Klasifikimi i sensorëve dhe qëllimi i tyre. Sensorët pa kontakt: pasqyrë, parimi i funksionimit, qëllimi. Çelësi me prekje Cilat janë dy parimet e funksionimit të të gjithë sensorëve

Klasifikimi i sensorëve, kërkesat themelore për to

Automatizimi i proceseve të ndryshme teknologjike, kontrolli efektiv i njësive të ndryshme, makinerive, mekanizmave kërkojnë matje të shumta të ndryshme sasive fizike.

Sensorët(në literaturë shpesh quhen edhe transduktorë matës), ose me fjalë të tjera, sensorë janë elementë të shumë sistemeve të automatizimit - me ndihmën e tyre ata marrin informacion në lidhje me parametrat e sistemit ose pajisjes së kontrolluar.

Sensori - ky është një element i një pajisjeje matëse, sinjalizuese, rregulluese ose kontrolluese që konverton një vlerë të kontrolluar (temperaturë, presion, frekuencë, intensitet ndriçues, tension elektrik, rrymë, etj.) në një sinjal të përshtatshëm për matje, transmetim, ruajtje, përpunim. , regjistrimin dhe ndonjëherë për të ndikuar në proceset e kontrolluara. Ose më e lehtë sensorështë një pajisje që konverton veprimin hyrës të çdo sasie fizike në një sinjal që është i përshtatshëm për përdorim të mëtejshëm.

Sensorët e përdorur janë shumë të ndryshëm dhe mund të jenë klasifikohen sipas kritereve të ndryshme:

Në varësi të llojit të sasisë hyrëse (të matur). dallojnë: sensorë të zhvendosjeve mekanike (lineare dhe këndore), pneumatikë, elektrikë, matësit e rrjedhës, sensorë të shpejtësisë, nxitimit, forcës, temperaturës, presionit etj.

Aktualisht, ekziston përafërsisht shpërndarja e mëposhtme e proporcionit të matjeve të sasive të ndryshme fizike në industri: temperatura - 50%, rrjedha (masa dhe vëllimi) - 15%, presioni - 10%, niveli - 5%, sasia (masa, vëllimi ) - 5%, koha - 4%, sasitë elektrike dhe magnetike - më pak se 4%.

Sipas llojit të vlerës së daljes në të cilën konvertohet vlera hyrëse , të dallojë jo elektrike Dhe elektrike: Sensorë të rrymës DC (EMF ose tension), sensorë të amplitudës AC (EMF ose tension), sensorë të frekuencës AC (EMF ose tension), sensorë të rezistencës (aktiv, induktiv ose kapacitiv), etj.

Shumica e sensorëve janë elektrikë. Kjo është për shkak të avantazheve të mëposhtme të matjeve elektrike:

Është i përshtatshëm për të transmetuar sasi elektrike në një distancë, dhe transmetimi kryhet me shpejtësi të lartë;

Madhësitë elektrike janë universale në kuptimin që çdo sasi tjetër mund të shndërrohet në sasi elektrike dhe anasjelltas;

Ato konvertohen me saktësi në një kod dixhital dhe bëjnë të mundur arritjen e saktësisë, ndjeshmërisë dhe shpejtësisë së lartë të instrumenteve matëse.

Sipas parimit të veprimit Sensorët mund të ndahen në dy klasa: duke gjeneruar Dhe parametrike(sensorë-modulatorë). Sensorët e gjeneratorit kryejnë konvertimin e drejtpërdrejtë të vlerës së hyrjes në një sinjal elektrik.

Sensorët parametrikë konvertojnë vlerën e hyrjes në një ndryshim në disa parametra elektrikë ( R, L ose C) të sensorit.

Sipas parimit të veprimit sensorët mund të ndahen edhe në omikë, reostatikë, fotoelektrikë (optoelektronikë), induktivë, kapacitorë etj.

Ekzistojnë tre klasa të sensorëve:

Sensorë analogë, pra sensorë që prodhojnë një sinjal analog në proporcion me ndryshimin e vlerës së hyrjes;

Sensorë dixhitalë që gjenerojnë një tren pulsi ose një fjalë binare;

Sensorë binarë (binarë) që gjenerojnë një sinjal prej vetëm dy nivelesh: "ndezur / fikur" (me fjalë të tjera, 0 ose 1); përdoren gjerësisht për shkak të thjeshtësisë së tyre.

Kërkesat për sensorë :

Varësia e paqartë e vlerës së daljes nga hyrja;

Stabiliteti i karakteristikave me kalimin e kohës;

Ndjeshmëri e lartë;

Madhësia dhe pesha e vogël;

Mungesa e reagimeve për procesin e kontrolluar dhe për parametrin e kontrolluar;

Puna në kushte të ndryshme operimi;

- opsione të ndryshme montimi.

