Видовете сензори и техните имена се определят от използването на различни ултразвукови преобразуватели и методи на сканиране в тях. В зависимост от вида на конверторите можем да различим:

● секторни механични сензори(секторна механична сонда) - с едноелементни или многоелементни пръстеновидни решетки;

● линейни сензори с многоелементни линейни решетки;

● конвексни и микроконвексни сензори(конвексна или микроконвексна сонда) - съответно с конвексни и микроконвексни решетки;

● фазирани секторни сензори(phased array probe) - с многоелементни линейни решетки;

● сензори с двумерна решетката, линейна, изпъкнала и секторна.

Тук сме посочили основните типове сензори, без да уточняваме тяхното медицинско предназначение, работна честота и конструктивни особености.

При секторните механични сензори (фиг. 2.11 а, 2.11 б) работната повърхност (защитната капачка) покрива обема, в който има едноелементен или пръстеновиден ултразвуков преобразувател, движещ се по ъгъла. Обемът под капачката е запълнен с акустично прозрачна течност, за да се намалят загубите при преминаване на ултразвукови сигнали. Основната характеристика на секторните механични сензори, в допълнение към работната честота, е ъглов размерсканиращ сектор, който е посочен в маркировката на сензора (понякога допълнително се дава дължината на съответната дъга H на работната повърхност). Пример за маркиране: 3,5 MHz/90°.

При линейни, изпъкнали, микроизпъкнали и фазови (секторни) електронни сканиращи сензори работната повърхност съвпада с излъчващата повърхност на преобразувателя, т.нар. бленда, и е равен на него по размер. Характерните размери на отворите се използват в маркировките на сензора и помагат при избора на сензор.

При линейните сензори дължината на отвора L е типична (фиг. 2.11 c), тъй като именно тя определя ширината на правоъгълната зрителна зона. Пример за маркировка за линеен сензор 7,5 MHz/42 mm.

Трябва да се има предвид, че ширината на зоната за гледане в линеен сензор винаги е по-малка от 20-40% от дължината на блендата. По този начин, ако размерът на блендата е определен като 42 mm, ширината на зрителната зона е не повече от 34 mm.

При изпъкналите сензори зоната на наблюдение се определя от две характерни измерения - дължината на дъгата H (понякога нейната хорда), съответстваща на изпъкналата работна част, и ъгловият размер на сканиращия сектор α в градуси Фиг. 2.11 d пример за маркировка на конвексен сензор: 3,5 MHz/60°/ 60 mm. Използвайте радиус по-рядко за маркиране Ркривина на работната повърхност, например:

3,5 MHz/60 Р(радиус - 60 мм).

ориз. 2.11. Основните типове сензори за външна проверка: a, b-

сектор механичен (а – кардиологичен, б – воден

дюза); в – линеен електронен; g – изпъкнал;

d – микроконвексен; e – фазиран сектор

В микроконвексните сензори R е характерният радиус на кривината на работната повърхност (апертура); понякога се дава допълнителен дъгов ъгъл α, който определя ъгловия размер на зрителния сектор (фиг. 2.11e). Пример за маркировка: 3,5 MHz/20R (радиус - 20 mm).

За фазиран секторен сензор ъгловият размер на електронния сканиращ сектор е даден в градуси. Пример за маркиране: 3,5 MHz/90°.

Показано на фиг. За външна проверка се използват сензори 2.11. В допълнение към тях има голям брой интракавитарни и високоспециализирани сензори.

Препоръчително е да се въведе класификация на сензорите според областите на медицинско приложение.

1. Универсални сензори за външен оглед(коремна сонда). Универсалните сензори се използват за изследване на коремната област и тазовите органи при възрастни и деца.

2. Сензори за повърхностни органи(сонда за малки части). Използва се за изследване на плитко разположени малки органи и структури (например щитовидна жлеза, периферни съдове, стави)

3. Сърдечни сензори(сърдечна сонда). За изследване на сърцето се използват сензори от секторен тип, което се дължи на особеностите на наблюдение през междуребрената междина. Използват се механични сканиращи сензори (едноелементни или с пръстеновидна решетка) и фазирани електронни сензори.

4. Сензори за педиатрия(подиатрични сонди). При педиатрични пациенти се използват същите сензори като при възрастни. , но само с по-висока честота (5 или 7,5 MHz), което ви позволява да получите повече високо качествоизображения. Това е възможно поради малкия размер на пациентите.

5. Интракавитарни сензори(интракавитарни сонди). Съществува голямо разнообразие от интракавитарни сензори, които се различават по своите области на медицинско приложение.

● Трансвагинални (интравагинални) сензори (трансвагинална или едовагинална сонда).

● Трансректална или ендоректална сонда.

● Интраоперативни сонди.

● Трансуретрални сонди.

● Трансезофагеални сонди.

● Интраваскуларни сонди.

6. Сонди за биопсия или пункция(биопсия или пункционни сонди). Използва се за прецизно насочване на игли за биопсия или пункция. За целта са специално проектирани сензори, при които иглата може да премине през отвор (или процеп) в работната повърхност (апертура).

