Elektroonilised andurid. Andurite peamised tüübid ja nende eesmärk on andur

Automaatikasüsteemides on andur mõeldud kontrollitava või juhitava väärtuse (juhitava objekti parameetri) teisendamiseks väljundsignaaliks, mis on teabe edasiseks liikumiseks mugavam. Seetõttu nimetatakse andurit sageli muunduriks, kuigi see termin on liiga üldine, kuna iga automaatika ja telemehaanika element, millel on sisend ja väljund, on ühel või teisel viisil muundur.

Lihtsamal juhul teostab andur ainult ühe teisenduse Y = f (X), näiteks jõud nihkes (vedrus) või temperatuur elektromotoorjõus (termoelemendis) jne. Seda tüüpi andurit nimetatakse otsemuundurid. Siiski ei ole paljudel juhtudel võimalik sisendsuurust X otseselt mõjutada nõutavale sisendsuurusele U (kui selline ühendus on ebamugav või ei anna soovitud omadusi). Sel juhul viiakse läbi järjestikused teisendused: sisendväärtusega X mõjutavad nad vahepealset Z ja väärtusega Z - nõutavat väärtust Y:

Z = f1 (X); Y = f2 (Z)

Tulemuseks on funktsioon, mis ühendab X-i Y-ga:

Y = f2 = F (X).

Selliste järjestikuste teisenduste arv võib olla suurem kui kaks ja sisse üldine juhtum funktsionaalne ühendus Y ja X vahel võib läbida mitmeid vahepealseid väärtusi:

Y = fn (...) = F (X).

Selliste sõltuvustega andureid nimetatakse jadamuundusega andurid. Kõiki teisi osi nimetatakse vaheorganid... Kahe konversiooniga anduril pole vaheorganeid, sellel on ainult andur ja täitur. Sageli täidab üks ja sama struktuurielement mitme organi ülesandeid. Näiteks elastne membraan toimib vastuvõtuorganina (muudab rõhu jõuks) ja täidesaatva organina (muudab jõu nihkeks).

Andurite klassifikatsioon.

Kaasaegses automatiseerimises kasutatavate andurite erakordne mitmekesisus nõuab nende klassifitseerimist. Praegu on teada järgmist tüüpi andureid, mida on kõige otstarbekam liigitada sisendväärtuse järgi, mis praktiliselt vastab tööpõhimõttele:

Anduri nimi

Sisendkogus

Mehaaniline

Jäiga keha liigutamine

Elektriline

Elektriline kogus

Hüdrauliline

Vedeliku ülekanne

Pneumaatiline

Gaasi liikumine

Soojus

Optika

Valgustugevus

Akustiline

Heli väärtus

Raadiolaine

Raadiolained

Tuumakiirgus

Siin käsitletakse kõige levinumaid andureid, milles vähemalt üks väärtustest (sisend või väljund) on elektriline.

Andureid eristab ka sisendsignaali ulatus. Näiteks mõned elektrilised temperatuuriandurid on ette nähtud temperatuuri mõõtmiseks vahemikus 0 kuni 100 ° C, teised - 0 kuni 1600 ° C. On väga oluline, et väljundsignaali variatsioonivahemik oleks erinevate seadmete puhul sama (ühtne). Andurite väljundsignaalide ühendamine võimaldab kasutada tavalisi võimendus- ja käitamiselemente mitmesuguste automaatikasüsteemide jaoks.

Elektrilised andurid on automaatikasüsteemide kõige olulisemate elementide hulgas. Andurite abil muudetakse jälgitav või reguleeritud väärtus signaaliks, olenevalt mille muutusest kogu reguleerimisprotsess kulgeb. Automatiseerimises on kõige levinumad elektrilise väljundsignaaliga andurid. Seda seletatakse ennekõike elektrisignaali kauguse edastamise, töötlemise ja elektrienergia muundamise võimalusega. mehaaniline töö... Lisaks elektrilistele anduritele on laialt levinud mehaanilised, hüdraulilised ja pneumaatilised andurid.

Elektrilised andurid, olenevalt nende muundamise põhimõttest, jagunevad kahte tüüpi - modulaatorid ja generaatorid.

Modulaatorites (parameetrilistes andurites) mõjutab sisendenergia abielektriahelat, muutes selle parameetreid ning moduleerides välisest energiaallikast tuleva voolu või pinge väärtust ja olemust. See võimendab samaaegselt anduri sisendis vastuvõetud signaali. Andurite - modulaatorite töö eelduseks on välise energiaallika olemasolu.

Riis. 1. Anduri – modulaatori (a) ja anduri – generaatori (b) funktsionaalsed plokid.

Moduleerimine toimub, muutes ühte kolmest parameetrist - oomiline takistus, induktiivsus, mahtuvus. Vastavalt sellele eristatakse oomiliste, induktiivsete ja mahtuvuslike andurite rühmi.

Kõik need rühmad võib jagada alarühmadeks. Niisiis saab kõige ulatuslikuma oomiliste andurite rühma jagada alamrühmadeks: deformatsioonimõõturid, potentsiomeetrid, termistorid, fototakistid. Teises alarühmas on valikud induktiivsete andurite, magnetoelastsete ja trafode jaoks. Kolmas alarühm ühendab erinevat tüüpi mahtuvusandureid.

Teine tüüp on see, et generaatorid on lihtsalt muundurid. Need põhinevad elektromotoorjõu ilmnemisel erinevate kontrollitava väärtusega seotud protsesside mõjul. Sellise elektromotoorjõu tekkimine võib tekkida näiteks elektromagnetilise induktsiooni, termoelektri, piesoelektri, fotoelektri ja muude elektrilaengute eraldumist põhjustavate nähtuste tõttu. Nende nähtuste järgi jaotatakse generaatoriandurid induktsioon-, termoelektrilisteks, piesoelektrilisteks ja fotoelektrilisteks.