Sensorët parametrikë (moduluesit e sensorit) vlera hyrëse X shndërrohet në një ndryshim në disa parametra elektrikë ( R, L ose C ) sensor. Është e pamundur të transmetohet një ndryshim në parametrat e listuar të sensorit pa një sinjal që mbart energji (tension ose rrymë) në një distancë. Është e mundur të zbulohet një ndryshim në parametrin përkatës të sensorit vetëm nga reagimi i sensorit ndaj rrymës ose tensionit, pasi parametrat e listuar karakterizojnë këtë reagim. Prandaj, sensorët parametrikë kërkojnë përdorimin e qarqeve matëse speciale të mundësuara nga rryma direkte ose alternative.

Sensorë ohmikë (rezistues). - Parimi i funksionimit bazohet në një ndryshim në rezistencën e tyre aktive me një ndryshim në gjatësi l, sipërfaqja tërthore Sose rezistenca fq:

R= pl /S

Përveç kësaj, përdoret varësia e vlerës së rezistencës aktive nga presioni i kontaktit dhe ndriçimi i fotocelave. Në përputhje me këtë, sensorët omikë ndahen në: kontakti, potenciometrik (reostatik), rezistues ndaj tendosjes, termistor, fotorezistent.

Sensorët e kontaktit - Kjo forma më e thjeshtë sensorë të rezistencës që konvertojnë lëvizjen e elementit parësor në një kërcim në rezistencë qark elektrik. Me ndihmën e sensorëve të kontaktit, ata matin dhe kontrollojnë forcat, zhvendosjet, temperaturën, madhësitë e objekteve, kontrollojnë formën e tyre, etj. Sensorët e kontaktit përfshijnë Udhëtim Dhe Ndërprerësit kufizues, termometra kontaktues dhe të ashtuquajturat sensorët e elektrodës, përdoret kryesisht për të matur nivelet kufitare të lëngjeve përçuese elektrike.

Sensorët e kontaktit mund të funksionojnë me rrymë direkte dhe alternative. Në varësi të kufijve të matjes, sensorët e kontaktit mund të jenë me një kufi dhe me shumë kufi. Këto të fundit përdoren për të matur sasitë që ndryshojnë ndjeshëm, ndërsa pjesët e rezistencës R, të përfshira në qarkun elektrik, janë të shkurtuara në seri.

Disavantazhi i sensorëve të kontaktit është vështirësia e monitorimit të vazhdueshëm dhe jetëgjatësia e kufizuar e shërbimit të sistemit të kontaktit. Por për shkak të thjeshtësisë ekstreme të këtyre sensorëve, ato përdoren gjerësisht në sistemet e automatizimit.

Sensorë reostatikë janë një rezistencë me rezistencë të ndryshueshme. Vlera e hyrjes së sensorit është lëvizja e kontaktit, dhe vlera e daljes është ndryshimi në rezistencën e tij. Kontakti lëvizës lidhet mekanikisht me objektin, zhvendosja e të cilit (këndore ose lineare) duhet të transformohet.

Më i përhapuri është qarku potenciometrik për ndezjen e sensorit të reostatit, në të cilin reostati ndizet sipas një qarku ndarës të tensionit. Kujtojmë se një ndarës i tensionit është një pajisje elektrike për ndarjen e tensionit të drejtpërdrejtë ose të alternuar në pjesë; një ndarës i tensionit ju lejon të hiqni (përdorni) vetëm një pjesë të tensionit të disponueshëm përmes elementeve të një qarku elektrik të përbërë nga rezistorë, kondensatorë ose induktorë. Një rezistencë e ndryshueshme e lidhur sipas qarkut të ndarësit të tensionit quhet potenciometër.

Në mënyrë tipike, sensorët e reostatit përdoren në mekanikë instrumente matëse për të kthyer leximet e tyre në sasi elektrike (rrymë ose tension), për shembull, në matës të nivelit notues për lëngje, matës të ndryshëm presioni, etj.

Sensori në formën e një reostati të thjeshtë pothuajse nuk përdoret kurrë për shkak të jolinearitetit të rëndësishëm të karakteristikës së tij statike. I n \u003d f (x), ku unë n- rryma e ngarkesës.

Vlera e daljes së një sensori të tillë është rënia e tensionit Ju jashtë ndërmjet kontakteve lëvizëse dhe njërit prej kontakteve fikse. Varësia e tensionit të daljes nga zhvendosja x e kontaktit U dalë \u003d f(x) korrespondon me ligjin e ndryshimit të rezistencës përgjatë potenciometrit. Ligji i shpërndarjes së rezistencës përgjatë gjatësisë së potenciometrit, i përcaktuar nga dizajni i tij, mund të jetë linear ose jolinear.

