Реклама на портале

Функции и разновидности датчиков и сенсоров. Классификация датчиков, основные требования к ним Современные датчики назначение устройство принцип действия

    Современные автомобили оснащены большим количеством датчиков, назначение и принцип действия которых понятны далеко не каждому автолюбителю. Попробуем разобраться в этом вопросе.

    Датчик массового расхода воздуха

    Назначение датчика массового расхода воздуха (ДМРВ) заключается в контроле работы силового агрегата во время генерации системой электрического напряжения, посредством поступающего в мотор воздуха.

    На основании собираемых датчиком данных строится максимально продуктивная работа мотора, во время которой поступление воздуха в цилиндры позволяет бесперебойно преобразовывать его в электрический ток.

    Рабочая часть датчика – платиновая нить представляет собой чувствительный анемометр. Она нагревается до постоянной температуры, которая удерживается при помощи термореле и электронного блока управления.

    Проходящий через датчик воздушный поток охлаждает нить, тогда управляющий модуль системы увеличивает подачу тока на нее, вследствие чего температура нагрева нити продолжает увеличиваться, пока не достигнет своего постоянного значения. Из этого следует, что сила необходимого для разогрева нити тока, зависит исключительно от скорости прохождения потоков воздуха через датчик. А уже посредством вторичного преобразователя в системе датчика происходит генерация электрического напряжения.

    В процессе работы на нити датчика накапливаются различные отложения, загрязняя ее и ухудшая характеристики всего устройства.

    Эффективная очистка нити возможна только при помощи прожига импульсным током с температурой порядка 1 тыс. градусов.

    Однако промывать грязную платиновую нить датчика растворами, содержащими эфирные или кетоновые соединения, категорически запрещено, поскольку они:

    Губительно воздействуют на компаунд;

    Обладают способностью к охлаждению кристалла, в результате чего повреждается его структура;

    Смывают так называемую маску с поверхности кристалла (защитный полимерный слой в его центре).

    Не стоит даже пытаться промыть нить датчика различными растворителями и аэрозолями, содержащими ацетон и этил, также нельзя очищать нить анемометра смоченной в бензине ваткой, намотанной на спичку, либо деревянную палочку. Подобные манипуляции никакого эффекта не принесут, а лишь ухудшат работу ДМРВ.

    В качестве промывки можно использовать ВД-40, но стоит учесть, что в ее составе находится дизтопливо и кислотные соединения. Промывает «вэдэшка» хорошо, однако, после себя оставляет специфическую пленку на поверхности, которую для нормальной работы датчика необходимо удалить. Смывать ее лучше спиртовыми составами (дистиллированная вода и любой спирт). Как показала практика, наиболее подходит для этой цели именно изопропиловый спирт. Наиболее эффективной станет промывка кристалла при помощи обыкновенного медицинского шприца с иглой малого диаметра. Перед промывкой датчик и промывочную жидкость необходимо разогреть, например, при помощи строительного фена.

    Датчик контроля положения заслонки дросселя

    Этот элемент устанавливается на блоке дросселя рядом с приводом, и предназначается для контроля положения газовой педали. Стоит отметить, что во время мойки силового агрегата стоит быть предельно аккуратным, дабы не повредить этот датчик.

    Несмотря на то что датчик дросселя рассчитан на продолжительное использование, все же иногда подводит и он, выходя из строя. О его поломке сигнализируют повышенные холостые обороты, возникновение рывков и нестабильная работа мотора во время езды.

    Датчик детонации

    Он располагается на головке блока между цилиндрами (ІІ и ІІІ). В зависимости от особенностей конструкции различают следующие виды этих элементов:

    Широкополосный (представлен в виде таблетки);

    Резонансный (имеет вид бочонка).

    Эти датчики не подлежат взаимной замене, то есть, в случае выхода из строя одного, его нельзя заменить другим типом.

    Рабочий ресурс элемента огромен. Единственное, что необходимо – регулярно очищать контакты разъема от окисления. Работает этот датчик по принципу пьезозажигалки. То есть, с возрастанием уровня детонации начинает расти электрическое напряжение.

    Датчик измеряет уровень детонации в силовом агрегате и, в зависимости от этого, контролирует угол опережения зажигания. В случае повышенной детонации, зажигание будет поздним. Если же датчик перестанет функционировать, двигатель начнет работать некорректно, увеличивается потребление топлива.

    Он имеет шестигранную конструкцию, внутри которой расположен специальный пьезоэлемент, вырабатывающий электродвижущую силу из-за воздействия звуковых колебаний на его корпус. Получается, что датчик детонации является своеобразным передатчиком звуковых колебаний, благодаря которому блоку EFI доступны происходящие внутри мотора процессы.

    Пустоты между корпусом и пьезоэлементом датчика заполнены компаундом особого состава. Помимо защитного назначения, компаунд имеет еще одно: его наличие позволяет выработать амплитудно-частотную характеристику, максимально приближенную к частоте детонационных процессов внутри силового агрегата.

