Elektronski senzori. Glavne vrste senzora i njihova namjena Je senzor

U sustavima automatizacije senzor je dizajniran za pretvaranje kontrolirane ili kontrolirane vrijednosti (parametar kontroliranog objekta) u izlazni signal, pogodniji za daljnje kretanje informacija. Stoga se senzor često naziva pretvaračem, iako je ovaj izraz previše općenit, budući da je svaki element automatizacije i telemehanike, koji ima ulaz i izlaz, na ovaj ili onaj način pretvarač.

U najjednostavnijem slučaju, senzor izvodi samo jednu transformaciju Y = f (X), kao što su sile pomaka (u oprugi), ili temperature u elektromotornoj sili (u termoelementu) itd. Ova vrsta senzora tzv senzori izravne konverzije. Međutim, u nizu slučajeva nije moguće izravno utjecati na ulaznu veličinu X na traženu ulaznu veličinu U (ako je takva veza nezgodna ili ne daje željene kvalitete). U ovom slučaju provode se sekvencijalne transformacije: s ulaznom vrijednošću X djeluju na međuproduktu Z, a s vrijednošću Z - na traženu vrijednost Y:

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

Rezultat je funkcija koja povezuje X s Y:

Y = f2 = F (X).

Broj takvih uzastopnih transformacija može biti veći od dvije, a in opći slučaj funkcionalna veza između Y i X može proći kroz niz međuvrijednosti:

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

Senzori s takvim ovisnostima nazivaju se senzori sa serijskom konverzijom. Svi ostali dijelovi se zovu posredna tijela... U senzoru s dvije pretvorbe nema međuorgana, ima samo osjet i aktuator. Često jedan te isti strukturni element obavlja funkcije nekoliko organa. Na primjer, elastična membrana služi kao prijemni organ (pretvara pritisak u silu) i izvršni organ (pretvara silu u pomak).

Klasifikacija senzora.

Iznimna raznolikost senzora koji se koriste u modernoj automatizaciji zahtijeva njihovu klasifikaciju. Trenutno su poznate sljedeće vrste senzora, koje je najprikladnije klasificirati prema ulaznoj vrijednosti, što praktički odgovara principu rada:

Naziv senzora	Ulazna količina
Mehanički	Pomicanje krutog tijela
Električni	Električna količina
Hidraulični	Prijenos tekućine
Pneumatski	Kretanje plina
Toplinska
Optički	Svjetlosna veličina
Akustični	Zvučna vrijednost
Radio val	Radio valovi
	Nuklearno zračenje

Ovdje se razmatraju najčešći senzori u kojima je barem jedna od vrijednosti (ulaz ili izlaz) električna.

Senzori se razlikuju i po rasponu ulaznog signala. Na primjer, neki električni temperaturni senzori dizajnirani su za mjerenje temperatura od 0 do 100 ° C, dok su drugi - od 0 do 1600 ° C. Vrlo je važno da raspon varijacije izlaznog signala bude isti (unificiran) za različite uređaje. Objedinjavanje izlaznih signala senzora omogućuje korištenje zajedničkih elemenata za pojačavanje i aktiviranje za različite automatizacijske sustave.

Električni senzori su među najvažnijim elementima sustava automatizacije. Uz pomoć senzora, praćena ili regulirana vrijednost pretvara se u signal, ovisno o promjeni u kojoj se odvija cijeli proces regulacije. Najrasprostranjeniji u automatizaciji su senzori s električnim izlaznim signalom. To se prije svega objašnjava praktičnošću prijenosa električnog signala na daljinu, njegovom obradom i sposobnošću pretvaranja električne energije u mehanički rad... Osim električnih, rašireni su mehanički, hidraulički i pneumatski senzori.

Električni senzori, ovisno o principu njihove pretvorbe, podijeljeni su u dvije vrste - modulatori i generatori.

U modulatorima (parametarskim senzorima) ulazna energija utječe na pomoćni električni krug, mijenjajući njegove parametre i modulirajući vrijednost i prirodu struje ili napona iz vanjskog izvora energije. Time se istovremeno pojačava signal primljen na ulazu senzora. Prisutnost vanjskog izvora energije preduvjet je za rad senzora - modulatora.

Riža. 1. Funkcionalni blokovi senzora - modulatora (a) i senzora - generatora (b).

Modulacija se provodi promjenom jednog od tri parametra - omskog otpora, induktiviteta, kapacitivnosti. Sukladno tome, razlikuje se skupine omskih, induktivnih i kapacitivnih senzora.

Svaka od ovih skupina može se podijeliti u podskupine. Dakle, najopsežnija skupina omskih senzora može se podijeliti u podskupine: mjerači naprezanja, potenciometri, termistori, fotootpornici. Druga podskupina uključuje opcije za induktivne senzore, magnetoelastične i transformatorske. Treća podskupina objedinjuje različite vrste kapacitivnih senzora.

Druga vrsta je da su generatori jednostavno pretvarači. Temelje se na pojavi elektromotorne sile pod utjecajem različitih procesa povezanih s kontroliranom vrijednošću. Do pojave takve elektromotorne sile može doći, primjerice, zbog elektromagnetske indukcije, termoelektrike, piezoelektričnosti, fotoelektričnosti i drugih pojava koje uzrokuju razdvajanje električnih naboja. Prema ovim pojavama senzori generatora se dijele na indukcijske, termoelektrične, piezoelektrične i fotoelektrične.

Postoje i grupe električnih, elektrostatičkih senzora, Hallovih senzora itd.

Potenciometrijski i deformacijski senzori.