7. Високоспециализирани сензори. Повечето от сензорите, споменати по-горе, имат доста широк спектър от приложения. В същото време може да се разграничи група сензори с тесни приложения, на които трябва да се обърне специално внимание.

● Офталмологични сонди.

● Сензори за транскраниални сонди.

● Сензори за диагностика на синузит, синузит и синузит.

● Сензори за ветеринарна медицина (ветеринарни сонди).

8. Широколентови и многочестотни сензори. В съвременните сложни устройства все повече се използват широколентови сензори. Тези сензори са проектирани подобно на конвенционалните сензори, обсъдени по-горе, и се различават от тях по това, че използват широколентов ултразвуков преобразувател, т.е. сензор с широка работна честотна лента.

9. доплерови сензори. Сензорите се използват само за получаване на информация за скоростта или спектъра на скоростите на кръвния поток в съдовете. Тези сензори са описани в разделите, посветени на доплеровите ултразвукови устройства.

10. Сензори за 3D изображения. Рядко се използват специални сензори за получаване на 3D (триизмерни) изображения. Конвенционалните двуизмерни сензори за изображения се използват по-често заедно с специални устройства, осигуряващ сканиране по третата координата.

Качеството на получената информация зависи от техническото ниво на устройството - колкото по-сложно и напреднало е устройството, толкова по-високо е качеството на диагностичната информация. Като правило, според техническо нивоустройствата се разделят на четири групи: прости устройства; устройства от среден клас; устройства от висок клас; устройства от висок клас (понякога наричани висок клас).

Няма съгласувани критерии за оценка на класа на устройствата между производителите и потребителите на ултразвуково диагностично оборудване, тъй като има много голям брой характеристики и параметри, по които устройствата могат да се сравняват помежду си. Въпреки това е възможно да се оцени нивото на сложност на оборудването, от което до голяма степен зависи качеството на получената информация. Един от основните технически параметри, които определят нивото на сложност на ултразвуков скенер, е максималният брой приемни и предавателни канали в електронния блок на устройството, тъй като колкото по-голям е броят на каналите, толкова по-добра е чувствителността и разделителната способност - основната характеристики на качеството на ултразвуковото изображение.

В обикновените (обикновено преносими) ултразвукови скенери броят на каналите за предаване и приемане е не повече от 16, в устройствата от среден и висок клас - 32, 48 и 64. В устройствата от висок клас броят на каналите може да бъде повече от 64, например 128, 256, 512 и дори повече. Като правило ултразвуковите скенери от висок и висок клас са устройства с цветно доплерово картографиране.

Устройствата от висок клас обикновено се възползват максимално от съвременните възможности цифрова обработкасигнали, започващи почти от изхода на сензорите. Поради тази причина такива устройства се наричат ​​цифрови системи или платформи.

Въпроси за сигурност

1. Какво е акустичен импеданс и неговият ефект върху отражението

ултразвук?

2. Как затихването на ултразвука в биологичните тъкани зависи от честотата?

3. Как се променя спектърът на импулсен ултразвуков сигнал с дълбочина?

4. Какви режими на работа са предвидени в ултразвуковите скенери?

5. Какъв е режимът на работа? IN?

6. Какъв е режимът на работа? А?

7. Какъв е режимът на работа? М?

8. Какъв е режимът на работа? г?

9. Обяснете работата на ултразвуковия трансдюсер.

10. В какви конфигурации се срещат пиезоелементи различни видове

сензори?

11. Какви видове сензори съществуват в ултразвуковите скенери?

В системите за автоматизация сензорът е предназначен да преобразува контролирано или контролирано количество (параметър на контролиран обект) в изходен сигнал, който е по-удобен за по-нататъшно движение на информация. Следователно сензорът често се нарича преобразувател, въпреки че този термин е твърде общ, тъй като всеки елемент на автоматизацията и телемеханиката, имащ вход и изход, е в една или друга степен преобразувател.

В най-простия случай сензорът извършва само едно преобразуване Y=f(X), като например сила при движение (в пружина), или температура в електродвижеща сила (в термоелемент) и др. Този тип сензор се нарича сензори за директно преобразуване.Въпреки това, в редица случаи не е възможно директно да се повлияе входната стойност X върху необходимата входна стойност U (ако такава връзка е неудобна или не осигурява желаните качества). В този случай се извършват последователни трансформации: входната стойност X влияе върху междинния Z, а стойността Z влияе върху необходимата стойност Y:

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

Резултатът е функция, свързваща X с Y:

Y=f2=F(X).

Броят на такива последователни трансформации може да бъде повече от две и в общия случай функционалната връзка между Y и X може да премине през редица междинни величини:

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

Сензорите, които имат такива зависимости, се наричат сензори със серийно преобразуване.Всички останали части се наричат междинни тела. В сензор с две трансформации няма междинни органи; той има само чувствителен и задвижващ орган. Често едно и също структурен елементизпълнява функциите на няколко органа. Например, еластичната мембрана изпълнява функцията на чувствителен орган (преобразувайки налягането в сила) и функцията на изпълнителен орган (преобразувайки силата в изместване).

