecności Theben sterujące systemem oświetleniowym:

SFINKS 104-360	SFINKS 104-360/2	SPHINX 104-360AP
Zasada działania
podczerwień	podczerwień	podczerwień
Sposób montażu
sufit, do zabudowy	sufit, do zabudowy	sufit, nad głową
Kąt pokrycia
360 około	360 około	360 około
promień kontrolny
7 mln	7 mln	7 mln
Liczba kanałów
1	2	1
Maks. moc lampy
1800 W	1800 W	2000 W
Poziom światła
10-2000 luksów	10-2000 luksów	10-2000 luksów
Wyłącz opóźnienie
1 s-20 min	1 s-20 min	1 s-20 min
Poziom ochrony
IP 41	IP 41	IP 41

Wszystkie instrumenty są wyposażone we wbudowany regulowany światłomierz i pilot zdalnego sterowania (patrz ).

SPHINX 104-360/2 posiada drugi kanał wyjściowy, z opóźnieniem wyłączenia 10 sekund - 60 minut, z którego sygnał może być wysłany do klimatyzatora, grzejnika elektrycznego, wentylatora.

OMRON (Japonia)

Firma OMRON (Kioto), założona przez Kazumę Tateishi w 1933 roku. W latach powojennych stał się jednym z twórców „japońskiego cudu gospodarczego”.

Główną działalnością jest produkcja urządzeń automatyki i czujników. W tym obszarze posiada ponad 40% rynku japońskiego. Roczny obrót firmy wynosi ponad 5 miliardów dolarów.

Fotoelektryczne czujniki detekcji OMRON:

E3FA/E3FB-B/-V	E3H2	E3T-C
Wykrywanie obiektów: maksymalna odległość wykrywania
reżim barierowy
20 m²	15 m²	4 mln
tryb refleksu
4 mln	3m	2 mln
tryb rozproszony
1m	0,3 m²	0,3 m²
Źródło światła (długość fali)
czerwona dioda LED (624 nm)	czerwona dioda LED (624 nm)	diody LED: podczerwień (870 nm), czerwona (630 nm)
Napięcie zasilania
10-30 V DC	10-30 V DC	10-30 V DC

E3H2 ma jasny wskaźnik LED ułatwiający ustawienie, a wymiary E3T-C ułatwiają montaż w ciasnych przestrzeniach.

ESYLUX (Niemcy)

ESYLUX (Arensburg) opracowuje i produkuje oprawy do oświetlenia awaryjnego i zewnętrznego, czujniki obecności i ruchu, czujniki dymu, . Potwierdzeniem wysokiego poziomu produkcji jest otrzymany przez nią znak jakości „German Engineering”. Oddziały i biura sprzedaży firmy są otwarte w 13 krajach

W tabeli przedstawiono przykładowe czujniki obecności produkowane przez firmę ESYLUX.

PD 360/8 Podstawowe	PD 360/8 Basic SMB	PD 180i/R
Zasada działania
podczerwień	podczerwień	podczerwień
Sposób montażu
sufit, nad głową	sufit, do zabudowy	ściana, zabudowana
Kąt pokrycia

Często w elektronice taki element radiowy jak kontaktron znajduje swoje zastosowanie. Jego cechą jest możliwość zamykania kontaktów po naświetleniu polem magnetycznym. Co to znaczy? Biorąc prosty magnes lub umieszczając elektromagnes w pobliżu kontaktronu, możesz z łatwością zamykać i otwierać styki tego elementu radiowego. W swej istocie jest to rodzaj czujnika bezkontaktowego.

Definicja pojęcia

Co to jest czujnik zbliżeniowy? Jest rozumiane jako takie urządzenie elektroniczne, które rejestruje obecność określonego obiektu w obszarze jego działania i działa bez żadnych mechanicznych lub innych wpływów.

Czujniki bezdotykowe są używane w wielu różnych zastosowaniach. Jest to tworzenie sprzętu AGD i systemów ochrony obiektów, technologii przemysłowych oraz przemysłu motoryzacyjnego. Nawiasem mówiąc, w ludziach ten element nazywa się „przełącznikiem zbliżeniowym”.

Zalety

Wśród głównych zalet czujników bezdotykowych wyróżnia się:

Kompaktowe wymiary;

Wysoki stopień szczelności;

Trwałość i niezawodność;

Lekka waga;

Różnorodność opcji instalacji;

Brak kontaktu z obiektem i brak informacji zwrotnej.

Klasyfikacja

Istnieją różne rodzaje czujników zbliżeniowych. Są one klasyfikowane zgodnie z zasadą działania i są:

pojemnościowy;

optyczny;

indukcyjny;

ultradźwiękowy;

Wrażliwy magnetycznie;

pirometryczny.

Rozważmy każdy z tych typów urządzeń osobno.

Czujniki pojemnościowe

Urządzenia te opierają się na pomiarze kondensatorów elektrycznych. W ich dielektryku znajduje się przedmiot, który podlega rejestracji. Celem tego typu czujnika zbliżeniowego jest praca z różnymi aplikacjami. Jest to na przykład rozpoznawanie gestów. Pojemnościowe wytwarzają samochodowe czujniki deszczu. Takie urządzenia zdalnie mierzą poziom cieczy podczas przetwarzania różnych materiałów itp.

Pojemnościowy czujnik zbliżeniowy to system analogowy, który działa na odległość do siedemdziesięciu centymetrów. W przeciwieństwie do innych typów podobnych urządzeń ma większą dokładność i czułość. W końcu zmiana pojemności w nim występuje tylko w kilku pikofaradach.

W obwodzie tego typu czujnika zbliżeniowego znajdują się płytki składające się z przewodzącej płytki drukowanej, a także ładowanie. W takim przypadku powstaje kondensator. Co więcej, stanie się to w dowolnym momencie albo w przewodzącym elemencie uziemionym, albo w jakimś przedmiocie, którego stała dielektryczna jest różna od powietrza. Takie urządzenie będzie działać również wtedy, gdy osoba lub część jej ciała pojawi się w obszarze zasięgu urządzenia, który będzie zbliżony do potencjału ziemi. Gdy zbliżysz się na przykład do palca, zmieni się pojemność kondensatora. A nawet biorąc pod uwagę, że system jest nieliniowy, wykrycie obcego obiektu, który pojawił się w oglądanych granicach, nie będzie dla niego trudne.

Schemat okablowania takiego czujnika zbliżeniowego może być skomplikowany. W urządzeniu można jednocześnie zastosować kilka niezależnych od siebie elementów zarówno w kierunku lewo/prawo, jak i dół/góra. To rozszerzy możliwości urządzenia.