    При возникновении детонации во внутримоторном пространстве датчик измеряет ее уровень и передает сигнал блоку EFI, который в автоматическом режиме корректирует угол опережения зажигания, пока уровень детонации не снизится либо полностью не пропадет.

    В итоге благодаря наличию датчика детонации в системе силового агрегата формируется наиболее благоприятный состав топливной смеси. Такое понятие, охарактеризованное на автомобильном сленге словосочетанием «стук пальцев», характеризует поломку датчика детонации. При этом резко снижаются рабочие характеристики мотора, и увеличивается потребление топлива.

    Датчик масляного давления

    Этот элемент контроля находится в магистральной сети маслопровода. Датчик запитан от электросети автомобиля и имеет индикатор на приборной панели. Кроме индикатора панель приборов может иметь контроллер масляного давления с указанием его величины.

    Довольно часто этот датчик является контролирующей частью системы управления мотором, которая при достижении критического уровня масляного давления выключает силовой агрегат.

    Помимо датчика масляного давления, может быть установлен датчик, контролирующий температуру моторного масла в системе.

    Датчик температуры антифриза

    В конструкции силового агрегата этот датчик занимает свое место между термостатом и ГБЦ. На нем предусмотрено два контакта, а в основе функционирования устройства заложен следующий принцип: чем ниже температура двигателя, тем более обогащенную рабочую смесь удается получить.

    В системе охлаждения датчик представлен резистором специальной конструкции (термистором), который с изменением температуры охлаждающей жидкости меняет свое сопротивление. Чем выше температура, тем ниже сопротивление, и наоборот - чем ниже температура, тем выше сопротивление термистора. Известно, что изменение температуры ОЖ по-разному отражается на работе двигателя.

    Его конструкция вполне надежна. Выйти из строя он может лишь по причине отсутствия контакта на его выводах либо внутри устройства.

    О его неисправности можно судить по началу работы вентилятора в то время когда мотор еще находится в холодном состоянии, невозможности либо проблемам с запуском прогретого силового агрегата, увеличении потребления топлива.

    Лямбда зонд

    Либо по-простому – кислородный датчик. Его назначение сводится к определению в выхлопных газах авто количества содержания кислорода. Находится этот электрохимический элемент в конструкции глушителя.

    Отсутствие кислорода в топливной смеси говорит о ее обогащенности, и, наоборот, его повышенное содержание снижает обогащение. Поэтому лямбда зонд предназначается для формирования правильного состава рабочей смеси. Более подробно о лямбде тут.

    Этилированный бензин пагубно отразится на работе кислородного датчика, а в случае его поломки повышенное потребление топлива и превышение вредных соединений в выхлопных газах автомобиля – гарантировано.

    Датчик ПКВ (положения коленвала)

    Довольно прочный и надежный элемент, конструкция которого представляет собой катушку из провода с магнитным сердечником внутри. Он расположен в пространстве шкива, и по нанесенным на шкив рискам считывает показания положения коленчатого вала. Элемент генерирует сигнал, как только меняется положение расположенного на коленвале зубчатого диска. На основании этого сигнала блок управления отслеживает рабочие процессы, происходящие внутри цилиндра, и управляет подачей топливной смеси и искры.

    В случае его поломки, рабочие обороты мотора резко упадут, а в худшем случае – силовой агрегат полностью остановится.

    Датчик фаз или датчик положения распредвала (ДПРВ)

    Входит в конструкцию, как правило, восьми- и шестнадцатиклапанных моторов, на которых располагается сразу за шкивом распредвала системы впуска сверху головки блока, и предназначается для формирования топливовпрыска в отдельно взятый цилиндр. Его поломка нарушает подачу топливной смеси, что вызывает ее резкое обогащение, как следствие увеличенный расход.

    Регулятор холостых оборотов

    Незаменимый элемент в устройстве мотора, который регулирует холостые обороты двигателя, обеспечивая его стабильную и максимально продуктивную работу. Конструкция устройства состоит из шагового электромотора с пружинной иглой конусного типа.

    На работающем на холостых оборотах силовом агрегате воздух циркулирует мимо закрытой дроссельной заслонки. Это возможно благодаря конусной игле датчика, которая регулирует диаметр сечения дополнительной магистрали подачи воздуха. Таким образом датчик определяет оптимальное количество кислорода, необходимое для бесперебойной и продуктивной работы агрегата.

    Месторасположение регулятора – корпус заслонки дросселя. Здесь необходимо обратить внимание на то, что крепится он при помощи двух винтов, головки которых у большинства авто покрыты слоем лака либо попросту рассверлены, что представляет некоторую помеху при снятии регулятора холостых оборотов. Поэтому нередко приходится прибегать к снятию корпуса заслонки для того, чтобы заменить регулятор либо прочистить загрязненную воздушную магистраль.

