Реклама на порталі

Функції та різновиди датчиків та сенсорів. Класифікація датчиків, основні вимоги до них Сучасні датчики призначення пристрій принцип дії

    Сучасні автомобілі оснащені великою кількістюдатчиків, призначення та принцип дії яких зрозумілі далеко не кожному автолюбителю. Спробуємо розібратися у цьому питанні.

    Датчик масової витрати повітря

    Призначення датчика масової витрати повітря (ДМРВ) полягає в контролі роботи силового агрегату під час генерації системою електричної напруги, за допомогою повітря, що надходить в мотор.

    На підставі даних, що збираються, будується максимально продуктивна робота мотора, під час якої надходження повітря в циліндри дозволяє безперебійно перетворювати його в електричний струм.

    Робоча частина датчика – платинова нитка є чутливим анемометром. Вона нагрівається до постійної температури, яка утримується за допомогою термореле та електронного блоку управління.

    Повітряний потік, що проходить через датчик, охолоджує нитку, тоді керуючий модуль системи збільшує подачу струму на неї, внаслідок чого температура нагрівання нитки продовжує збільшуватися, поки не досягне свого постійного значення. З цього випливає, що сила необхідного для розігріву нитки струму залежить виключно від швидкості проходження потоків повітря через датчик. А вже за допомогою вторинного перетворювача у системі датчика відбувається генерація електричної напруги.

    У процесі роботи на нитці датчика накопичуються різні відкладення, забруднюючи її та погіршуючи характеристики всього пристрою.

    Ефективне очищення нитки можливе лише за допомогою пропалювання імпульсним струмом з температурою близько 1 тис. градусів.

    Однак промивати брудну платинову нитку датчика розчинами, що містять ефірні або кетонові сполуки, категорично заборонено, оскільки вони:

    Згубно впливають на компаунд;

    Мають здатність до охолодження кристала, внаслідок чого ушкоджується його структура;

    Змивають так звану маску з поверхні кристала (захисний полімерний шар у його центрі).

    Не варто навіть намагатися промити нитку датчика різними розчинниками та аерозолями, що містять ацетон і етил, також не можна очищати нитку анемометра змоченою в бензині ваткою, намотаною на сірник, або дерев'яну паличку. Подібні маніпуляції жодного ефекту не дадуть, а лише погіршать роботу ДМРВ.

    Як промивання можна використовувати ВД-40, але варто врахувати, що в її складі знаходиться дизпаливо та кислотні сполуки. Промиває «ведешка» добре, однак після себе залишає специфічну плівку на поверхні, яку для нормальної роботи датчика необхідно видалити. Змивати її краще спиртовими складами (дистильована вода та будь-який спирт). Як показала практика, найбільше підходить для цієї мети саме ізопропіловий спирт. Найбільш ефективною стане промивання кристала за допомогою звичайного медичного шприца з голкою малого діаметра. Перед промиванням датчик і рідину для промивання необхідно розігріти, наприклад, за допомогою будівельного фена.

    Датчик контролю положення заслінки дроселя

    Цей елемент встановлюється на блоці дроселя поруч із приводом, і призначається контролю стану газової педалі. Під час миття силового агрегату варто бути дуже акуратним, щоб не пошкодити цей датчик.

    Незважаючи на те, що датчик дроселя розрахований на тривале використання, все ж таки іноді підводить і він, виходячи з ладу. Про його поломку сигналізують підвищені неодружені обороти, виникнення ривків і нестабільна робота двигуна під час їзди.

    Датчик детонації

    Він розташований на головці блоку між циліндрами (ІІ та ІІІ). Залежно від особливостей конструкції розрізняють такі види цих елементів:

    Широкосмуговий (представлений у вигляді пігулки);

    Резонансний (має вигляд барила).

    Ці датчики не підлягають взаємній заміні, тобто у разі виходу з ладу одного його не можна замінити іншим типом.

    Робочий ресурс елемент величезний. Єдине, що необхідно – регулярно очищати контакти роз'єму від окиснення. Працює цей датчик за принципом п'єзозапальнички. Тобто зі зростанням рівня детонації починає зростати електрична напруга.

    Датчик вимірює рівень детонації в силовому агрегаті та, залежно від цього, контролює кут випередження запалення. У разі підвищеної детонації запалювання буде пізнім. Якщо датчик перестане функціонувати, двигун почне працювати некоректно, збільшується споживання палива.

    Він має шестигранну конструкцію, всередині якої розташований спеціальний п'єзоелемент, що виробляє електрорушійну силу через вплив звукових коливань на його корпус. Виходить, що датчик детонації є своєрідним передавачем звукових коливань, завдяки якому блоку EFI доступні процеси, що відбуваються всередині двигуна.

    Пустоти між корпусом та п'єзоелементом датчика заповнені компаундом особливого складу. Крім захисного призначення, компаунд має ще одне: його наявність дозволяє виробити амплітудно-частотну характеристику максимально наближену до частоти детонаційних процесів всередині силового агрегату.