Samuti on rühmad elektrilised, elektrostaatilised andurid, Halli andurid jne.

Potentsiomeetrilised ja deformatsiooniandurid.

Potentsiomeetrilisi andureid kasutatakse nurk- või lineaarnihkete teisendamiseks elektrisignaaliks. Potentsiomeetriline andur on muutuv takisti, mida saab sisse lülitada vastavalt reostaadi ahelale või vastavalt potentsiomeetri (pingejaguri) ahelale.

Struktuuriliselt on potentsiomeetriline andur elektromehaaniline seade (joonis 2-1), mis koosneb raamist 1, millele on keritud õhuke traat (mähis), mis on valmistatud suure takistusega sulamitest, liugkontaktist - harjast 2 ja juhist 3 valmistatud libiseva kontakti või spiraalvedru kujul.

Keritud juhtmega raam fikseeritakse liikumatult ning hari on mehaaniliselt ühendatud op-amp liikuva osaga, mille liikumine tuleb teisendada elektrisignaaliks. Harja liikumisel muutub harja ja anduri mähise ühe klemmi vahelise traadiosa aktiivne takistus Rx.

Olenevalt anduri lülitusahelast saab liikumist teisendada aktiivtakistuse või voolu muutuseks (jadalülitusahelaga) või pingemuutuseks (pingejaguri ahela järgi sisselülitamisel). Konversioonitäpsust järjestikku ühendamisel mõjutab oluliselt ühendusjuhtmete takistuse muutus, üleminekutakistus harja ja anduri mähise vahel.

Automaatikaseadmetes kasutatakse sagedamini potentsiomeetriliste andurite kaasamist vastavalt pingejaoturi skeemile. OS-i liikuva osa ühesuunalise liikumise korral kasutatakse ühetsüklilist lülitusahelat, mis annab pöördumatu staatilise karakteristiku. Kahepoolse liikumise korral kasutatakse push-pull lülitusskeemi, mis annab pööratava karakteristiku (joon. 2-2).

Potentsiomeetrilisi andureid on mitut tüüpi, olenevalt konstruktsioonist ja funktsionaalsest seadusest, mis seostab anduri väljundit harja liikumisega.



Lineaarsed potentsiomeetrilised andurid.

Neil on kogu pikkuses sama raami osa. Traadi läbimõõt ja mähise samm on konstantsed. Tühirežiimis (koormusel Rn → ∞ ja I → 0) on lineaarse potentsiomeetrilise anduri Uout väljundpinge võrdeline harja liikumisega x: Uout = (U0 / L) x, kus U0 on toide anduri pinge; l on mähise pikkus. Anduri toitepinge U0 ja mähise pikkus L on konstantsed väärtused, seega lõppkujul: Uout = kx, kus k = U0 / L on ülekandetegur.



Funktsionaalsed potentsiomeetrilised andurid.

Neil on funktsionaalne mittelineaarne seos harja liikumise ja väljundpinge vahel: Uout = f (x). Sageli kasutatakse funktsionaalseid potentsiomeetreid, millel on trigonomeetrilised, võimsusseaduse või logaritmilised omadused. Funktsionaalseid potentsiomeetreid kasutatakse analoogsetes automaatsetes arvutusseadmetes, keeruliste mahutite ujuvvedeliku tasememõõturites geomeetriline kuju ja nii edasi Potentsiomeetriliste andurite jaoks on võimalik saada vajalik funktsionaalne sõltuvus erinevaid meetodeid: muutes potentsiomeetri raami kõrgust (sujuvalt või astmeliselt), manööverdades potentsiomeetri mähise sektsioone takistitega.

Mitme pöördega potentsiomeetrilised andurid.

Need on lineaarsete potentsiomeetriliste andurite konstruktiivne variatsioon harja nurkliikumisega. Mitme pöörde andurite puhul peab hari mitu korda 360 ° nurga all pöörlema, et liikuda kogu mähise L pikkuses. Mitme pöörde andurite eelised on kõrge täpsus, madal tundlikkuse lävi, väikesed mõõtmed, puudused - suhteliselt suur hõõrdemoment, konstruktsiooni keerukus, mitme libiseva kontakti olemasolu

ja kiiretes süsteemides kasutamise keerukus.

Metallkile potentsiomeetrilised andurid.

See on paljutõotav uus kujundus potentsiomeetriliste andurite jaoks. Nende raam on

klaas- või keraamiline plaat, millele kantakse õhuke kiht (mitu mikromeetrit) suure eritakistusega metalli. Signaal kogutakse metallkile potentsiomeetrilistest anduritest paagutatud harjadega. Metallkile laiuse või selle paksuse muutmine võimaldab saada potentsiomeetrilise anduri lineaarse või mittelineaarse karakteristiku ilma selle konstruktsiooni muutmata. Elektroonilise või laserkiire töötlust kasutades on võimalik automaatselt reguleerida anduri takistust ja selle omadusi määratud väärtustele. Metallkilest potentsiomeetriliste andurite mõõtmed on palju väiksemad kui traatkeeratud andurite omad ning tundlikkuse lävi on mähise keerdude puudumise tõttu praktiliselt null.

Potentsiomeetriliste andurite hindamisel tuleb märkida, et neil on nii olulisi eeliseid kui ka suuri puudusi. Nende eelised on: disaini lihtsus; kõrge tase väljundsignaal (pinge - kuni mitukümmend volti, vool - kuni mitukümmend milliamprit); võime töötada nii alalis- kui ka vahelduvvoolul. Nende puudused on järgmised: ebapiisavalt kõrge töökindlus ja piiratud vastupidavus, mis on tingitud libiseva kontakti olemasolust ja mähise hõõrdumisest; mõju koormustakistuse karakteristikule; energiakaod, mis on tingitud võimsuse hajumisest mähise aktiivtakistusest; suhteliselt suur pöördemoment, mis on vajalik anduri liikuva osa harjaga pööramiseks.