Potenciometrijski senzori se koriste za pretvaranje kutnih ili linearnih pomaka u električni signal. Potenciometrijski senzor je promjenjivi otpornik koji se može uključiti prema krugu reostata ili prema krugu potenciometra (djelitelj napona).

Strukturno, potenciometrijski senzor je elektromehanički uređaj (slika 2-1), koji se sastoji od okvira 1 s namotanom tankom žicom (namotom) od legura s visokim otporom, kliznog kontakta - četke 2 i vodiča 3 izrađen u obliku kliznog kontakta, ili zavojne opruge.

Okvir s namotanom žicom nepomično je fiksiran, a četka je mehanički spojena na pokretni dio op-pojačala čije se kretanje mora pretvoriti u električni signal. Kada se četka pomiče, mijenja se aktivni otpor Rx dijela žice između četke i jednog od terminala namota senzora.

Ovisno o sklopnom krugu osjetnika, kretanje se može pretvoriti u promjenu aktivnog otpora ili struje (kod sekvencijalnog sklopnog kruga) ili promjenu napona (kada se uključi prema krugu djelitelja napona). Na točnost pretvorbe kada su spojene u seriju značajno utječe promjena otpora spojnih žica, prijelazni otpor između četke i namota senzora.

U uređajima za automatizaciju češće se koristi uključivanje potenciometrijskih senzora prema shemi djelitelja napona. Kod jednosmjernog kretanja pomičnog dijela OS koristi se jednociklusni sklopni sklop koji daje nepovratnu statičku karakteristiku. Kod dvostranog kretanja koristi se sklopna shema push-pull, koja daje reverzibilnu karakteristiku (slika 2-2).

Postoji nekoliko vrsta potenciometrijskih senzora, ovisno o dizajnu i funkcionalnom zakonu koji povezuje izlaz senzora s kretanjem četke.

Linearni potenciometrijski senzori.

Imaju isti dio okvira cijelom dužinom. Promjer žice i korak namota su konstantni. U načinu rada bez opterećenja (pri opterećenju Rn → ∞ i I → 0), izlazni napon linearnog potenciometrijskog senzora Uout proporcionalan je kretanju četke x: Uout = (U0 / L) x, gdje je U0 senzor napon napajanja; l je duljina namota. Napon napajanja senzora U0 i duljina namota L su konstantne vrijednosti, dakle, u konačnom obliku: Uout = kx, gdje je k = U0 / L koeficijent prijenosa.

Funkcionalni potenciometrijski senzori.

Imaju funkcionalni nelinearni odnos između kretanja četke i izlaznog napona: Uout = f (x). Često se koriste funkcionalni potenciometri s trigonometrijskim, potencijskim ili logaritamskim karakteristikama. Funkcionalni potenciometri se koriste u analognim automatskim računalnim uređajima, u plutajućim mjeračima tekućine za spremnike složenih geometrijski oblik i tako dalje. Možete dobiti potrebnu funkcionalnu ovisnost za potenciometrijske senzore različite metode: promjenom visine okvira potenciometra (glatko ili stepenasto), ranžiranjem dijelova namota potenciometra otpornicima.

Potenciometrijski senzori s više okretaja.

Oni su konstruktivna varijacija linearnih potenciometrijskih senzora s kutnim pomicanjem četke. Za senzore s više okreta, četka se mora nekoliko puta rotirati pod kutom od 360° kako bi se pomaknula cijelom dužinom namota L. Prednosti višeokretnih senzora su visoka točnost, nizak prag osjetljivosti, male dimenzije, nedostaci - relativno veliki moment trenja, složenost dizajna, prisutnost nekoliko kliznih kontakata

te poteškoće korištenja u sustavima velike brzine.

Potenciometrijski senzori metalnog filma.

Ovo je obećavajući novi dizajn za potenciometrijske senzore. Njihov okvir je

staklena ili keramička ploča na koju se nanosi tanak sloj (nekoliko mikrometara) metala visoke otpornosti. Signal se preuzima od potenciometrijskih senzora s metalnim filmom sa sinteriranim četkama. Promjena širine metalnog filma ili njegove debljine omogućuje dobivanje linearne ili nelinearne karakteristike potenciometrijskog senzora bez promjene njegovog dizajna. Koristeći obradu elektroničke ili laserske zrake, moguće je automatski prilagoditi otpor senzora i njegove karakteristike zadanim vrijednostima. Dimenzije potenciometrijskih senzora s metalnim filmom su mnogo manje od onih s namotanim žicom, a prag osjetljivosti je praktički jednak nuli zbog odsutnosti zavoja namota.

Pri ocjenjivanju potenciometrijskih senzora treba napomenuti da oni imaju značajne prednosti i velike nedostatke. Njihove prednosti su: jednostavnost dizajna; visoka razina izlazni signal (napon - do nekoliko desetaka volti, struja - do nekoliko desetaka miliampera); sposobnost rada i na istosmjernu i na izmjeničnu struju. Njihovi nedostaci su: nedovoljno visoka pouzdanost i ograničena trajnost zbog prisutnosti kliznog kontakta i abrazije namota; utjecaj na karakteristiku otpora opterećenja; gubici energije zbog rasipanja snage aktivnim otporom namota; relativno veliki zakretni moment potreban za okretanje pokretnog dijela senzora četkom.

Moderni automobili opremljeni su velikim brojem senzora, čija svrha i princip rada nisu jasni svakom vozaču. Pokušajmo razumjeti ovo pitanje.