    При виникненні детонації у внутрішньомоторному просторі датчик вимірює її рівень і передає сигнал блоку EFI, який в автоматичному режимі коригує кут випередження запалення, поки рівень детонації не знизиться або повністю не пропаде.

    Через війну завдяки наявності датчика детонації у системі силового агрегату формується найсприятливіший склад паливної суміші. Таке поняття, охарактеризоване на автомобільному сленгу словосполученням "стукіт пальців", характеризує поломку датчика детонації. При цьому різко знижуються робочі характеристики двигуна, і збільшується споживання палива.

    Датчик масляного тиску

    Цей елемент контролю знаходиться у магістральній мережі маслопроводу. Датчик живиться від електромережі автомобіля і має індикатор на панелі приладів. Крім індикатора панель приладів може мати контролер масляного тиску із зазначенням його величини.

    Досить часто цей датчик є контролюючою частиною системи управління двигуном, яка при досягненні критичного рівня масляного тиску вимикає силовий агрегат.

    Крім датчика масляного тиску може бути встановлений датчик, що контролює температуру моторного масла в системі.

    Датчик температури антифризу

    У конструкції силового агрегату цей датчик займає своє місце між термостатом та ГБЦ. На ньому передбачено два контакти, а в основі функціонування пристрою закладено наступний принцип: чим нижча температура двигуна, тим більше збагачену робочу суміш вдається одержати.

    У системі охолодження датчик представлений резистором спеціальної конструкції (термістором), який зі зміною температури рідини, що охолоджує, змінює свій опір. Чим вище температура, тим нижчий опір, і навпаки - що нижча температура, то вище опір термистора. Відомо, що зміна температури ОЖ по-різному відбивається на роботі двигуна.

    Його конструкція цілком надійна. Вийти з ладу він може лише через відсутність контакту на його висновках або всередині пристрою.

    Про його несправності можна судити з початку роботи вентилятора в той час, коли мотор ще знаходиться в холодному стані, неможливості або проблем із запуском прогрітого силового агрегату, збільшення споживання палива.

    Лямбда зонд

    Або по-простому - кисневий датчик. Його призначення зводиться до визначення у вихлопних газах автомобільної кількості вмісту кисню. Знаходиться цей електрохімічний елемент конструкції глушника.

    Відсутність кисню в паливній суміші говорить про її збагаченість, і, навпаки, його підвищений вміст знижує збагачення. Тому лямбда зонд призначається на формування правильного складу робочої суміші. Докладніше про лямбду тут.

    Етильований бензин згубно позначиться на роботі кисневого датчика, а у разі його поломки підвищене споживання палива та перевищення шкідливих з'єднань у вихлопних газах автомобіля гарантовано.

    Датчик ПКВ (положення колінвалу)

    Досить міцний і надійний елемент, конструкція якого є котушкою з дроту з магнітним сердечником всередині. Він розташований у просторі шківа, і за нанесеними на шків ризиками зчитує показання положення колінчастого валу. Елемент генерує сигнал, щойно змінюється положення розташованого на колінвалі зубчастого диска. На підставі цього сигналу блок управління відстежує робочі процеси, що відбуваються всередині циліндра, та керує подачею паливної суміші та іскри.

    У разі його поломки, робочі обороти двигуна різко впадуть, а в гіршому випадку - силовий агрегат повністю зупиниться.

    Датчик фаз або датчик положення розподільного валу (ДПРВ)

    Входить у конструкцію, як правило, восьми- і шістнадцятиклапанних моторів, на яких розташовується відразу за шківом розподільного валу системи впуску зверху головки блоку, і призначається для формування паливів уприскування в окремо взятий циліндр. Його поломка порушує подачу паливної суміші, що викликає її різке збагачення, як наслідок збільшена витрата.

    Регулятор холостих обертів

    Незамінний елемент у пристрої мотора, який регулює холості оберти двигуна, забезпечуючи його стабільну та максимально продуктивну роботу. Конструкція пристрою складається з крокового електродвигуна з пружинною голкою конусного типу.

    На силовому агрегаті, що працює на холостих обертах, повітря циркулює повз закриту дросельну заслінку. Це можливо завдяки конусній голці датчика, що регулює діаметр перерізу додаткової магістралі подачі повітря. Таким чином датчик визначає оптимальну кількість кисню, необхідну для безперебійної та продуктивної роботи агрегату.

    Місце розташування регулятора - корпус заслінки дроселя. Тут потрібно звернути увагу на те, що кріпиться він за допомогою двох гвинтів, головки яких у більшості автомобілів покриті шаром лаку або просто розсвердлені, що представляє деяку перешкоду при знятті регулятора неодружених оборотів. Тому часто доводиться вдаватися до зняття корпусу заслінки у тому, щоб замінити регулятор чи прочистити забруднену повітряну магістраль.

    Оскільки регулятор відноситься до виконавчого типу пристроїв, його діагностика не передбачена. Тому у разі його поломки помилка «Перевірте двигун» на панелі приладів може і не спалахнути.