    Поскольку регулятор относится к исполнительному типу устройств, его системная диагностика не предусмотрена. Поэтому в случае его поломки ошибка «Проверьте двигатель» на панели приборов может и не загореться.

    На его неисправность указывают следующие факторы:

    - «плавающие» холостые обороты мотора;

    Часто силовой агрегат глохнет после выключения передачи;

    Холодный пуск мотора не сопровождается повышением оборотов холостого хода, как это должно быть;

    Нестабильность холостых оборотов во время включения нагрузки.

    Снимать регулятор холостых оборотов необходимо только при отключенном аккумуляторе. Для этого с него снимется разъем и выкручиваются винты, крепящие датчик. Устанавливается регулятор в обратной последовательности. Единственное, что нужно сделать в момент его монтажа – смазать уплотнитель на фланце. Для этого идеально подойдет моторное масло.

    Взаимосвязь разных типов датчиков в системе регулировки холостых оборотов мотора

    Количество находящегося в моторе воздуха контролируется описанным выше датчиком ДМРВ, и в зависимости от его объема ЭБУ производит расчет подачи обогащенной рабочей смеси в двигатель.

    При помощи датчика положения коленвала блок управления определяет обороты моторного агрегата, и на основании этого система регулировки холостого хода управляет подачей воздуха, минуя закрытую заслонку дросселя.

    Во время стоянки блок управления поддерживает постоянную величину холостых оборотов на прогретом моторе. Если силовой агрегат холодный, система посредством регулировки оборотов холостого хода увеличивает их, обеспечивая мотору прогрев на высоких оборотах. Благодаря этому допускается движение без прогрева силового агрегата.

    Все перечисленные датчики встречаются на большинстве современных автомобилях, и теперь вам будет намного легче ориентироваться в результатах диагностики и покупки необходимой запчасти в автомагазине.

Нередко в электронике находит свое применение такой радиоэлемент, как геркон. Его особенность состоит в способности замыкания контактов при облучении магнитным полем. Что это означает? Взяв простой магнит или разместив недалеко от геркона электромагнит, можно легко производить замыкание и размыкание контактов этого радиоэлемента. По своей сути он и является своеобразным бесконтактным датчиком.

Определение понятия

Что же такое бесконтактный датчик? Под ним понимают такой электронный прибор, который регистрирует присутствие определенного объекта в зоне своего действия и срабатывает без каких-либо механических или любых других воздействий.

Бесконтактные датчики применяются в самых различных сферах. Это создание бытовых приборов и системы охраны объектов, промышленные технологии и автомобилестроение. Кстати, в народе данный элемент называют «бесконтактным выключателем».

Преимущества

Среди основных достоинств бесконтактных датчиков выделяют их:

Компактные размеры;

Высокую степень герметичности;

Долговечность и надежность;

Небольшой вес;

Разнообразие вариантов установки;

Отсутствие контакта с объектом и обратного воздействия.

Классификация

Существуют различные типы бесконтактных датчиков. Они классифицируются по принципу действия и бывают:

Емкостными;

Оптическими;

Индуктивными;

Ультразвуковыми;

Магниточувствительными;

Пирометрическими.

Рассмотрим каждый из этих видов приборов отдельно.

Емкостные датчики

В основе этих приборов находится измерение электроконденсаторов. В их диэлектрике и находится тот объект, который подлежит регистрации. Назначение бесконтактных датчиков такого типа заключается в работе со множеством приложений. Это, например, распознавание жестов. Емкостными выпускают автомобильные датчики дождя. Такие приборы дистанционно измеряют уровень жидкости в процессе обработки различных материалов и т. д.

Емкостной бесконтактный датчик представляет собой аналоговую систему, работающую на расстоянии до семидесяти сантиметров. В отличие от других типов подобных приборов, он обладает большей точностью и чувствительностью. Ведь изменение в нем емкости происходит всего лишь в несколько пикофарад.

Схема бесконтактного датчика данного типа включает в себя пластины, состоящие из проводящей печатной платы, а также зарядку. В этом случае происходит формирование конденсатора. Причем это будет происходить в любое время либо в проводящем заземленном элементе, либо в каком-то объекте, диэлектрическая проницаемость которого отлична от воздуха. Такой прибор сработает и в случае появления в зоне действия устройства человека или части его тела, которая будет аналогична потенциалу земли. По мере приближения, например, пальца, изменится емкость конденсатора. И даже учитывая то, что система является нелинейной, обнаружить возникший в просматриваемых границах посторонний объект для нее не составит никакого труда.

Схема подключения такого бесконтактного датчика может быть усложнена. В устройстве могут быть задействованы сразу несколько независимых друг от друга элементов в направлениях влево/вправо, а также вниз/вверх. Это позволит расширить возможности прибора.