Czujniki optyczne

Takie czujniki zbliżeniowe znajdują dziś szerokie zastosowanie w wielu gałęziach ludzkiej działalności, gdzie pracuje sprzęt niezbędny do wykrywania obiektów. Podczas podłączania czujnika zbliżeniowego stosuje się kodowanie. Pozwala to zapobiec fałszywej pracy urządzenia pod wpływem zewnętrznych źródeł światła. Czujniki te działają również w niskich temperaturach. W tych warunkach zakłada się na nie kurtki termiczne.

Co to są czujniki optyczne niemonitorujące? Jest to obwód elektroniczny, który reaguje na zmianę strumienia świetlnego padającego na odbiornik. Ta zasada działania pozwala ustalić obecność lub brak obiektu w określonym obszarze przestrzennym.

W konstrukcji optycznych czujników zbliżeniowych istnieją dwa główne bloki. Jeden z nich jest źródłem promieniowania, a drugi odbiornikiem. Mogą znajdować się w tym samym budynku lub w różnych budynkach.

Rozważając zasadę działania czujnika bezdotykowego można wyróżnić trzy rodzaje urządzeń optycznych:

1. Bariera. Działanie przełączników optycznych tego typu (T) odbywa się na wiązce bezpośredniej. W tym przypadku urządzenia składają się z dwóch oddzielnych części – nadajnika i odbiornika, które są usytuowane współosiowo względem siebie. Strumień promieniowania emitowany przez nadajnik musi być skierowany dokładnie na odbiornik. Gdy wiązka zostanie przerwana przez jakiś przedmiot, przełącznik jest aktywowany. Takie czujniki mają dobrą odporność na zakłócenia. Ponadto nie boją się kropli deszczu, kurzu itp.
2. rozproszony. Działanie przełączników optycznych typu D opiera się na wykorzystaniu wiązki odbitej od obiektu. Odbiornik i nadajnik takiego urządzenia znajdują się w tej samej obudowie. Emiter kieruje przepływ do obiektu. Wiązka odbita od jej powierzchni rozchodzi się w różnych kierunkach. W takim przypadku część przepływu powraca z powrotem, gdzie jest przechwytywana przez odbiornik. W rezultacie przełącznik jest aktywowany.
3. Odruch. Te optyczne czujniki zbliżeniowe są typu R. Wykorzystują wiązkę odbitą od reflektora. Odbiornik i nadajnik takiego urządzenia również znajdują się w tej samej obudowie. Kiedy uderza w reflektor, wiązka zostaje odbita, okazuje się, że znajduje się w strefie odbioru, w wyniku czego urządzenie jest wyzwalane. Takie urządzenia działają w odległości do obiektu nie większej niż 10 metrów. Być może ich zastosowanie do mocowania przedmiotów półprzezroczystych.

Czujniki indukcyjne

Działanie tego urządzenia opiera się na zasadzie uwzględniania zmian indukcyjności jego głównych elementów - cewki i rdzenia. Stąd już sama nazwa takiego czujnika.

Zmiany indukcji wskazują, że w polu magnetycznym cewki pojawił się metalowy przedmiot, który go zmienił, a zatem cały schemat połączeń, którego główna funkcja jest przypisana komparatorowi. W takim przypadku do przekaźnika wysyłany jest sygnał i prąd jest wyłączany.

Na tej podstawie możemy mówić o głównym celu takiego urządzenia. Służy do pomiaru ruchów urządzenia, które należy wyłączyć w przypadku przekroczenia limitów ruchu. Same czujniki mają granice ruchu od jednego mikrona do dwudziestu milimetrów. W związku z tym takie urządzenie nazywane jest również indukcyjnym przełącznikiem położenia.

Przegląd czujników zbliżeniowych tego typu pozwala wyróżnić kilka ich odmian. Ta klasyfikacja opiera się na różnej liczbie przewodów połączeniowych:

1. Dwuprzewodowy. Takie czujniki indukcyjne są podłączone bezpośrednio do obwodu. To najprostsza, ale jednocześnie dość kapryśna opcja. Wymaga nominalnej rezystancji obciążenia. Wraz ze spadkiem lub wzrostem tego wskaźnika działanie urządzenia staje się nieprawidłowe.
2. Trójprzewodowy. Ten typ czujnika indukcyjnego jest najczęstszy. W takich obwodach dwa przewody należy podłączyć do napięcia, a jeden - bezpośrednio do obciążenia.
3. Cztery i pięć drutów. W tych czujnikach dwa przewody są podłączone do obciążenia, a piąty służy do wyboru żądanego trybu pracy.

Czujniki ultradźwiękowe

Urządzenia te znajdują szerokie zastosowanie w różnych dziedzinach produkcji, rozwiązując wiele zadań automatyzacji cykli technologicznych. Ultradźwiękowe czujniki zbliżeniowe służą do określania położenia i odległości różnych obiektów.

Służą na przykład do wykrywania etykiet, nawet przezroczystych, do pomiaru odległości i sterowania ruchem obiektu. Służą do określania poziomu cieczy. Konieczność tego pojawia się na przykład, aby uwzględnić zużycie paliwa podczas operacji transportowych. A to tylko niektóre z wielu zastosowań przełączników ultradźwiękowych.

Takie czujniki są dość kompaktowe. Wyróżnia je wysokiej jakości konstrukcja oraz brak różnych ruchomych części. Sprzęt ten nie boi się zanieczyszczeń, co jest dość ważne w warunkach produkcyjnych, a także prawie nie wymaga konserwacji.

Czujnik ultradźwiękowy zawiera grzałkę piezoelektryczną, która jest jednocześnie emiterem i odbiornikiem. Ten szczegół konstrukcyjny odtwarza przepływ impulsów dźwiękowych, przyjmując go i zamieniając odebrany sygnał na napięcie. Następnie jest podawany do kontrolera, który przetwarza dane i oblicza odległość, w jakiej znajduje się obiekt. Ta technologia nazywa się echolokacją.

Aktywny zakres czujnika ultradźwiękowego to zakres roboczy detekcji. Jest to odległość, w której instrument ultradźwiękowy może „zobaczyć” obiekt, niezależnie od tego, czy zbliża się on do elementu czujnikowego w kierunku osiowym, czy porusza się w poprzek stożka dźwięku.

W zależności od zasady działania rozróżnia się czujniki ultradźwiękowe:

1. Zaprowiantowanie. Takie urządzenia służą do obliczania odstępu czasu wymaganego do przejścia dźwięku z urządzenia do określonego obiektu iz powrotem. Bezdotykowe ultradźwiękowe czujniki położenia służą do kontroli położenia i obecności różnych mechanizmów, a także ich zliczania. Takie urządzenia są również używane jako wskaźnik poziomu dla różnych cieczy lub materiałów sypkich.
2. Odległości i ruchy. Zasada działania takich urządzeń jest podobna do tej stosowanej w urządzeniu opisanym powyżej. Różnica polega tylko na rodzaju sygnału, który jest obecny na wyjściu. Jest analogowy, a nie dyskretny. Czujniki tego typu służą do konwersji dostępnych wskaźników odległości do obiektu na określone sygnały elektryczne.