    На його несправність вказують такі фактори:

    - «плаваючі» неодружені обороти двигуна;

    Часто силовий агрегат глухне після вимкнення передачі;

    Холодний пуск двигуна не супроводжується підвищенням обертів холостого ходу, як це має бути;

    Нестабільність холостих обертів під час увімкнення навантаження.

    Знімати регулятор холостих обертів необхідно лише при вимкненому акумуляторі. Для цього з нього знімається роз'єм і викручуються гвинти, що кріплять датчик. Встановлюється регулятор у зворотній послідовності. Єдине, що потрібно зробити в момент його монтажу – змастити ущільнювач на фланці. Для цього ідеально підійде моторне масло.

    Взаємозв'язок різних типівдатчиків у системі регулювання холостих оборотів двигуна

    Кількість повітря, що знаходиться в моторі, контролюється описаним вище датчиком ДМРВ, і в залежності від його обсягу ЕБУ проводить розрахунок подачі збагаченої робочої суміші в двигун.

    За допомогою датчика положення колінвала блок управління визначає обороти моторного агрегату, і на підставі цього система регулювання холостого ходу керує подачею повітря, минаючи закриту заслінку дроселя.

    Під час стоянки блок керування підтримує постійну величину неодружених оборотів на прогрітому моторі. Якщо силовий агрегат холодний, система регулювання оборотів холостого ходу збільшує їх, забезпечуючи мотору прогрів на високих оборотах. Завдяки цьому допускається рух без прогріву силового агрегату.

    Всі перераховані датчики зустрічаються на більшості сучасних автомобілів, і тепер вам буде легше орієнтуватися в результатах діагностики та покупки необхідної запчастини в автомагазині.

Нерідко в електроніці знаходить своє застосування такий радіоелемент, як Геркон. Його особливість полягає у можливості замикання контактів при опроміненні магнітним полем. Що це означає? Взявши простий магніт або розмістивши неподалік геркона електромагніт, можна легко замикати і розмикати контакти цього радіоелемента. По суті він і є своєрідним безконтактним датчиком.

Визначення поняття

Що таке безконтактний датчик? Під ним розуміють такий електронний прилад, який реєструє присутність певного об'єкта в зоні своєї дії та спрацьовує без будь-яких механічних чи будь-яких інших впливів.

Безконтактні датчики застосовуються в різних сферах. Це створення побутових приладівта системи охорони об'єктів, промислові технології та автомобілебудування. До речі, у народі цей елемент називають «безконтактним вимикачем».

Переваги

Серед основних переваг безконтактних датчиків виділяють їх:

Компактні розміри;

Високий ступінь герметичності;

Довговічність та надійність;

Невелика вага;

Різноманітність варіантів встановлення;

Відсутність контакту з об'єктом та зворотного впливу.

Класифікація

Існують різні типи безконтактних датчиків. Вони класифікуються за принципом дії та бувають:

ємнісними;

Оптичними;

індуктивними;

Ультразвуковими;

Магніточутливі;

Пірометричними.

Розглянемо кожен із цих видів приладів окремо.

Ємнісні датчики

В основі цих приладів є вимірювання електроконденсаторів. У їхній діелектриці і знаходиться той об'єкт, який підлягає реєстрації. Призначення безконтактних датчиків такого типу полягає в роботі з багатьма програмами. Це, наприклад, розпізнавання жестів. Місткісними випускають автомобільні датчики дощу. Такі прилади дистанційно вимірюють рівень рідини у процесі обробки різних матеріаліві т.д.

Ємнісний безконтактний датчик є аналогову систему, що працює на відстані до 70 сантиметрів. На відміну від інших типів подібних приладів, він має більшу точність і чутливість. Адже зміна в ньому ємності відбувається лише кілька пікофарад.

Схема безконтактного датчика даного типу включає пластини, що складаються з провідної друкованої плати, а також заряджання. І тут відбувається формування конденсатора. Причому це буде відбуватися в будь-який час або в заземленому елементі, або в якомусь об'єкті, діелектрична проникність якого відмінна від повітря. Такий прилад спрацює і у разі появи в зоні дії влаштування людини або частини її тіла, яка буде аналогічна потенціалу землі. Принаймні наближення, наприклад, пальця, зміниться ємність конденсатора. І навіть з огляду на те, що система є нелінійною, виявити сторонній об'єкт, що проглядається в межах, не буде складно.

Схема підключення такого безконтактного датчика може бути ускладнена. У пристрої можуть бути задіяні відразу кілька незалежних один від одного елементів у напрямках вліво/вправо, а також вниз/вгору. Це дозволить розширити можливості приладу.

Оптичні датчики

Такі безконтактні вимикачі на сьогоднішній день знаходять своє широке застосуванняу багатьох галузях людської діяльності, де працює обладнання, необхідне виявлення об'єктів. При підключенні безконтактного датчика використовується кодування. Це дозволяє не допустити помилкового спрацьовування пристрою при сторонній впливджерел світла. Працюють подібні датчики і за низьких температур. У умовах на них надягають термокожухи.