Класификация на сензорите.

Изключителното разнообразие от сензори, използвани в съвременната автоматизация, налага тяхната класификация. Понастоящем са известни следните типове сензори, които са най-подходящо класифицирани според входната стойност, която практически съответства на принципа на работа:

Тук разглеждаме най-често срещаните сензори, в които поне една от величините (вход или изход) е електрическа.

Сензорите се отличават и с диапазона на изменение на входния сигнал. Например, някои електрически сензори за температура са проектирани да измерват температури от 0 до 100°C, докато други са проектирани да измерват температури от 0 до 1600°C. Много е важно диапазонът на изменение на изходния сигнал да е еднакъв (унифициран) за различни устройства. Унифицирането на изходните сигнали на сензора позволява в най-голяма степен използването на общи усилващи и задействащи елементи различни системиавтоматизация.

Електрическите сензори са сред най-много важни елементисистеми за автоматизация. С помощта на сензори контролираната или контролирана величина се преобразува в сигнал, в зависимост от промяната, в която протича целият процес на управление. Най-широко използваните сензори в автоматизацията са сензори с електрически изходен сигнал. Това се обяснява преди всичко с удобството за предаване на електрически сигнал на разстояние, неговата обработка и възможността за преобразуване електрическа енергияв механична работа. В допълнение към електрическите, механичните, хидравличните и пневматичните сензори са широко разпространени.

Електрическите сензори, в зависимост от принципа на трансформацията, която произвеждат, се разделят на два вида - модулатори и генератори.

За модулаторите (параметрични сензори) входната енергия влияе върху спомагателния електрическа верига, променяйки параметрите му и модулирайки стойността и характера на тока или напрежението от външен източник на енергия. Поради това сигналът, получен на входа на сензора, се усилва едновременно. Наличието на външен източник на енергия е предпоставка за работата на сензорите – модулатори.

ориз. 1. Функционални блокове на сензор - модулатор (а) и сензор - генератор (б).

Модулацията се осъществява чрез промяна на един от трите параметъра - омично съпротивление, индуктивност, капацитет. В съответствие с това се разграничават групи от омични, индуктивни и капацитивни сензори.

Всяка от тези групи може да бъде разделена на подгрупи. По този начин най-обширната група омични сензори може да бъде разделена на подгрупи: тензодатчици, потенциометри, термистори, фоторезистори. Втората подгрупа включва опции за индуктивни сензори, магнитоеластични и трансформаторни. Третата подгрупа обединява различни видове капацитивни сензори.

Вторият тип - сензор-генераторите са просто конвертори. Те се основават на възникването на електродвижеща сила под въздействието на различни процеси, свързани с контролираната величина. Възникването на такава електродвижеща сила може да възникне например поради електромагнитна индукция, термоелектричество, пиезоелектричество, фотоелектричество и други явления, причиняващи разделяне електрически заряди. Според тези явления генераторните сензори се делят на индукционни, термоелектрични, пиезоелектрични и фотоелектрични.

Възможни са и групи от електрически, електростатични, сензори на Хол и др.

Потенциометрични и тензодатчици.

Потенциометричните сензори се използват за преобразуване на ъглови или линейни движения в електрически сигнал. Потенциометричният сензор е променлив резистор, който може да бъде свързан с помощта на верига на реостат или верига на потенциометър (делител на напрежение).

Структурно, потенциометричният сензор е електромеханично устройство (фиг. 2-1), състоящо се от рамка 1 с тънък проводник (намотка), навит върху него от сплави с висока съпротивление, плъзгащ се контакт - четка 2 и токопроводник 3, изпълнен под формата на плъзгащ се контакт или спирална пружина.

Рамката с намотания проводник е фиксирана неподвижно, а четката е свързана механично към движещата се част на операционния усилвател, чието движение трябва да се преобразува в електрически сигнал. Когато четката се движи, активното съпротивление Rx на секцията на проводника между четката и един от изводите на намотката на сензора се променя.

В зависимост от веригата на свързване на сензора, движението може да се преобразува в промяна на активното съпротивление или ток (с верига на последователно свързване) или в промяна на напрежението (с връзка на делител на напрежение). Точността на преобразуване при последователно свързване се влияе значително от промените в съпротивлението на свързващите проводници и преходното съпротивление между четката и намотката на сензора.

В устройствата за автоматизация по-често се използва включването на потенциометрични сензори, използващи верига на делител на напрежение. При едностранно преместване на подвижната част на операционния усилвател се използва схема за превключване с един цикъл, което дава необратима статична характеристика. За двустранно движение се използва двутактна превключваща схема, която дава обратима характеристика (фиг. 2-2).

В зависимост от дизайна и функционалния закон, свързващ изходния сигнал на сензора с движението на четката, се разграничават няколко вида потенциометрични сензори.

Линейни потенциометрични сензори.