Czujniki czułe magnetycznie

Przełączniki te służą do monitorowania pozycji. Czujniki są wyzwalane przez zbliżenie magnesu, który znajduje się na ruchomej części mechanizmu. Takie urządzenia mają rozszerzony zakres temperatur (od -60 do +125 stopni Celsjusza). Funkcjonalność ta pozwala zautomatyzować dużą liczbę złożonych procesów produkcyjnych.

Stosowany jest bezdotykowy czujnik temperatury typu czułego magnetycznie:

W przemyśle chemicznym i metalurgicznym;

W regionach Dalekiej Północy;

na taborze;

w agregatach chłodniczych;

Na dźwigach samochodowych;

Znajdują zastosowanie w systemach bezpieczeństwa budynków, a także do automatycznego otwierania okien i drzwi wejściowych.

Najnowocześniejsze i najszybsze są czujniki magnetycznie czułe działające na efekt Halla. Nie podlegają zużyciu mechanicznemu, ponieważ posiadają elektroniczny klucz wyjściowy. Zasób takich czujników jest praktycznie nieograniczony. W związku z tym ich zastosowanie jest opłacalnym i praktycznym rozwiązaniem problemów pomiaru liczby obrotów wału, ustalenia lokalizacji szybko poruszających się obiektów itp.

Do pomiaru poziomu cieczy szeroko stosowane są pływakowe czujniki magnetyczne. Są najlepszą opcją do określenia wymaganych wskaźników ze względu na niedrogą cenę i prostotę konstrukcji.

Czujniki mikrofalowe

Ten typ wyłączników zbliżeniowych jest najbardziej uniwersalną opcją projektową, którą można osiągnąć poprzez ciągłe skanowanie obsługiwanego obszaru. Należy pamiętać, że są one w wyższej kategorii cenowej niż np. ultradźwiękowe odpowiedniki.

Działanie takiego urządzenia wynika z promieniowania fal elektromagnetycznych o wysokiej częstotliwości, których wartość jest nieco inna w urządzeniach różnych producentów. Czujniki mikrofalowe są dostrojone do skanowania i odbierania fal odbitych. Dzięki temu urządzenie rejestruje nawet najmniejsze zmiany tła elektromagnetycznego. Jeśli tak się stanie, natychmiast uruchamia się system ostrzegania podłączony do czujnika w postaci alarmu, oświetlenia itp.

Urządzenia mikrofalowe mają zwiększoną dokładność i czułość. Dla nich ceglane ściany, drzwi i meble nie są barierą. Fakt ten należy wziąć pod uwagę podczas instalacji systemu. Poziom czułości urządzenia można zmienić, dostosowując czujnik ruchu.

Przełączniki mikrofalowe służą do sterowania oświetleniem wewnętrznym i zewnętrznym, urządzeniami alarmowymi, urządzeniami elektrycznymi itp.

Czujniki pirometryczne

Ciało każdej żywej istoty charakteryzuje się obecnością promieniowania cieplnego, które jest wiązką fal elektromagnetycznych o różnej długości. Wraz ze wzrostem temperatury ciała wzrasta również ilość emitowanej energii.

W oparciu o utrwalenie promieniowania cieplnego działają czujniki, zwane czujnikami pirometrycznymi. Oni są:

Całkowite promieniowanie, mierzące całkowitą energię cieplną ciała;

Promieniowanie częściowe, mierzące energię obszaru ograniczonego przez odbiornik;

Stosunek widmowy, który daje wskaźnik stosunku energii niektórych części widma.

Czujniki-czujniki bezdotykowe są najczęściej stosowane w urządzeniach rejestrujących ruch obiektów.

Przełączniki dotykowe

Rozwijające się technologie wpłynęły na niemal wszystkie sfery ludzkiego życia. Nie ominęli kwestii majsterkowania. Uderzającym tego przykładem jest przełącznik dotykowy. To urządzenie umożliwia sterowanie oświetleniem pomieszczenia za pomocą lekkiego dotyku.

Przełącznik dotykowy działa natychmiast po najmniejszym dotknięciu przycisku. Jego projekt obejmuje trzy główne elementy. Pomiędzy nimi:

1. Jednostka sterująca, która przetwarza przychodzący sygnał i przekazuje go do niezbędnych elementów.
2. Urządzenie przełączające. Ta część zamyka i otwiera obwód, a także zmienia ilość prądu pobieranego przez lampę.
3. Panel sterowania (dotykowy). Dzięki tej części przełącznik odbiera sygnały z pilota lub z dotyku. Najnowocześniejsze urządzenia uruchamiane są poprzez podanie obok nich ręki.

Modele standardowe mogą:

Włącz i wyłącz światło;

Dostosuj jasność;

Monitoruj działanie urządzeń grzewczych, zgłaszając zmiany temperatury;

Otwieraj i zamykaj rolety;

Włączaj i wyłączaj urządzenia gospodarstwa domowego.

Przełączniki dotykowe produkują różne typy. W zależności od potrzeb budynku biurowego lub mieszkalnego dobierany jest konkretny model. Na przykład chęć zakupu i zainstalowania urządzenia czujnikowego może wynikać z lokalizacji stałego przełącznika w niewygodnym miejscu z niemożliwością jego przeniesienia. A może ktoś mieszka w domu lub mieszkaniu, którego mobilność jest ograniczona. Czasami przełączniki stacjonarne znajdują się na takiej wysokości, że są niedostępne dla dzieci. Rozwiązanie problemu będzie wymagało wyboru konkretnego modelu. Niektórzy właściciele wolą instalować przełączniki dotykowe, aby zmienić jasność światła bez wstawania z łóżka itp.

Czujniki to złożone urządzenia, które są często używane do wykrywania i reagowania na sygnały elektryczne lub optyczne. Urządzenie przetwarza parametr fizyczny (temperaturę, ciśnienie krwi, wilgotność, prędkość) na sygnał, który może być mierzony przez urządzenie.

Klasyfikacja czujników w tym przypadku może być inna. Istnieje kilka podstawowych parametrów rozmieszczenia urządzeń pomiarowych, które zostaną omówione dalej. Zasadniczo to oddzielenie wynika z działania różnych sił.

Łatwo to wytłumaczyć na przykładzie pomiaru temperatury. Rtęć w szklanym termometrze rozszerza się i ściska ciecz, przekształcając zmierzoną temperaturę, którą obserwator może odczytać ze skalibrowanej szklanej rurki.