Оптические датчики

Такие бесконтактные выключатели на сегодняшний день находят свое широкое применение во многих отраслях человеческой деятельности, где работает оборудование, необходимое для обнаружения объектов. При подключении бесконтактного датчика используется кодирование. Это позволяет не допустить ложного срабатывания устройства при постороннем влиянии источников света. Работают подобные датчики и при низких температурах. В этих условиях на них надевают термокожухи.

Что представляют собой оптические бесконтрольные датчики? Это электронная схема, реагирующая на изменение того светового потока, который падает на приемник. Подобный принцип действия позволяет зафиксировать наличие или же отсутствие объекта в той или иной пространственной области.

В конструкции оптических бесконтактных датчиков имеется два основных блока. Один из них - источник излучения, а второй - приемник. Они могут находиться как в одном, так и в различных корпусах.

При рассмотрении принципа действия бесконтактного датчика можно выделить три типа оптических устройств:

  1. Барьерный. Работа оптических выключателей такого типа (Т) осуществляется на прямом луче. При этом приборы состоят из двух отдельных частей - передатчика и приемника, располагающихся соосно друг относительно друга. Тот поток излучения, который испускается излучателем, должен быть направлен точно в приемник. При прерывании луча объектом выключатель срабатывает. Такие датчики имеют хорошую помехозащищенность. Кроме этого, им не страшны ни капли дождя, ни пыль и т. д.
  2. Диффузный. Работа оптических выключателей типа D основана на использовании отраженного от объекта луча. Приемник и передатчик такого устройства располагают в одном корпусе. Излучателем направляется поток на объект. Луч, отражаясь от его поверхности, распределяется в различных направлениях. При этом часть потока возвращается назад, где и улавливается приемником. В результате выключатель срабатывает.
  3. Рефлекторный. Такие оптические бесконтактные датчики относятся к типу R. В них используется луч, отраженный от рефлектора. Приемник и излучатель такого устройства также располагаются в одном корпусе. При попадании на рефлектор луч отражается, оказывается в зоне приемника, в результате чего и происходит срабатывание устройства. Такие приборы действуют при расстоянии до объекта не более 10 метров. Возможно, их применение для фиксации полупрозрачных предметов.

Индуктивные датчики

В основе работы данного прибора лежит принцип учета изменений индуктивности основных его составляющих - катушки и сердечника. Отсюда пошло и само название такого датчика.

Изменения индукции свидетельствуют о том, что в магнитном поле катушки появился металлический предмет, который изменил его и, соответственно, всю схему подключения, основная функция в которой возложена на компаратор. При этом происходит подача сигнала на реле и отключение электрического тока.

Исходя из этого можно говорить об основном предназначении такого прибора. Его используют для измерения перемещений части оборудования, которое должно быть отключено, если превышены пределы проходимости. Сами датчики имеют границы движения, варьируемые в пределах от одного микрона до двадцати миллиметров. В связи с этим такой прибор называют еще и индуктивным выключателем положения.

Обзор бесконтактных датчиков подобного типа позволяет выделить из них несколько разновидностей. Подобная классификация основана на различном количестве проводов подключения:

  1. Двухпроводные. Такие индуктивные датчики подключают непосредственно в цепь. Это наиболее простой, но при этом достаточно капризный вариант. Он требует номинального сопротивления нагрузке. При снижении или увеличении данного показателя работа прибора становится некорректной.
  2. Трехпроводные. Подобный вид индукционного датчика является самым распространенным. В таких схемах два провода следует подключить к напряжению, а один - непосредственно к нагрузке.
  3. Четырех- и пятипроводные. В этих датчиках два провода подключают к нагрузке, а пятый используют для возможности выбора необходимого режима работы.

Ультразвуковые датчики

Эти устройства находят свое широкое применение в самых различных сферах производства, решая множество задач по автоматизации технологических циклов. Ультразвуковые бесконтактные датчики используются для определения местонахождения и удаленности различных объектов.

Например, они служат для обнаружения этикеток, причем даже и прозрачных, для измерения расстояния и осуществления контроля над передвижением объекта. С их помощью определяют уровень жидкости. Необходимость в этом возникает, например, для учета расхода топлива при выполнении транспортных работ. И это только некоторые из большого количества применений выключателей ультразвукового типа.

Такие датчики довольно компактны. Их отличает качественная конструкция и отсутствие различных подвижных деталей. Это оборудование не боится загрязнений, что достаточно актуально в условиях производств, а также почти не требует обслуживания.

В составе ультразвукового датчика находится пьезоэлектрический обогреватель, являющийся одновременно и излучателем, и приемником. Данная конструктивная деталь воспроизводит поток звуковых импульсов, принимая его и преобразуя полученный сигнал в напряжение. Далее оно подается на контроллер, который производит обработку данных и вычисляет то расстояние, на котором находится объект. Подобная технология называется эхолокационной.

Активный диапазон ультразвукового датчика является рабочим диапазоном обнаружения. Это то расстояние, в пределах которого ультразвуковой прибор может «увидеть» объект, и неважно, приближается ли тот к чувствительному элементу в осевом направлении или движется поперек звукового конуса.

