Capteurs électroniques. Les principaux types de capteurs et leur objectif Est un capteur

Dans les systèmes d'automatisation, le capteur est conçu pour convertir la valeur contrôlée ou contrôlée (paramètre de l'objet contrôlé) en un signal de sortie, plus pratique pour le mouvement ultérieur de l'information. Par conséquent, le capteur est souvent appelé convertisseur, bien que ce terme soit trop général, car tout élément d'automatisation et de télémécanique, ayant une entrée et une sortie, est dans une certaine mesure un convertisseur.

Dans le cas le plus simple, le capteur n'effectue qu'une seule transformation Y = f (X), comme des forces en déplacement (dans un ressort), ou en température dans une force électromotrice (dans un thermoélément), etc. Ce type de capteur est appelé capteurs à conversion directe. Cependant, dans un certain nombre de cas, il n'est pas possible d'influencer directement la quantité d'entrée X sur la quantité d'entrée requise U (si une telle connexion est incommode ou ne donne pas les qualités souhaitées). Dans ce cas, des transformations séquentielles sont effectuées : avec la valeur d'entrée X elles agissent sur le Z intermédiaire, et avec la valeur Z - sur la valeur souhaitée Y :

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

Le résultat est une fonction qui relie X à Y :

Y = f2 = F (X).

Le nombre de ces transformations séquentielles peut être supérieur à deux, et en cas général le lien fonctionnel entre Y et X peut passer par plusieurs valeurs intermédiaires :

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

Les capteurs avec de telles dépendances sont appelés capteurs avec conversion série. Toutes les autres parties sont appelées corps intermédiaires... Dans un capteur à deux conversions, il n'y a pas d'organes intermédiaires, il n'a qu'un capteur et un actionneur. Souvent, un même élément structurel remplit les fonctions de plusieurs organes. Par exemple, une membrane élastique sert d'organe récepteur (convertissant la pression en force) et d'organe exécutif (convertissant la force en déplacement).

Classement des capteurs.

La variété exceptionnelle des capteurs utilisés dans l'automatisation moderne nécessite leur classification. Actuellement, les types de capteurs suivants sont connus, qu'il est plus judicieux de classer en fonction de la valeur d'entrée, ce qui correspond pratiquement au principe de fonctionnement :

Nom du capteur	Quantité d'entrée
Mécanique	Déplacer un corps rigide
Électrique	Quantité électrique
Hydraulique	Transfert de fluide
Pneumatique	Mouvement de gaz
Thermique
Optique	Magnitude lumineuse
Acoustique	Valeur sonore
Onde radio	Les ondes radio
	Radiation nucléaire

Les capteurs les plus courants sont considérés ici, dans lesquels au moins une des valeurs (entrée ou sortie) est électrique.

Les capteurs se distinguent également par la plage du signal d'entrée. Par exemple, certains capteurs de température électriques sont conçus pour mesurer des températures de 0 à 100 ° C, tandis que d'autres - de 0 à 1600 ° C. Il est très important que la plage de variation du signal de sortie soit la même (unifiée) pour différents appareils. L'unification des signaux de sortie des capteurs permet l'utilisation d'éléments d'amplification et d'actionnement communs pour une variété de systèmes d'automatisation.

Les capteurs électriques sont parmi les éléments les plus importants des systèmes d'automatisation. À l'aide de capteurs, la valeur surveillée ou régulée est convertie en un signal, en fonction du changement dans lequel se déroule l'ensemble du processus de régulation. Les plus répandus dans l'automatisation sont les capteurs avec un signal de sortie électrique. Cela s'explique tout d'abord par la commodité de transmettre un signal électrique à distance, de le traiter et de pouvoir convertir l'énergie électrique en travail mécanique... En plus des capteurs électriques, mécaniques, hydrauliques et pneumatiques se sont généralisés.

Les capteurs électriques, selon le principe de leur conversion, sont divisés en deux types - modulateurs et générateurs.

Dans les modulateurs (capteurs paramétriques), l'énergie d'entrée affecte le circuit électrique auxiliaire, modifiant ses paramètres et modulant la valeur et la nature du courant ou de la tension provenant d'une source d'énergie externe. Cela amplifie simultanément le signal reçu à l'entrée du capteur. La présence d'une source d'énergie externe est une condition préalable au fonctionnement des capteurs - modulateurs.

Riz. 1. Blocs fonctionnels du capteur - modulateur (a) et capteur - générateur (b).

La modulation est effectuée en modifiant l'un des trois paramètres - résistance ohmique, inductance, capacité. En conséquence, une distinction est faite entre les groupes de capteurs ohmiques, inductifs et capacitifs.

Chacun de ces groupes peut être divisé en sous-groupes. Ainsi, le groupe le plus étendu de capteurs ohmiques peut être divisé en sous-groupes : jauges de contrainte, potentiomètres, thermistances, photorésistances. Le deuxième sous-groupe comprend des options pour les capteurs inductifs, magnétoélastiques et transformateur. Le troisième sous-groupe regroupe différents types de capteurs capacitifs.

Le deuxième type est que les générateurs sont simplement des transducteurs. Ils sont basés sur l'apparition d'une force électromotrice sous l'influence de divers processus associés à la valeur commandée. L'émergence d'une telle force électromotrice peut se produire, par exemple, en raison de l'induction électromagnétique, de la thermoélectricité, de la piézoélectricité, de la photoélectricité et d'autres phénomènes qui provoquent la séparation des charges électriques. Selon ces phénomènes, les capteurs de générateur sont divisés en induction, thermoélectrique, piézoélectrique et photoélectrique.