Kryteria wyboru

Istnieją pewne cechy, które należy wziąć pod uwagę przy klasyfikowaniu czujnika. Są one wymienione poniżej:

1. Precyzja.
2. Warunki środowiskowe – zwykle czujniki mają ograniczenia temperatury, wilgotności.
3. Zakres - granica pomiaru czujnika.
4. Kalibracja jest niezbędna dla większości przyrządów pomiarowych, ponieważ odczyty zmieniają się w czasie.
5. Cena £.
6. Powtarzalność — Zmienne odczyty są mierzone wielokrotnie w tym samym środowisku.

Rozkład kategorii

Klasyfikacje czujników dzielą się na następujące kategorie:

1. Podstawowa liczba argumentów wejściowych.
2. Zasady transdukcji (wykorzystanie efektów fizycznych i chemicznych).
3. Materiał i technologia.
4. Wizyta, umówione spotkanie.

Zasada transdukcji jest podstawowym kryterium skutecznego gromadzenia informacji. Zazwyczaj kryteria logistyczne są wybierane przez zespół programistów.

Klasyfikacja czujników na podstawie właściwości rozkłada się w następujący sposób:

1. Temperatura: termistory, termopary, termometry oporowe, mikroukłady.
2. Ciśnienie: światłowodowe, próżniowe, elastyczne mierniki na bazie cieczy, LVDT, elektroniczne.
3. Przepływ: elektromagnetyczny, różnica ciśnień, przemieszczenie pozycyjne, masa termiczna.
4. Czujniki poziomu: różnica ciśnień, ultradźwiękowa częstotliwość radiowa, radar, przemieszczenie termiczne.
5. Bliskość i przemieszczenie: LVDT, fotowoltaiczne, pojemnościowe, magnetyczne, ultradźwiękowe.
6. Biosensory: zwierciadło rezonansowe, elektrochemiczne, powierzchniowy rezonans plazmonowy, potencjometrycznie adresowalne światłem.
7. Ilustracja: Urządzenia ze sprzężeniem ładunkowym, CMOS.
8. Gaz i chemia: półprzewodniki, podczerwień, przewodzenie, elektrochemiczne.
9. Akceleracja: żyroskopy, akcelerometry.
10. Inne: czujnik wilgotności, czujnik prędkości, masa, czujnik pochylenia, siła, lepkość.

Jest to duża grupa składająca się z podrozdziałów. Warto zauważyć, że wraz z odkrywaniem nowych technologii sekcje są stale aktualizowane.

Cel klasyfikacji czujnika na podstawie kierunku użytkowania:

1. Kontrola, pomiary i automatyzacja procesu produkcyjnego.
2. Zastosowanie nieprzemysłowe: lotnictwo, urządzenia medyczne, samochody, elektronika użytkowa.

Czujniki można sklasyfikować według ich wymagań dotyczących mocy:

1. Czujnik aktywny - urządzenia wymagające zasilania. Na przykład LiDAR (detekcja światła i dalmierz), fotokomórka.
2. Czujnik pasywny - czujniki niewymagające zasilania. Na przykład radiometry, fotografia filmowa.

Te dwie sekcje obejmują wszystkie urządzenia znane nauce.

W obecnych zastosowaniach cel klasyfikacji czujników można pogrupować w następujący sposób:

1. Akcelerometry - oparte na technologii czujników mikroelektromechanicznych. Służą do monitorowania pacjentów, którzy włączają rozruszniki serca. i dynamiczne układy pojazdu.
2. Biosensory - oparte na technologii elektrochemicznej. Służy do testowania żywności, urządzeń medycznych, wody oraz wykrywania niebezpiecznych patogenów biologicznych.
3. Przetworniki obrazu - oparte na technologii CMOS. Są wykorzystywane w elektronice użytkowej, biometrii, nadzorze ruchu i bezpieczeństwa oraz obrazowaniu komputerowym.
4. Czujki ruchu - oparte na technologii podczerwieni, ultradźwiękowej i mikrofalowo/radarowej. Wykorzystywane w grach wideo i symulacjach, aktywacji światła i wykrywaniu zabezpieczeń.

Typy czujników

Istnieje również grupa podstawowa. Jest podzielony na sześć głównych obszarów:

1. Temperatura.
2. Promieniowanie podczerwone.
3. Ultrafioletowy.
4. Czujnik.
5. Podejście, ruch.
6. Ultradźwięk.

Każda grupa może zawierać podsekcje, jeśli technologia jest choćby częściowo wykorzystywana jako część konkretnego urządzenia.

1. Czujniki temperatury

To jedna z głównych grup. Klasyfikacja czujników temperatury łączy wszystkie urządzenia, które mają zdolność oceny parametrów w oparciu o ogrzewanie lub chłodzenie określonego rodzaju substancji lub materiału.

To urządzenie zbiera informacje o temperaturze ze źródła i przekształca je w formę zrozumiałą dla innych urządzeń lub ludzi. Najlepszą ilustracją czujnika temperatury jest rtęć w szklanym termometrze. Rtęć w szkle rozszerza się i kurczy wraz ze zmianami temperatury. Temperatura zewnętrzna jest elementem wyjściowym do pomiaru wskaźnika. Pozycja rtęci jest obserwowana przez widza w celu zmierzenia parametru. Istnieją dwa główne typy czujników temperatury:

1. czujniki kontaktowe. Tego typu urządzenie wymaga bezpośredniego kontaktu fizycznego z obiektem lub nośnikiem. Kontrolują temperaturę ciał stałych, cieczy i gazów w szerokim zakresie temperatur.
2. Czujniki bezdotykowe. Ten typ czujnika nie wymaga fizycznego kontaktu z mierzonym obiektem lub medium. Kontrolują nieodblaskowe ciała stałe i ciecze, ale są bezużyteczne w przypadku gazów ze względu na ich naturalną przezroczystość. Przyrządy te wykorzystują prawo Plancka do pomiaru temperatury. Prawo to dotyczy ciepła emitowanego przez źródło do pomiaru wskaźnika.

Praca z różnymi urządzeniami

Zasada działania i klasyfikacja czujników temperatury dzieli się również na zastosowanie technologii w innych typach urządzeń. Mogą to być deski rozdzielcze w samochodzie i specjalne jednostki produkcyjne w warsztacie przemysłowym.