Имат еднакво сечение на рамката по цялата дължина. Диаметърът на проводника и стъпката на намотката са постоянни. В режим на празен ход (с товар Rn→∞ и I→0), изходното напрежение на линейния потенциометричен сензор Uout е пропорционално на движението на четката x: Uout = (U0/L)x, където U0 е захранващото напрежение на сензора ; l-дължина на намотката. Следователно захранващото напрежение на сензора U0 и дължината на намотката L са постоянни стойности окончателна форма: Uout = kx, където k=U0/L е коефициентът на предаване.

Функционални потенциометрични сензори.

Те имат функционална нелинейна връзка между движението на четката и изходното напрежение: Uout= f(x). Често се използват функционални потенциометри с тригонометрични, степенни или логаритмични характеристики. Функционалните потенциометри се използват в аналогови автоматични изчислителни устройства, в поплавъчни нивомери на течности за резервоари със сложни геометрични форми и др. Можете да получите необходимата функционална зависимост от потенциометрични сензори различни методи: чрез промяна на височината на рамката на потенциометъра (плавно или стъпаловидно), заобикаляйки секциите на намотката на потенциометъра с резистори.

Многооборотни потенциометрични сензори.

Те са конструктивно разнообразиелинейни потенциометрични сензори с ъглово движение на четката. При многооборотни сензори четката трябва да се завърти под ъгъл от 360° няколко пъти, за да премести цялата дължина на намотката L. Предимствата на многооборотните сензори са висока точност, нисък праг на чувствителност, малки размери, недостатъци - относително голям момент на триене, сложност на дизайна, наличие на няколко плъзгащи се контакта

и трудност при използване във високоскоростни системи.

Потенциометрични сензори с метален филм.

Това е нов обещаващ дизайн на потенциометрични сензори. Тяхната рамка е

стъклена или керамична плоча, върху която се нанася тънък слой(няколко микрометра) метал с високо съпротивление. Сигналът от потенциометричните сензори с метален филм се събира с помощта на металокерамични четки. Промяната на ширината на металния филм или неговата дебелина ви позволява да получите линейна или нелинейна характеристика на потенциометричния сензор, без да променяте неговия дизайн. С помощта на обработка с електронен или лазерен лъч е възможно автоматично да се регулира съпротивлението на сензора и неговите характеристики към зададените стойности. Размерите на потенциометричните сензори с метален филм са значително по-малки от сензорите с тел, а прагът на чувствителност е практически нулев поради липсата на намотки.

При оценката на потенциометричните сензори трябва да се отбележи, че те имат както значителни предимства, така и големи недостатъци. Техните предимства са: простота на дизайна; високо нивоизходен сигнал (напрежение - до няколко десетки волта, ток - до няколко десетки милиампера); възможност за работа както на постоянен, така и на променлив ток. Недостатъците им са: недостатъчно висока надеждност и ограничена дълготрайност поради наличието на плъзгащ контакт и абразия на намотката; влияние върху характеристиките на устойчивост на натоварване; загуби на енергия поради разсейване на мощността от активното съпротивление на намотката; сравнително голям въртящ момент, необходим за завъртане на подвижната част на сензора с четката.

Сензорът е миниатюрно сложно устройство, което преобразува физически параметри в сигнал. Подава сигнал в удобна форма. Основната характеристика на сензора е неговата чувствителност. Сензорите за позиция комуникират между механичните и електронните части на оборудването. Те го използват за автоматизиране на процеси. Тези устройства се използват в много индустрии.

Сензорите за позиция могат да бъдат с различни форми. Правят се за специфични цели. С помощта на устройството можете да определите местоположението на обект. Освен това физическото състояние няма значение. Обектът може да има твърдо, да са в течно състояние или дори свободно течащи.

С помощта на устройството можете да решите различни проблеми:

• Те измерват положението и движението (ъглово и линейно) на органите в работещите машини и механизми. Измерването може да се комбинира с предаване на данни.
• В автоматизираните системи за управление роботиката може да бъде връзка за обратна връзка.
• Контрол на степента на отваряне/затваряне на елементите.
• Регулиране на водещите ролки.
• Електрическо задвижване.
• Определяне на данни за разстояния до обекти без референция към тях.
• Проверка на функционирането на механизмите в лаборатории, т.е. провеждане на тестове.

Класификация, устройство и принцип на действие

Сензорите за положение могат да бъдат безконтактни и контактни.

• Безконтактни, тези устройства са индуктивни, магнитни, капацитивни, ултразвукови и оптични. Те образуват връзка с обект с помощта на магнитно, електромагнитно или електростатично поле.
• Контакт. Най-често срещаният от тази категория е енкодерът.

Безконтактно

Безконтактни сензори за позиция или сензорен превключвател се задействат без контакт с движещ се обект. Те са в състояние да реагират бързо и да се включват често.

Според трейлъра безконтактните действия са:

• капацитивен,
• индуктивен,
• оптичен,
• лазер,
• ултразвуков,
• микровълнова,
• магнитно чувствителен.