Що таке оптичні безконтрольні датчики? Це електронна схема, що реагує на зміну світлового потоку, який падає на приймач. Подібний принцип дії дозволяє зафіксувати наявність або відсутність об'єкта в тій чи іншій просторовій області.

У конструкції оптичних безконтактних датчиків є два основні блоки. Один із них - джерело випромінювання, а другий - приймач. Вони можуть бути як в одному, так і в різних корпусах.

При розгляді принципу дії безконтактного датчика можна виділити три типи оптичних пристроїв:

  1. Бар'єрний. Робота оптичних вимикачів такого типу (Т) здійснюється прямому промені. При цьому прилади складаються з двох окремих частин - передавача та приймача, що розташовуються співвісно один щодо одного. Той потік випромінювання, що випромінюється випромінювачем, повинен бути направлений точно в приймач. При перериванні променя об'єктом вимикач спрацьовує. Такі датчики мають хорошу перешкодозахищеність. Крім цього, їм не страшні ні краплі дощу, ні пил тощо.
  2. Дифузний. Робота оптичних вимикачів типу D полягає в використанні відбитого від об'єкта променя. Приймач і передавач такого пристрою мають в одному корпусі. Випромінювачем прямує потік на об'єкт. Промінь, відбиваючись з його поверхні, розподіляється у різних напрямах. При цьому частина потоку повертається назад, де й уловлюється приймачем. В результаті вимикач спрацьовує.
  3. Рефлекторні. Такі оптичні безконтактні датчики відносяться до типу R. Вони використовують промінь, відбитий від рефлектора. Приймач та випромінювач такого пристрою також розміщуються в одному корпусі. При попаданні на рефлектор промінь відбивається, опиняється в зоні приймача, внаслідок чого відбувається спрацьовування пристрою. Такі прилади діють на відстані до об'єкта не більше 10 метрів. Можливо їх застосування для фіксації напівпрозорих предметів.

Індуктивні датчики

В основі роботи даного приладу лежить принцип обліку змін індуктивності основних його складових – котушки та сердечника. Звідси пішла і сама назва такого датчика.

Зміни індукції свідчать про те, що в магнітному полі котушки з'явився металевий предмет, який змінив його і, відповідно, всю схему підключення, основна функція якої покладена на компаратор. При цьому відбувається подача сигналу на реле та відключення електричного струму.

Тому можна говорити про основне призначення такого приладу. Його використовують для вимірювання переміщень частини обладнання, яке має бути вимкнено, якщо перевищено межі прохідності. Самі датчики мають межі руху, що варіюються в межах від одного мікрона до двадцяти міліметрів. У зв'язку з цим такий пристрій називають ще й індуктивним вимикачем положення.

Огляд безконтактних датчиків подібного типу дозволяє виділити кілька різновидів. Подібна класифікація заснована на різній кількості проводів підключення:

  1. Двопровідні. Такі індуктивні датчики підключають безпосередньо до ланцюга. Це найбільш простий, але при цьому досить примхливий варіант. Він потребує номінального опору навантаженню. При зниженні чи збільшенні цього показника робота приладу стає некоректною.
  2. Трипровідні. Подібний вид індукційного датчика є найпоширенішим. У таких схемах два дроти слід підключити до напруги, а один - безпосередньо до навантаження.
  3. Чотирьох- та п'ятипровідні. У цих датчиках два дроти підключають до навантаження, а п'ятий використовують для вибору необхідного режиму роботи.

Ультразвукові датчики

Ці пристрої знаходять своє широке застосування в різних сферах виробництва, вирішуючи безліч завдань з автоматизації технологічних циклів. Ультразвукові безконтактні датчики використовуються для визначення місцезнаходження та віддаленості різних об'єктів.

Наприклад, вони служать для виявлення етикеток, причому навіть прозорих, для вимірювання відстані та здійснення контролю над пересуванням об'єкта. З їхньою допомогою визначають рівень рідини. Необхідність у цьому виникає, наприклад, обліку витрати палива і під час транспортних робіт. І це лише деякі з великої кількості застосування вимикачів ультразвукового типу.

Такі датчики досить компактні. Їх відрізняє якісна конструкція та відсутність різних рухомих деталей. Це обладнання не боїться забруднень, що є досить актуальним в умовах виробництв, а також майже не потребує обслуговування.

У складі ультразвукового датчика знаходиться п'єзоелектричний обігрівач, що є одночасно і випромінювачем, і приймачем. Дана конструктивна деталь відтворює потік звукових імпульсів, приймаючи його і перетворюючи отриманий сигнал на напругу. Далі воно подається на контролер, який проводить обробку даних і обчислює ту відстань, на якій знаходиться об'єкт. Подібна технологія називається ехолокаційною.

Активний діапазон ультразвукового датчика є робочим діапазоном виявлення. Це та відстань, в межах якої ультразвуковий прилад може «побачити» об'єкт, і неважливо, чи той наближається до чутливого елемента в осьовому напрямку або рухається поперек звукового конуса.