1. Termopara - moduły wykonane są z dwóch przewodów (każdy - z różnych jednorodnych stopów lub metali), które poprzez połączenie na jednym końcu tworzą przejście pomiarowe. Ta jednostka pomiarowa jest otwarta na badane elementy. Drugi koniec drutu kończy się przyrządem pomiarowym, w którym tworzy się złącze odniesienia. Prąd przepływa przez obwód, ponieważ temperatury obu złączy są różne. Uzyskane napięcie w miliwoltach jest mierzone w celu określenia temperatury na złączu.
2. Rezystancyjne detektory temperatury (RTD) to rodzaje termistorów, które służą do pomiaru rezystancji elektrycznej przy zmianach temperatury. Są droższe niż jakiekolwiek inne urządzenia do wykrywania temperatury.
3. Termistory. Są innym rodzajem rezystora termicznego, w którym duża zmiana rezystancji jest proporcjonalna do małej zmiany temperatury.

2. Czujnik podczerwieni

To urządzenie emituje lub wykrywa promieniowanie podczerwone w celu określenia określonej fazy w środowisku. Z reguły promieniowanie cieplne emitowane jest przez wszystkie obiekty w widmie podczerwieni. Ten czujnik wykrywa rodzaj źródła, które nie jest widoczne dla ludzkiego oka.

Podstawową ideą jest wykorzystanie diod LED na podczerwień do przesyłania fal świetlnych do obiektu. Do wykrywania fali odbitej od obiektu należy użyć innej diody IR tego samego typu.

Zasada działania

Klasyfikacja czujników w systemie automatyki w tym kierunku jest powszechna. Wynika to z faktu, że technologia umożliwia wykorzystanie dodatkowych narzędzi do oceny parametrów zewnętrznych. Gdy odbiornik podczerwieni jest wystawiony na działanie światła podczerwonego, na przewodach powstaje różnica napięcia. Właściwości elektryczne komponentów czujnika podczerwieni można wykorzystać do pomiaru odległości od obiektu. Gdy odbiornik podczerwieni jest wystawiony na działanie światła, na przewodach pojawia się różnica potencjałów.

W przypadku zastosowania:

1. Termografia: Zgodnie z prawem promieniowania obiektów za pomocą tej technologii można obserwować otoczenie w świetle widzialnym lub bez niego.
2. Ogrzewanie: promieniowanie podczerwone może być wykorzystywane do gotowania i podgrzewania potraw. Mogą usuwać lód ze skrzydeł samolotu. Konwertery są popularne w branży przemysłowej, takiej jak drukowanie, formowanie tworzyw sztucznych i spawanie polimerów.
3. Spektroskopia: Ta technika służy do identyfikacji cząsteczek poprzez analizę wiązań składowych. Technologia wykorzystuje promieniowanie świetlne do badania związków organicznych.
4. Meteorologia: pomiar wysokości chmur, obliczenie temperatury ziemi i powierzchni jest możliwe, jeśli satelity meteorologiczne są wyposażone w radiometry skanujące.
5. Fotobiomodulacja: stosowana w chemioterapii u chorych na raka. Dodatkowo technologia jest wykorzystywana do leczenia wirusa opryszczki.
6. Klimatologia: monitorowanie wymiany energii między atmosferą a ziemią.
7. Komunikacja: Laser na podczerwień zapewnia światło do komunikacji światłowodowej. Emisje te są również wykorzystywane do komunikacji na niewielką odległość między urządzeniami mobilnymi i komputerowymi.

3. Czujnik UV

Czujniki te mierzą intensywność lub moc padającego promieniowania ultrafioletowego. Forma promieniowania elektromagnetycznego ma dłuższą długość fali niż promieniowanie rentgenowskie, ale nadal jest krótsza niż promieniowanie widzialne.

Aktywny materiał znany jako diament polikrystaliczny służy do niezawodnego pomiaru ultrafioletu. Przyrządy mogą wykrywać różne wpływy na środowisko.

Kryteria wyboru urządzenia:

1. Zakresy długości fal w nanometrach (nm), które mogą być wykryte przez czujniki ultrafioletowe.
2. Temperatura pracy.
3. Precyzja.
4. zakres mocy.

Zasada działania

Czujnik UV odbiera jeden rodzaj sygnału energetycznego i przesyła inny rodzaj sygnałów. Aby obserwować i rejestrować te strumienie wyjściowe, są one przesyłane do licznika elektrycznego. W celu tworzenia wykresów i raportów wskaźniki są przesyłane do przetwornika analogowo-cyfrowego (ADC), a następnie do komputera z oprogramowaniem.

Stosowany w następujących urządzeniach:

1. Fototuby UV to czujniki wrażliwe na promieniowanie, które monitorują uzdatnianie powietrza UV, uzdatnianie wody UV i nasłonecznienie.
2. Czujniki światła - mierzą intensywność wiązki padającej.
3. Czujniki widma ultrafioletowego to urządzenia o sprzężeniu ładunkowym (CCD) stosowane w obrazowaniu laboratoryjnym.
4. Detektory UV.
5. Bakteriobójcze detektory UV.
6. Czujniki fotostabilności.

4. Czujnik dotykowy

To kolejna duża grupa urządzeń. Klasyfikacja czujników ciśnienia służy do oceny parametrów zewnętrznych odpowiedzialnych za pojawienie się dodatkowych cech pod wpływem działania określonego przedmiotu lub substancji.

Czujnik dotykowy działa jak rezystor zmienny w zależności od tego, gdzie jest podłączony.

Czujnik dotyku składa się z:

1. Substancja całkowicie przewodząca, taka jak miedź.
2. Izolowany materiał pośredni, taki jak pianka lub plastik.
3. Materiał częściowo przewodzący.

Nie ma jednak ścisłego podziału. Klasyfikacja czujników ciśnienia ustalana jest poprzez wybór konkretnego czujnika, który ocenia pojawiające się napięcie wewnątrz lub na zewnątrz badanego obiektu.

Zasada działania

Częściowo przewodzący materiał przeciwstawia się przepływowi prądu. Zasada działania enkodera liniowego polega na tym, że przepływ prądu jest uważany za bardziej przeciwny, gdy długość materiału, przez który ma przepływać, jest większa. W rezultacie rezystancja materiału zmienia się poprzez zmianę pozycji, w której styka się on z obiektem w pełni przewodzącym.

Klasyfikacja czujników automatyki opiera się w całości na opisanej zasadzie. Tutaj zaangażowane są dodatkowe zasoby w postaci specjalnie opracowanego oprogramowania. Zazwyczaj oprogramowanie jest powiązane z czujnikami dotykowymi. Urządzenia mogą zapamiętać „ostatni dotyk”, gdy czujnik jest wyłączony. Mogą zarejestrować „pierwszy dotyk”, gdy tylko czujnik zostanie aktywowany i zrozumieć wszystkie związane z nim znaczenia. Ta czynność jest podobna do przesuwania myszy komputerowej na drugi koniec podkładki pod mysz, aby przesunąć kursor na drugą stronę ekranu.