Безконтактните могат да се използват за превключване на по-ниска скорост или спиране.

Индуктивен

Индуктивен безконтактен сензор работи поради промени в електромагнитното поле.

Основни възли индуктивен сензоризработени от месинг или полиамид. Възлите са свързани помежду си. Дизайнът е надежден и издържа на големи натоварвания.

• Генераторът създава електромагнитно поле.
• Тригерът на Schmidt обработва информация и я предава на други възли.
• Усилвателят е способен да предава сигнал на големи разстояния.
• Светодиодният индикатор помага за наблюдение на работата му и проследяване на промените в настройките.
• Съединение - филтър.

Работата на индуктивно устройство започва от момента, в който генераторът е включен, създава се електромагнитно поле. Полето влияе на вихрови токове, които променят амплитудата на трептенията на генератора. Но генераторът е първият, който реагира на промените. Когато движещ се метален обект навлезе в полето, се изпраща сигнал към контролния блок.

След като сигналът пристигне, той се обработва. Големината на сигнала зависи от обема на обекта и от разстоянието, разделящо обекта от устройството. След това сигналът се преобразува.

Капацитивен

Капацитивният сензор може външно да има конвенционално плоско или цилиндрично тяло, вътре в което има щифтови електроди и диелектричен дистанционер. Една от плочите стабилно проследява движението на обект в пространството, в резултат на което капацитетът се променя. Тези устройства се използват за измерване на ъглово и линейно движение на обекти и техните размери.

Капацитивните продукти са прости, имат висока чувствителност и ниска инерция. Външното влияние на електрическите полета влияе върху чувствителността на устройството.

Оптичен

• Измерете позицията и движението на обекти след крайни изключватели.
• Извършете безконтактни измервания.
• Определете позицията на обекти, движещи се с висока скорост.

Бариера

Бариерен оптичен сензор е обозначен латиница"Т". Това оптично устройство е двублоково. Използва се за откриване на обекти, попадащи в зоната за наблюдение между предавателя и приемника. Обхват на покритие до 100м.

рефлекс

Буквата "R" означава рефлексен оптичен сензор. Рефлексният продукт съдържа предавател и приемник в един корпус. Рефлекторът служи за отражение на лъча. За откриване на обект с огледална повърхност в сензора е монтиран поляризационен филтър. Обхват до 8м.

дифузия

Сензорът за дифузия е обозначен с буквата "D". Корпусът на устройството е моноблок. Тези устройства не изискват прецизно фокусиране. Дизайнът е предназначен за работа с обекти, разположени на близко разстояние. Обхват 2м.

Лазер

Лазерните сензори имат висока точност. Те могат да определят къде се случва движение и да дадат точните размери на даден обект. Тези устройства са с малки размери. Консумацията на енергия на устройствата е минимална. Продуктът е в състояние незабавно да идентифицира непознат и веднага да включи алармата.

Основи на работа лазерно устройство- измерване на разстоянието до обект с помощта на триъгълник. От приемник с висок паралелизъм се излъчва лазерен лъч, който удря повърхността на обект и се отразява. Отражението става под определен ъгъл. Размерът на ъгъла зависи от разстоянието, на което се намира обектът. Отразеният лъч се връща към приемника. Интегриран микроконтролер разчита информацията - определя параметрите на обекта и неговото местоположение.

Ултразвукова

Ултразвуковите сензори са сензорни устройства, които се използват за преобразуване електрически токв ултразвукови вълни. Тяхната работа се основава на взаимодействието на ултразвукови вибрации с контролирано пространство.

Устройствата работят на принципа на радара - засичат обект по отразен сигнал. Скоростта на звука е постоянна стойност. Устройството може да изчислява разстоянието до обекта според времевия диапазон, когато сигналът е излязъл и се е върнал.

Микровълнова печка

Микровълновите сензори за движение излъчват високочестотни електромагнитни вълни. Продуктът е чувствителен към промени в отразените вълни, които се създават от обекти в контролираната зона. Обектът може да бъде топлокръвен, жив или просто обект. Важно е обектът да отразява радиовълните.

Използваният радарен принцип ви позволява да откриете обект и да изчислите скоростта на неговото движение. При движение устройството се активира. Това е ефектът на Доплер.

Магниточувствителен

Този тип устройство се произвежда в два вида:

• на базата на механични контакти;
• въз основа на ефекта на Хол.

Първият може да работи при променлива и DCдо 300V или при напрежение близко до 0.

Продукт, базиран на ефекта на Хол, използва чувствителен елемент за наблюдение на промените в характеристиките под въздействието на външно магнитно поле.

Контакт

Контактните сензори са продукти от параметричен тип. Ако се наблюдават трансформации на механична величина, те се променят електрическо съпротивление. Дизайнът на продукта съдържа два електрода, които осигуряват контакт на входа на приемника със земята. Капацитивният преобразувател се състои от две метални пластини, които се държат от два оператора, монтирани на разстояние един от друг. Една плоча може да бъде тялото на приемника.