Senzor masenog protoka zraka

Svrha senzora protoka zraka (MAF) je praćenje rada pogonske jedinice tijekom proizvodnje u sustavu električni napon kroz zrak koji ulazi u motor.

Na temelju podataka prikupljenih senzorom, izgrađen je najproduktivniji rad motora, tijekom kojeg strujanje zraka u cilindre omogućuje njegovo nesmetano pretvaranje u električnu struju.

Radni dio senzora - platinasta nit - je osjetljivi anemometar. Zagrije se na stalnu temperaturu, koju održavaju termostat i elektronička upravljačka jedinica.

Protok zraka koji prolazi kroz senzor hladi nit, zatim upravljački modul sustava povećava dovod struje do njega, zbog čega temperatura zagrijavanja niti nastavlja rasti dok ne dostigne svoju konstantnu vrijednost. Iz ovoga slijedi da snaga struje potrebne za zagrijavanje niti ovisi isključivo o brzini strujanja zraka kroz senzor. I već kroz sekundarni pretvarač u senzorskom sustavu stvara se električni napon.

Tijekom rada na niti senzora se nakupljaju razne naslage, onečišćujući ga i pogoršavajući karakteristike cijelog uređaja.

Učinkovito čišćenje filamenta moguće je samo spaljivanjem impulsnom strujom s temperaturom reda od 1 tisuću stupnjeva.

Međutim, strogo je zabranjeno prati prljavu platinastu nit senzora otopinama koje sadrže eterske ili ketonske spojeve, jer oni:

Ima štetan učinak na spoj;

Imaju sposobnost hlađenja kristala, zbog čega je njegova struktura oštećena;

Takozvana maska se ispere s površine kristala (zaštitni polimerni sloj u njegovom središtu).

Navoj senzora ne smijete niti pokušavati oprati raznim otapalima i aerosolima koji sadrže aceton i etil, niti čistiti navoj anemometra vatom namočenom u benzin, namotanom oko šibice ili drvenom štapićem. Takve manipulacije neće donijeti nikakav učinak, već će samo pogoršati rad DMRV-a.

VD-40 se može koristiti kao ispiranje, ali vrijedi uzeti u obzir da sadrži dizelsko gorivo i kiselinske spojeve. "Vadashka" se dobro pere, međutim, za sobom ostavlja specifičan film na površini, koji se mora ukloniti za normalan rad senzora. Bolje ga je isprati spojevima alkohola (destilirana voda i bilo koji alkohol). Kao što je praksa pokazala, izopropilni alkohol je najprikladniji za tu svrhu. Najučinkovitije će biti pranje kristala običnom medicinskom štrcaljkom s iglom malog promjera. Prije ispiranja senzor i tekućina za ispiranje moraju se zagrijati, na primjer pištoljem za vrući zrak.

Senzor kontrole položaja leptira za gas

Ovaj element je ugrađen na blok gasa pored aktuatora, a dizajniran je za kontrolu položaja papučice gasa. Važno je napomenuti da prilikom pranja jedinice za napajanje trebate biti izuzetno oprezni kako ne biste oštetili ovaj senzor.

Unatoč činjenici da je senzor gasa dizajniran za kontinuiranu upotrebu, on još uvijek ponekad ne uspije, ne uspije. Njegov kvar signaliziraju povećani broj okretaja u praznom hodu, trzaji i nestabilan rad motora tijekom vožnje.

Senzor kucanja

Nalazi se na glavi cilindra između cilindara (II i III). Ovisno o značajkama dizajna, razlikuju se sljedeće vrste ovih elemenata:

Širokopojasni (predstavljen kao tablet);

Rezonantno (izgleda kao bačva).

Ovi senzori nisu zamjenjivi, odnosno ako jedan pokvari, ne može se zamijeniti drugom vrstom.

Radni vijek elementa je ogroman. Jedino što je potrebno je redovito čišćenje kontakata konektora od oksidacije. Ovaj senzor radi na principu piezo upaljača. To jest, s povećanjem razine detonacije, električni napon počinje rasti.

Senzor mjeri razinu detonacije u pogonskoj jedinici i, ovisno o tome, kontrolira vrijeme paljenja. U slučaju pojačane detonacije, paljenje će biti kasno. Ako senzor prestane raditi, motor će početi raditi nepravilno i potrošnja goriva će se povećati.

Ima šesterokutnu strukturu unutar koje se nalazi poseban piezoelektrični element koji generira elektromotornu silu zbog učinka zvučnih vibracija na njegovo tijelo. Ispada da je senzor detonacije svojevrsni odašiljač zvučnih vibracija, zahvaljujući kojem su procesi koji se odvijaju unutar motora dostupni EFI jedinici.

Praznine između kućišta i piezoelektričnog elementa senzora ispunjene su spojem posebnog sastava. Osim zaštitne namjene, spoj ima još jednu stvar: njegova prisutnost omogućuje razvoj amplitudno-frekventne karakteristike koja je što je moguće bliža učestalosti detonacijskih procesa unutar pogonske jedinice.

Kada dođe do kucanja u unutarnjem prostoru motora, senzor mjeri njegovu razinu i prenosi signal na EFI jedinicu, koja automatski prilagođava vrijeme paljenja dok se razina kucanja ne smanji ili potpuno nestane.

Kao rezultat toga, zbog prisutnosti senzora detonacije u sustavu pogonske jedinice, formira se najpovoljniji sastav mješavine goriva. Ovaj koncept, opisan u automobilskom slengu izrazom "kucanje prstiju", karakterizira kvar senzora za kucanje. To drastično smanjuje performanse motora i povećava potrošnju goriva.