В зависимости от принципа работы выделяют ультразвуковые датчики:

  1. Положения. Такие устройства используют для исчисления временного промежутка, необходимого для прохождения звука от прибора к тому или иному объекту и назад. Бесконтактные ультразвуковые датчики положения применяют для контроля местоположения и наличия разнообразных механизмов, а также для их подсчета. Используются такие приборы и в качестве сигнализатора уровня различных жидкостей или сыпучих материалов.
  2. Расстояния и перемещения. Принцип работы подобных приборов аналогичен тому, который используется в описанном выше устройстве. Разница имеется только в типе того сигнала, который присутствует на выходе. Он аналоговый, а не дискретный. Датчики подобного типа применяются для преобразования имеющихся показателей расстояния до объекта в определенные электрические сигналы.

Магниточувствительные датчики

Эти выключатели применяются для осуществления контроля положения. Датчики срабатывают при приближении магнита, который расположен на движущейся части механизма. Такие устройства обладают расширенным температурным диапазоном (от -60 до +125 градусов по Цельсию). Подобная функциональность позволяет автоматизировать большое количество сложных производственных процессов.

Бесконтактный датчик температуры магниточувствительного типа применяют:

На химических и металлургических производствах;

В районах Крайнего Севера;

На подвижном составе;

В холодильных установках;

На автокранах;

Свое применение они находят в охранных системах зданий, а также для автоматического открывания окон и входных дверей.

Самыми современными и быстродействующими являются магниточувствительные датчики, работающие на эффекте Холла. Они не подвержены механическому износу, так как обладают электронным выходным ключом. Ресурс таких датчиков практически неограничен. В связи с этим их применение является выгодным и практичным решением задач по измерению числа оборотов вала, фиксации расположения быстро движущихся объектов и т. д.

При измерении уровня жидкостей широко применяют поплавковые магниточувствительные датчики. Они являются оптимальным вариантом для определения необходимых показателей из-за недорогой цены и простоты конструкции.

Микроволновые датчики

Подобная разновидность бесконтактных выключателей является наиболее универсальным вариантом конструкции, чего позволяет добиться непрерывное сканирование обслуживаемой зоны. При этом стоит иметь в виду, что они находятся в более высокой ценовой категории, чем, например, ультразвуковые аналоги.

Функционирование подобного прибора происходит благодаря излучению электромагнитных волн, имеющих высокую частоту, значение которой несколько отличается в устройствах различных производителей. Микроволновые датчики настроены на сканирование и приемку отраженных волн. Это позволяет аппарату фиксировать даже самые малейшие изменения электромагнитного фона. Если это происходит, то сразу же срабатывает система оповещения, подключенная к датчику, в виде сигнализации, освещения и т. д.

Микроволновые приборы обладают повышенной точностью срабатывания и чувствительностью. Для них не являются преградами кирпичные стены, двери и предметы мебели. Данный факт следует учесть при установке системы. Уровень чувствительности прибора может быть изменен с помощью настройки датчика движения.

Применяют микроволновые выключатели для управления внутренним и наружным освещением, устройствами сигнализации, электроприборами и т. д.

Пирометрические датчики

Для организма любого живого существа характерно наличие теплового излучения, которое является пучком электромагнитных волн разной длины. При повышении температуры тела увеличивается и объем излучаемой им энергии.

На основе фиксации теплового излучения работают датчики, которые называются пирометрическими сенсорами. Они бывают:

Суммарного излучения, измеряющими полную тепловую энергию тела;

Частичного излучения, измеряющие энергию ограниченного приемником участка;

Спектрального отношения, выдающие показатель отношения энергии определенных участков спектра.

Бесконтактные датчики-сенсоры чаще всего применяются в приборах, фиксирующих движение объектов.

Сенсорные выключатели

Развивающиеся технологии затронули практически все сферы жизнедеятельности человека. Не обошли они стороной и вопросы обустройства дома. Одним из ярких примеров тому является сенсорный выключатель. Это устройство позволяет управлять освещением помещения с помощью легкого прикосновения.

Сенсорный выключатель сразу же срабатывает даже при самом слабом прикосновении к кнопке. В его конструкцию входит три основных элемента. Среди них:

  1. Блок управления, обрабатывающий поступивший сигнал и передающий его нужным элементам.
  2. Устройство коммутации. Эта деталь смыкает и размыкает цепь, а также изменяет силу тока, потребляемую светильником.
  3. Управляющая (сенсорная) панель. С помощью этой детали выключатель воспринимает сигналы с пульта ДУ или от касания. Самые современные устройства срабатывают при проведении рядом с ними рукой.

Стандартные модели могут:

Включать и выключать свет;

Регулировать яркость;

Контролировать работу отопительных приборов, сообщая об изменениях температуры;

Открывать и закрывать жалюзи;

Включать и выключать бытовые устройства.