    Kaasaegsed autod on varustatud suure hulga anduritega, mille eesmärk ja tööpõhimõte pole igale autojuhile selge. Proovime seda probleemi mõista.

    Õhu massivooluandur

    Õhu massivooluanduri (MAF) eesmärk on jälgida jõuallika tööd süsteemi genereerimise ajal elektripinge mootorisse siseneva õhu kaudu.

    Anduri kogutud andmete põhjal ehitatakse üles mootori kõige produktiivsem töö, mille käigus õhuvool silindritesse võimaldab selle sujuvalt elektrivooluks muuta.

    Anduri tööosa – plaatinaniit – on tundlik anemomeeter. Seda kuumutatakse konstantse temperatuurini, mida hoiavad termostaat ja elektrooniline juhtseade.

    Andurit läbiv õhuvool jahutab keerme, seejärel suurendab süsteemi juhtmoodul sellele voolu, mille tulemusena jätkab keerme kuumutamistemperatuuri tõusu kuni see saavutab oma konstantse väärtuse. Sellest järeldub, et hõõgniidi soojendamiseks vajaliku voolu tugevus sõltub ainult andurit läbiva õhuvoolu kiirusest. Ja juba andurisüsteemi sekundaarse muunduri kaudu genereeritakse elektripinge.

    Töötamise ajal kogunevad anduri hõõgniidile mitmesugused sadestused, mis saastavad seda ja halvendavad kogu seadme omadusi.

    Hõõgniidi tõhus puhastamine on võimalik ainult põletades impulssvooluga, mille temperatuur on suurusjärgus 1000 kraadi.

    Anduri määrdunud plaatinaniiti on aga rangelt keelatud pesta eetri- või ketooniühendeid sisaldavate lahustega, kuna need:

    avaldab ühendile kahjulikku mõju;

    Neil on võime kristalli jahutada, mille tagajärjel selle struktuur on kahjustatud;

    Nn mask pestakse kristalli pinnalt maha (selle keskel on kaitsev polümeerikiht).

    Anduri keerme ei tohiks isegi proovida pesta erinevate atsetooni ja etüüli sisaldavate lahustite ja aerosoolidega, samuti ei tohi anemomeetri niiti puhastada bensiiniga leotatud, tiku ümber keritud vati või puupulgaga. Sellised manipulatsioonid ei anna mingit mõju, vaid halvendavad ainult DMRV tööd.

    VD-40 saab kasutada loputusena, kuid tasub arvestada, et see sisaldab diislikütust ja happeühendeid. "Vadaška" peseb hästi, kuid jätab pinnale maha spetsiifilise kile, mis tuleb anduri normaalseks tööks eemaldada. Parem on see maha pesta alkoholiühenditega (destilleeritud vesi ja mis tahes alkohol). Nagu praktika on näidanud, on isopropüülalkohol selleks otstarbeks kõige sobivam. Kõige tõhusam on kristallide pesemine väikese läbimõõduga nõelaga tavalise meditsiinilise süstlaga. Enne loputamist tuleb andur ja loputusvedelik üles soojendada, näiteks kuumaõhupüstoliga.

    Drosselklapi asendi juhtandur

    See element on paigaldatud gaasipedaalile täiturmehhanismi kõrvale ja on mõeldud gaasipedaali asendi juhtimiseks. Väärib märkimist, et toiteploki pesemisel peaksite olema äärmiselt ettevaatlik, et seda andurit mitte kahjustada.

    Hoolimata asjaolust, et gaasipedaali andur on mõeldud pidevaks kasutamiseks, ebaõnnestub see mõnikord, ebaõnnestub. Selle rikkest annavad märku suurenenud tühikäigukiirus, tõmblemine ja mootori ebastabiilne töö sõidu ajal.

    Koputusandur

    See asub silindripeal silindrite (II ja III) vahel. Sõltuvalt disainifunktsioonidest eristatakse järgmisi elemente:

    Lairibaühendus (esitatud tahvelarvutina);

    Resonant (näeb välja nagu tünn).

    Need andurid ei ole omavahel vahetatavad, st kui üks ebaõnnestub, ei saa seda teise tüübiga asendada.

    Elemendi tööiga on tohutu. Ainus asi, mis on vajalik, on pistiku kontaktide korrapärane puhastamine oksüdatsioonist. See andur töötab piesosüütaja põhimõttel. See tähendab, et detonatsioonitaseme tõusuga hakkab elektripinge tõusma.

    Andur mõõdab koputustaset jõuallikas ja juhib sellest sõltuvalt süüte ajastust. Suurenenud detonatsiooni korral jääb süütamine hiljaks. Kui andur lakkab töötamast, hakkab mootor valesti töötama ja kütusekulu suureneb.

    Sellel on kuusnurkne struktuur, mille sees on spetsiaalne piesoelektriline element, mis tekitab selle kehale helivibratsiooni mõjul elektromotoorjõu. Selgub, et koputusandur on omamoodi helivibratsiooni edastaja, tänu millele on mootori sees toimuvad protsessid EFI-seadmele kättesaadavad.

    Anduri korpuse ja piesoelektrilise elemendi vahelised tühimikud täidetakse spetsiaalse koostisega ühendiga. Lisaks kaitseotstarbele on ühendil veel üks asi: selle olemasolu võimaldab välja töötada amplituud-sageduskarakteristiku, mis on võimalikult lähedane jõuallika sees toimuvate detonatsiooniprotsesside sagedusele.

    Kui sisemises mootoriruumis toimub koputus, mõõdab andur selle taset ja edastab signaali EFI-seadmele, mis reguleerib automaatselt süüte ajastust, kuni koputustase väheneb või kaob täielikult.