Il existe également des groupes de capteurs électriques, électrostatiques, capteurs à effet Hall, etc.

Capteurs potentiométriques et à jauge de contrainte.

Des capteurs potentiométriques sont utilisés pour convertir les déplacements angulaires ou linéaires en un signal électrique. Le capteur potentiométrique est une résistance variable qui peut être enclenchée selon le circuit du rhéostat ou selon le circuit du potentiomètre (diviseur de tension).

Structurellement, un capteur potentiométrique est un dispositif électromécanique (Fig. 2-1), composé d'un cadre 1 avec un fil mince enroulé dessus (enroulement) en alliages à haute résistivité, un contact glissant - une brosse 2 et un conducteur 3 réalisé sous la forme d'un contact glissant, ou d'un ressort hélicoïdal.

Le cadre avec le fil enroulé est fixé sans bouger et la brosse est reliée mécaniquement à la partie mobile de l'ampli-op, dont le mouvement doit être converti en un signal électrique. Lorsque le balai se déplace, la résistance active Rx de la section de fil entre le balai et l'une des bornes de l'enroulement du capteur change.

Selon le circuit de commutation du capteur, le mouvement peut être converti en un changement de résistance ou de courant actif (avec un circuit de commutation séquentiel) ou un changement de tension (lorsqu'il est allumé selon un circuit diviseur de tension). La précision de conversion lorsqu'elle est connectée en série est considérablement influencée par une modification de la résistance des fils de connexion, la résistance de transition entre le balai et l'enroulement du capteur.

Dans les appareils d'automatisation, l'inclusion de capteurs potentiométriques selon le schéma du diviseur de tension est plus souvent utilisée. Avec un mouvement unidirectionnel de la partie mobile de l'OS, un circuit de commutation à cycle unique est utilisé, ce qui donne une caractéristique statique irréversible. Avec le mouvement bilatéral, un schéma de commutation push-pull est utilisé, ce qui donne une caractéristique réversible (Fig. 2-2).

Il existe plusieurs types de capteurs potentiométriques, selon la conception et la loi de fonctionnement qui relie la sortie du capteur au mouvement de la brosse.

Capteurs potentiométriques linéaires.

Ils ont la même section de cadre sur toute leur longueur. Le diamètre du fil et le pas d'enroulement sont constants. En mode à vide (à charge Rn → ∞ et I → 0), la tension de sortie du capteur potentiométrique linéaire Uout est proportionnelle au mouvement de la brosse x : Uout = (U0 / L) x, où U0 est le capteur tension d'alimentation; l est la longueur de l'enroulement. La tension d'alimentation du capteur U0 et la longueur d'enroulement L sont donc des valeurs constantes sous la forme finale : Uout = kx, où k = U0 / L est le coefficient de transmission.

Capteurs potentiométriques fonctionnels.

Ils ont une relation fonctionnelle non linéaire entre le mouvement de la brosse et la tension de sortie : Uout = f (x). Des potentiomètres fonctionnels avec des caractéristiques trigonométriques, en loi de puissance ou logarithmiques sont souvent utilisés. Les potentiomètres fonctionnels sont utilisés dans les dispositifs informatiques automatiques analogiques, dans les compteurs de niveau de liquide à flotteur pour les réservoirs de complexes Forme géométrique et ainsi de suite. Vous pouvez obtenir la dépendance fonctionnelle requise pour les capteurs potentiométriques différentes méthodes: en changeant la hauteur du cadre du potentiomètre (en douceur ou pas à pas), en shuntant les sections de l'enroulement du potentiomètre avec des résistances.

Capteurs potentiométriques multitours.

Ils sont une variante constructive des capteurs potentiométriques linéaires avec mouvement angulaire de la brosse. Pour les capteurs multitours, la brosse doit effectuer plusieurs rotations d'un angle de 360 ​​° afin de se déplacer sur toute la longueur de l'enroulement L. Les avantages des capteurs multitours sont une grande précision, un seuil de sensibilité faible, de petites dimensions, des inconvénients - un couple de frottement relativement important, une complexité de conception, la présence de plusieurs contacts glissants

et la difficulté d'utilisation dans des systèmes à grande vitesse.

Capteurs potentiométriques à film métallique.

Il s'agit d'une nouvelle conception prometteuse pour les capteurs potentiométriques. Leur cadre est

une plaque de verre ou de céramique sur laquelle est appliquée une fine couche (plusieurs micromètres) de métal à haute résistivité. Le signal est capté par des capteurs potentiométriques à film métallique avec des brosses frittées. Changer la largeur du film métallique ou son épaisseur permet d'obtenir une caractéristique linéaire ou non linéaire du capteur potentiométrique sans changer sa conception. A l'aide du traitement d'un faisceau électronique ou laser, il est possible d'ajuster automatiquement la résistance du capteur et ses caractéristiques aux valeurs spécifiées. Les dimensions des capteurs potentiométriques à film métallique sont bien inférieures à celles des capteurs bobinés, et le seuil de sensibilité est pratiquement nul du fait de l'absence de spires d'enroulement.

Lors de l'évaluation des capteurs potentiométriques, il convient de noter qu'ils présentent à la fois des avantages importants et des inconvénients majeurs. Leurs avantages sont : la simplicité de conception ; haut niveau signal de sortie (tension - jusqu'à plusieurs dizaines de volts, courant - jusqu'à plusieurs dizaines de milliampères); la possibilité de travailler aussi bien en courant continu qu'en courant alternatif. Leurs inconvénients sont : une fiabilité insuffisamment élevée et une durabilité limitée du fait de la présence de contact glissant et d'abrasion du bobinage ; influence sur la caractéristique de résistance de charge; pertes d'énergie dues à la dissipation de puissance par la résistance active de l'enroulement ; couple relativement important nécessaire pour faire tourner la partie mobile du capteur avec une brosse.