5. Czujnik zbliżeniowy

Coraz częściej nowoczesne pojazdy wykorzystują tę technologię. Klasyfikacja czujników elektrycznych za pomocą modułów świetlnych i czujnikowych zyskuje popularność wśród producentów samochodów.

Czujnik zbliżeniowy wykrywa obecność obiektów, które prawie nie mają żadnych punktów styku. Ponieważ nie ma kontaktu między modułami a postrzeganym obiektem i nie ma części mechanicznych, urządzenia te mają długą żywotność i wysoką niezawodność.

Różne rodzaje czujników zbliżeniowych:

1. Indukcyjne czujniki zbliżeniowe.
2. Pojemnościowe czujniki zbliżeniowe.
3. Ultradźwiękowe czujniki zbliżeniowe.
4. Czujniki fotoelektryczne.
5. Czujniki Halla.

Zasada działania

Czujnik zbliżeniowy emituje pole elektromagnetyczne lub elektrostatyczne lub wiązkę promieniowania elektromagnetycznego (takiego jak podczerwień) i czeka na sygnał odpowiedzi lub zmiany w polu. Wykrywany obiekt jest znany jako cel modułu rejestracji.

Klasyfikacja czujników według zasady działania i przeznaczenia będzie następująca:

1. Urządzenia indukcyjne: na wejściu znajduje się oscylator, który zmienia rezystancję strat na bliskość medium przewodzącego prąd elektryczny. Urządzenia te są preferowane w przypadku przedmiotów metalowych.
2. Pojemnościowe czujniki zbliżeniowe: Konwertują zmianę pojemności elektrostatycznej między elektrodami detekcyjnymi a uziemieniem. Dzieje się tak podczas zbliżania się do pobliskiego obiektu ze zmianą częstotliwości drgań. Aby wykryć pobliski obiekt, częstotliwość oscylacji jest przekształcana na napięcie stałe, które jest porównywane z określonym progiem. Urządzenia te są preferowane w przypadku przedmiotów z tworzyw sztucznych.

Klasyfikacja urządzeń pomiarowych i czujników nie ogranicza się do powyższego opisu i parametrów. Wraz z pojawieniem się nowych modeli przyrządów pomiarowych, ogólna grupa powiększa się. Zatwierdzono różne definicje w celu rozróżnienia czujników i przetworników. Czujniki można zdefiniować jako element, który wyczuwa energię w celu wytworzenia wariantu w tej samej lub innej postaci energii. Czujnik przekształca zmierzoną wartość na żądany sygnał wyjściowy, stosując zasadę konwersji.

Na podstawie otrzymanych i wytworzonych sygnałów zasadę można podzielić na następujące grupy: elektryczne, mechaniczne, termiczne, chemiczne, promieniste i magnetyczne.

6. Czujniki ultradźwiękowe

Czujnik ultradźwiękowy służy do wykrywania obecności obiektu. Osiąga się to poprzez emitowanie fal ultradźwiękowych z głowicy urządzenia, a następnie odbieranie odbitego sygnału ultradźwiękowego od odpowiedniego obiektu. Pomaga w wykrywaniu położenia, obecności i ruchu obiektów.

Ponieważ czujniki ultradźwiękowe do wykrywania wykorzystują dźwięk, a nie światło, są one szeroko stosowane w pomiarach poziomu wody, procedurach skanowania medycznego oraz w przemyśle motoryzacyjnym. Fale ultradźwiękowe mogą wykrywać niewidzialne obiekty, takie jak folie, butelki szklane, butelki plastikowe i arkusze szkła za pomocą czujników refleksyjnych.

Zasada działania

Klasyfikacja czujników indukcyjnych opiera się na zakresie ich zastosowania. Tutaj ważne jest, aby wziąć pod uwagę fizyczne i chemiczne właściwości obiektów. Ruch fal ultradźwiękowych różni się w zależności od kształtu i rodzaju medium. Na przykład fale ultradźwiękowe przechodzą prosto przez jednorodny ośrodek i są odbijane i przesyłane z powrotem do granicy między różnymi ośrodkami. Ciało ludzkie znajdujące się w powietrzu powoduje znaczne odbicie i może być łatwo wykryte.

Technologia wykorzystuje następujące zasady:

1. Multirefleksja. Wielokrotne odbicie występuje, gdy fale są odbijane więcej niż raz między czujnikiem a celem.
2. Strefa graniczna. Można regulować minimalną odległość wykrywania i maksymalną odległość wykrywania. Nazywa się to strefą graniczną.
3. strefa wykrywania. Jest to odstęp między powierzchnią głowicy czujnika a minimalną odległością wykrywania uzyskaną przez dostosowanie odległości skanowania.

Urządzenia wyposażone w tę technologię umożliwiają skanowanie różnego rodzaju obiektów. Źródła ultradźwiękowe są aktywnie wykorzystywane w tworzeniu pojazdów.

* Niniejsza praca nie jest pracą naukową, nie stanowi ostatecznej pracy kwalifikacyjnej i jest wynikiem przetworzenia, strukturyzacji i formatowania zebranych informacji, przeznaczonych do wykorzystania jako źródło materiału do samodzielnego przygotowania pracy edukacyjnej.

1. Pojęcie czujnika

Człowiek postrzega oczami kształt, wielkość i kolor otaczających go przedmiotów, słyszy dźwięki uszami, wącha zapachy nosem. Zwykle mówią o pięciu rodzajach doznań związanych ze wzrokiem, słuchem, zapachem, smakiem i dotykiem. Do tworzenia wrażeń osoba potrzebuje zewnętrznej stymulacji niektórych narządów - „czujników zmysłowych”. W przypadku różnego rodzaju doznań rolę sensorów pełnią określone narządy zmysłów:

Wzrok Oczy

Uszy słyszące

Język smaku

Węch Nos

Dotknij skóry

Jednak same narządy zmysłów nie wystarczą do uzyskania czucia. Na przykład w przypadku wrażenia wzrokowego wcale nie oznacza to, że osoba widzi tylko oczami. Powszechnie wiadomo, że przez oczy podrażnienia ze środowiska zewnętrznego w postaci sygnałów są przekazywane przez włókna nerwowe do mózgu i już w nim powstaje uczucie dużego i małego, czarno-białego itp. Ten ogólny schemat powstawania doznań dotyczy również słuchu, węchu i innych rodzajów doznań, tj. w rzeczywistości bodźce zewnętrzne jako coś słodkiego lub gorzkiego, cichego lub głośnego są oceniane przez mózg, który potrzebuje czujników reagujących na te bodźce.