Sensorët potenciometrikë, të cilët janë rezistorë strukturorë të ndryshueshëm, janë bërë nga materiale të ndryshme - tela dredha-dredha, filma metalikë, gjysmëpërçues, etj.

Matësit e tendosjes (matësit e tendosjes) përdoren për të matur sforcimet mekanike, deformimet e vogla, dridhjet. Veprimi i matësve të tendosjes bazohet në efektin tensor, i cili konsiston në ndryshimin e rezistencës aktive të materialeve përcjellëse dhe gjysmëpërçuese nën ndikimin e forcave të aplikuara ndaj tyre.

Sensorë termometrikë (termistorë) - rezistenca varet nga temperatura. Termistorët si sensorë përdoren në dy mënyra:

1) Temperatura e termistorit përcaktohet nga mjedisi; rryma që kalon nëpër termistor është aq e vogël sa nuk e ngroh termistorin. Në këtë gjendje, termistori përdoret si sensor i temperaturës dhe shpesh quhet "termometër rezistence".

2) Temperatura e termistorit përcaktohet nga shkalla e ngrohjes nga rryma konstante dhe kushtet e ftohjes. Në këtë rast, temperatura e vendosur përcaktohet nga kushtet e transferimit të nxehtësisë së sipërfaqes së termistorit (shpejtësia e mjedisit - gaz ose lëng - në lidhje me termistorin, densitetin, viskozitetin dhe temperaturën e tij), kështu që termistori mund të përdoret si një sensori për shpejtësinë e rrjedhës, përçueshmërinë termike mjedisore, densitetin e gazit, etj. Në sensorët e këtij lloji, ndodh një transformim me dy faza, si të thuash: vlera e matur fillimisht shndërrohet në një ndryshim të temperaturës së termistorit, i cili më pas shndërruar në një ndryshim të rezistencës.

Termistorët janë bërë si nga metale të pastra ashtu edhe nga gjysmëpërçues.Materiali nga i cili janë bërë sensorë të tillë duhet të ketë një koeficient të lartë të rezistencës së temperaturës, nëse është e mundur një varësi lineare të rezistencës nga temperatura, riprodhueshmëri të mirë të vetive dhe inerte ndaj ndikimeve mjedisore. Në masën më të madhe, platini i plotëson të gjitha këto veti; në një pak më të vogël - bakër dhe nikel.

Krahasuar me termistorët metalikë, termistorët gjysmëpërçues (termistorët) kanë një ndjeshmëri më të lartë.

Sensorë induktivë shërbejnë për marrjen pa kontakt të informacionit për lëvizjet e trupave punues të makinerive, mekanizmave, robotëve etj. dhe konvertimin e këtij informacioni në një sinjal elektrik.

Parimi i funksionimit të një sensori induktiv bazohet në një ndryshim në induktivitetin e mbështjelljes në qarkun magnetik, në varësi të pozicionit të elementeve individuale të qarkut magnetik (armatura, bërthama, etj.). Në sensorë të tillë, lëvizja lineare ose këndore X(sasia e hyrjes) konvertohet në një ndryshim në induktivitet ( L) sensor. Ato përdoren për të matur zhvendosjet këndore dhe lineare, deformimet, kontrollin e dimensioneve etj.

Në rastin më të thjeshtë, një sensor induktiv është një induktor me një qark magnetik, elementi lëvizës i të cilit (armatura) lëviz nën veprimin e vlerës së matur.

Sensori induktiv njeh dhe reagon në përputhje me rrethanat ndaj të gjitha objekteve përçuese. Sensori induktiv është pa kontakt, nuk kërkon veprim mekanik, punon pa kontakt duke ndryshuar fushën elektromagnetike.

Përparësitë

- pa konsumim mekanik, pa dështime në kontakt

- asnjë fryrje kontakti dhe pozitive false

- frekuencë e lartë e ndërrimit deri në 3000 Hz

- rezistente ndaj stresit mekanik

Të metat - ndjeshmëri relativisht e ulët, varësia e rezistencës induktive nga frekuenca e tensionit të furnizimit, një reagim i rëndësishëm i sensorit në vlerën e matur (për shkak të tërheqjes së armaturës në bërthamë).

Sensorë kapacitiv - Parimi i funksionimit bazohet në varësinë e kapacitetit elektrik të kondensatorit nga dimensionet, pozicioni relativ i pllakave të tij dhe nga konstanta dielektrike e mediumit ndërmjet tyre.

Për një kondensator të sheshtë me dy pllaka, kapaciteti elektrik përcaktohet nga shprehja:

C \u003d e 0 e S /h

Ku e 0- konstante dielektrike; e- lejueshmëria relative e mediumit ndërmjet pllakave; S- zona aktive e pllakave; hështë distanca midis pllakave të kondensatorit.

varësitë C(S) Dhe C(h) përdoret për të kthyer lëvizjet mekanike në një ndryshim në kapacitet.