Les voitures modernes sont équipées d'un grand nombre de capteurs, dont le but et le principe de fonctionnement ne sont pas clairs pour tous les automobilistes. Essayons de comprendre ce problème.

Capteur de débit d'air massique

Le capteur de débit d'air massique (MAF) a pour objectif de surveiller le fonctionnement de l'unité de puissance pendant la génération par le système tension électrique par l'air entrant dans le moteur.

Sur la base des données collectées par le capteur, le fonctionnement le plus productif du moteur est construit, au cours duquel le flux d'air dans les cylindres lui permet d'être converti de manière transparente en courant électrique.

La partie active du capteur - un fil de platine - est un anémomètre sensible. Il est chauffé à une température constante, qui est maintenue par un thermostat et une unité de contrôle électronique.

Le flux d'air traversant le capteur refroidit le fil, puis le module de commande du système augmente son alimentation en courant, de sorte que la température de chauffage du fil continue d'augmenter jusqu'à ce qu'elle atteigne sa valeur constante. Il en résulte que l'intensité du courant nécessaire pour réchauffer le filament dépend uniquement de la vitesse du flux d'air traversant le capteur. Et déjà à travers le convertisseur secondaire du système de capteurs, une tension électrique est générée.

Pendant le fonctionnement, divers dépôts s'accumulent sur le filament du capteur, le contaminant et détériorant les caractéristiques de l'ensemble du dispositif.

Un nettoyage efficace du filament n'est possible qu'en brûlant avec un courant pulsé avec une température de l'ordre de 1 000 degrés.

Cependant, il est strictement interdit de laver le fil de platine sale du capteur avec des solutions contenant des composés éthers ou cétoniques, car ils :

A un effet néfaste sur le composé ;

Ils ont la capacité de refroidir le cristal, ce qui endommage sa structure;

Le soi-disant masque est lavé de la surface du cristal (une couche protectrice de polymère en son centre).

Vous ne devez même pas essayer de laver le fil du capteur avec divers solvants et aérosols contenant de l'acétone et de l'éthyle ; vous ne devez pas non plus nettoyer le fil de l'anémomètre avec un coton-tige imbibé d'essence, enroulé autour d'une allumette ou d'un bâton en bois. De telles manipulations n'apporteront aucun effet, mais ne feront qu'aggraver le travail du DMRV.

Le VD-40 peut être utilisé comme rinçage, mais il convient de noter qu'il contient du carburant diesel et des composés acides. Le "vadashka" se lave bien, cependant, il laisse un film spécifique sur la surface, qui doit être enlevé pour un fonctionnement normal du capteur. Il est préférable de le laver avec des composés alcoolisés (eau distillée et tout alcool). Comme la pratique l'a montré, l'alcool isopropylique est le plus approprié à cette fin. Le plus efficace sera le lavage du cristal à l'aide d'une seringue médicale ordinaire avec une aiguille de petit diamètre. Avant le rinçage, le capteur et le liquide de rinçage doivent être réchauffés, par exemple avec un pistolet à air chaud.

Capteur de commande de position du papillon

Cet élément est installé sur le bloc d'accélérateur à côté de l'actionneur et est conçu pour contrôler la position de la pédale d'accélérateur. Il est à noter que lors du lavage du bloc d'alimentation, vous devez être extrêmement prudent afin de ne pas endommager ce capteur.

Malgré le fait que le capteur d'accélérateur soit conçu pour une utilisation continue, il échoue encore parfois, échouant. Sa panne est signalée par une augmentation du régime de ralenti, des à-coups et un fonctionnement instable du moteur pendant la conduite.

Détecteur de cliquetis

Il est situé sur la culasse entre les cylindres (II et III). Selon les caractéristiques de conception, les types suivants de ces éléments sont distingués:

Haut débit (présenté sous forme de tablette) ;

Résonant (ressemble à un baril).

Ces capteurs ne sont pas interchangeables, c'est-à-dire que si l'un d'entre eux tombe en panne, il ne peut pas être remplacé par un autre type.

La durée de vie de l'élément est énorme. La seule chose nécessaire est de nettoyer régulièrement les contacts du connecteur de l'oxydation. Ce capteur fonctionne sur le principe d'un briquet piezo. C'est-à-dire qu'avec une augmentation du niveau de détonation, la tension électrique commence à augmenter.

Le capteur mesure le niveau de cliquetis dans le groupe motopropulseur et, en fonction de cela, contrôle le calage de l'allumage. En cas de détonation accrue, l'allumage sera tardif. Si le capteur cesse de fonctionner, le moteur commencera à mal fonctionner et la consommation de carburant augmentera.

Il a une structure hexagonale, à l'intérieur de laquelle se trouve un élément piézoélectrique spécial qui génère une force électromotrice due à l'effet des vibrations sonores sur son corps. Il s'avère que le capteur de cliquetis est une sorte d'émetteur de vibrations sonores, grâce auquel les processus se produisant à l'intérieur du moteur sont disponibles pour l'unité EFI.

Les vides entre le boîtier et l'élément piézoélectrique du capteur sont remplis d'un composé d'une composition spéciale. En plus de l'objectif protecteur, le composé a encore une chose : sa présence permet de développer une caractéristique amplitude-fréquence aussi proche que possible de la fréquence des processus de détonation à l'intérieur du groupe motopropulseur.