    Selle tulemusena moodustub jõuallikasüsteemis oleva koputusanduri olemasolu tõttu kütusesegu kõige soodsam koostis. Selline kontseptsioon, mida autotööstuse slängis iseloomustab väljend "sõrmede koputus", iseloomustab koputusanduri purunemist. See vähendab drastiliselt mootori jõudlust ja suurendab kütusekulu.

    Õli rõhu andur

    See juhtelement asub õlitorustikus. Andur saab toite sõiduki elektrisüsteemist ja sellel on armatuurlaual indikaator. Lisaks indikaatorile võib armatuurlaual olla õlirõhu kontroller, mis näitab selle väärtust.

    Üsna sageli on see andur mootori juhtimissüsteemi jälgimisosa, mis õlirõhu kriitilise taseme saavutamisel lülitub välja jõuseade.

    Lisaks õlirõhuandurile saab paigaldada anduri, mis jälgib süsteemis oleva mootoriõli temperatuuri.

    Antifriisi temperatuuriandur

    Toiteploki konstruktsioonis asub see andur termostaadi ja silindripea vahel. Sellel on kaks kontakti ja seadme töö põhineb järgmisel põhimõttel: mida madalam on mootori temperatuur, seda rikastatud on töösegu.

    Jahutussüsteemis kujutab andurit erikonstruktsiooniga takisti (termistor), mis muudab jahutusvedeliku temperatuuri muutudes oma takistust. Mida kõrgem on temperatuur, seda väiksem on takistus ja vastupidi - mida madalam on temperatuur, seda suurem on termistori takistus. On teada, et jahutusvedeliku temperatuuri muutus mõjutab mootori jõudlust erineval viisil.

    Selle konstruktsioon on üsna usaldusväärne. See võib ebaõnnestuda ainult seetõttu, et selle klemmides või seadme sees pole kontakti.

    Selle riket saab hinnata ventilaatori käivitumise järgi, kui mootor on endiselt külmas, soojendatava jõuallika käivitamise võimatuse või probleemide, kütusekulu suurenemise järgi.

    Lambda sond

    Või lihtsal viisil - hapnikuandur. Selle eesmärk on määrata hapnikusisaldust auto heitgaasides. See elektrokeemiline element asub summuti konstruktsioonis.

    Hapniku puudumine kütusesegus näitab selle rikastamist ja vastupidi, selle suurenenud sisaldus vähendab rikastamist. Seetõttu on lambda-sond mõeldud õige koostise moodustamiseks töö segu... Lisateavet lambda kohta leiate siit.

    Pliisisaldusega bensiin mõjutab negatiivselt hapnikuanduri tööd ning rikke korral on tagatud suurenenud kütusekulu ja kahjulike ühendite liig auto heitgaasides.

    PKV andur (väntvõlli asend)

    Üsna tugev ja töökindel element, mille konstruktsioon on traadipool, mille sees on magnetsüdamik. See asub rihmaratta ruumis ja loeb väntvõlli asendi näitu rihmarattale märgitud riskidest. Element genereerib signaali kohe, kui väntvõllil asuva hammasketta asend muutub. Selle signaali alusel jälgib juhtplokk silindri sees toimuvaid tööprotsesse ning juhib kütusesegu ja sädeme etteandmist.

    Rikke korral langeb mootori töökiirus järsult ja halvimal juhul peatub jõuallikas täielikult.

    Faasiandur või nukkvõlli asendiandur (DPRV)

    See sisaldub reeglina kaheksa- ja kuueteistkümneklapiliste mootorite konstruktsioonis, millel see asub vahetult plokipea peal oleva sisselaske-nukkvõlli rihmaratta taga, ja on ette nähtud kütuse sissepritse moodustamiseks ühte silindrisse. Selle rike häirib kütusesegu tarnimist, mis põhjustab selle järsu rikastumist suurenenud tarbimise tagajärjel.

    Tühikäigu regulaator

    Mootori disainis asendamatu element, mis reguleerib mootori tühikäigu pöörlemissagedust, tagades selle stabiilse ja maksimaalse produktiivse töö. Seadme konstruktsioon koosneb vedruga koonus-tüüpi nõelaga samm-mootorist.

    Kui jõuallikas töötab tühikäigul, ringleb õhk suletud drosselklapist mööda. See on võimalik tänu anduri kitsenevale nõelale, mis reguleerib täiendava õhuvarustustoru ristlõike läbimõõtu. Seega määrab andur optimaalse hapnikukoguse, mis on vajalik seadme sujuvaks ja produktiivseks tööks.

    Regulaatori asukoht on drosselklapi korpus. Siin tuleb tähelepanu pöörata asjaolule, et see on kinnitatud kahe kruviga, mille pead on enamikul autodel lakikihiga kaetud või lihtsalt välja puuritud, mis tekitab tühikäiguregulaatori eemaldamisel mõningase takistuse. Seetõttu on regulaatori vahetamiseks või saastunud õhutoru puhastamiseks sageli vaja siibri korpust eemaldada.

    Kuna regulaator kuulub täidesaatva tüüpi seadmete hulka, ei pakuta selle süsteemi diagnostikat. Seega, kui see katki läheb, ei pruugi armatuurlaual tõrge "Kontrolli mootorit" süttida.

    Selle talitlushäireid näitavad järgmised tegurid:

    - "ujuv" tühikäigu mootori pöörete arv;

    Sageli seiskub jõuallikas pärast käigukasti väljalülitamist;

    Mootori külmkäivitusega ei kaasne tühikäigu pöörete arvu suurenemine, nagu see peaks olema;

    Tühikäigu pöörete ebastabiilsus koormuse sisselülitamisel.

    Tühikäigu regulaatori eemaldamine on vajalik ainult siis, kui aku on lahti ühendatud. Selleks eemaldage selle küljest pistik ja keerake lahti anduri kinnituskruvid. Regulaator paigaldatakse vastupidises järjekorras. Ainus asi, mida selle paigaldamise ajal teha tuleb, on ääriku tihendi määrimine. Mootoriõli sobib selleks ideaalselt.