Podobny system powstaje w automatyzacji. Proces sterowania polega na odbieraniu informacji o stanie obiektu sterowania, jego sterowaniu i przetwarzaniu przez urządzenie centralne oraz wysyłaniu sygnałów sterujących do elementów wykonawczych. Do odbioru informacji wykorzystywane są czujniki wielkości nieelektrycznych. W ten sposób kontrolowana jest temperatura, ruchy mechaniczne, obecność lub brak obiektów, ciśnienie, natężenie przepływu cieczy i gazów, prędkość obrotowa itp.

2. Zasada działania i klasyfikacja

Czujniki informują o stanie środowiska zewnętrznego poprzez interakcję z nim i przekształcanie odpowiedzi na tę interakcję na sygnały elektryczne. Istnieje wiele zjawisk i efektów, rodzajów przekształceń właściwości i energii, które można wykorzystać do tworzenia czujników. Przy klasyfikowaniu czujników często jako podstawę stosuje się zasadę ich działania, która z kolei może opierać się na zjawiskach i właściwościach fizycznych lub chemicznych.

3. Główne typy:

3.1. Czujniki temperatury

Codziennie stykamy się z temperaturą i jest to dla nas najbardziej znana wielkość fizyczna. Wśród innych czujników czujniki temperatury wyróżniają się szczególnie dużą różnorodnością typów i są jednymi z najczęstszych.

Szklany termometr z słupkiem rtęci znany jest od czasów starożytnych i jest powszechnie stosowany do dziś. Termistory oporowe, które zmieniają się pod wpływem temperatury, są dość często stosowane w różnych urządzeniach ze względu na stosunkowo niski koszt tego typu czujników. Istnieją trzy rodzaje termistorów: ujemny (rezystancja maleje wraz z temperaturą), dodatni (rezystancja wzrasta wraz z temperaturą) i krytyczny (rezystancja wzrasta na progu temperatury). Zwykle rezystancja zmienia się dość gwałtownie pod wpływem temperatury. Aby rozszerzyć liniową sekcję tej zmiany, rezystory są połączone równolegle i szeregowo z termistorem.

Termopary są szczególnie szeroko stosowane w dziedzinie pomiarów. Wykorzystują efekt Seebecka: emf powstaje w połączeniu różnych metali, w przybliżeniu proporcjonalnie do różnicy temperatur między samym złączem a jego zaciskami. Zakres temperatur mierzonych przez termoparę zależy od użytych metali. Ferryty i kondensatory wrażliwe na temperaturę wykorzystują odpowiednio wpływ temperatury na przenikalność magnetyczną i dielektryczną, zaczynając od pewnej wartości, która nazywana jest temperaturą Curie i dla konkretnego czujnika zależy od użytych w niej materiałów. Diody i tyrystory termoczułe to czujniki półprzewodnikowe, które wykorzystują zależność przewodnictwa złącza p-n od temperatury (zwykle na krysztale krzemu). Ostatnio praktyczne zastosowanie znalazły tzw. zintegrowane czujniki temperatury, czyli termoczuła dioda na jednym chipie z obwodami peryferyjnymi, takimi jak wzmacniacz itp.

3.2. Czujniki optyczne.

Podobnie jak czujniki temperatury, czujniki optyczne wyróżniają się dużą różnorodnością i masowym zastosowaniem zgodnie z zasadą konwersji optoelektrycznej, czujniki te można podzielić na cztery typy: oparte na efektach emisji fotoelektronicznej, fotoprzewodnictwo, fotowoltaiczne i piroelektryczne. Emisja fotowoltaiczna lub zewnętrzny efekt fotoelektryczny 0 to emisja elektronów, gdy światło pada na ciało fizyczne. Aby elektrony mogły uciec z ciała fizycznego, muszą pokonać barierę energetyczną. Ponieważ energia fotoelektronów jest proporcjonalna do 1hc/l0 (gdzie 1h0 to stała Plancka, 1c0 to prędkość światła, 1l0 to długość fali światła), im krótsza długość fali promieniowania, tym większa energia elektronów i tym łatwiej jest im pokonać określoną barierę.

Efekt fotoprzewodnictwa, czyli wewnętrzny efekt fotoelektryczny, to zmiana oporu elektrycznego ciała fizycznego, gdy jest ono napromieniowane światłem. Wśród materiałów, które mają efekt fotoprzewodnictwa są ZnS, CdS, GaAs, Ge, PbS itp. Maksymalna czułość widmowa CdS przypada w przybliżeniu na światło o długości fali 500-550 nm, co odpowiada w przybliżeniu połowie czułości strefa ludzkiego widzenia. Czujniki optyczne działające na efekt fotoprzewodnictwa zalecane są do stosowania w światłomierzach do aparatów fotograficznych i filmowych, w automatycznych wyłącznikach i ściemniaczach, detektorach płomienia itp. Wadą tych czujników jest powolna reakcja (50 ms lub więcej).

Efekt fotowoltaiczny 0 polega na pojawieniu się pola elektromagnetycznego na końcówkach złącza p-n w półprzewodniku napromieniowanym światłem. Pod wpływem światła swobodne elektrony i dziury pojawiają się wewnątrz złącza p-n i powstaje pole elektromagnetyczne. Typowymi czujnikami działającymi zgodnie z tą zasadą są fotodiody, fototranzystory. Ta sama zasada działania ma część optoelektryczną dwuwymiarowych półprzewodnikowych czujników obrazu, takich jak czujniki w urządzeniach ze sprzężeniem ładunkowym (czujniki CCD). Krzem jest najczęściej stosowanym materiałem podłoża do czujników fotowoltaicznych. Stosunkowo szybka reakcja i wysoka czułość od bliskiej podczerwieni (IR) do światła widzialnego zapewniają tym czujnikom szeroki zakres zastosowań. Efekty piroelektryczne 0 to zjawiska, w których ładunki elektryczne odpowiadające tym zmianom powstają na powierzchni ciała fizycznego w wyniku zmian „odciążenia” temperatury powierzchni. Wśród materiałów o podobnych właściwościach znajduje się wiele innych tzw. materiałów piroelektrycznych. W obudowę czujnika wbudowany jest tranzystor polowy, który umożliwia przekształcenie wysokiej impedancji elementu pirotechnicznego z optymalnymi ładunkami elektrycznymi w niższą i optymalną impedancję wyjściową czujnika. Spośród tego typu czujników najczęściej stosowane są czujniki podczerwieni. Wśród sensorów optycznych niewiele jest takich, które miałyby wystarczającą czułość w całym zakresie światła.