Lorsqu'un cliquetis se produit dans l'espace moteur interne, le capteur mesure son niveau et transmet un signal à l'unité EFI, qui ajuste automatiquement le calage de l'allumage jusqu'à ce que le niveau de cliquetis diminue ou disparaisse complètement.

En conséquence, en raison de la présence d'un capteur de cliquetis dans le système du groupe motopropulseur, la composition la plus favorable du mélange de carburant est formée. Un tel concept, caractérisé dans l'argot automobile par l'expression "coup de doigts", caractérise la panne du capteur de cliquetis. Cela réduit considérablement les performances du moteur et augmente la consommation de carburant.

Capteur de pression d'huile

Cet élément de commande est situé dans le réseau d'huile. Le capteur est alimenté par le système électrique du véhicule et dispose d'un indicateur sur le tableau de bord. En plus de l'indicateur, le tableau de bord peut avoir un contrôleur de pression d'huile avec une indication de sa valeur.

Assez souvent, ce capteur est un élément de surveillance du système de contrôle du moteur qui, lorsqu'un niveau de pression d'huile critique est atteint, s'éteint. Unité de puissance.

En plus du capteur de pression d'huile, un capteur peut être installé pour surveiller la température de l'huile moteur dans le système.

Sonde de température antigel

Dans la conception du groupe motopropulseur, ce capteur prend sa place entre le thermostat et la culasse. Il a deux contacts, et le fonctionnement de l'appareil est basé sur le principe suivant : plus la température du moteur est basse, plus le mélange de travail peut être enrichi.

Dans le système de refroidissement, le capteur est représenté par une résistance de conception spéciale (thermistance), qui change de résistance en fonction de la température du liquide de refroidissement. Plus la température est élevée, plus la résistance est faible, et vice versa - plus la température est basse, plus la résistance de la thermistance est élevée. Il est connu qu'un changement de température du liquide de refroidissement affecte les performances du moteur de différentes manières.

Sa construction est assez fiable. Il ne peut échouer que parce qu'il n'y a pas de contact à ses bornes ou à l'intérieur de l'appareil.

Son dysfonctionnement peut être jugé par le démarrage du ventilateur alors que le moteur est encore à froid, l'impossibilité ou les problèmes de démarrage d'un groupe motopropulseur chauffé, une augmentation de la consommation de carburant.

La sonde Lambda

Ou d'une manière simple - un capteur d'oxygène. Son but est de déterminer la quantité d'oxygène contenue dans les gaz d'échappement d'une voiture. Cet élément électrochimique est situé dans la conception du silencieux.

L'absence d'oxygène dans le mélange carburé indique son enrichissement et, à l'inverse, sa teneur accrue réduit l'enrichissement. Par conséquent, la sonde lambda est destinée à former la bonne composition mélange de travail... En savoir plus sur lambda ici.

L'essence au plomb affectera négativement le fonctionnement du capteur d'oxygène et, en cas de panne, une augmentation de la consommation de carburant et un excès de composés nocifs dans les gaz d'échappement de la voiture sont garantis.

Capteur PKV (position du vilebrequin)

Un élément assez solide et fiable, dont la conception est une bobine de fil avec un noyau magnétique à l'intérieur. Il est situé dans l'espace de la poulie, et lit la position du vilebrequin en lisant les risques marqués sur la poulie. L'élément génère un signal dès que la position du disque denté situé sur le vilebrequin change. Sur la base de ce signal, l'unité de commande surveille les processus de travail qui se déroulent à l'intérieur du cylindre et contrôle l'alimentation du mélange de carburant et de l'étincelle.

En cas de panne, la vitesse de fonctionnement du moteur chutera fortement et, dans le pire des cas, le groupe motopropulseur s'arrêtera complètement.

Capteur de phase ou capteur de position d'arbre à cames (DPRV)

Il est généralement inclus dans la conception des moteurs à huit et seize soupapes, sur lesquels il est situé immédiatement derrière la poulie d'arbre à cames d'admission au-dessus de la culasse, et est destiné à former une injection de carburant dans un seul cylindre. Sa panne perturbe l'alimentation du mélange carburé, ce qui provoque son fort enrichissement, du fait d'une consommation accrue.

Régulateur de ralenti

Un élément indispensable dans la conception du moteur, qui régule le régime de ralenti du moteur, assurant son fonctionnement stable et productif maximum. La conception de l'appareil se compose d'un moteur pas à pas avec une aiguille de type cône à ressort.

Lorsque le groupe motopropulseur tourne au ralenti, l'air circule au-delà du papillon des gaz fermé. Ceci est possible grâce à l'aiguille conique du capteur, qui régule le diamètre de la section transversale de la conduite d'alimentation en air supplémentaire. Ainsi, le capteur détermine la quantité optimale d'oxygène requise pour le bon fonctionnement et la productivité de l'unité.

L'emplacement du régulateur est le corps de papillon. Ici, vous devez faire attention au fait qu'il est fixé avec deux vis dont les têtes dans la plupart des voitures sont recouvertes d'une couche de vernis ou simplement percées, ce qui présente un obstacle lors du retrait du contrôleur de ralenti. Par conséquent, il est souvent nécessaire de recourir à la dépose du corps du volet pour remplacer le régulateur ou pour nettoyer la conduite d'air contaminée.

Étant donné que le régulateur appartient au type d'appareils exécutifs, son diagnostic système n'est pas fourni. Par conséquent, s'il tombe en panne, l'erreur "Check engine" au tableau de bord peut ne pas s'allumer.

Son dysfonctionnement est indiqué par les facteurs suivants :

- régime de ralenti "flottant" du moteur ;

Souvent, le bloc d'alimentation cale après avoir coupé la transmission ;

Le démarrage à froid du moteur ne s'accompagne pas d'une augmentation du régime de ralenti, comme il se doit;

Instabilité du régime de ralenti lorsque la charge est allumée.