Sensorët kapacitiv, si dhe ata induktivë, mundësohen nga tensioni i alternuar (zakonisht frekuenca e rritur - deri në dhjetëra megahertz). Si qarqe matëse, zakonisht përdoren qarqet e urës dhe qarqet që përdorin qarqe rezonante. Në rastin e fundit, si rregull, përdoret varësia e frekuencës së lëkundjes së gjeneratorit nga kapaciteti i qarkut rezonant, d.m.th. sensori ka një dalje frekuence.

Përparësitë e sensorëve kapacitiv janë thjeshtësia, ndjeshmëria e lartë dhe inercia e ulët. Disavantazhet - ndikimi i fushave elektrike të jashtme, kompleksiteti relativ i pajisjeve matëse.

Sensorët kapacitiv përdoren për të matur zhvendosjet këndore, zhvendosjet shumë të vogla lineare, dridhjet, shpejtësinë e lëvizjes, etj., si dhe për të riprodhuar funksione të specifikuara (harmonike, dhëmbë sharrë, drejtkëndëshe, etj.).

Transduktorë kapacitiv, lejueshmërie e cila ndryshon për shkak të lëvizjes, deformimit ose ndryshimit të përbërjes së dielektrikut, përdoren si sensorë niveli për lëngjet jopërçuese, materialet me shumicë dhe pluhur, trashësinë e shtresës së materialeve jopërçuese (matësit e trashësisë), si dhe monitorimi i lagështisë dhe përbërjes së substancës.

Sensorë - Gjeneratorë

Sensorët e gjeneratorit të kryejë konvertimin e drejtpërdrejtë të vlerës hyrëse X në një sinjal elektrik. Sensorë të tillë e shndërrojnë energjinë e burimit të sasisë hyrëse (të matur) menjëherë në një sinjal elektrik, d.m.th. ata janë, si të thuash, gjenerues të energjisë elektrike (prandaj emri i sensorëve të tillë - ata gjenerojnë një sinjal elektrik).

Burimet shtesë të energjisë për funksionimin e sensorëve të tillë në thelb nuk kërkohen (megjithatë, mund të kërkohet energji shtesë për të përforcuar sinjalin e daljes së sensorit, për ta kthyer atë në lloje të tjera sinjalesh dhe për qëllime të tjera). Gjeneratorët janë termoelektrikë, piezoelektrikë, induksion, fotoelektrikë dhe shumë lloje të tjera të sensorëve.

Sensorë induktivë sasia e matur jo elektrike konvertohet në EMF të induksionit. Parimi i funksionimit të sensorëve bazohet në ligjin e induksionit elektromagnetik. Këta sensorë përfshijnë tahogjeneratorë të rrymës direkte dhe alternative, të cilët janë gjeneratorë të vegjël të makinave elektrike, në të cilët voltazhi i daljes është proporcional me shpejtësinë këndore të rrotullimit të boshtit të gjeneratorit. Tachogjeneratorët përdoren si sensorë shpejtësia këndore.

Takogjeneratori është një makinë elektrike që funksionon në modalitetin e gjeneratorit. Në këtë rast, EMF e gjeneruar është proporcionale me shpejtësinë e rrotullimit dhe madhësinë e fluksit magnetik. Përveç kësaj, me një ndryshim në shpejtësinë e rrotullimit, frekuenca e EMF gjithashtu ndryshon. Ato përdoren si sensorë të shpejtësisë (shpejtësia).

sensorë të temperaturës. Në moderne prodhimit industrial më të zakonshmet janë matjet e temperaturës (për shembull, në një termocentral bërthamor të mesëm ka rreth 1500 pika ku bëhen matje të tilla, dhe në një ndërmarrje të madhe të industrisë kimike ka më shumë se 20 mijë pika të tilla). Një gamë e gjerë temperaturash të matura, një sërë kushtesh për përdorimin e instrumenteve matëse dhe kërkesat për to përcaktojnë shumëllojshmërinë e instrumenteve matëse të temperaturës të përdorura.

Nëse marrim parasysh sensorët e temperaturës për aplikime industriale, atëherë mund të dallojmë klasat e tyre kryesore: sensorë të temperaturës së silikonit, sensorë bimetalik, të lëngshëm dhe termometra me gaz, tregues termik, termistorë, termoçift, termoçifte rezistence, sensorë infra të kuqe.

Sensorët e temperaturës së silikonit përdorni varësinë e rezistencës së silikonit gjysmëpërçues nga temperatura. Gama e temperaturave të matura është -50…+150 0 C . Ato përdoren kryesisht për të matur temperaturën brenda pajisjeve elektronike.