Większość czujników ma optymalną czułość w dość wąskiej części widma w ultrafiolecie, widzialnej lub podczerwonej. Główne zalety w stosunku do innych typów czujników:

1. Możliwość bezdotykowej detekcji.

2. Możliwość (przy odpowiedniej optyce) pomiaru zarówno ekstremalnie dużych jak i ekstremalnie małych obiektów.

3. Wysoka szybkość reakcji.

4. Łatwość użytkowania zintegrowanej technologii (czujniki optyczne są zwykle półprzewodnikowe i półprzewodnikowe), zapewniającej niewielkie rozmiary i długą żywotność.

5. Szeroki zakres zastosowania: pomiar różnych wielkości fizycznych, wykrywanie kształtu, rozpoznawanie obiektów itp. Oprócz zalet, czujniki optyczne mają również pewne wady, a mianowicie są wrażliwe na zanieczyszczenia, na które wpływa światło obce, jasne tło i temperatura (z podstawą półprzewodnikową).

3.3. Czujniki ciśnienia.

Czujniki ciśnienia są zawsze bardzo poszukiwane i są szeroko stosowane.

Zasada rejestracji ciśnienia służy jako podstawa dla wielu innych typów czujników, takich jak czujniki masy, położenia, poziomu, przepływu itp. W zdecydowanej większości przypadków wskazanie ciśnienia odbywa się na skutek odkształcenia ciał sprężystych, takich jak: jako membrana, rurka Proudhona, membrana falista. Takie czujniki mają wystarczającą wytrzymałość, niski koszt, ale trudno w nich uzyskać sygnały elektryczne. Czujniki potencjometryczne (reostatyczne), pojemnościowe, indukcyjne, magnetostrykcyjne, ultradźwiękowe mają na wyjściu sygnał elektryczny, ale są stosunkowo trudne do wykonania.

Obecnie jako czujniki ciśnienia coraz częściej stosuje się tensometry. Szczególnie obiecujące są tensometry półprzewodnikowe typu dyfuzyjnego. Tensometry z dyfuzją podłoża krzemowego są bardzo czułe, mają niewielkie rozmiary i są łatwe do zintegrowania z obwodami peryferyjnymi. Dzięki trawieniu w technologii cienkowarstwowej na powierzchni kryształu krzemu powstaje okrągła membrana o przewodności 1 n 0. Na krawędziach membrany osadzane są przez dyfuzję rezystory filmowe o przewodności 1p 0. Jeśli do membrany zostanie przyłożone ciśnienie, wówczas rezystancja niektórych rezystorów wzrasta, podczas gdy inne maleją.

Sygnał wyjściowy czujnika jest tworzony za pomocą obwodu mostkowego, który zawiera te rezystory. Półprzewodnikowe czujniki ciśnienia typu dyfuzyjnego, takie jak opisany powyżej, są szeroko stosowane w elektronice samochodowej, we wszelkiego rodzaju sprężarkach. Główne problemy to zależność temperaturowa, niestabilność środowiska zewnętrznego i żywotność.

3.4. Czujniki wilgotności i analizatory gazów.

Wilgotność jest parametrem fizycznym, z którym człowiek, podobnie jak temperatura, boryka się od najdawniejszych czasów; jednak niezawodne czujniki nie były dostępne przez długi czas. Najczęściej do takich czujników używano włosia ludzkiego lub końskiego, wydłużającego się lub skracającego wraz ze zmianami wilgotności. Obecnie do określania wilgotności stosuje się folię polimerową pokrytą chlorkiem litu, która pęcznieje pod wpływem wilgoci. Jednak czujniki na tej podstawie mają histerezę, niestabilność charakterystyk w czasie oraz wąski zakres pomiarowy. Bardziej nowoczesne są czujniki wykorzystujące ceramikę i stałe elektrolity. Wyeliminowali powyższe niedociągnięcia. Jednym z obszarów zastosowań czujników wilgotności jest różnorodność regulatorów atmosferycznych. Czujniki gazu są szeroko stosowane w zakładach produkcyjnych do wykrywania różnego rodzaju szkodliwych gazów oraz w pomieszczeniach domowych do wykrywania wycieków gazów palnych. W wielu przypadkach wymagane jest wykrywanie pewnych rodzajów gazu i pożądane jest posiadanie czujników gazu, które mają selektywną reakcję na środowisko gazowe. Jednak reakcja na inne składniki gazu utrudnia tworzenie selektywnych czujników gazu o wysokiej czułości i niezawodności. Czujniki gazów mogą być wykonane na bazie tranzystorów MOSFET, ogniw galwanicznych, elektrolitów stałych wykorzystując zjawiska katalizy, interferencji, absorpcji promieni podczerwonych itp. Do wykrywania wycieku gazu domowego, takiego jak skroplony gaz ziemny lub gazu palnego, takiego jak propan, w szczególności stosuje się ceramikę półprzewodnikową lub urządzenia działające na zasadzie spalania katalitycznego. Przy stosowaniu czujników gazu i wilgotności do rejestracji stanu różnych mediów, w tym agresywnych, często pojawia się problem trwałości.

3.5. Czujniki magnetyczne.

Główną cechą czujników magnetycznych, podobnie jak optycznych, jest szybkość oraz możliwość wykrywania i pomiaru w sposób bezkontaktowy, jednak w przeciwieństwie do czujników optycznych, ten typ czujnika nie jest wrażliwy na zanieczyszczenia. Jednak ze względu na charakter zjawisk magnetycznych, efektywne działanie tych czujników jest silnie uzależnione od takiego parametru jak odległość, a dla czujników magnetycznych zwykle wymagana jest wystarczająca bliskość pola magnetycznego.

Czujniki Halla są dobrze znane wśród czujników magnetycznych. Obecnie stosuje się je jako elementy dyskretne, ale zastosowanie elementów Halla w postaci układów scalonych wykonanych na podłożu krzemowym szybko się rozszerza. Takie układy scalone najlepiej spełniają dzisiejsze wymagania dotyczące czujników. Magnetorezystywne elementy półprzewodnikowe mają długą historię rozwoju. Teraz ponownie ożyły badania i rozwój czujników magnetorezystancyjnych wykorzystujących ferromagnetyki. Wadą tych czujników jest wąski zakres dynamiczny wykrywalnych zmian pola magnetycznego. Niewątpliwymi zaletami są jednak wysoka czułość, a także możliwość tworzenia wieloelementowych czujników w postaci układów scalonych metodą napylania, czyli technologiczność ich wytwarzania.

Lista wykorzystanej literatury

1. Kako N., Yamane Ya. Czujniki i mikrokomputery. L: Energo atom Opublikowano, 1986

2. U. Titze, K. Shenk. Obwody półprzewodnikowe. M: Mir, 1982

3. P.Horowitz, W.Hill. Sztuka obwodów elektrycznych v.2, M: Mir, 1984

4. Informator projektanta radioamatorów. M: Radio i komunikacja, 1990.