Залежно від принципу роботи виділяють ультразвукові датчики:

  1. Положення. Такі пристрої використовують для обчислення проміжку часу, необхідного для проходження звуку від приладу до того чи іншого об'єкта і назад. Безконтактні ультразвукові датчики положення застосовують для контролю розташування та наявності різноманітних механізмів, а також їх підрахунку. Використовуються такі прилади і як сигналізатор рівня різних рідин або сипких матеріалів.
  2. Відстань та переміщення. Принцип роботи подібних приладів аналогічний тому, що використовується в описаному вище пристрої. Різниця є лише у типі сигналу, який є при виході. Він аналоговий, а чи не дискретний. Датчики подібного типу застосовуються для перетворення наявних показників відстані до об'єкта певні електричні сигнали.

Магніточутливі датчики

Ці вимикачі застосовуються здійснення контролю положення. Датчики спрацьовують при наближенні магніту, який розташований на частині механізму, що рухається. Такі пристрої мають розширений температурний діапазон (від -60 до +125 градусів за Цельсієм). Подібна функціональність дозволяє автоматизувати велику кількість складних виробничих процесів.

Безконтактний датчик температури магніточутливого типу застосовують:

На хімічних та металургійних виробництвах;

У районах Крайньої Півночі;

На рухомому складі;

У холодильних установках;

На автокранах;

Своє застосування вони знаходять у охоронних системахбудівель, а також для автоматичного відчинення вікон та вхідних дверей.

Найсучаснішими та швидкодіючими є магніточутливі датчики, що працюють на ефекті Холла. Вони не схильні до механічного зносу, оскільки мають електронний вихідний ключ. Ресурс таких датчиків практично необмежений. У зв'язку з цим їх застосування є вигідним і практичним розв'язанням задач з вимірювання кількості обертів валу, фіксації розташування об'єктів, що швидко рухаються, і т. д.

При вимірі рівня рідин широко застосовують поплавкові магніточутливі датчики. Вони є оптимальним варіантомдля визначення необхідних показників через недорогу ціну та простоту конструкції.

Мікрохвильові датчики

Подібний різновид безконтактних вимикачів є найбільш універсальним варіантомконструкції, чого дозволяє домогтися безперервне сканування зони, що обслуговується. При цьому варто мати на увазі, що вони знаходяться у вищій цінової категоріїніж, наприклад, ультразвукові аналоги.

Функціонування такого приладу відбувається завдяки випромінюванню електромагнітних хвиль, що мають високу частоту, значення якої дещо відрізняється в пристроях різних виробників. Мікрохвильові датчики налаштовані на сканування та приймання відбитих хвиль. Це дозволяє апарату фіксувати навіть найменші зміни електромагнітного тла. Якщо це відбувається, то відразу спрацьовує система оповіщення, підключена до датчика, у вигляді сигналізації, освітлення і т.д.

Мікрохвильові прилади мають підвищену точність спрацьовування і чутливість. Для них не є перешкодами цегляні стіни, двері та предмети меблів. Цей факт слід враховувати під час встановлення системи. Рівень чутливості приладу можна змінити за допомогою налаштування датчика руху.

Застосовують мікрохвильові вимикачі для управління внутрішнім та зовнішнім освітленням, пристроями сигналізації, електроприладами тощо.

Пірометричні датчики

Для організму будь-якої живої істоти характерною є наявність теплового випромінювання, яке є пучком електромагнітних хвиль різної довжини. При підвищенні температури тіла збільшується і обсяг енергії, що випромінюється ним.

На основі фіксації теплового випромінювання працюють датчики, які називаються пірометричними сенсорами. Вони бувають:

Сумарного випромінювання, що вимірюють повну теплову енергіютіла;

Часткового випромінювання, що вимірюють енергію обмеженої приймачем ділянки;

Спектральні відносини, що видають показник відношення енергії певних ділянок спектру.

Безконтактні датчики-сенсори найчастіше застосовуються у приладах, що фіксують рух об'єктів.

Сенсорні вимикачі

Технології, що розвиваються, торкнулися практично всіх сфер життєдіяльності людини. Не оминули вони і питання облаштування будинку. Одним із яскравих прикладів тому є сенсорний вимикач. Цей пристрій дозволяє керувати освітленням приміщення за допомогою легкого дотику.

Сенсорний вимикач відразу ж спрацьовує навіть при слабкому дотику до кнопки. У його конструкцію входить три основні елементи. Серед них:

  1. Блок управління, що обробляє сигнал і передає його потрібним елементам.
  2. Пристрій комутації. Ця деталь замикає та розмикає ланцюг, а також змінює силу струму, що споживається світильником.
  3. Керуюча (сенсорна) панель. За допомогою цієї деталі вимикач сприймає сигнали з пульта дистанційного керування або від торкання. Найсучасніші пристрої спрацьовують під час проведення поруч із ними рукою.

Стандартні моделі можуть:

Вмикати та вимикати світло;

регулювати яскравість;

Контролювати роботу опалювальних приладів, повідомляючи про зміни температури;

Відкривати та закривати жалюзі;

Вмикати та вимикати побутові пристрої.