Senzor pritiska ulja

Ovaj upravljački element nalazi se u uljnoj mreži. Senzor se napaja iz električnog sustava vozila i ima indikator na instrument ploči. Osim indikatora, ploča s instrumentima može imati i regulator tlaka ulja s naznakom njegove vrijednosti.

Često je ovaj senzor nadzorni dio upravljačkog sustava motora, koji se, kada se postigne kritična razina tlaka ulja, isključuje jedinica za napajanje.

Uz senzor tlaka ulja može se ugraditi i senzor koji prati temperaturu motornog ulja u sustavu.

Senzor temperature antifriza

U dizajnu pogonske jedinice, ovaj senzor zauzima svoje mjesto između termostata i glave cilindra. Ima dva kontakta, a rad uređaja temelji se na sljedećem principu: što je niža temperatura motora, to se može dobiti obogaćenija radna smjesa.

U sustavu hlađenja senzor je predstavljen otpornikom posebne izvedbe (termistorom), koji mijenja svoj otpor kako se mijenja temperatura rashladne tekućine. Što je temperatura viša, otpor je manji, i obrnuto - što je temperatura niža, to je veći otpor termistora. Poznato je da promjena temperature rashladne tekućine na različite načine utječe na rad motora.

Njegova konstrukcija je prilično pouzdana. Može pokvariti samo zato što nema kontakta na njegovim terminalima ili unutar uređaja.

O njegovom kvaru može se suditi po pokretanju ventilatora dok je motor još u hladnom stanju, nemogućnosti ili problemima s pokretanjem grijanog pogonskog agregata, povećanju potrošnje goriva.

Lambda sonda

Ili na jednostavan način - senzor kisika. Njegova je svrha odrediti količinu kisika u ispušnim plinovima automobila. Ovaj elektrokemijski element nalazi se u dizajnu prigušivača.

Nedostatak kisika u mješavini goriva ukazuje na njezino obogaćivanje, a naprotiv, njegov povećani sadržaj smanjuje obogaćivanje. Stoga je lambda sonda namijenjena formiranju ispravnog sastava radna smjesa... Saznajte više o lambdi ovdje.

Olovni benzin će negativno utjecati na rad senzora kisika, a u slučaju kvara zajamčena je povećana potrošnja goriva i višak štetnih spojeva u ispušnim plinovima automobila.

PKV senzor (položaj radilice)

Prilično jak i pouzdan element, čiji je dizajn zavojnica žice s magnetskom jezgrom iznutra. Nalazi se u prostoru remenice, i očitava položaj radilice iz rizika označenih na remenici. Element generira signal čim se promijeni položaj zupčastog diska koji se nalazi na radilici. Na temelju tog signala, upravljačka jedinica prati radne procese koji se odvijaju unutar cilindra i kontrolira dovod smjese goriva i iskre.

U slučaju kvara, radna brzina motora će naglo pasti, au najgorem slučaju, pogonska jedinica će se potpuno zaustaviti.

Fazni senzor ili senzor položaja bregastog vratila (DPRV)

Uključen je u dizajn, u pravilu, motora s osam i šesnaest ventila, na kojima se nalazi odmah iza remenice usisnog bregastog vratila na vrhu glave bloka, a namijenjen je formiranju ubrizgavanja goriva u jedan cilindar. Njegov kvar narušava opskrbu mješavinom goriva, što uzrokuje njeno oštro obogaćivanje, kao rezultat povećane potrošnje.

Regulator brzine u praznom hodu

Neizostavan element u dizajnu motora, koji regulira brzinu praznog hoda motora, osiguravajući njegov stabilan i maksimalno produktivan rad. Dizajn uređaja sastoji se od koračnog motora s iglom konusnog tipa s oprugom.

Kada pogonska jedinica radi u praznom hodu, zrak cirkulira pored zatvorenog ventila za gas. To je moguće zahvaljujući suženoj igli senzora, koja regulira promjer poprečnog presjeka dodatnog dovodnog voda. Dakle, senzor određuje optimalnu količinu kisika potrebnu za nesmetan i produktivan rad jedinice.

Mjesto regulatora je tijelo leptira za gas. Ovdje morate obratiti pozornost na činjenicu da je pričvršćen s dva vijka, čije su glave u većini automobila prekrivene slojem laka ili jednostavno izbušene, što predstavlja neku prepreku pri uklanjanju regulatora brzine u praznom hodu. Stoga je često potrebno pribjeći uklanjanju tijela zaklopke kako bi se zamijenio regulator ili očistio kontaminirani zračni vod.

Budući da regulator pripada izvršnoj vrsti uređaja, njegova dijagnostika sustava nije predviđena. Stoga, ako se pokvari, pogreška "Provjeri motor" na ploči s instrumentima možda neće zasvijetliti.

Na njegov kvar ukazuju sljedeći čimbenici:

- "plutajući" broj okretaja motora u praznom hodu;

Često se pogonska jedinica zaustavlja nakon isključivanja mjenjača;

Hladno pokretanje motora nije popraćeno povećanjem broja okretaja u praznom hodu, kao što bi trebalo biti;

Nestabilnost praznog hoda kada je opterećenje uključeno.

Kontrolu broja okretaja u praznom hodu potrebno je ukloniti samo kada je akumulator odspojen. Da biste to učinili, uklonite konektor iz njega i odvrnite vijke koji pričvršćuju senzor. Regulator se postavlja obrnutim redoslijedom. Jedino što je potrebno učiniti u trenutku njegove ugradnje je podmazati brtvu na prirubnici. Motorno ulje je idealno za to.