Il n'est nécessaire de retirer la commande de ralenti que lorsque la batterie est débranchée. Pour cela, retirez le connecteur de celui-ci et dévissez les vis de fixation du capteur. Le régulateur est installé dans l'ordre inverse. La seule chose à faire au moment de son installation est de lubrifier le joint sur la bride. L'huile moteur est idéale pour cela.

La relation entre les différents types de capteurs dans le système de contrôle du régime de ralenti du moteur

La quantité d'air dans le moteur est contrôlée par le capteur DMRV décrit ci-dessus, et en fonction de son volume, l'ECU calcule l'apport d'un mélange de travail enrichi au moteur.

À l'aide du capteur de position du vilebrequin, l'unité de commande détecte le régime moteur et, sur cette base, le système de contrôle du régime de ralenti contrôle l'alimentation en air en contournant le papillon des gaz fermé.

A l'arrêt, l'unité de contrôle maintient un régime de ralenti constant sur un moteur chaud. Si le groupe motopropulseur est froid, le système, en ajustant le régime de ralenti, l'augmente, permettant au moteur de se réchauffer à haut régime. Grâce à cela, le mouvement est autorisé sans chauffer l'unité de puissance.

Tous ces capteurs se trouvent sur la plupart des voitures modernes, et il vous sera désormais beaucoup plus facile de naviguer dans les résultats des diagnostics et d'acheter la pièce de rechange nécessaire dans un garage automobile.

Jusqu'à la 70e année du siècle dernier, toute voiture était équipée d'un maximum de trois capteurs : niveau de carburant, température du liquide de refroidissement et pression d'huile. Ils étaient reliés à des dispositifs d'indication magnétoélectrique et lumineux sur le tableau de bord. Leur but était uniquement d'informer le conducteur sur les paramètres du moteur et la quantité de carburant. A cette époque, le dispositif des capteurs de voiture était très simple.

Mais le temps a passé, et dans les années 70 du même siècle, les constructeurs automobiles ont commencé à réduire le contenu produits dangereux dans les gaz d'échappement s'échappant des convoyeurs de leurs voitures. Les capteurs de la voiture nécessaires pour cela ne rapportaient plus rien au conducteur, mais lui transmettaient uniquement des informations sur le fonctionnement du moteur. Leur nombre total dans chaque voiture a considérablement augmenté. La décennie suivante a été marquée par la lutte pour la sécurité dans l'utilisation des machines, pour cela de nouveaux capteurs ont été conçus. Ils ont été conçus pour actionner le système de freinage antiblocage et déployer les airbags lors d'accidents de la route.

abdos

Ce système est conçu pour empêcher les roues de se bloquer complètement lors du freinage. Par conséquent, l'appareil contient nécessairement des capteurs de vitesse de roue. Leurs conceptions sont différentes. Ils sont passifs ou actifs.

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

• Actifs, qui sont de deux types. Certains sont basés sur l'effet Hall bien connu. D'autres sont magnétorésistifs basés sur le phénomène du même nom. L'effet magnétorésistif consiste en une modification de la résistance électrique d'un semi-conducteur lorsqu'il entre dans un champ magnétique. Les deux types de capteurs actifs se caractérisent par une amplitude d'impulsion suffisante à toutes les vitesses. Mais leur structure est plus compliquée et le coût est plus élevé que les passifs. Et le fait qu'ils aient besoin de nourriture n'est pas un avantage.

Système de lubrification

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

Refroidissement du moteur

Une voiture avec un moteur à carburateur était équipée de deux capteurs de température. L'un d'eux a allumé un ventilateur de radiateur électrique pour maintenir la température de fonctionnement. Un dispositif d'indication prenait des lectures de l'autre. Le système de refroidissement d'une voiture moderne équipée d'une unité de commande électronique du moteur (ECU) dispose également de deux capteurs de température. L'un d'eux utilise l'indicateur de température du liquide de refroidissement dans le combiné d'instruments. Un autre capteur thermique est nécessaire pour que l'ECU fonctionne. Leur dispositif n'est pas fondamentalement différent. Les deux sont des thermistances NTC. C'est-à-dire que leur résistance diminue avec la diminution de la température.

Voie d'admission

• Capteur de débit d'air massique (DMRV). Conçu pour déterminer le volume d'air entrant dans les cylindres. Ceci est nécessaire pour calculer les quantités de carburant nécessaires pour former un mélange air-carburant équilibré. Le nœud est constitué de jeunes filles en platine, à travers lesquelles passe un courant électrique. L'un d'eux se trouve dans le flux d'air entrant dans le moteur. L'autre, celui de référence, est à côté. Les courants qui les traversent sont comparés dans l'ECU. La différence entre eux détermine le volume d'air entrant dans le moteur. Parfois, pour plus de précision, la température de l'air est prise en compte.

• Le capteur de pression absolue pour le collecteur d'admission, également appelé capteur MAP. Utilisé pour déterminer le volume d'air entrant dans les cylindres. Il peut être une alternative au capteur de débit d'air massique pour les moteurs turbocompressés. L'appareil se compose d'un corps et d'un diaphragme en céramique avec un film tensorésistif pulvérisé. Le volume du corps est divisé en 2 parties par le diaphragme. L'un d'eux est scellé, et l'air en est évacué. L'autre est relié par un tube au collecteur d'admission, de sorte que la pression y est égale à la pression de l'air pompé dans le moteur. Sous l'influence de cette pression, le diaphragme se déforme, cela modifie la résistance du film sur celui-ci. Cette résistance caractérise la pression d'air absolue dans le collecteur.
• Capteur de position du papillon (TPS). Émet un signal proportionnel à l'angle d'ouverture du volet d'air. Il s'agit essentiellement d'une résistance variable. Ses contacts fixes sont reliés à la masse et à la tension de référence. Et du mobile, mécaniquement connecté à l'axe du papillon, la tension de sortie est supprimée.