Sensori bimetal bërë nga dy pllaka metalike të ndryshme të lidhura së bashku. Metale të ndryshme kanë koeficientë të ndryshëm të zgjerimit termik. Nëse metalet e lidhura me pllakën nxehen ose ftohen, atëherë ajo do të përkulet, duke mbyllur (hapur) kontaktet elektrike ose duke lëvizur shigjetën e treguesit. Gama e funksionimit të sensorëve bimetalik -40…+550 0 C. Përdoret për të matur sipërfaqen të ngurta dhe temperaturat e lëngjeve. Fushat kryesore të aplikimit janë industria e automobilave, sistemet e ngrohjes dhe ngrohjes së ujit.

Treguesit termik - Këto janë substanca të veçanta që ndryshojnë ngjyrën e tyre nën ndikimin e temperaturës. Ndryshimi i ngjyrës mund të jetë i kthyeshëm ose i pakthyeshëm. Ato prodhohen në formën e filmave.

Konvertuesit termikë të rezistencës

Parimi i funksionimit të termoçifteve të rezistencës (termistorëve) bazohet në ndryshimin e rezistencës elektrike të përçuesve dhe gjysmëpërçuesve në varësi të temperaturës (diskutuar më herët).

Termistorët e platinit janë krijuar për të matur temperaturat në intervalin nga -260 deri në 1100 0 C. Termistorët më të lirë të bakrit, të cilët kanë një varësi lineare të rezistencës nga temperatura, përdoren gjerësisht në praktikë.

Disavantazhi i bakrit është rezistenca e tij e ulët dhe oksidimi i lehtë në temperatura të larta, si rezultat i të cilit kufiri përfundimtar i përdorimit të termometrave të rezistencës së bakrit është i kufizuar në një temperaturë prej 180 0 C. Për sa i përket stabilitetit dhe riprodhueshmërisë së karakteristikave, termistorët e bakrit janë inferiorë ndaj atyre të platinit. Nikeli përdoret në sensorë të lirë për matje në intervalin e temperaturës së dhomës.

Termistorët gjysmëpërçues (termistorët) kanë një koeficient negativ ose pozitiv të rezistencës së temperaturës, vlera e të cilit në 20 0 C është (2 ... 8) * 10 -2 (0 C) -1, d.m.th. një rend i madhësisë më i madh se ai i bakrit dhe platinit. Termistorët gjysmëpërçues me madhësi shumë të vogla kanë vlera të larta të rezistencës (deri në 1 MΩ). si gjysmëpërçues. Materiali i përdorur është oksidet metalike: termistorë gjysmëpërçues të llojeve KMT - një përzierje e oksideve të kobaltit dhe manganit dhe MMT - bakrit dhe manganit.

Sensorët e temperaturës gjysmëpërçuese kanë një qëndrueshmëri të lartë të karakteristikave me kalimin e kohës dhe përdoren për të ndryshuar temperaturat në intervalin nga -100 në 200 0 С.

Konvertuesit termoelektrikë (termoçiftet) - f Parimi i funksionimit të termoçifteve bazohet në efektin termoelektrik, i cili konsiston në faktin se në prani të një ndryshimi të temperaturës midis kryqëzimeve (kryqëzimeve) të dy metaleve ose gjysmëpërçuesve të ndryshëm, në qark lind një forcë elektromotore, e quajtur forca termoelektrmotore (shkurtuar si termo-EMF). Në një interval të caktuar të temperaturës, mund të supozojmë se termo-EMF është drejtpërdrejt proporcional me ndryshimin e temperaturës∆T\u003d T 1 - T 0 midis kryqëzimit dhe skajeve të termoelementit.

Skajet e ndërlidhura të termoçiftit, të zhytura në mjedisin, temperatura e të cilit matet, quhet skaji i punës i termoçiftit. Përfundimet që janë në mjedisi, dhe që zakonisht lidhen me tela në qarkun matës, quhen skaje të lira. Temperatura e këtyre skajeve duhet të mbahet konstante. Në këtë kusht, termo-EMF E t do të varet vetëm nga temperatura T1fundi i punës.

U jashtë \u003d E t \u003d C ( T 1 - T 0) ,

ku C është një koeficient në varësi të materialit të përcjellësve të termoçiftit.

EMF i krijuar nga termoçiftet është relativisht i vogël: nuk i kalon 8 mV për çdo 100 0 C dhe zakonisht nuk i kalon 70 mV në vlerë absolute. Termoçiftet ju lejojnë të matni temperaturën në intervalin nga -200 në 2200 0 С.

Platini, platin-rodiumi, kromeli dhe alumeli përdoren më gjerësisht për prodhimin e konvertuesve termoelektrikë.