Odnos različitih tipova senzora u sustavu kontrole broja okretaja motora u praznom hodu

Količina zraka u motoru kontrolira se gore opisanim DMRV senzorom, a ovisno o njegovom volumenu, ECU izračunava dovod obogaćene radne smjese u motor.

Pomoću senzora položaja radilice, upravljačka jedinica detektira brzinu motora, a na temelju toga sustav kontrole broja okretaja u praznom hodu kontrolira dovod zraka, zaobilazeći zatvoreni ventil za gas.

Dok miruje, upravljačka jedinica održava konstantnu brzinu u praznom hodu na toplom motoru. Ako je agregat hladan, sustav ga, podešavanjem broja okretaja u praznom hodu, povećava, dopuštajući da se motor zagrijava pri velikim brzinama. Zahvaljujući tome, kretanje je dopušteno bez zagrijavanja pogonske jedinice.

Svi ovi senzori nalaze se na većini modernih automobila, a sada će vam biti puno lakše snalaziti se u rezultatima dijagnostike i kupnje potrebnog rezervnog dijela u auto trgovini.

Sve do 70. godine prošlog stoljeća svaki automobil je bio opremljen s najviše tri senzora: razine goriva, temperature rashladne tekućine i tlaka ulja. Bili su spojeni na magnetoelektrične i svjetlosne indikacijske uređaje na ploči s instrumentima. Njihova je svrha bila samo informirati vozača o parametrima motora i količini goriva. U to je vrijeme uređaj auto senzora bio vrlo jednostavan.

Ali vrijeme je prolazilo, a 70-ih godina istog stoljeća proizvođači automobila počeli su smanjivati sadržaj štetne tvari u ispušnim plinovima koji izlaze s njihovih automobilskih transportera. Za to potrebni automobilski senzori više nisu ništa javljali vozaču, već su samo prenosili informacije o radu motora. Njihov ukupan broj u svakom automobilu značajno se povećao. Sljedeće desetljeće obilježila je borba za sigurnost u korištenju strojeva, za to su dizajnirani novi senzori. Dizajnirani su za upravljanje protublokirajućim sustavom kočenja i aktiviranje zračnih jastuka tijekom prometnih nesreća.

ABS

Ovaj sustav je dizajniran da spriječi potpuno blokiranje kotača prilikom kočenja. Stoga uređaj nužno sadrži senzore brzine kotača. Njihovi su dizajni različiti. Oni su pasivni ili aktivni.

Pasivni senzori su uglavnom induktivni senzori. Sam senzor se sastoji od čelične jezgre i zavojnice s veliki broj zavoji tanke emajlirane bakrene žice. Da bi obavljao svoje funkcije, čelični zupčanik se utiskuje na pogon kotača ili glavčinu. A senzor je fiksiran tako da kada se kotač okreće, zupci prolaze blizu jezgre i induciraju električne impulse u zavojnici. Njihova stopa ponavljanja bit će proporcionalna brzini rotacije kotača. Prednosti ovog tipa uređaja su: jednostavnost, bez napajanja i niska cijena. Njihov nedostatak je što je amplituda pulsa premala pri brzinama do 7 km/h.

Aktivni, koji su dvije vrste. Neki se temelje na dobro poznatom Hallovom efektu. Drugi su magnetorezitivni na temelju istoimenog fenomena. Magnetorezitivni učinak sastoji se u promjeni električnog otpora poluvodiča kada uđe u magnetsko polje. Obje vrste aktivnih senzora karakterizira dovoljna amplituda pulsa pri svim brzinama. Ali njihova je struktura složenija, a trošak je veći od pasivnih. A to što im treba hrana nije prednost.

Sustav podmazivanja

Automobilski senzori koji kontroliraju parametre ovog sustava su tri vrste:

Hlađenje motora

Automobil s motorom s karburatorom bio je opremljen s dva temperaturna senzora. Jedan od njih je uključio električni ventilator radijatora kako bi održao radnu temperaturu. Uređaj za indikaciju uzimao je očitanja s drugog. Sustav hlađenja modernog automobila opremljen elektroničkom upravljačkom jedinicom motora (ECU) također ima dva temperaturna senzora. Jedan od njih koristi indikator temperature rashladne tekućine na instrument tabli. Za rad ECU-a potreban je još jedan toplinski senzor. Njihov se uređaj bitno ne razlikuje. Oba su NTC termistori. To jest, njihov otpor opada s padom temperature.

Usisni trakt

Senzor masenog protoka zraka (DMRV). Dizajniran za određivanje volumena zraka koji ulazi u cilindre. To je potrebno kako bi se izračunale količine goriva potrebne za stvaranje uravnotežene mješavine zraka i goriva. Čvor se sastoji od djeva napravljenih od platine, kroz koje prolazi električna struja. Jedan od njih je u struji zraka koja ulazi u motor. Drugi, referentni, je po strani. Struje koje prolaze kroz njih uspoređuju se u ECU-u. Razlika između njih određuje volumen zraka koji ulazi u motor. Ponekad se radi veće točnosti uzima u obzir temperatura zraka.