Сенсорные выключатели производят различных видов. Конкретная модель выбирается в зависимости от потребностей офиса или жилого дома. Например, желание приобрести и установить сенсорное устройство может возникнуть из-за расположения стационарного выключателя в неудобном месте с невозможностью его переноса. А может, в доме или в квартире живет человек, подвижность которого ограничена. Порой стационарные выключатели находятся на такой высоте, что недоступны для детей. Решение проблемы потребует выбора определенной модели. Некоторые хозяева предпочитают устанавливать сенсорные выключатели для изменения яркости света не вставая с кровати и т. д.

Что такое датчик?



Наверняка вам не раз приходилось слышать такое слово, как «датчик». Очевидно, что под данным словом подразумевается какое-то техническое устройство. Что же представляет собой датчик и как он работает? Какие виды датчиков бывают? Рассмотрим все эти вопросы подробнее.

Понятие датчика

В настоящее время датчиком принято называть элемент, который преобразует получаемую от среды информацию в электрический сигнал с целью дальнейшей передачи информации на какое-то другое устройство. Обычно датчик является конструктивно обособленной частью измерительной системы.

Датчики применяются повсеместно: в автомобилях, системах отопления, водоснабжения, на производстве, в медицине, даже в заведениях общепита для измерения температуры с целью определения степени готовности блюда.

Классификация датчиков

Существует несколько типов классификации датчиков. Мы приведем наиболее основные.

По типу измерения:

  • Датчики давления;
  • Датчики расхода;
  • Датчики измерения уровня;
  • Датчики измерения температуры;
  • Датчики концентрации;
  • Датчики радиоактивности;
  • Датчики перемещения;
  • Датчики углового положения;
  • Датчики измерения механических величин;
  • Датчики вибрации.

Классификация по технологии изготовления:

  • Датчики элементные;
  • Датчики интегральные.

Классификация по принципу действия:

Сюда входят:

  • Оптические датчики, которые используют электромагнитное излучение и реагируют на водяной пар, дым и различные виды аэрозолей. Относятся к бесконтактным датчикам. В основе принципа их работы лежит улавливание чувствительным сенсором воздействия какого-либо раздражителя, например, водяного пара. Данные датчики широко применяются в автоматизированных системах управления.
  • Индуктивные датчики. Относятся к бесконтактным датчикам, предназначены для осуществления вычисления положения объекта. Индуктивные датчики отлично улавливают колебания электромагнитного поля. В основе их конструкции лежит генератор, который и создает электромагнитное поле, воздействие которого на металлический объект порождает амплитуды колебаний, на которые и реагирует датчик. Такие датчики широко используются в металлоискателях, а также в различного рода электронных замках.
  • Емкостные датчики. Именно такие датчики используют в автомобилях в качестве датчиков дождя, сенсорных кнопках бытовой техники, датчиках измерения жидкости. Принцип их действия состоит в том, чтобы реагировать на воздействие жидкости. Изолятор таких датчиков имеет диэлектрическую проницаемость. Жидкость, воздействуя на изолятор, вызывает появление электрического сигнала, который преобразуется в информацию. Такие датчики получили широкое распространение в бытовой технике.
  • Тензодатчики. Тензодатчики представляют собой устройство для измерения силы, давления, крутящего момента, ускорения или перемещения. Механизм их действия основан на принципе силы упругости. Такие датчики получили широкое распространение в различных типах весов. Они преобразуют величину деформации в электрический сигнал, другими словами, датчик улавливает воздействие какой-либо силы на него, после чего упругий элемент деформируется и происходит изменение сопротивления тензорезистора, который встроен в такой датчик. Далее происходит преобразование информации в электрический сигнал и передача ее на другое устройство, например, дисплей.
  • Пьезоэлектрические датчики. Такие датчики широко используются в микрофонах и сонарах. Их принцип действия основан на поляризации диэлектрика под воздействием механических напряжений. Другими словами, пьезоэлектрические датчики улавливают изменение электрического поля, на которое было оказано механическое воздействие. Например, в микрофоне это воздействие голосом. Результатом деформации станет преобразование полученного сигнала в электрический и передача его на другое устройство. Данные датчики получили свое рождение благодаря Жаку и Пьеру Кюри в 1880 году.
  • Магнитно-электрические датчики. Это датчики, принцип действия которых основан на так называемом эффекте Холла. Данные датчики используются в смартфонах в качестве основы работы электронного компаса, в электродвигателях, в измерителях силы тока.
  • Нано-датчики. Находятся в стадии разработки. Наиболее востребованной сферой для них должна стать медицина и робототехника. Предполагается, что данные датчики станут новым классом и найдут в будущем повсеместное использование. Их принцип работы будет схож со многими другими датчиками (отсюда названия нано-пьезодатчики, нано-тензодатчики и т.д.), но размеры их будут во много раз меньше

Для того чтобы узнать о датчиках больше, прочитайте эти статьи.