    Erinevat tüüpi andurite seos mootori tühikäigu reguleerimissüsteemis

    Mootori õhu hulka juhib ülalkirjeldatud DMRV andur ja sõltuvalt selle mahust arvutab ECU mootorile rikastatud töösegu tarnimise.

    Väntvõlli asendianduri abil tuvastab juhtplokk mootori pöörete arvu ning selle alusel juhib tühikäigu reguleerimissüsteem õhuvarustust, möödudes suletud drosselklapist.

    Statsionaarselt hoiab juhtseade sooja mootori korral püsivat tühikäigukiirust. Kui jõuallikas on külm, suurendab süsteem tühikäigu pöörete arvu reguleerides seda, võimaldades mootoril suurtel pööretel soojeneda. Tänu sellele on liikumine lubatud ilma jõuallikat soojendamata.

    Kõiki neid andureid leidub enamikel kaasaegsetel autodel ja nüüd on teil palju lihtsam navigeerida diagnostika tulemustes ja autopoest vajaliku varuosa ostmisel.

Kuni eelmise sajandi 70. aastani oli iga auto varustatud maksimaalselt kolme anduriga: kütusetase, jahutusvedeliku temperatuur ja õlirõhk. Need olid ühendatud armatuurlaua magnetoelektriliste ja valgusindikaatoritega. Nende eesmärk oli vaid teavitada juhti mootori parameetritest ja kütusekogusest. Sel ajal oli autoandurite seade väga lihtne.

Kuid aeg läks ja sama sajandi 70ndatel hakkasid autotootjad sisu vähendama kahjulikud ained nende autokonveieritelt väljuvates heitgaasides. Selleks vajalikud autoandurid ei andnud juhile enam midagi teada, vaid edastasid ainult infot mootori töö kohta. Nende koguarv igas autos on oluliselt suurenenud. Järgmist kümnendit iseloomustas võitlus masinate kasutamise ohutuse eest, selleks kavandati uued andurid. Need olid mõeldud mitteblokeeruva pidurisüsteemi käitamiseks ja turvapatjade avamiseks liiklusõnnetuste ajal.

ABS

See süsteem on loodud selleks, et vältida rataste täielikku lukustumist pidurdamisel. Seetõttu sisaldab seade tingimata ratta kiiruse andureid. Nende kujundused on erinevad. Nad on passiivsed või aktiivsed.

    • Passiivsed andurid on enamasti induktiivsed andurid. Andur ise koosneb terassüdamikust ja mähisest koos suur hulkõhukese emailitud vasktraadi pöörded. Oma funktsioonide täitmiseks surutakse rattaveo või rummu külge terasest hammasrattarõngas. Ja andur on fikseeritud nii, et ratta pöörlemisel liiguvad hambad südamiku lähedalt ja kutsuvad mähisesse elektrilisi impulsse. Nende kordussagedus on võrdeline ratta pöörlemiskiirusega. Seda tüüpi seadmete eelised on: lihtsus, toiteallika puudumine ja madal hind. Nende puuduseks on see, et impulsi amplituud on kiirusel kuni 7 km / h liiga väike.

  • Aktiivsed, mida on kahte tüüpi. Mõned põhinevad tuntud Halli efektil. Teised on magnetoresistiivsed, mis põhinevad samanimelisel nähtusel. Magnetoresistiivne efekt seisneb pooljuhi elektrilise takistuse muutumises, kui see siseneb magnetvälja. Mõlemat tüüpi aktiivseid andureid iseloomustab piisav impulsi amplituud kõigil kiirustel. Kuid nende struktuur on keerulisem ja maksumus on suurem kui passiivsetel. Ja see, et nad toitu vajavad, pole eelis.

Määrimissüsteem

Selle süsteemi parameetreid kontrollivaid autoandureid on kolme tüüpi:


Mootori jahutus

Karburaatormootoriga auto oli varustatud kahe temperatuurianduriga. Üks neist lülitas töötemperatuuri hoidmiseks sisse radiaatori elektrilise ventilaatori. Näidikuseade võttis teiselt näitu. Kaasaegse elektroonilise mootori juhtseadmega (ECU) varustatud auto jahutussüsteemil on ka kaks temperatuuriandurit. Üks neist kasutab jahutusvedeliku temperatuuri indikaatorit näidikuplokis. ECU töötamiseks on vaja teist termoandurit. Nende seade ei erine põhimõtteliselt. Mõlemad on NTC termistorid. See tähendab, et nende takistus väheneb temperatuuri langedes.

Sisselasketrakt

  • Õhu massivooluandur (DMRV). Mõeldud silindritesse siseneva õhu mahu määramiseks. See on vajalik tasakaalustatud õhu-kütuse segu moodustamiseks vajalike kütusekoguste arvutamiseks. Sõlm koosneb plaatinast valmistatud piigadest, millest juhitakse läbi elektrivool. Üks neist on mootorisse sisenevas õhuvoolus. Teine, referent, jääb sellest kõrvale. Neid läbivaid voolusid võrreldakse ECU-s. Nende erinevus määrab mootorisse siseneva õhu mahu. Mõnikord võetakse suurema täpsuse huvides arvesse õhutemperatuuri.