Senzor apsolutnog tlaka za usisni razvodnik, koji se također naziva MAP senzor. Koristi se za određivanje volumena zraka koji ulazi u cilindre. Može biti alternativa senzoru masenog protoka zraka za motore s turbopunjačem. Uređaj se sastoji od tijela i keramičke dijafragme s raspršenim tenzorootpornim filmom. Volumen tijela je dijafragmom podijeljen na 2 dijela. Jedan od njih je zapečaćen i iz njega se evakuira zrak. Drugi je cijevi spojen na usisni razvodnik, pa je tlak u njemu jednak tlaku zraka koji se upumpava u motor. Pod utjecajem tog pritiska, dijafragma se deformira, što mijenja otpor filma na njoj. Ovaj otpor karakterizira apsolutni tlak zraka u razdjelniku.
Senzor položaja leptira za gas (TPS). Daje signal proporcionalan kutu otvaranja zračne zaklopke. To je, u biti, varijabilni otpornik. Njegovi fiksni kontakti spojeni su na masu i na referentni napon. A s pokretne, mehanički spojene s osi prigušnog ventila, uklanja se izlazni napon.

Ispušni sustav

Senzor kisika. Ovaj uređaj igra ulogu Povratne informacije za održavanje ispravnog omjera zraka i goriva u komorama za izgaranje. Njegov se rad temelji na principu djelovanja galvanske ćelije s čvrstim elektrolitom. Potonji je keramika na bazi cirkonija. Elektrode strukture su platine nanesene na obje strane keramike. Uređaj počinje s radom nakon zagrijavanja na temperaturu od 300 do 400 ◦ C.

Zagrijavanje za takve visoka temperatura obično se javlja s vrućim ispušnim plinovima ili s grijaćim elementom. Takav temperaturni režim neophodna je za vodljivost keramičkog elektrolita. Prisutnost neizgorenog goriva u ispuhu motora razlog je pojave razlike potencijala na elektrodama senzora. Unatoč činjenici da su svi navikli ovaj uređaj nazivati senzorom kisika, on je prije senzor neizgorjelog goriva. Budući da se pojava izlaznog signala događa kada njegova površina nije u kontaktu s kisikom, već s parama goriva.

Ostali senzori

Prije svega, potrebno je napraviti razliku između pojmova "senzor" i "senzor". Senzor se tradicionalno shvaća kao uređaj sposoban pretvoriti bilo koje ulazno djelovanje fizička veličina u signal prikladan za buduću upotrebu. Danas postoji niz zahtjeva za moderne senzore:

Nedvosmislena ovisnost izlazne vrijednosti o ulaznoj vrijednosti.
Stabilna očitanja bez obzira na vrijeme korištenja.
Visok indeks osjetljivosti.
Mala veličina i mala težina.
Nedostatak utjecaja senzora na kontrolirani proces.
Sposobnost rada u raznim uvjetima.
Kompatibilan s drugim uređajima.

Svaki senzor uključuje sljedeće elemente: osjetljivi element i signalni uređaj. U nekim slučajevima može se dodati pojačalo i selektor signala, ali često za njima nema potrebe. Komponente senzora također određuju princip njegovog daljnjeg rada. U tom trenutku, kada dođe do bilo kakvih promjena u objektu promatranja, one se fiksiraju osjetljivim elementom. Odmah nakon toga na najavljivaču se prikazuju promjene čiji su podaci objektivni i informativni, ali se ne mogu automatski obraditi.

Riža. 22.

Primjer najjednostavnijeg senzora je živin termometar. Živa se koristi kao osjetljivi element, temperaturna skala djeluje kao signalni uređaj, a objekt promatranja je temperatura. Međutim, važno je razumjeti da su očitanja senzora skupovi podataka, a ne informacija. Nisu pohranjeni u vanjskoj ili internoj memoriji i nisu prikladni za automatiziranu obradu, pohranu i prijenos.

Sve senzore koje koriste razna tehnološka rješenja iz IoT područja možemo podijeliti u nekoliko kategorija. Jedna od najprikladnijih klasifikacija temelji se na namjeni uređaja "3:

senzori prisutnosti i pokreta;
detektori položaja, pomaka i razine;
senzori brzine i ubrzanja;
senzori sile i dodira;
Senzori tlaka;
mjerači protoka;
akustični senzori;
senzori vlažnosti;
svjetlosni detektori;
senzori temperature;
kemijski i biološki senzori.

Rad senzora se jako razlikuje od rada senzora. Prije svega, potrebno je zadržati se na definiciji pojma "senzor". Senzor je uređaj sposoban pretvoriti promjene koje su se dogodile na objektu promatranja u informacijski signal prikladan za daljnju pohranu, obradu i prijenos.

Shema rada senzora bliska je lancu tipičnom za senzor. U određenom smislu, senzor se može tumačiti kao poboljšani senzor, budući da se njegova struktura može izraziti u obliku "komponente senzora" + "jedinica za obradu informacija". Funkcionalni dijagram senzora je sljedeći.

Riža. 23.

U ovom slučaju, klasifikacija senzora prema namjeni je ekvivalentna istoj klasifikaciji za senzore. Često senzori i senzori mogu mjeriti istu vrijednost na istom objektu, ali senzori će prikazati podatke, a senzori će ih također pretvoriti u informacijski signal.

Osim toga, postoji posebna vrsta senzora koju ima smisla razmotriti kako biste razumjeli koncept Interneta stvari. To su takozvani "pametni" senzori, funkcionalni dijagramšto je nadopunjeno prisustvom algoritama za primarnu obradu prikupljenih informacija. Dakle, konvencionalni senzor može obraditi podatke i pružiti ih u obliku informacija, a "pametni" senzor može izvesti bilo koju radnju s neovisno snimljenim informacijama iz vanjsko okruženje.