Важнейшим и наиболее широко используемым техническим средством автоматизации являются датчики.

Датчиком называется первичный преобразователь контролируемой или регулируемой величины в выходной сигнал, удобный для дистанционной передачи и дальнейшего использования. В состав датчика входят воспринимающий (чувствительный) орган и один или несколько промежуточных преобразователей. Довольно часто датчик состоит только из одного воспринимающего органа (например: термопара, термометр сопротивления и т.д.) . Датчик характеризуется входными и выходными величинами.

Изменение выходной величины в зависимости от изменения входной величины

называется чувствительностью датчика ;

Изменение выходного сигнала, возникающего в результате изменения внутренних

свойств датчика или изменения внешних условий его работы - изменения

температуры среды, колебания напряжения и т.д. называются погрешностью датчика ;

Отставание изменений выходной величины от изменений входной величины

называется инерционностью датчика .

Все эти показатели датчиков необходимо учитывать при выборе датчиков для автоматизации конкретной машины или технологического процесса.

Датчики предназначенные для измерения физических (не электрических входных величин уровня влажности, плотности, температуры и др.) преобразуют их в электрические выходные величины, передаваемые на расстоянии для воздействия на исполнительный механизм.

Датчики подразделяются:

- по назначению - измерение перемещения усилий, температуры, влажности, скорости

- по принципу действия - электротехнические, механические, тепловые, оптические, и

- по способу преобразования - неэлектрической величины в электрическую -

индуктивные, термоэлектрические, фотоэлектрические, радиоактивные, активного

сопротивления (потенциометрические, тензометрические, и т.д.).

Датчики бывают:

- контактные (непосредственно соприкасаются);

- бесконтактные (не соприкасаются: фотоэлектрические, ультразвуковые,

радиоактивные, оптические и т.д.).

ПЕРЕЧЕНЬ

используемых в строительном производстве для автоматизации строительных машин и технологических процессов, технических средств автоматизации и автоматизированных систем управления.

1. Для контроля и информации:

1.1 качество уплотняемого грунта (плотность);

1.2 подсчёт выполняемого объема работ (пройденных км, поданной воды и т.д.);

1.3 скорость движения машины;

1.4 наличие жидкости в ёмкости и её количество;

1.5 количество сыпучих материалов, находящихся в ёмкости (цемент, песок, щебень

2. Для регулирования:

2.1 поддержание заданной температуры при прогреве бетона;

2.2 термостат охлаждающей жидкости двигателя внутреннего сгорания;

2.3 давление жидкости в ёмкости (системе);

2.4 давление газов (воздуха) в системе (ёмкости);

2.5 грузоподъёмность грузоподъёмных и других машин;

2.6 высота подъёма рабочего органа машины (стрелы крана, рабочей площадки,

подъёмников и лифтов, загрузочного скипа, ковша и т.д.);

2.7 высота подъёма груза грузоподъёмной машины;

2.8 поворот стрелы грузоподъёмного крана;

2.9 ограничение движения машины по путям (башенный или мостовой кран, тележки

2.10 ограничение приближения к проводам, находящихся под напряжением (стрела и

трос грузоподъёмного крана);

2.11 поддержание заданного уровня и уклона дна котлована и траншеи при работе

экскаватора;

2.12 защита от короткого замыкания;

2.13 защита от повышения (понижения) напряжения;

2.14 отключение всех двигателей и закрепление захватами за рельсы башенного крана в зависимости от скорости ветра.

3. Для локальной автоматизации системы управления:

3.1 режим работы двигателя в зависимости от нагрузки на рабочий орган (бульдозер - заглубление отвала, скрепер и грейдер - заглубление ножа, экскаватор - заглубление ковша);

3.2 задание доз компонентов бетонной смеси в соответствии с рецептурой;

3.3 дозирование составляющих материалов для приготовления бетонной смеси;

3.4 определение продолжительности и выдерживание этой подолжительности при приготовлении бетонной смеси.

4. Для автоматизации системы управления:

4.1 автоматизированная система управления работой бетоносмесительной установки;

4.2 автоматизированная система управления бульдозером - комплект “АКА-Дормаш”, “Комбиплан-10 ЛП”, при выполнении работ по заданным отметкам, уклону и направлению;

4.3 автоматизированная система управления автогрейдером - “Профиль-20”,

”Профиль-30” при профилировании дорог и планировка территории;

4.4 автоматизированная система управления скрепером - “Копир-Стабиплан-10” при разработке грунта или вертикальной планировке под заданную отметку (высотное положение ковша, перемещение задней стенки ковша, заглубление (подъём) ножа ковша и регулирование двигателя тягача и его направление;

4.5 автоматизированная система управления многоковшовым экскаватором при разработке траншей по заданному направлению, глубине копания, заданному уклону дна траншеи и регулирования работы двигателя.