Сенсорні вимикачі виробляють різні види. Конкретна модель вибирається залежно від потреб офісу чи житлового будинку. Наприклад, бажання придбати та встановити сенсорний пристрій може виникнути через розташування стаціонарного вимикача у незручному місці з неможливістю його перенесення. А може, в будинку чи квартирі живе людина, рухливість якої обмежена. Іноді стаціонарні вимикачі знаходяться на такій висоті, що недоступні для дітей. Вирішення проблеми вимагатиме вибору певної моделі. Деякі господарі вважають за краще встановлювати сенсорні вимикачі для зміни яскравості світла, не встаючи з ліжка і т.д.

Що таке датчик?



Напевно, вам не раз доводилося чути таке слово, як «датчик». Очевидно, що під цим словом мається на увазі якесь технічний пристрій. Що ж є датчик і як він працює? Які види датчиків бувають? Розглянемо усі ці питання докладніше.

Поняття датчика

В даний час датчиком прийнято називати елемент, який перетворює інформацію, що отримується від середовища, в електричний сигнал з метою подальшої передачі інформації на якийсь інший пристрій. Зазвичай датчик є конструктивно відокремленою частиною вимірювальної системи.

Датчики використовуються повсюдно: в автомобілях, системах опалення, водопостачання, на виробництві, в медицині, навіть у закладах громадського харчування для вимірювання температури з метою визначення ступеня готовності страви.

Класифікація датчиків

Існує кілька типів класифікації датчиків. Ми наведемо найголовніші.

За типом виміру:

  • Датчики тиску;
  • Датчики витрати;
  • Датчики вимірювання рівня;
  • Датчики вимірювання температури;
  • Датчики концентрації;
  • Датчики радіоактивності;
  • Датчики переміщення;
  • Датчики кутового становища;
  • Датчики вимірювання механічних величин;
  • Датчики вібрації.

Класифікація за технологією виготовлення:

  • Датчики елементні;
  • Датчики інтегральні.

Класифікація за принципом дії:

Сюди входять:

  • Оптичні датчики, які використовують електромагнітне випромінювання та реагують на водяну пару, дим і різні видиаерозолів. Відносяться до безконтактним датчикам. В основі принципу їх роботи лежить уловлювання чутливим сенсором впливу будь-якого подразника, наприклад, водяної пари. Дані датчики широко використовуються в автоматизованих системах управління.
  • Індуктивні датчики. Належать до безконтактних датчиків, призначені для здійснення обчислення положення об'єкта. Індуктивні датчики добре вловлюють коливання електромагнітного поля. В основі їх конструкції лежить генератор, який створює електромагнітне поле, вплив якого на металевий об'єкт породжує амплітуди коливань, на які і реагує датчик. Такі датчики широко використовуються в металошукачах, а також у різноманітних електронних замках.
  • Ємнісні датчики. Саме такі датчики використовують в автомобілях як датчики дощу, сенсорні кнопки. побутової техніки, датчики вимірювання рідини. Принцип їх дії у тому, щоб реагувати вплив рідини. Ізолятор таких датчиків має діелектричну проникність. Рідина, впливаючи на ізолятор, викликає виникнення електричного сигналу, який перетворюється на інформацію. Такі датчики набули широкого поширення в побутовій техніці.
  • Тензодатчики. Тензодатчики являють собою пристрій для вимірювання сили, тиску, моменту, що крутить, прискорення або переміщення. Механізм їх дії ґрунтується на принципі сили пружності. Такі датчики набули широкого поширення в різних типахтерезів. Вони перетворюють величину деформації в електричний сигнал, тобто датчик вловлює вплив якої-небудь сили на нього, після чого пружний елемент деформується і відбувається зміна опору тензорезистора, який вбудований в такий датчик. Далі відбувається перетворення інформації на електричний сигнал і передача її на інший пристрій, наприклад, дисплей.
  • П'єзоелектричні датчики. Такі датчики широко використовуються в мікрофонах та сонарах. Їх принцип дії заснований на поляризації діелектрика під впливом механічної напруги. Іншими словами, п'єзоелектричні датчики вловлюють зміну електричного поля, на яку було надано механічну дію. Наприклад, у мікрофоні це вплив голосом. Результатом деформації стане перетворення отриманого сигналу електричний і передача його на інший пристрій. Дані датчики отримали своє народження завдяки Жаку та П'єру Кюрі у 1880 році.
  • Магнітно-електричні датчики. Це датчики, принцип дії яких ґрунтується на так званому ефекті Холла. Дані датчики використовуються в смартфонах як основа роботи електронного компасу, в електродвигунах, у вимірниках сили струму.
  • Нанодатчики. Перебувають у стадії розробки. Найбільш затребуваною сферою для них має стати медицина та робототехніка. Передбачається, що ці датчики стануть новим класом і знайдуть у майбутньому повсюдне використання. Їх принцип роботи буде схожий з багатьма іншими датчиками (звідси назви нано-п'єзодатчики, нано-тензодатчики і т.д.), але розміри їх будуть набагато менше

Щоб дізнатися про датчики більше, прочитайте ці статті.