U budućnosti se može očekivati ozbiljan razvoj ZO-senzora koji će s velikom točnošću skenirati okolni prostor i konstruirati njegov virtualni model. Dakle, u ovom trenutku Capri 3D senzor može detektirati pokrete ljudi i njihove metričke karakteristike.

teristike. Osim toga, ovaj senzor može skenirati objekt vanjskog okruženja i spremiti informacije u EPS datoteku za daljnje slanje za ispis na GE pisaču.

Riža. 24. Capri 3D senzor spojen na Samsung Nexus 10

Posebnu pozornost zaslužuje razvoj uređaja koji kombiniraju nekoliko senzora odjednom. različiti tipovi... Kao što je spomenuto u stavku 2.2.1, u svrhu stjecanja znanja, informacija o različite karakteristike objekt. A korištenje različitih senzora omogućuje vam da dobijete potrebne informacije. U određenom smislu, takvi uređaji zapravo mogu prepoznati ljude. Primjer takvog uređaja je bežični kontroler Kinekt koji se koristi u modernim video igrama.

Senzor boje IR emitera

Mikrofon ar ray

Riža. 25. Uređaj bežičnog kontrolera Kinekt 57

Kinekt kontroler sadrži nekoliko komponenti odjednom: infracrveni emiter; infracrveni prijemnik; kamera u boji;

set od 4 mikrofona i procesor audio signala; sredstva za korekciju nagiba.

Princip rada Klpek kontrolera! dovoljno jednostavno. Zrake koje emitira infracrveni odašiljač reflektiraju se i ulaze u infracrveni prijemnik. Zbog toga je moguće dobiti informaciju o prostornom položaju osobe koja igra videoigru. Kamera je u stanju snimiti različite podatke o bojama, a mikrofoni su sposobni uhvatiti glasovne naredbe igrača. Kao rezultat toga, kontrolor je u stanju prikupiti dovoljno informacija o osobi kako bi mogao kontrolirati igru putem pokreta ili glasovnih naredbi.

U određenom smislu, Ktek kontroler! pripada području IoT tehnologija. On je u stanju identificirati igrača, prikupiti podatke o njemu i prenijeti na druge uređaje (igraću konzolu). No, sličan skup senzora potencijalno se može koristiti u drugim područjima koja obećavaju za koncept interneta stvari, uključujući implementaciju tehnologija pametnih kuća.

Induktivni senzor blizine. Izgled

U industrijskoj elektronici induktivni i drugi senzori se vrlo široko koriste.

Članak će biti pregled (ako želite, popularna znanost). Pruža stvarne upute za senzore i poveznice na primjere.

Vrste senzora

Dakle, što je uopće senzor. Senzor je uređaj koji emitira određeni signal kada se dogodi određeni događaj. Drugim riječima, pod određenim uvjetima senzor se aktivira, a na njegovom izlazu se pojavljuje analogni (proporcionalan ulaznoj akciji) ili diskretni (binarni, digitalni, tj. dvije moguće razine) signal.

Točnije, možemo pogledati Wikipediju: Senzor (senzor) je pojam u sustavima upravljanja, primarni pretvarač, element mjernog, signalnog, regulacijskog ili upravljačkog uređaja sustava, koji kontroliranu vrijednost pretvara u signal koji je prikladan za korištenje.

Ima i puno drugih informacija, ali ja imam svoju, inženjersko-elektronsko-primijenjenu, viziju problematike.

Postoji veliki izbor senzora. Navest ću samo one vrste senzora s kojima se električar i elektroničar moraju nositi.

Induktivna. Aktivira se prisutnošću metala u zoni okidanja. Drugi nazivi su senzor blizine, senzor položaja, induktivni, senzor prisutnosti, induktivni prekidač, senzor blizine ili prekidač. Značenje je isto i ne treba ga miješati. Na engleskom kažu "senzor blizine". Zapravo, radi se o metalnom senzoru.

Optički. Drugi nazivi su fotosenzor, fotoelektrični senzor, optički prekidač. Oni se također koriste u svakodnevnom životu, zovu se "svjetlosni senzor"

Kapacitet. Okidači na prisutnost gotovo bilo kojeg predmeta ili tvari u području aktivnosti.

Pritisak... Nema tlaka zraka ili ulja - signal regulatoru ili lomovi. Ovo je ako je diskretno. To može biti senzor sa strujnim izlazom, čija je struja proporcionalna apsolutnom tlaku ili diferencijalnom tlaku.

Granične sklopke(električni senzor). Ovo je normalna pasivna sklopka koja se aktivira kada neki predmet pregazi ili pritisne na njega.

Mogu se pozvati i senzori senzori ili inicijatori.

Za sada dosta, prijeđimo na temu članka.

Induktivni senzor je diskretan. Signal na njegovom izlazu pojavljuje se kada se u navedenoj zoni nalazi metal.

Senzor blizine temelji se na generatoru s induktorom. Otuda i naziv. Kada se metal pojavi u elektromagnetskom polju zavojnice, ovo polje se dramatično mijenja, što utječe na rad kruga.

Polje indukcijskog senzora. Metalna ploča mijenja rezonantnu frekvenciju titrajnog kruga

Krug induktivnog npn senzora. Prikazan je funkcionalni dijagram na kojem su: generator s oscilatornim krugom, uređaj za prag (komparator), NPN izlazni tranzistor, zaštitne zener diode i diode

Većina slika u članku nisu moje, na kraju možete preuzeti izvore.

Primjena induktivnog senzora

Induktivni senzori blizine naširoko se koriste u industrijskoj automatizaciji za određivanje položaja određenog dijela mehanizma. Signal s izlaza senzora može ići na ulaz regulatora, frekventnog pretvarača, releja, startera i tako dalje. Jedini uvjet je usklađenost sa strujom i naponom.