Termoçiftet kanë sa vijon Përparësitë: lehtësia e prodhimit dhe besueshmëria në funksionim, kosto e ulët, mungesa efurnizimin me energji elektrike dhe aftësinë për të matur në një gamë të gjerë të temperaturës.

Së bashku me këtë, termoçiftet karakterizohen gjithashtu nga disa të metat- saktësi më e ulët e matjes se termistorët, prania e inercisë së konsiderueshme termike, nevoja për të futur një korrigjim për temperaturën e skajeve të lira dhe nevoja për të përdorur tela të veçantë lidhës.

Sensorë infra të kuqe (pirometra) - përdorni energjinë e rrezatimit të trupave të nxehtë, e cila ju lejon të matni temperaturën e sipërfaqes në distancë. Pirometrat ndahen në rrezatim, shkëlqim dhe ngjyrë.

Pirometrat e rrezatimit përdoren për të matur temperaturat nga 20 në 2500 0 C, dhe pajisja mat intensitetin integral të rrezatimit të një objekti real.

Pirometrat e ndriçimit (optik) përdoren për të matur temperaturat nga 500 deri në 4000 0 C. Ato bazohen në një krahasim në një pjesë të ngushtë të spektrit të shkëlqimit të objektit në studim me shkëlqimin e një emituesi shembullor (llambë fotometrike).

Pirometrat me ngjyra bazohen në matjen e raportit të intensiteteve të rrezatimit në dy gjatësi vale, zakonisht të zgjedhura në pjesën e kuqe ose blu të spektrit; ato përdoren për të matur temperaturat në intervalin 800 0 C.

Pirometrat matin temperaturën në vende të vështira për t'u arritur dhe temperatura e objekteve në lëvizje, temperaturat e larta ku sensorët e tjerë nuk funksionojnë më.

Për të matur temperaturat nga -80 në 250 0 C, shpesh përdoren të ashtuquajturat konvertues termikë kuarci, duke përdorur varësinë e frekuencës natyrore të një elementi kuarci nga temperatura. Funksionimi i këtyre sensorëve bazohet në faktin se varësia e frekuencës së transduktorit nga temperatura dhe lineariteti i funksionit të konvertimit ndryshojnë në varësi të orientimit të prerjes në lidhje me boshtet e kristalit të kuarcit. Këta sensorë përdoren gjerësisht në termometrat dixhitalë.

Sensorët piezoelektrikë

Veprimi i sensorëve piezoelektrikë bazohet në përdorimin e efektit piezoelektrik (efekti piezoelektrik), i cili konsiston në faktin se kur disa kristale ngjeshen ose shtrihen, në faqet e tyre shfaqet një ngarkesë elektrike, madhësia e së cilës është në përpjesëtim me veprimin. forcë.

Efekti piezoelektrik është i kthyeshëm, d.m.th., voltazhi i aplikuar shkakton deformim të kampionit piezoelektrik - ngjeshjen ose shtrirjen e tij, sipas shenjës së tensionit të aplikuar. Ky fenomen, i quajtur efekti piezoelektrik invers, përdoret për të ngacmuar dhe marrë dridhjet akustike të frekuencave zanore dhe ultrasonike.

Përdoret për të matur forcat, presionin, dridhjet, etj.

Sensorë optikë (fotoelektrikë).

Të dallojë analoge Dhe diskrete sensorë optikë. Për sensorët analogë, sinjali i daljes ndryshon në proporcion me dritën e ambientit. Fusha kryesore e aplikimit është sistemet e automatizuara të kontrollit të ndriçimit.

Sensorët e tipit diskret ndryshojnë gjendjen e daljes në të kundërtën kur arrihet vlera e caktuar e ndriçimit.

Sensorët fotoelektrikë mund të aplikohen pothuajse në të gjitha industritë. Sensorët e veprimit diskretë përdoren si një lloj çelësi afërsie për numërimin, zbulimin, pozicionimin dhe detyra të tjera në çdo linjë teknologjike.

, regjistron një ndryshim në fluksin e dritës në zonën e kontrolluar , shoqërohet me një ndryshim në pozicionin në hapësirë ​​të çdo pjese lëvizëse të mekanizmave dhe makinave, mungesën ose praninë e objekteve. Falë distancave të mëdha ndijuese sensorë optikë të afërsisë gjeti aplikim të gjerë në industri dhe jo vetëm.

Sensori optik i afërsisë përbëhet nga dy njësi funksionale, marrësi dhe emituesi. Këto nyje mund të bëhen si në të njëjtin strehë ashtu edhe në shtëpiza të ndryshme.