Найважливішим і найширше використовуваним технічним засобом автоматизації є датчики.

Датчикомназивається первинний перетворювач контрольованої або регульованої величини у вихідний сигнал, зручний для дистанційної передачі та подальшого використання. До складу датчика входять сприймаючий (чутливий) орган та один або кілька проміжних перетворювачів. Досить часто датчик складається тільки з одного органу, що сприймає (наприклад: термопара, термометр опору і т.д.) . Датчик характеризується вхідними та вихідними величинами.

Зміна вихідної величини в залежності від зміни вхідної величини

називається чутливістю датчика;

Зміна вихідного сигналу, що виникає внаслідок зміни внутрішніх

властивостей датчика або зміни зовнішніх умов його роботи

температури середовища, коливання напруги та ін. називаються похибкою датчика;

Відставання змін вихідної величини від змін вхідної величини

називається інерційністю датчика.

Всі ці показники датчиків необхідно враховувати під час вибору датчиків для автоматизації конкретної машини чи технологічного процесу.

Датчики призначені для вимірювання фізичних (не електричних вхідних величин рівня вологості, щільності, температури та ін) перетворюють їх на електричні вихідні величини, що передаються на відстані для впливу на виконавчий механізм.

Датчики поділяються:

- по призначенню- Вимірювання переміщення зусиль, температури, вологості, швидкості

- за принципом дії- електротехнічні, механічні, теплові, оптичні, та

- за способом перетворення- неелектричної величини в електричну -

індуктивні, термоелектричні, фотоелектричні, радіоактивні, активні

опору (потенціометричні, тензометричні, тощо).

Датчики бувають:

- контактні(безпосередньо стикаються);

- безконтактні(не стикаються: фотоелектричні, ультразвукові,

радіоактивні, оптичні та ін.).

ПЕРЕЛІК

використовуваних у будівельному виробництві для автоматизації будівельних машині технологічних процесів, технічних засобів автоматизації та автоматизованих систем управління.

1. Для контролю та інформації:

1.1 якість ущільнюваного ґрунту (щільність);

1.2 підрахунок об'єму робіт, що виконується (пройдених км, поданої води і т.д.);

1.3 швидкість руху машини;

1.4 наявність рідини в ємності та її кількість;

1.5 кількість сипких матеріалів, що знаходяться в ємності (цемент, пісок, щебінь

2. Для регулювання:

2.1 підтримання заданої температури під час прогрівання бетону;

2.2 термостат охолоджувальної рідини двигуна внутрішнього згоряння;

2.3 тиск рідини у ємності (системі);

2.4 тиск газів (повітря) у системі (ємності);

2.5 вантажопідйомність вантажопідйомних та інших машин;

2.6 висота підйому робочого органу машини (стріли крана, робочого майданчика,

підйомників та ліфтів, завантажувального скіпу, ковша тощо);

2.7 висота підйому вантажу вантажопідіймальної машини;

2.8 поворот стріли вантажопідіймального крана;

2.9 обмеження руху машини по коліях (баштовий або мостовий кран, візки)

2.10 обмеження наближення до проводів, що знаходяться під напругою (стріла та

трос вантажопідіймального крана);

2.11 підтримання заданого рівня та ухилу дна котловану та траншеї при роботі

екскаватора;

2.12 захист від короткого замикання;

2.13 захист від підвищення (зниження) напруги;

2.14 відключення всіх двигунів та закріплення захватами за рейки баштового крана залежно від швидкості вітру.

3. Для локальної автоматизації системи управління:

3.1 режим роботи двигуна залежно від навантаження на робочий орган (бульдозер – заглиблення відвалу, скрепер та грейдер – заглиблення ножа, екскаватор – заглиблення ковша);

3.2 завдання доз компонентів бетонної суміші відповідно до рецептури;

3.3 дозування складових матеріалів для виготовлення бетонної суміші;

3.4 визначення тривалості та витримування цієї тривалості при приготуванні бетонної суміші.

4. Для автоматизації системи керування:

4.1 автоматизована система управління роботою бетонозмішувальної установки;

4.2 автоматизована система управління бульдозером - комплект "АКА-Дормаш", "Комбіплан-10 ЛП", при виконанні робіт за заданими відмітками, ухилом та напрямком;

4.3 автоматизована система управління автогрейдером - "Профіль-20",

”Профіль-30” під час профілювання доріг та планування території;

4.4 автоматизована система управління скрепером - "Копір-Стабіплан-10" при розробці ґрунту або вертикальному плануванні під задану позначку (висотне положення ковша, переміщення задньої стінки ковша, заглиблення (підйом) ножа ковша та регулювання двигуна тягача та його напрямок;

4.5 автоматизована система керування багатоківшовим екскаватором при розробці траншів по заданому напрямку, глибині копання, заданому ухилу дна траншеї та регулювання роботи двигуна.