Induktivni rad senzora. Zastavica se pomiče udesno, a kada dosegne zonu osjetljivosti senzora, senzor se aktivira.

Usput, proizvođači senzora upozoravaju da se ne preporučuje spajanje žarulje sa žarnom niti izravno na izlaz senzora. Već sam pisao o razlozima -.

Karakteristike induktivnih senzora

Koja je razlika između senzora.

Gotovo sve što je dolje rečeno odnosi se ne samo na induktivnu, već i na optički i kapacitivni senzori.

Konstrukcija, tip karoserije

Postoje dvije glavne opcije - cilindrične i pravokutne... Ostala kućišta se rijetko koriste. Materijal tijela - metal (razne legure) ili plastika.

Cilindrični promjer mjerača

Osnovne dimenzije - 12 i 18 mm... Ostali promjeri (4, 8, 22, 30 mm) se rijetko koriste.

Za fiksiranje senzora od 18 mm potrebna su vam 2 ključa od 22 ili 24 mm.

Preklopna udaljenost (radni razmak)

Ovo je udaljenost do metalne ploče na kojoj je zajamčen pouzdan odziv senzora. Za minijaturne senzore ta je udaljenost od 0 do 2 mm, za senzore promjera 12 i 18 mm - do 4 i 8 mm, za velike senzore - do 20 ... 30 mm.

Broj žica za spajanje

Dolazak do strujnog kruga.

2-žični. Senzor je spojen izravno na krug opterećenja (na primjer, starter svitak). Baš kao što palimo svjetla kod kuće. Pogodan za ugradnju, ali hirovit za opterećenje. Loše rade i pri velikom i niskom otporu opterećenja.

2-žični senzor. Dijagram povezivanja

Opterećenje se može spojiti na bilo koju žicu, za konstantan napon važno je promatrati polaritet. Za senzore dizajnirane za rad s izmjeničnim naponom, ni priključak opterećenja ni polaritet nisu važni. Ne morate uopće razmišljati o tome kako ih povezati. Glavna stvar je osigurati struju.

3-žični. Najčešći. Postoje dvije žice za napajanje i jedna za opterećenje. Više ću vam reći zasebno.

4- i 5-žični. To je moguće ako se za opterećenje koriste dva izlaza (na primjer, PNP i NPN (tranzistor), ili komutacija (relej). Peta žica - odabir načina rada ili izlaznog stanja.

Vrste izlaza senzora prema polaritetu

Svi diskretni senzori mogu imati samo 3 vrste izlaza, ovisno o ključnom (izlaznom) elementu:

Relej. Ovdje je sve jasno. Relej prebacuje potrebni napon ili jednu od žica napajanja. To osigurava potpunu galvansku izolaciju od kruga napajanja senzora, što je glavna prednost takvog kruga. To jest, bez obzira na napon napajanja senzora, možete uključiti / isključiti opterećenje bilo kojim naponom. Uglavnom se koristi u senzorima velikih dimenzija.

Tranzistor PNP. Ovo je PNP senzor. Izlaz je PNP tranzistor, odnosno pozitivna žica se prebacuje. Opterećenje je trajno spojeno na minus.

Tranzistor NPN.Izlaz je NPN tranzistor, odnosno prebacuje se "negativna" ili neutralna žica. Opterećenje je trajno spojeno na "plus".

Možete jasno naučiti razliku, razumjeti princip rada i sklopni krug tranzistora. Ovo pravilo će pomoći: Tamo gdje je emiter spojen, ta se žica prebacuje. Druga žica je trajno spojena na opterećenje.

U nastavku će biti dato sklopovi senzora, što će jasno pokazati te razlike.

Vrste senzora prema izlaznom stanju (NC i NO)

Bez obzira na senzor, jedan od njegovih glavnih parametara je električno stanje izlaza u trenutku kada senzor nije aktiviran (ni na koji način na njega ne utječe).

Izlaz se u ovom trenutku može uključiti (opterećenje se napaja) ili isključiti. U skladu s tim kažu - normalno zatvoreni (normalno zatvoreni, NC) kontakt ili normalno otvoreni (NO) kontakt. U stranoj opremi, odnosno - NC i NO.

Odnosno, glavna stvar koju trebate znati o tranzistorskim izlazima senzora je da ih mogu postojati 4 vrste, ovisno o polaritetu izlaznog tranzistora i o početnom stanju izlaza:

PNP BR
PNP NC
NPN BR
NPN NC

Pozitivna i negativna logika rada

Ovaj se koncept radije odnosi na aktuatore koji su spojeni na senzore (kontroleri, releji).

NEGATIVNA ili POZITIVNA logika odnosi se na razinu napona koja aktivira ulaz.

NEGATIVNA logika: ulaz kontrolera je aktiviran (logika “1”) kada je spojen na GROUND. S/S terminal regulatora (zajednička žica za digitalne ulaze) mora biti spojen na +24 VDC. Negativna logika se koristi za senzore tipa NPN.

POZITIVNA logika: ulaz se aktivira kada je spojen na +24 VDC. Terminal regulatora S / S mora biti spojen na GRUND. Koristite pozitivnu logiku za PNP senzore. Najčešće se koristi pozitivna logika.

Postoje opcije za razne uređaje i spajanje senzora na njih, pitajte u komentarima, razmislit ćemo zajedno.

Nastavak članka -. U drugom dijelu daju se stvarni sklopovi i razmatra praktična primjena. različiti tipovi senzori s tranzistorskim izlazom.