  • Sisselaskekollektori absoluutrõhuandur, mida nimetatakse ka MAP-anduriks. Kasutatakse silindritesse siseneva õhu mahu määramiseks. See võib olla alternatiiv turboülelaaduriga mootorite õhu massivooluandurile. Seade koosneb korpusest ja keraamilisest diafragmast, millel on pihustatud tensoresistiivne kile. Kere maht jagatakse diafragma abil kaheks osaks. Üks neist suletakse ja õhk eemaldatakse sellest. Teine on toruga ühendatud sisselaskekollektoriga, seega on rõhk selles võrdne mootorisse pumbatava õhu rõhuga. Selle rõhu mõjul diafragma deformeerub, mis muudab sellel oleva kile vastupidavust. See takistus iseloomustab absoluutset õhurõhku kollektoris.
  • Drosselklapi asendiandur (TPS). Väljastab õhuklapi avanemisnurgaga proportsionaalse signaali. See on sisuliselt muutuv takisti. Selle fikseeritud kontaktid on ühendatud maandusega ja võrdluspingega. Ja teisaldatavast, drosselklapi teljega mehaaniliselt ühendatud, eemaldatakse väljundpinge.

Väljalaskesüsteem

Hapnikuandur. See seade mängib rolli tagasisidet et säilitada põlemiskambrites õige õhu ja kütuse vahekord. Selle töö põhineb tahke elektrolüüdiga galvaanilise elemendi toimepõhimõttel. Viimane on tsirkooniumoksiidil põhinev keraamika. Konstruktsiooni elektroodid on plaatina ladestatud mõlemale poole keraamikat. Seade hakkab tööle pärast soojenemist temperatuurini 300–400 ◦ C.

Soojendus selliseks kõrge temperatuur tekib tavaliselt kuumade heitgaaside või kütteelemendiga. Sellised temperatuuri režiim on vajalik keraamilise elektrolüüdi juhtivuse tekkimiseks. Põlemata kütuse olemasolu mootori heitgaasis on põhjus, miks anduri elektroodidel ilmneb potentsiaalide erinevus. Vaatamata sellele, et kõik on harjunud seda seadet hapnikuanduriks nimetama, on see pigem põlemata kütuse andur. Kuna väljundsignaal ilmub siis, kui selle pind puutub kokku mitte hapniku, vaid kütuseauruga.

Muud andurid


Kõigepealt on vaja teha vahet mõistete "sensor" ja "sensor" vahel. Anduri all mõistetakse traditsiooniliselt seadet, mis on võimeline teisendama mis tahes sisendtoimingut füüsiline kogus edaspidiseks kasutamiseks mugavaks signaaliks. Tänapäeval on kaasaegsetele anduritele mitmeid nõudeid:

  • Väljundväärtuse ühemõtteline sõltuvus sisendväärtusest.
  • Stabiilsed näidud olenemata kasutusajast.
  • Kõrge tundlikkuse indeks.
  • Väike suurus ja kerge kaal.
  • Anduri mõju puudumine juhitavale protsessile.
  • Võimalus töötada erinevates tingimustes.
  • Ühildub teiste seadmetega.

Iga andur sisaldab järgmisi elemente: tundlik element ja signaalseade. Mõnel juhul saab lisada võimendi ja signaalivalija, kuid sageli pole nende järele vajadust. Anduri komponendid määravad ka selle edasise tööpõhimõtte. Sel hetkel, kui vaatlusobjektis toimuvad muutused, fikseerib need tundlik element. Vahetult pärast seda kuvatakse muudatused kuulutajale, mille andmed on objektiivsed ja informatiivsed, kuid neid ei saa automaatselt töödelda.

Riis. 22.

Lihtsaima anduri näide on elavhõbedatermomeeter. Tundliku elemendina kasutatakse elavhõbedat, temperatuuriskaala toimib signaaliseadmena ja vaatlusobjektiks on temperatuur. Siiski on oluline mõista, et anduri näidud on andmekogumid, mitte teave. Neid ei salvestata välis- ega sisemällu ning need ei sobi automatiseeritud töötlemiseks, salvestamiseks ja edastamiseks.

Kõik erinevate IoT valdkonna tehnoloogiliste lahenduste poolt kasutatavad andurid võib jagada mitmesse kategooriasse. Üks mugavamaid klassifikatsioone põhineb seadmete otstarbel "3:

  • kohaloleku- ja liikumisandurid;
  • asendi-, nihke- ja tasemeandurid;
  • kiirus- ja kiirendusandurid;
  • jõu- ja puuteandurid;
  • Rõhuandurid;
  • voolumõõturid;
  • akustilised andurid;
  • niiskusandurid;
  • valgusdetektorid;
  • temperatuuriandurid;
  • keemilised ja bioloogilised andurid.

Andurite töö on väga erinev andurite tööst. Kõigepealt on vaja peatuda mõiste "sensor" määratlusel. Andur on seade, mis on võimeline muutma vaatlusobjektis toimunud muutused edasiseks salvestamiseks, töötlemiseks ja edastamiseks sobivaks infosignaaliks.

Anduri tööskeem on lähedane andurile omasele ahelale. Teatud mõttes võib andurit tõlgendada täiustatud andurina, kuna selle struktuuri saab väljendada kujul "sensori komponendid" + "teabetöötlusüksus". Anduri funktsionaalne skeem on järgmine.


Riis. 23.

Sel juhul on andurite liigitus eesmärgi järgi samaväärne andurite klassifikatsiooniga. Sageli saavad andurid ja andurid mõõta sama väärtust samal objektil, kuid andurid kuvavad andmed ja andurid muudavad need ka infosignaaliks.

Lisaks on olemas spetsiaalne andur, mida on asjade Interneti mõiste mõistmiseks mõttekas kaaluda. Need on niinimetatud "nutikad" andurid, funktsionaalne diagramm millele lisanduvad kogutud teabe esmase töötlemise algoritmide olemasolu. Seega on tavaline andur võimeline töötlema andmeid ja edastama neid teabe kujul ning "tark" andur on võimeline sooritama mis tahes toiminguid sõltumatult kogutud teabega. väliskeskkond.