Для наочного зображенняавтоматизованої (автоматичної) системи використовуються графічні зображення:

Структурна схема, що відображає покращену структуру системи та взаємозв'язку між пунктами контролю та управління об'єктами;

Функціональна схема, креслення на якому схематично умовними позначеннямизображено технологічне обладнання, комунікації, органи управління та засоби автоматизації (прилади, регулятори, датчики) зазначенням зв'язків між

технологічним обладнаннямта елементами автоматики. На схемі вказані параметри, які підлягають контролю та регулюванню;

А також важливі, монтажні та інші схеми.

Сучасний автомобіль складається з безлічі механічних, електромеханічних та електронних компонентів. Оптимальна робота двигуна повинна забезпечуватись незалежно від зовнішніх умов. При зміні зовнішніх факторів робота вузлів і компонентів повинна адаптуватися під них. Датчики автомобіля служать своєрідним пристроєм, що стежить за роботою автомобіля. Розглянемо основні датчики:

3. Датчик витрати повітря в авто – на що впливає?

Принцип роботи датчика витрати повітря заснований на вимірюванні кількості тепла, відданого потоку повітря у колекторі впускного двигуна. Нагрівальний
елемент датчика встановлено перед повітряним фільтром автомобіля. Зміна
швидкості потоку повітря і, відповідно, його масової частки, відбивається на ступені
зміни температури нагрівальної спіралі MAF-сенсора

«Троїння» двигуна під час роботи і втрата потужності говорить про можливий вихід із ладу датчика витрати повітря.

4. Кисневий датчик, лямда-зонд - несправність датчика

Кисневий датчик або лямда-зонд визначає кількість кисню у випускному колекторі, що залишився після згоряння палива. Лямда-зонд входить до електронної системи керування двигуном, яка регулює кількість палива, забезпечуючи його повноту згоряння. Підвищена витрата палива характеризує можливу несправністьдатчика.

5. Датчик дросельної заслінки - ознаки несправності

Цей датчик є електромеханічним пристроєм, що складається з чутливого елемента і крокового двигуна.

Чутливим елементом є
температурний датчик, а кроковий двигун є виконавчим механізмом.
Цей електромеханічний пристрій змінює положення дросельної заслінки
щодо температури охолоджуючої рідини. Таким чином, частота обертання
колінчастого валу двигуна залежить від ступеня нагрівання ОЖ.

Характерною ознакою несправності цього датчика є відсутність прогрівальних оборотів та підвищена витрата палива.

6. Датчик тиску масла - функції, вихід з ладу

На автомобілях японської марки встановлюється датчик тиску масла мембранного.
типу. Датчик і двох порожнин, розділених гнучкою мембраною. Масло
впливає на мембрану з одного боку, прогинаючись від тиску. У вимірювальній
порожнини датчика мембрана з'єднана зі штоком реостата.

Залежно від тиску моторної олії, мембрана прогинається більше або менше, змінюючи при цьому загальний опір сенсора. Датчик тиску олії розташований на блоці циліндрів двигуна.

лампочка тиску масла, що горить, на панелі автомобіля може свідчити про вихід з ладу датчика.

7. Чи не працює датчик детонації у двигуні?

Датчик детонації двигуна вимірює кут випередження запалювання. При нормальній роботі двигуна датчик перебуває у «холостому» режимі. При зміні процесу
згоряння у бік вибухового характеру згоряння палива-детонації, датчик посилає сигнал електронної системиуправління двигуном для зміни кута випередження
запалення у бік зменшення.

Він розташований у районі повітряного фільтра на блоці циліндрів. Для перевірки працездатності датчика детонації необхідно виконати .

8. Датчик кута повороту розподільного валу - троїть двигун

Цей датчик знаходиться на головці блоку циліндрів та вимірює частоту обертання
розподільного валу двигуна, та на основі сигналів від датчика, блок управління визначає поточне положення поршнів у циліндрах.

Нерівномірність роботи двигуна та троїння свідчить про некоректну роботу датчика. Перевірку здійснюють за допомогою омметра, вимірюючи опір між клемами сенсора.

9. Датчик АБС/ABS в автомобілі - перевіряємо працездатність

Датчики АБС електромагнітного типу встановлюються на колесах автомобіля та входять до антиблокувальної системи автомобіля.

Функцією датчикає вимірювання частоти обертання колеса. Об'єктом вимірювання датчика є сигнальний зубчастий диск, встановлений на ступиці колеса. При несправному датчику АБС контрольна лампочка на панелі управління не гасне після запуску двигуна.

Технологія визначення працездатності датчика полягає у вимірі опору між контактами датчика, при несправності опір дорівнює нулю.

10. Датчик рівня палива в автомобілі - як перевірити працездатність?

Датчик рівня палива встановлюється в корпус бензонасоса та складається з декількох компонентів. Поплавок за допомогою довгої штанги впливає на секторний реостат, який змінює опір датчика в залежності від рівня палива у баку автомобіля. Сигнали датчика надходять на стрілочний або електронний покажчик на панелі керування автомобіля. Перевірка працездатності датчика рівня палива здійснюється омметром, яким вимірюється опір контактів датчика.