Sipas metodës së zbulimit të objektit, sensorët fotoelektrikë ndahen në 4 grupe:

1) kalimi i rrezeve- në këtë metodë, transmetuesi dhe marrësi ndahen në kuti të ndryshme, gjë që u lejon atyre të instalohen përballë njëri-tjetrit në një distancë pune. Parimi i funksionimit bazohet në faktin se transmetuesi vazhdimisht dërgon një rreze drite, e cila merret nga marrësi. Nëse sinjali i dritës i sensorit ndalon, si rezultat i mbivendosjes nga një objekt i palës së tretë, marrësi reagon menjëherë duke ndryshuar gjendjen e daljes.

2) reflektimi nga reflektori- në këtë metodë, marrësi dhe transmetuesi i sensorit janë në të njëjtin strehë. Një reflektor (reflektori) është instaluar përballë sensorit. Sensorët e reflektorit janë krijuar në atë mënyrë që, falë një filtri polarizues, ata perceptojnë reflektimin vetëm nga reflektori. Këta janë reflektorë që punojnë në parimin e reflektimit të dyfishtë. Zgjedhja e një reflektori të përshtatshëm përcaktohet nga distanca e kërkuar dhe mundësitë e montimit.

Sinjali i dritës i dërguar nga transmetuesi reflektohet nga reflektori dhe hyn në marrësin e sensorit. Nëse sinjali i dritës ndalon, marrësi përgjigjet menjëherë duke ndryshuar gjendjen e daljes.

3) reflektimi nga objekti- në këtë metodë, marrësi dhe transmetuesi i sensorit janë në të njëjtin strehë. Gjatë gjendjes së punës së sensorit, të gjitha objektet që bien në zonën e tij të punës bëhen një lloj reflektuesi. Sapo rrezja e dritës e reflektuar nga objekti godet marrësin e sensorit, ai reagon menjëherë duke ndryshuar gjendjen e daljes.

4) reflektimi i objektit fiks - Parimi i funksionimit të sensorit është i njëjtë me atë të "reflektimit nga objekti", por më i ndjeshëm ndaj devijimeve nga rregullimi në objekt. Për shembull, është e mundur të zbulohet një tapë e fryrë në një shishe kefiri, mbushje jo e plotë e një pakete vakum me produkte, etj.

Sipas qëllimit të tyre, sensorët e fotografive ndahen në dy grupe kryesore: sensorë për përdorim të përgjithshëm dhe sensorë specialë. Sensorët specialë përfshijnë lloje të sensorëve të krijuar për të zgjidhur një gamë më të ngushtë detyrash. Për shembull, zbulimi i një shenje ngjyrash në një objekt, zbulimi i një kufiri të kundërt, prania e një etikete në një paketë transparente, etj.

Detyra e sensorit është të zbulojë një objekt në distancë. Kjo distancë varion midis 0,3mm-50m, në varësi të llojit të sensorit të zgjedhur dhe metodës së zbulimit.

Sensorët e mikrovalës

Konzolat me rele me butona po zëvendësohen me sisteme kontrolli automatike të bazuara në mikroprocesor procesi teknologjik(APCS) me performancën dhe besueshmërinë më të lartë, sensorët janë të pajisur me ndërfaqe komunikimi dixhitale, por kjo jo gjithmonë çon në një rritje të besueshmërisë së përgjithshme të sistemit dhe besueshmërisë së funksionimit të tij. Arsyeja është se vetë parimet e funksionimit të shumicës lloje të njohura sensorët vendosin kufizime të rënda në kushtet në të cilat mund të përdoren.

Për shembull, pajisjet pa kontakt (kapacitiv dhe induktiv), si dhe pajisjet e kontrollit të shpejtësisë së tahogjeneratorit (UKS) përdoren gjerësisht për të monitoruar shpejtësinë e mekanizmave industrialë. Tachogenerator UKS ka një lidhje mekanike me një objekt në lëvizje, dhe zona e ndjeshmërisë së pajisjeve pa kontakt nuk i kalon disa centimetra.

E gjithë kjo jo vetëm që krijon bezdi gjatë instalimit të sensorëve, por edhe e ndërlikon ndjeshëm përdorimin e këtyre pajisjeve në kushtet e pluhurit që ngjitet në sipërfaqet e punës, duke shkaktuar alarme false. Llojet e listuara të sensorëve nuk janë në gjendje të kontrollojnë drejtpërdrejt një objekt (për shembull, një rrip transportieri) - ato janë të akorduara për lëvizjen e rrotullave, shtytësve, baterive tensionuese, etj. Sinjalet e daljes së disa pajisjeve janë aq të dobëta saqë janë nën nivelin e interferencës industriale nga funksionimi i makinerive të fuqishme elektrike.