Tulevikus on oodata ZO-andurite tõsist arengut, mis suudavad suure täpsusega skaneerida ümbritsevat ruumi ja konstrueerida selle virtuaalset mudelit. Seega suudab Capri 3D andur hetkel tuvastada inimeste liikumist ja nende meetrilisi omadusi.

teristikud. Lisaks saab see andur skannida väliskeskkonna objekti ja salvestada teabe EPS-faili, et seda edaspidi GE-printerile printimiseks saata.

Riis. 24. Samsung Nexus 10-ga ühendatud Capri 3D-andur

Erilist tähelepanu väärib mitut andurit korraga ühendavate seadmete väljatöötamine. erinevad tüübid... Nagu punktis 2.2.1 mainitud, tuleb teadmiste saamiseks teavet selle kohta erinevad omadused objektiks. Ja erinevate andurite kasutamine võimaldab saada vajalikku infot. Teatud mõttes suudavad sellised seadmed inimesi tegelikult ära tunda. Sellise seadme näiteks on tänapäevastes videomängudes kasutatav juhtmeta kontroller Kinekt.

IR-emitter värviandur

Mikrofoni kiir

Riis. 25. Kaugjuhtimispuldi Kinekt 57 seade

Kinekti kontroller sisaldab korraga mitut komponenti: infrapunakiirgur; infrapuna vastuvõtja; värvikaamera;

4 mikrofoni ja helisignaali protsessori komplekt; kalde korrigeerimise vahendid.

Klpeki kontrolleri tööpõhimõte! piisavalt lihtne. Infrapunakiirgust kiirgavad kiired peegelduvad ja sisenevad infrapunavastuvõtjasse. Tänu sellele on võimalik saada infot videomängu mängiva inimese ruumilise asukoha kohta. Kaamera suudab jäädvustada erinevaid värviandmeid ning mikrofonid suudavad vastu võtta mängija häälkäsklusi. Tänu sellele suudab kontroller koguda inimese kohta piisavalt infot, et ta saaks mängu juhtida liigutuste või häälkäskluste abil.

Mõnes mõttes Kteki kontroller! kuulub IoT tehnoloogiate valdkonda. Ta suudab mängija tuvastada, koguda tema kohta teavet ja edastada seda teistele seadmetele (mängukonsool). Kuid sarnast andurite komplekti saab potentsiaalselt kasutada muudes asjade Interneti kontseptsiooni jaoks paljutõotavates valdkondades, sealhulgas nutikate kodutehnoloogiate kasutuselevõtul.

Induktiivne lähedusandur. Välimus

Tööstuselektroonikas kasutatakse induktiiv- ja muid andureid väga laialdaselt.

Artikkel on ülevaade (kui soovite, populaarteaduslik). Annab tõelisi juhiseid anduritele ja linke näidetele.

Andurite tüübid

Niisiis, mis on andur üldiselt. Andur on seade, mis konkreetse sündmuse toimumisel väljastab kindla signaali. Teisisõnu, teatud tingimustel andur aktiveeritakse ja selle väljundisse ilmub analoog (sisendtoiminguga võrdeline) või diskreetne (binaarne, digitaalne, st kaks võimalikku taset) signaal.

Täpsemalt võime vaadata Vikipeediat: Andur (sensor) on juhtsüsteemides mõiste, primaarmuundur, süsteemi mõõte-, signaali-, reguleerimis- või juhtseadme element, mis muundab juhitava väärtuse kasutamiseks mugavaks signaaliks.

Seal on ka palju muud infot, aga mul on teemast oma, insener-elektrooniliselt rakenduslik nägemus.

Andureid on väga palju. Loetlen ainult seda tüüpi andureid, millega elektrik ja elektroonikainsener peab tegelema.

Induktiivne. See aktiveeritakse metalli olemasolul käivitsoonis. Teised nimetused on lähedusandur, asendiandur, induktiivne, kohalolekuandur, induktiivne lüliti, lähedusandur või lüliti. Tähendus on sama ja seda ei tohiks segi ajada. Inglise keeles öeldakse "proximity sensor". Tegelikult on see metallist andur.

Optiline. Muud nimetused on fotosensor, fotoandur, optiline lüliti. Neid kasutatakse ka igapäevaelus, neid nimetatakse "valgusanduriks"

Mahtuvuslik. Käivitab peaaegu iga objekti või aine olemasolu tegevusalal.

Surve... Õhu- ega õlirõhk puudub - signaal kontrollerile või puruneb. Kui see on diskreetne. See võib olla vooluväljundiga andur, mille vool on võrdeline absoluutrõhu või diferentsiaalrõhuga.

Piirlülitid(elektriline andur). See on tavaline passiivne lüliti, mis käivitub, kui objekt sellest üle jookseb või sellele peale surub.

Anduritele võib ka helistada andurid või algatajad.

Praeguseks piisab, liigume edasi artikli teema juurde.

Induktiivne andur on diskreetne. Signaal selle väljundis ilmub siis, kui määratud tsoonis on metalli.

Lähedusandur põhineb induktiivpooliga generaatoril. Sellest ka nimi. Kui pooli elektromagnetvälja ilmub metall, muutub see väli dramaatiliselt, mis mõjutab ahela tööd.

Induktsioonianduri väli. Metallplaat muudab võnkeahela resonantssagedust

Induktiivne npn anduri ahel. Näidatud on funktsionaalne diagramm, millel: võnkeahelaga generaator, läviseade (võrdlusseade), NPN väljundtransistor, kaitsevad zeneri dioodid ja dioodid

Enamik artiklis olevaid pilte pole minu oma, lõpus saate allikad alla laadida.

Induktiivse anduri rakendamine

Induktiivseid lähedusandureid kasutatakse tööstusautomaatikas laialdaselt mehhanismi konkreetse osa asukoha määramiseks. Anduri väljundi signaal võib minna kontrolleri, sagedusmuunduri, relee, starteri jne sisendisse. Ainus tingimus on voolu ja pinge järgimine.

Induktiivse anduri töö. Lipp liigub paremale ja kui see jõuab anduri tundlikkustsooni, siis andur käivitub.