Сензорът за контактен ъгъл се нарича енкодер и се използва за определяне на ъгъла на въртене на въртящ се обект. Неутралното е отговорно за режима на работа на двигателя.

Меркурий

Сензорите за положение на живак имат стъклено тяло и са подобни на размерите на неонова лампа. Във вакуумно затворена стъклена колба има два контактни щифта с капка живачна топка.

Използва се от шофьорите за контролиране на ъгъла на окачване, отваряне на капака и багажника. Използват го и радиолюбителите.

Области на приложение

Областите на използване на миниатюрни устройства са обширни:

• Използва се в машиностроенето за сглобяване, тестване, опаковане, заваряване, нитове.
• В лабораториите се използват за контрол и измерване.
• Автомобилна техника, транспортна индустрия, мобилна техника. Най-популярен е сензорът за неутрална предавка за ръчни трансмисии. Много системи за управление на превозни средства съдържат сензори. Те се намират в кормилния механизъм, клапаните, педалите, в системите на двигателното отделение, в системите за управление на огледала, седалки и сгъваеми покриви.
• Те се използват в дизайна на роботи, в научната област и в образованието.
• Медицинска техника.
• Селскостопанска и специална техника.
• Дървообработваща индустрия.
• Зона за металообработка, в металорежещи машини.
• Производство на тел.
• Конструкции на валцови мелници, в машини с програмно управление.
• Системи за проследяване.
• В системите за сигурност.
• Хидравлични и пневматични системи.

Индуктивен сензор за близост. Външен вид

В индустриалната електроника индуктивните и други сензори се използват много широко.

Статията ще бъде рецензия (ако искате научно-популярна). Предоставени са реални инструкции за сензорите и връзки към примери.

Видове сензори

И така, какво точно е сензор? Сензорът е устройство, което произвежда специфичен сигнал, когато настъпи определено събитие. С други думи, сензорът се активира при определено условие и на изхода му се появява аналогов (пропорционален на входния ефект) или дискретен (двоичен, цифров, т.е. две възможни нива) сигнал.

По-точно, можем да погледнем в Уикипедия: Сензор (сензор, от английски сензор) е понятие в системите за управление, първичен преобразувател, елемент от измервателно, сигнализиращо, регулиращо или управляващо устройство на система, което преобразува контролирано количество в сигнал, удобен за използване.

Има и много друга информация, но аз имам свое, инженерно-електронно-приложно виждане по въпроса.

Има голямо разнообразие от сензори. Ще изброя само онези видове сензори, с които електротехниците и електронните инженери трябва да се справят.

Индуктивен.Активира се от наличието на метал в зоната на задействане. Други имена са сензор за близост, сензор за позиция, индуктивен, сензор за присъствие, индуктивен превключвател, сензор за близост или превключвател. Значението е същото и няма нужда да го бъркате. На английски пишат „сензор за близост“. Всъщност това е метален сензор.

Оптичен.Други имена са фотосензор, фотоелектричен сензор, оптичен ключ. Те се използват и в ежедневието, наричат ​​се „светлинни сензори“

Капацитивен.Задейства присъствието на почти всеки предмет или вещество в сферата на дейност.

налягане. Няма налягане на въздух или масло - сигналът към контролера или повръща. Това е, ако е дискретно. Може да е сензор с токов изход, чийто ток е пропорционален на абсолютното или диференциалното налягане.

Крайни изключватели(електрически сензор). Това е прост пасивен превключвател, който се задейства, когато обект прегази или го притисне.

Сензорите също могат да бъдат извикани сензориили инициатори.

За сега това е достатъчно, нека да преминем към темата на статията.

Индуктивният сензор е дискретен. Сигналът на изхода му се появява при наличие на метал в дадена зона.

Сензорът за близост се основава на генератор с индуктор. Оттук и името. Когато металът се появи в електромагнитното поле на бобината, това поле се променя драстично, което се отразява на работата на веригата.

Индукционно сензорно поле. Металната пластина променя резонансната честота на колебателния кръг

Индуктивна npn сензорна верига. Показана е функционална схема, която показва: генератор с осцилиращ кръг, прагово устройство (компаратор), NPN изходен транзистор, защитни ценерови диоди и диоди

Повечето от снимките в статията не са мои, в края можете да изтеглите източниците.

Приложение на индуктивен сензор

Индуктивните сензори за близост се използват широко в индустриалната автоматизация за определяне на позицията на определена част от механизма. Сигналът от изхода на сензора може да бъде въведен към контролер, честотен преобразувател, реле, стартер и т.н. Единственото условие е съвпадение на тока и напрежението.

Работа на индуктивен сензор. Флагът се премества надясно и когато достигне зоната на чувствителност на сензора, сензорът се задейства.

Между другото, производителите на сензори предупреждават, че не се препоръчва да свързвате крушка с нажежаема жичка директно към изхода на сензора. Вече писах за причините - .

Характеристики на индуктивните сензори

Как се различават сензорите?

Почти всичко, казано по-долу, се отнася не само за индуктивните, но и за оптични и капацитивни сензори.