Système d'échappement

Capteur d'oxygène. Cet appareil joue un rôle Rétroaction pour maintenir le bon rapport air/carburant dans les chambres de combustion. Son travail repose sur le principe d'action d'une cellule galvanique avec un électrolyte solide. Cette dernière est une céramique à base de zircone. Les électrodes de la structure sont en platine déposé sur les deux faces de la céramique. L'appareil commence à fonctionner après s'être réchauffé à une température de 300 à 400 C.

S'échauffer à un tel haute température se produit généralement avec des gaz d'échappement chauds ou avec un élément chauffant. Tel régime de température est nécessaire pour que la conductivité de l'électrolyte céramique se produise. La présence de carburant non brûlé dans l'échappement du moteur est à l'origine de l'apparition d'une différence de potentiel sur les électrodes des capteurs. Malgré le fait que tout le monde a l'habitude d'appeler cet appareil un capteur d'oxygène, il s'agit plutôt d'un capteur de carburant non brûlé. Depuis l'apparition du signal de sortie se produit lorsque sa surface est en contact non pas avec de l'oxygène, mais avec des vapeurs de carburant.

Autres capteurs

Tout d'abord, il faut faire une distinction entre les notions de « capteur » et de « capteur ». Un capteur est traditionnellement compris comme un dispositif capable de convertir l'action d'entrée de n'importe quel quantité physique en un signal pratique pour une utilisation future. Aujourd'hui, il existe un certain nombre d'exigences pour les capteurs modernes :

• Dépendance sans ambiguïté de la valeur de sortie sur la valeur d'entrée.
• Lectures stables quelle que soit la durée d'utilisation.
• Indice de sensibilité élevé.
• Petite taille et poids léger.
• Absence d'influence du capteur sur le processus contrôlé.
• Capacité à travailler dans diverses conditions.
• Compatible avec d'autres appareils.

Tout capteur comprend les éléments suivants : un élément sensible et un dispositif de signalisation. Dans certains cas, un amplificateur et un sélecteur de signal peuvent être ajoutés, mais souvent ils ne sont pas nécessaires. Les composants du capteur déterminent également le principe de son fonctionnement ultérieur. A ce moment, lorsque des changements surviennent dans l'objet d'observation, ils sont fixés par un élément sensible. Immédiatement après cela, les modifications sont affichées sur l'annonciateur, dont les données sont objectives et informatives, mais ne peuvent pas être traitées automatiquement.

Riz. 22.

Un exemple du capteur le plus simple est un thermomètre à mercure. Le mercure est utilisé comme élément sensible, l'échelle de température agit comme un dispositif de signalisation et l'objet d'observation est la température. Cependant, il est important de comprendre que les lectures des capteurs sont des ensembles de données et non des informations. Ils ne sont pas stockés dans une mémoire externe ou interne et ne conviennent pas au traitement, au stockage et à la transmission automatisés.

Tous les capteurs utilisés par diverses solutions technologiques du domaine IoT peuvent être divisés en plusieurs catégories. L'une des classifications les plus pratiques est basée sur le but des appareils "3 :

• détecteurs de présence et de mouvement ;
• détecteurs de position, de déplacement et de niveau;
• capteurs de vitesse et d'accélération;
• capteurs de force et tactiles;
• Capteurs de pression ;
• débitmètres;
• capteurs acoustiques;
• capteurs d'humidité;
• détecteurs de lumière;
• capteurs de température;
• capteurs chimiques et biologiques.

Le fonctionnement des capteurs est très différent du fonctionnement des capteurs. Tout d'abord, il faut s'attarder sur la définition de la notion de « capteur ». Un capteur est un dispositif capable de convertir les changements survenus dans un objet d'observation en un signal d'information adapté à un stockage, un traitement et une transmission ultérieurs.

Le schéma de fonctionnement du capteur est proche de la chaîne typique du capteur. En un sens, le capteur peut être interprété comme un capteur amélioré, puisque sa structure peut être exprimée sous la forme de « composants de capteur » + « unité de traitement de l'information ». Le schéma fonctionnel du capteur est le suivant.

Riz. 23.

Dans ce cas, la classification des capteurs par destination est équivalente à la même classification pour les capteurs. Souvent, les capteurs et les capteurs peuvent mesurer la même valeur sur le même objet, mais les capteurs afficheront les données et les capteurs les convertiront également en un signal d'information.

De plus, il existe un type particulier de capteur qu'il est logique d'envisager pour comprendre le concept de l'Internet des objets. Ce sont les capteurs dits "intelligents", schéma fonctionnel qui est complétée par la présence d'algorithmes pour le traitement primaire des informations collectées. Ainsi, un capteur conventionnel est capable de traiter des données et de les fournir sous forme d'informations, et un capteur "intelligent" est capable d'effectuer n'importe quelle action avec des informations capturées indépendamment à partir de environnement externe.

À l'avenir, on peut s'attendre à un développement sérieux de capteurs ZO capables de balayer l'espace environnant avec une grande précision et de construire son modèle virtuel. Ainsi, pour le moment, le capteur Capri 3D est capable de détecter les mouvements des personnes et leurs caractéristiques métriques.

théristique. De plus, ce capteur peut numériser un objet de l'environnement externe et enregistrer les informations dans un fichier EPS pour un envoi ultérieur à imprimer sur une imprimante GE.