Vështirësi të ngjashme lindin kur përdorni detektorë tradicionalë të nivelit - sensorë për praninë e një produkti me shumicë. Pajisjet e tilla janë të nevojshme për të mbyllur në kohë furnizimin e lëndëve të para në rezervuarët e prodhimit. Alarmet e rreme shkaktohen jo vetëm nga ngjitja dhe pluhuri, por edhe nga prekja e rrjedhës së produktit kur ai futet në plesht. Në dhomat e pa ngrohura, funksionimi i sensorëve ndikohet nga temperatura e ambientit. Alarmet false shkaktojnë ndalesa dhe nisje të shpeshta të ngarkimit pajisje teknologjike- shkaku kryesor i aksidenteve të tij, çojnë në bllokime, thyerje të transportuesve, shfaqjen e zjarrit dhe rreziqet e shpërthimit.

Këto probleme disa vite më parë çuan në zhvillimin e llojeve thelbësisht të reja të pajisjeve - sensorë radar për kontrollin e shpejtësisë, sensorët e lëvizjes dhe ujërave të pasme, funksionimi i të cilave bazohet në ndërveprimin e një objekti të kontrolluar me një sinjal radio me një frekuencë prej rreth 10 10 Hz.

Përdorimi i metodave të mikrovalës për monitorimin e gjendjes së pajisjeve teknologjike bën të mundur heqjen e plotë të mangësive të llojeve tradicionale të sensorëve.

Karakteristikat dalluese këto pajisje janë:

Mungesa e kontaktit mekanik dhe elektrik me objektin (mjedisin), distanca nga sensori në objekt mund të jetë disa metra;

Kontrolli i drejtpërdrejtë i objektit (rrip transportues, zinxhir) dhe jo disqet e tyre, bateritë e tensionit, etj.;

Konsumi i ulët i energjisë;

Pandjeshmëria ndaj ngjitjes së produktit për shkak të distancave të gjata të punës;

Imuniteti i lartë ndaj zhurmës dhe drejtimi i veprimit;

Rregullim një herë për të gjithë jetën e shërbimit;

Besueshmëri e lartë, siguri, mungesë e rrezatimit jonizues.

Parimi i funksionimit të sensorit bazohet në një ndryshim në frekuencën e sinjalit të radios të reflektuar nga një objekt në lëvizje. Ky fenomen ( "Efekti Doppler") përdoret gjerësisht në sistemet e radarëve për matjen e shpejtësisë në distancë. Një objekt lëvizës bën që një sinjal elektrik të shfaqet në daljen e modulit të transmetuesit të mikrovalës.

Meqenëse niveli i sinjalit varet nga vetitë e objektit reflektues, sensorët e lëvizjes mund të përdoren për të sinjalizuar një qark të hapur (rrip), praninë e ndonjë objekti ose materiali në rripin transportues. Shiriti ka një sipërfaqe të lëmuar dhe reflektim të ulët. Kur produkti fillon të lëvizë përtej sensorit të instaluar mbi degën e punës të transportuesit, duke rritur koeficientin e reflektimit, pajisja sinjalizon për lëvizjen, domethënë, në fakt, që rripi nuk është bosh. Sipas kohëzgjatjes së pulsit të daljes, mund të gjykohet madhësia e objekteve që lëvizin në një distancë të konsiderueshme, të bëhet përzgjedhja, etj.

Nëse është e nevojshme të mbushni ndonjë enë (nga bunkeri në bosht), është e mundur të përcaktohet me saktësi momenti i përfundimit të mbushjes - një sensor i ulur në një thellësi të caktuar do të tregojë lëvizjen e mbushësit derisa të mbushet.

Shembuj specifikë Përdorimi i sensorëve të lëvizjes me mikrovalë në industri të ndryshme përcaktohet nga specifikat e tij, por në përgjithësi ata janë në gjendje të zgjidhin një sërë problemesh të funksionimit pa probleme të pajisjeve dhe të rrisin përmbajtjen e informacionit të sistemeve të automatizuara të kontrollit.

Lista e burimeve të përdorura

1) E.M. Gordin, Yu.Sh. Mitnik, V.A. Tarlyn

Bazat e automatizimit dhe teknologjisë kompjuterike

Moskë "Inxhinieri", 1978

2) Gustav Olsson, Gianguido Piani

Automatizimi dixhital dhe sistemet e kontrollit

Shën Petersburg: Dialekti Nevski, 2001

3) Udhëzimet për zbatim të V.V. Sazonov punë laboratorike

"Kërkimi i një sensori të zhvendosjes lineare reostatike"

4) Chugainov N.G. Abstrakt "Sensori i temperaturës", Krasnoyarsk 2003

5) Fedosov A. V. Abstrakt "Sensorët e shpejtësisë" - Moskë 2003

6) D. N. Shestakov, Drejtor i Përgjithshëm i PromRadar LLC

Sensorë mikrovalë për aplikime industriale

7) Revista “Elektronika Moderne” 6, 2006

8) Katalogu i ndërmarrjes "Sensor"

9) Komponentët OMRON / Sensorët fotoelektrikë