Дизайн, тип жилища

Има два основни варианта - цилиндрични и правоъгълни. Други случаи се използват изключително рядко. Материал на корпуса – метал (различни сплави) или пластмаса.

Цилиндричен диаметър на сензора

Основни размери – 12 и 18 мм. Рядко се използват други диаметри (4, 8, 22, 30 mm).

За да закрепите 18 mm сензор, ви трябват 2 ключа от 22 или 24 mm.

Разстояние на превключване (работна междина)

Това е разстоянието до металната пластина, при което се гарантира надеждна работа на сензора. За миниатюрни сензори това разстояние е от 0 до 2 mm, за сензори с диаметър 12 и 18 mm - до 4 и 8 mm, за големи сензори - до 20...30 mm.

Брой проводници за свързване

Да преминем към електрическата верига.

2-жилен.Сензорът е свързан директно към веригата на натоварване (например стартерна бобина). Точно както светим лампите у дома. Удобен за монтаж, но капризен по отношение на натоварването. Те работят лошо както при висока, така и при ниска устойчивост на натоварване.

2-жилен сензор. Схема на свързване

Товарът може да бъде свързан към всеки проводник; за постоянно напрежение е важно да се поддържа полярност. За сензори, проектирани да работят с променливо напрежение, нито връзката на товара, нито полярността са от значение. Изобщо не е нужно да мислите как да ги свържете. Основното е да се осигури ток.

3-жилен.Най-често срещаните. Има два проводника за захранване и един за натоварване. Ще ви кажа по-отделно.

4- и 5-проводни.Това е възможно, ако се използват два изхода за натоварване (например PNP и NPN (транзистор), или превключване (реле). Петият проводник е изборът на режим на работа или състояние на изхода.

Видове сензорни изходи по полярност

Всички дискретни сензори могат да имат само 3 вида изходи в зависимост от ключовия (изходния) елемент:

Реле.Тук всичко е ясно. Релето превключва необходимото напрежение или един от захранващите проводници. Това осигурява пълна галванична изолация от захранващата верига на сензора, което е основното предимство на такава схема. Тоест, независимо от захранващото напрежение на сензора, можете да включите / изключите товара с всяко напрежение. Използва се главно в големи сензори.

Транзистор PNP.Това е PNP сензор. Изходът е PNP транзистор, т.е. "положителният" проводник е превключен. Товарът е постоянно свързан към "минус".

Транзистор NPN.На изхода има NPN транзистор, т.е. "отрицателният" или неутрален проводник се превключва. Товарът е постоянно свързан към „плюс“.

Можете ясно да разберете разликата, като разберете принципа на работа и превключващите вериги на транзисторите.Следното правило ще помогне: Където е свързан излъчвателят, този проводник се превключва. Другият проводник е свързан постоянно към товара.

По-долу ще бъдат дадени схеми за свързване на сензора, което ясно ще покаже тези разлики.

Видове сензори по състояние на изхода (NC и NO)

Какъвто и да е датчикът, един от основните му параметри е електрическото състояние на изхода в момента, в който сензорът не е активиран (не се въздейства върху него).

Изходът в този момент може да бъде включен (захранването се подава към товара) или изключено. Съответно те казват - нормално затворен (нормално затворен, NC) контакт или нормално отворен (NO) контакт. В чуждо оборудване, съответно - NC и NO.

Тоест, основното нещо, което трябва да знаете за транзисторните изходи на сензорите е, че те могат да бъдат 4 вида, в зависимост от полярността на изходния транзистор и първоначалното състояние на изхода:

• PNP NO
• PNP NC
• NPN NO
• NPN NC

Положителна и отрицателна логика на работа

Тази концепция се отнася по-скоро до изпълнителни механизми, които са свързани към сензори (контролери, релета).

ОТРИЦАТЕЛНА или ПОЛОЖИТЕЛНА логика се отнася до нивото на напрежение, което активира входа.

ОТРИЦАТЕЛНА логика: входът на контролера се активира (логическа “1”), когато е свързан към ЗАЗЯ. S/S терминалът на контролера (общ проводник за дискретни входове) трябва да бъде свързан към +24 VDC. Отрицателната логика се използва за сензори тип NPN.

ПОЛОЖИТЕЛНА логика: входът се активира, когато е свързан към +24 VDC. Терминалът на S/S контролера трябва да бъде свързан към GROUND. Използвайте положителна логика за сензори тип PNP. Най-често се използва позитивната логика.

Има варианти различни устройстваи свързване на сензори към тях, попитайте в коментарите, ще помислим за това заедно.

Продължение на статията -. Във втората част са дадени и обсъдени реални диаграми практическо приложениеразлични видове сензори с транзисторен изход.

Най-важното и най-широко използвано техническо средство за автоматизация са сензорите.

Сензорсе нарича първичен преобразувател на контролирано или регулируемо количество в изходен сигнал, удобен за дистанционно предаване и по-нататъшна употреба. Сензорът се състои от възприемащ (чувствителен) орган и един или повече междинни преобразуватели. Доста често сензорът се състои само от един сензорен орган (например: термодвойка, съпротивителен термометър и др.). Сензорът се характеризира с входни и изходни величини.