Riz. 24. Capteur Capri 3D connecté au Samsung Nexus 10

Le développement de dispositifs combinant plusieurs capteurs à la fois mérite une attention particulière. différents types... Comme mentionné au paragraphe 2.2.1, afin d'acquérir des connaissances, des informations sur différentes caractéristiques objet. Et l'utilisation de différents capteurs permet d'obtenir les informations nécessaires. Dans un sens, de tels appareils peuvent réellement reconnaître des personnes. Un exemple d'un tel appareil est la manette sans fil Kinekt utilisée dans les jeux vidéo modernes.

Capteur de couleur de l'émetteur IR

Rayon de microphone

Riz. 25. Appareil de la manette sans fil Kinekt 57

Le contrôleur Kinekt contient plusieurs composants à la fois : un émetteur infrarouge ; récepteur infrarouge; caméra couleur;

un ensemble de 4 microphones et un processeur de signal audio ; des moyens de correction d'inclinaison.

Le principe de fonctionnement du contrôleur Klpek ! assez simple. Les rayons émis par l'émetteur infrarouge sont réfléchis et pénètrent dans le récepteur infrarouge. De ce fait, il est possible d'obtenir des informations sur la position spatiale d'une personne qui joue à un jeu vidéo. La caméra est capable de capturer diverses données de couleur et les microphones sont capables de capter les commandes vocales du joueur. En conséquence, le contrôleur est capable de collecter suffisamment d'informations sur la personne pour qu'elle puisse contrôler le jeu via des mouvements ou des commandes vocales.

En un sens, le contrôleur Ktek ! appartient au domaine des technologies IoT. Il est capable d'identifier le joueur, de collecter des informations le concernant et de les transférer vers d'autres appareils (console de jeu). Mais un ensemble similaire de capteurs peut potentiellement être utilisé dans d'autres domaines prometteurs pour le concept de l'Internet des objets, notamment le déploiement de technologies de maison intelligente.

Capteur de proximité inductif. Apparence

En électronique industrielle, les capteurs inductifs et autres sont très largement utilisés.

L'article sera une critique (si vous voulez, vulgarisation scientifique). Fournit des instructions réelles pour les capteurs et des liens vers des exemples.

Types de capteurs

Alors, qu'est-ce qu'un capteur en général. Un capteur est un appareil qui émet un signal spécifique lorsqu'un événement spécifique se produit. Autrement dit, dans une certaine condition, le capteur est activé, et un signal analogique (proportionnel à l'action d'entrée) ou discret (binaire, numérique, c'est-à-dire deux niveaux possibles) apparaît à sa sortie.

Plus précisément, on peut regarder Wikipédia : Un capteur (capteur) est un concept dans les systèmes de contrôle, un convertisseur primaire, un élément d'un dispositif de mesure, de signal, de régulation ou de contrôle d'un système, qui convertit une valeur contrôlée en un signal pratique à utiliser.

Il y a aussi beaucoup d'autres informations, mais j'ai ma propre vision du problème, d'ingénierie-électronique-appliquée.

Il existe une grande variété de capteurs. Je vais énumérer uniquement les types de capteurs avec lesquels l'électricien et l'ingénieur en électronique doivent faire face.

Inductif. Il est activé par la présence de métal dans la zone de déclenchement. D'autres noms sont capteur de proximité, capteur de position, inductif, capteur de présence, interrupteur inductif, capteur de proximité ou interrupteur. Le sens est le même et ne doit pas être confondu. En anglais, on dit « capteur de proximité ». En fait, il s'agit d'un capteur métallique.

Optique. D'autres noms sont photocapteur, capteur photoélectrique, commutateur optique. Ceux-ci sont également utilisés dans la vie de tous les jours, ils sont appelés "capteur de lumière"

Capacitif. Déclenche sur la présence de presque n'importe quel objet ou substance dans le domaine d'activité.

Pression... Il n'y a pas de pression d'air ou d'huile - un signal au contrôleur ou des pauses. C'est si discret. Il peut s'agir d'un capteur à sortie courant dont le courant est proportionnel à la pression absolue ou à la pression différentielle.

Fins de course(capteur électrique). Il s'agit d'un interrupteur passif normal qui se déclenche lorsqu'un objet écrase ou appuie dessus.

Les capteurs peuvent également être appelés capteurs ou initiateurs.

Assez pour l'instant, passons au sujet de l'article.

Le capteur inductif est discret. Le signal à sa sortie apparaît lorsqu'il y a du métal dans la zone spécifiée.

Le capteur de proximité est basé sur un générateur avec une inductance. D'où le nom. Lorsque du métal apparaît dans le champ électromagnétique de la bobine, ce champ change considérablement, ce qui affecte le fonctionnement du circuit.

Champ de capteur d'induction. La plaque métallique modifie la fréquence de résonance du circuit oscillant

Circuit de capteur npn inductif. Un schéma fonctionnel est représenté, sur lequel : un générateur avec un circuit oscillant, un dispositif à seuil (comparateur), un transistor de sortie NPN, des diodes Zener de protection et des diodes

La plupart des images de l'article ne sont pas de moi, à la fin vous pouvez télécharger les sources.

Application d'un capteur inductif

Les capteurs de proximité inductifs sont largement utilisés dans l'automatisation industrielle pour déterminer la position d'une partie particulière du mécanisme. Le signal de la sortie du capteur peut aller à l'entrée du contrôleur, du convertisseur de fréquence, du relais, du démarreur, etc. La seule condition est le respect du courant et de la tension.