Для наглядного изображения автоматизированной (автоматической) системы используются графические изображения:

Структурная схема, которая отражает улучшенную структуру системы и взаимосвязи между пунктами контроля и управления объектами;

Функциональная схема, чертёж на котором схематически условными обозначениями изображены технологическое оборудование, коммуникации, органы управления и средства автоматизации (приборы, регуляторы, датчики) указанием связей между

технологическим оборудованием и элементами автоматики. На схеме указаны параметры которые подлежат контролю и регулированию;

А также принципиальные, монтажные и другие схемы.

Современный автомобиль состоит из множества механических, электромеханических и электронных компонентов. Оптимальная работа двигателя должна обеспечиваться независимо от внешних условий. При изменении внешних факторов, работа узлов и компонентов должна адаптироваться под них. Датчики автомобиля служат своеобразным следящим устройством за работой автомобиля. Рассмотрим основные датчики:

3. Датчик расхода воздуха в авто — на что влияет?

Принцип работы датчика расхода воздуха основан на измерении количества тепла, отданного потоку воздуха во впускном коллекторе двигателя. Нагревательный
элемент датчика установлен перед воздушным фильтром автомобиля. Изменение
скорости потока воздуха и, соответственно, его массовой доли, отражается на степени
изменения температуры нагревательной спирали MAF-сенсора.

«Троение» двигателя при работе и потеря мощности говорит о возможном выходе из строя датчика расхода воздуха.

4. Кислородный датчик, лямда-зонд — неисправность датчика

Кислородный датчик или лямда-зонд определяет количество кислорода в выпускном коллекторе, оставшегося после сгорания топлива. Лямда-зонд входит в электронную систему управления двигателем, которая регулирует количество топлива, обеспечивая его полноту сгорания. Повышенный расход топлива характеризует возможную неисправность датчика.

5. Датчик дроссельной заслонки — признаки неисправности

Этот датчик представляет собой электромеханическое устройство, состоящего из чувствительного элемента и шагового двигателя.

Чувствительным элементом является
температурный датчик, а шаговый двигатель является исполнительным механизмом.
Это электромеханическое устройство изменяет положение дроссельной заслонки
относительно температуры охлаждающей жидкости. Таким образом, частота вращения
коленчатого вала двигателя зависит от степени нагрева ОЖ.

Характерным признаком неисправности этого датчика является отсутствие прогревочных оборотов и повышенный расход топлива.

6. Датчик давления масла — функции, выход из строя

На автомобилях японской марки устанавливается датчик давления масла мембранного
типа. Датчик состоит из двух полостей, разделенных гибкой мембраной. Масло
воздействует на мембрану с одной стороны, прогибаясь от давления. В измерительной
полости датчика мембрана соединена со штоком реостата.

В зависимости от давления моторного масла, мембрана прогибается больше или меньше, изменяя при этом общее сопротивление сенсора. Датчик давления масла расположен на блоке цилиндров двигателя.

Горящая лампочка давления масла на панели автомобиля может свидетельствовать о выходе из строя датчика.

7. Не работает датчик детонации в двигателе?

Датчик детонации двигателя измеряет угол опережения зажигания. При нормальной работе двигателя датчик находится в «холостом» режиме. При изменении процесса
сгорания в сторону взрывного характера сгорания топлива-детонации, датчик посылает сигнал электронной системе управления двигателем для изменения угла опережения
зажигания в сторону уменьшения.

Он расположен в районе воздушного фильтра на блоке цилиндров. Для проверки работоспособности датчика детонации, необходимо выполнить .

8. Датчик угла поворота распредвала — троит двигатель

Этот датчик находится на головке блока цилиндров и измеряет частоту вращения
распределительного вала двигателя, и на основе сигналов от датчика, блок управления определяет текущее положение поршней в цилиндрах.

Неравномерность работы двигателя и троение свидетельствует о некорректной работе датчика. Проверку производят при помощи омметра, измеряя сопротивление между клеммами сенсора.

9. Датчик АБС / ABS в автомобиле — проверяем работоспособность

Датчики АБС электромагнитного типа устанавливаются на колесах автомобиля и входят в антиблокировочную систему автомобиля.

Функцией датчика является измерение частоты вращения колеса. Объектом измерения датчика является сигнальный зубчатый диск, который установлен на ступице колеса. При неисправном датчике АБС, контрольная лампочка на панели управления не гаснет после запуска двигателя.

Технология определения работоспособности датчика заключается в измерении сопротивления между контактами датчика, при неисправности сопротивление равняется нулю.

10. Датчик уровня топлива в авто — как проверить работоспособность?

Датчик уровня топлива устанавливается в корпус бензонасоса и состоит из нескольких компонентов. Поплавок посредством длинной штанги воздействует на секторный реостат, который изменяет сопротивление датчика в зависимости от уровня топлива в баке автомобиля. Сигналы датчика поступают на стрелочный или электронный указатель на панели управления автомобиля. Проверка работоспособности датчика уровня топлива осуществляется омметром, которым измеряется сопротивление между контактами датчика.