Muide, andurite tootjad hoiatavad, et hõõglampi pole soovitatav otse anduri väljundisse ühendada. Põhjustest juba kirjutasin -.

Induktiivandurite omadused

Mis vahe on anduritel.

Peaaegu kõik allpool öeldu kehtib mitte ainult induktiivse, vaid ka kohta optilised ja mahtuvuslikud andurid.

Ehitus, keretüüp

On kaks peamist võimalust - silindriline ja ristkülikukujuline... Muid korpuseid kasutatakse harva. Korpuse materjal - metall (erinevad sulamid) või plastik.

Silindriline mõõteriista läbimõõt

Põhimõõtmed - 12 ja 18 mm... Muud läbimõõtu (4, 8, 22, 30 mm) kasutatakse harva.

18 mm anduri kinnitamiseks vajate kahte 22 või 24 mm võtit.

Lülituskaugus (töövahe)

See on kaugus metallplaadist, mille juures on tagatud anduri usaldusväärne reaktsioon. Miniatuursete andurite puhul on see kaugus 0 kuni 2 mm, 12 ja 18 mm läbimõõduga andurite puhul - kuni 4 ja 8 mm, suurte andurite puhul - kuni 20 ... 30 mm.

Juhtmete arv ühendamiseks

Skeemi juurde jõudmine.

2-juhtmeline. Andur on ühendatud otse koormusahelaga (näiteks starteri mähis). Nii nagu paneme kodus tuled põlema. Paigaldamisel mugav, kuid koormuse suhtes kapriisne. Need töötavad halvasti nii suure kui ka väikese koormustakistusega.

2-juhtmeline andur. Ühendusskeem

Koormust saab ühendada mis tahes juhtmega, pideva pinge korral on oluline jälgida polaarsust. Vahelduvpingega töötamiseks mõeldud andurite puhul ei oma tähtsust ei koormuse ühendus ega polaarsus. Sa ei pea üldse mõtlema, kuidas neid ühendada. Peaasi on voolu pakkuda.

3-juhtmeline. Kõige tavalisem. Toite ja üks koormuse jaoks on kaks juhet. Ma räägin teile rohkem eraldi.

4- ja 5-juhtmeline. See on võimalik, kui koormuse jaoks kasutatakse kahte väljundit (näiteks PNP ja NPN (transistor) või lülitus (relee) Viies juhe - töörežiimi või väljundi oleku valimine.

Anduri väljundite tüübid polaarsuse järgi

Kõigil diskreetsetel anduritel võib olenevalt võtme (väljund) elemendist olla ainult 3 tüüpi väljundeid:

Relee. Siin on kõik selge. Relee lülitab sisse vajaliku pinge või ühe toitejuhtmetest. See tagab täieliku galvaanilise isolatsiooni anduri toiteahelast, mis on sellise vooluahela peamine eelis. See tähendab, et sõltumata anduri toitepingest saate koormuse mis tahes pingega sisse / välja lülitada. Seda kasutatakse peamiselt suurtes andurites.

Transistor PNP. See on PNP andur. Väljund on PNP-transistor, see tähendab, et positiivne juhe on lülitatud. Koormus on püsivalt ühendatud miinusega.

Transistor NPN.Väljund on NPN-transistor, see tähendab, et "negatiivne" või nulljuhe on sisse lülitatud. Koormus on püsivalt ühendatud "plussiga".

Saate selgeks õppida erinevuse, mõistes transistoride tööpõhimõtet ja lülitusahelat. See reegel aitab: seal, kus emitter on ühendatud, lülitatakse see juhe ümber. Teine juhe on püsivalt koormaga ühendatud.

Allpool antakse andurite lülitusahelad, mis näitab selgelt neid erinevusi.

Andurite tüübid väljundi oleku järgi (NC ja NO)

Olgu andur milline tahes, üks selle peamisi parameetreid on väljundi elektriline olek hetkel, mil andur ei ole aktiveeritud (seda ei mõjutata mingil moel).

Väljundit saab sel hetkel sisse lülitada (koormus on varustatud toitega) või välja lülitada. Vastavalt öeldakse - normaalselt suletud (tavaliselt suletud, NC) kontakt või normaalselt avatud (NO) kontakt. Välisseadmetes vastavalt - NC ja NO.

See tähendab, et peamine asi, mida peate teadma andurite transistoriväljundite kohta, on see, et neid võib olla 4 tüüpi, sõltuvalt väljundtransistori polaarsusest ja väljundi algolekust:

  • PNP NR
  • PNP NC
  • NPN NR
  • NPN NC

Positiivne ja negatiivne tööloogika

See mõiste viitab pigem täiturmehhanismidele, mis on ühendatud anduritega (kontrollerid, releed).

NEGATIIVNE või POSITIIVNE loogika viitab pingetasemele, mis aktiveerib sisendi.

NEGATIIVNE loogika: kontrolleri sisend aktiveeritakse (loogika "1"), kui see on ühendatud MAANDUSEGA. Kontrolleri S / S klemm (ühine juhe digitaalsete sisendite jaoks) peab olema ühendatud +24 V alalisvooluga. NPN tüüpi andurite puhul kasutatakse negatiivset loogikat.

POSITIIVNE loogika: sisend aktiveeritakse, kui see on ühendatud +24 V alalisvooluga. Kontrolleri klemm S / S peab olema ühendatud MAANDUSEGA. Kasutage PNP-andurite jaoks positiivset loogikat. Kõige sagedamini kasutatakse positiivset loogikat.

Võimalusi on erinevate seadmete ja andurite ühendamiseks nendega, küsige kommentaarides, mõtleme koos.

Artikli jätk -. Teises osas antakse reaalsed vooluringid ja käsitletakse praktilist rakendust. erinevad tüübid transistori väljundiga andurid.

mob_info