Промяна на изходната стойност в зависимост от промяната на входната стойност

наречен чувствителност на сензора;

Промяна в изходния сигнал в резултат на промяна във вътрешния

свойства или промени на сензора външни условиянеговите творби са промени

температура на околната среда, колебания на напрежението и др. се наричат грешка на сензора;

Изоставане на промените в изходната стойност от промените във входната стойност

наречен инерция на сензора.

Всички тези сензорни индикатори трябва да се вземат предвид при избора на сензори за автоматизиране на конкретна машина или процес.

Сензори, проектирани да измерват физически (неелектрически входни стойности на ниво на влажност, плътност, температура и т.н.), ги преобразуват в електрически изходни стойности, предавани на разстояние, за да повлияят на задвижващия механизъм.

Сензорите се делят на:

- по уговорка- измерване на движение на сила, температура, влажност, скорост

- според принципа на действие- електрически, механични, термични, оптични и

- по метод на преобразуване- неелектрическо количество в електрическо -

индуктивни, термоелектрически, фотоелектрични, радиоактивни, активни

съпротивление (потенциометрично, тензометрично и др.).

Сензорите са:

- контакт(директен контакт);

- безконтактен(не докосвайте: фотоелектрически, ултразвукови,

радиоактивни, оптични и др.).

СВИТЪК

използвани в строителната индустрия за автоматизация на строителни машини и технологични процеси, технически средстваавтоматизация и автоматизирани системи за управление.

1. За контрол и информация:

1.1 качество на уплътнената почва (плътност);

1.2 изчисляване на количеството извършена работа (изминати километри, доставена вода и др.);

1.3 скорост на превозното средство;

1.4 наличието на течност в контейнера и нейното количество;

1,5 количеството насипни материали в контейнера (цимент, пясък, натрошен камък

2. За регулиране:

2.1 поддържане на зададена температура при нагряване на бетона;

2.2 Термостат на охлаждащата течност на двигателя вътрешно горене;

2.3 налягане на течността в контейнера (системата);

2.4 налягане на газове (въздух) в системата (контейнер);

2.5 товароносимост на подемни и други машини;

2.6 височина на повдигане на работната част на машината (стрела на крана, работна платформа,

асансьори и елеватори, товарен контейнер, кофа и др.);

2.7 височина на повдигане на товароподемната машина;

2.8 въртене на стрелата повдигащ кран;

2.9 ограничаване на движението на машината по коловози (кулокран или мостов кран, колички

2.10 ограничаване на близостта до проводници под напрежение (стрела и

кранов кабел);

2.11 поддържане на определеното ниво и наклон на дъното на ямата и изкопа по време на работа

багер;

2.12 защита от късо съединение;

2.13 защита срещу пренапрежение (под напрежение);

2.14 изключване на всички двигатели и закрепване на кулокрана с ръкохватки към релсите в зависимост от скоростта на вятъра.

3. За локална автоматизация на системата за управление:

3.1 режим на работа на двигателя в зависимост от натоварването на работната част (булдозер - задълбочаване на острието, скрепер и грейдер - задълбочаване на острието, багер - задълбочаване на кофата);

3.2 задаване на дозите на компонентите бетонна смесв съответствие с рецептата;

3.3 дозиране на съставните материали за приготвяне на бетоновата смес;

3.4 определяне на продължителността и поддържане на тази продължителност при приготвяне на бетоновата смес.

4. За автоматизиране на системата за управление:

4.1 автоматизирана система за управление на работата на бетонова инсталация;

4.2 автоматизирана система за управление на булдозер - комплект "AKA-Dormash", "Kombiplan-10 LP", при извършване на работа на определени коти, наклон и посока;

4.3 автоматизирана система за управление на автогрейдер - "Профил-20",

“Профил-30” за пътно профилиране и устройство на територията;

4.4 автоматизирана система за управление на скрепера - “Copier-Stabiplan-10” при разработване на почвата или вертикално изравняване до дадена кота (положение на височината на кофата, движение задна стенакофа, задълбочаване (повдигане) на ножа на кофата и регулиране на двигателя на трактора и неговата посока;

4.5 автоматизирана система за управление на багер с много кофи при разработване на окопи в дадена посока, дълбочина на копаене, определен наклон на дъното на изкопа и регулиране на работата на двигателя.

За визуално представяне на автоматизирана (автоматична) система използваме графични изображения:

Блокова схема, което отразява подобрената структура на системата и връзките между точките на контрол и управление на обектите;

Функционална схема, рисунката върху която е схематично символиизобразява технологично оборудване, комуникации, контрол и оборудване за автоматизация (инструменти, регулатори, сензори), показващи връзките между

технологично оборудванеи елементи за автоматизация. Диаграмата показва параметрите, които подлежат на наблюдение и регулиране;

Както и схематични, инсталационни и други диаграми.