Fonctionnement du capteur inductif. Le drapeau se déplace vers la droite, et lorsqu'il atteint la zone de sensibilité du capteur, le capteur se déclenche.

Soit dit en passant, les fabricants de capteurs avertissent qu'il n'est pas recommandé de connecter une ampoule à incandescence directement à la sortie du capteur. J'ai déjà écrit sur les raisons -.

Caractéristiques des capteurs inductifs

Quelle est la différence entre les capteurs.

Presque tout ce qui est dit ci-dessous s'applique non seulement à l'induction, mais aussi à capteurs optiques et capacitifs.

Construction, type de carrosserie

Il y a deux options principales - cylindrique et rectangulaire... Les autres enceintes sont rarement utilisées. Matériau du corps - métal (divers alliages) ou plastique.

Diamètre de jauge cylindrique

Dimensions de base - 12 et 18 mm... Les autres diamètres (4, 8, 22, 30 mm) sont rarement utilisés.

Pour fixer le capteur de 18 mm, vous avez besoin de 2 clés de 22 ou 24 mm.

Distance de commutation (écart de travail)

Il s'agit de la distance à la plaque métallique à laquelle une réponse fiable du capteur est garantie. Pour les capteurs miniatures, cette distance est de 0 à 2 mm, pour les capteurs d'un diamètre de 12 et 18 mm - jusqu'à 4 et 8 mm, pour les grands capteurs - jusqu'à 20 ... 30 mm.

Nombre de fils pour la connexion

Se rendre aux circuits.

2 fils. Le capteur est connecté directement au circuit de charge (par exemple, une bobine de démarrage). Tout comme nous allumons les lumières à la maison. Pratique à l'installation, mais capricieux à la charge. Ils fonctionnent mal à la fois avec une résistance de charge élevée et faible.

Capteur 2 fils. Diagramme de connexion

La charge peut être connectée à n'importe quel fil, pour une tension constante, il est important de respecter la polarité. Pour les capteurs conçus pour fonctionner avec une tension alternative, ni la connexion de charge ni la polarité n'ont d'importance. Vous n'avez pas du tout à penser à la façon de les connecter. L'essentiel est de fournir le courant.

3 fils. Le plus commun. Il y a deux fils pour l'alimentation et un pour la charge. Je vous en dirai plus séparément.

4 et 5 fils. Ceci est possible si deux sorties sont utilisées pour la charge (par exemple, PNP et NPN (transistor) ou commutation (relais). Cinquième fil - sélection du mode de fonctionnement ou de l'état de la sortie.

Types de sorties de capteurs par polarité

Tous les capteurs discrets ne peuvent avoir que 3 types de sorties, en fonction de l'élément clé (sortie) :

Relais. Tout est clair ici. Le relais commute la tension requise ou l'un des fils d'alimentation. Cela permet une isolation galvanique complète du circuit d'alimentation du capteur, ce qui est le principal avantage d'un tel circuit. C'est-à-dire que quelle que soit la tension d'alimentation du capteur, vous pouvez allumer / éteindre la charge avec n'importe quelle tension. Il est principalement utilisé dans les capteurs de grande taille.

Transistor PNP. Il s'agit d'un capteur PNP. La sortie est un transistor PNP, c'est-à-dire que le fil positif est commuté. La charge est connectée en permanence au moins.

Transistor NPN.La sortie est un transistor NPN, c'est-à-dire que le fil «négatif» ou neutre est commuté. La charge est connectée en permanence au « plus ».

Vous pouvez clairement apprendre la différence, comprendre le principe de fonctionnement et le circuit de commutation des transistors. Cette règle vous aidera : là où l'émetteur est connecté, ce fil est commuté. L'autre fil est connecté en permanence à la charge.

Ci-dessous sera donné circuits de commutation de capteur, qui montrera clairement ces différences.

Types de capteurs par état de sortie (NC et NO)

Quel que soit le capteur, l'un de ses paramètres principaux est l'état électrique de la sortie au moment où le capteur n'est pas activé (il n'est en aucun cas influencé).

La sortie à ce moment peut être allumée (la charge est alimentée) ou éteinte. En conséquence, ils disent - un contact normalement fermé (normalement fermé, NC) ou un contact normalement ouvert (NO). Dans l'équipement étranger, respectivement - NC et NO.

C'est-à-dire que la principale chose que vous devez savoir sur les sorties transistor des capteurs est qu'il peut y en avoir 4 types, en fonction de la polarité du transistor de sortie et de l'état initial de la sortie :

• PNP NON
• PNP NC
• NPN NON
• NPN NC

Logique positive et négative du travail

Ce concept fait plutôt référence à des actionneurs qui sont connectés à des capteurs (contrôleurs, relais).

La logique NÉGATIVE ou POSITIVE fait référence au niveau de tension qui active l'entrée.

Logique NÉGATIVE : l'entrée du contrôleur est activée (logique « 1 ») lorsqu'elle est connectée à la TERRE. La borne S/S du contrôleur (fil commun pour les entrées numériques) doit être connectée au +24 VDC. La logique négative est utilisée pour les capteurs de type NPN.

Logique POSITIVE : l'entrée est activée lorsqu'elle est connectée au +24 VDC. Le terminal du contrôleur S / S doit être connecté à la TERRE. Utilisez une logique positive pour les capteurs PNP. La logique positive est utilisée le plus souvent.

Il existe des options pour divers appareils et leur connexion de capteurs, demandez dans les commentaires, nous y réfléchirons ensemble.

Suite de l'article -. Dans la deuxième partie, des circuits réels sont donnés et une application pratique est envisagée. différents types capteurs avec sortie transistor.