Видовете преобразуватели и техните имена се определят от използването на различни ултразвукови преобразуватели и методи на сканиране в тях. В зависимост от вида на преобразувателите могат да се разграничат:

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

● линейни сензори с многоелементни линейни решетки;

● изпъкнали и микроизпъкнали сонди(конвексна или микроизпъкнала сонда) - съответно с изпъкнали и микроизпъкнали решетки;

● фазирани секторни сензори(сонда с фазова решетка) - с многоелементни линейни решетки;

● 2D масивни сензори th, линейни, изпъкнали и секторни.

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

В 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 изпълнен с акустично прозрачна течност, за да се намалят загубите по време на преминаването на ултразвукови сигнали. В допълнение към работната честота, основната характеристика на секторните механични сензори е ъгловият размер на сканиращия 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, която се нарича бленда, и е равен на него по размер. Характерните размери на апертурата се използват при етикетирането на сензора и помагат да се определи изборът на сензора.

При линейните сензори дължината на отвора L е характерна (фиг. 2.11 в), тъй като именно тя определя ширината на правоъгълното зрително поле. Пример за маркировка за линеен преобразувател 7,5 MHz / 42 mm.

Трябва да се има предвид, че ширината на зрителното поле в линеен сензор винаги е по-малка с 20-40% от дължината на отвора. По този начин, ако посоченият размер на отвора е 42 мм, ширината на зрителното поле е не повече от 34 мм.

При конвексните сензори зрителното поле се определя от два характерни измерения - дължината на дъгата H (понякога нейната хорда), съответстваща на изпъкналата работна част, и ъгловия размер на сканиращия сектор α в градуси Фиг. 2.11 g. Пример за маркиране на изпъкнал сензор: 3,5 MHz / 60 ° / 60 mm. По-рядко използвайте радиус за маркиране Ркривина на работната повърхност, например:

3,5 MHz / 60 Р(радиус - 60 мм).

Ориз. 2.11. Основните видове сензори за външен преглед: a, b-

сектор механичен (а - кардиологичен, б - с вода

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

d - микроизпъкнал; д - фазиран сектор

При микроконвексните сензори R е характерен - радиусът на кривината на работната повърхност (апертура), понякога се дава допълнителен ъгъл на дъга α, който определя ъгловия размер на зрителния сектор (фиг. 2.11, д). Пример за маркиране: 3,5 MHz / 20R (радиус - 20 mm).

За преобразувател с фазиран сектор е даден ъгловият размер на сектора за електронно сканиране в градуси. Пример за маркиране: 3,5 MHz / 90 °.

Показани на фиг. 2.11 сензори се използват за изследване на открито. В допълнение към тях има голям брой интракухинарни и високоспециализирани сензори.

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

1. Универсални сензори за външен преглед(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 плитки 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 е свързано с особеността на наблюдение през междуребрената междина. Използват се механични сканиращи сензори (едноелементни или с пръстеновидна решетка) и фазови електронни.

4. Педиатрични сензори(подиатрични сонди). За педиатрията се използват същите сензори, както и за възрастните , но само с по-висока честота (5 или 7,5 MHz), което ви позволява да получите по-високо качество на изображението. Това е възможно поради малкия размер на пациентите.

5. Вътрекухини сензори(интракухинарни сонди). Има голямо разнообразие от ендокавитарни трансдюсери, които се различават по медицински приложения.

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

● Трансректални сензори (трансректална или ендоректална сонда).

● Интраоперативна сонда.

● Трансуретрални сонди.

● Трансезофагеални сонди.

● Интраваскуларни сонди.

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

7. Високоспециализирани сензори... Повечето от споменатите по-горе сензори имат доста широк спектър от приложения. В същото време може да се разграничи група сензори за тясна употреба, като трябва да се обърне специално внимание на тях.

● Офталмологични сонди (офтатмологични сонди).

● Транскраниални сонди.

● Сензори за диагностика на синузит, фронтален синузит и синузит.

● Сензори за ветеринарна медицина (ветеринарни сонди).

8. Широколентови и многочестотни сензори... Широколентовите сензори се използват все по-често в съвременните сложни инструменти. Тези сензори са структурно проектирани подобно на конвенционалните сензори, обсъдени по-горе и се различават от тях по това, че използват широколентов ултразвуков преобразувател, т.е. сензор с широк диапазон от работни честоти.

9. Доплеров сензори... Сензорите се използват само за получаване на информация за скоростта или спектъра на скоростите на кръвния поток в съдовете. Тези преобразуватели са описани в разделите за доплерови ултразвукови инструменти.

10. Сензори за 3D изображения... Рядко се използват специални сензори за получаване на 3D (триизмерни) изображения. По-често конвенционалните сензори за 2D изображения се използват заедно със специални устройства, които осигуряват сканиране по третата координата.

Качеството на получената информация зависи от техническото ниво на устройството – колкото по-сложно и съвършено е устройството, толкова по-високо е качеството на диагностичната информация. Като правило, според техническото ниво устройствата са разделени на четири групи: прости устройства; устройства от среден клас; устройства за напреднал клас; уреди от висок клас (понякога наричани висок клас).

Няма договорени критерии за оценка на класа на устройствата сред производителите и потребителите на ултразвукова диагностична апаратура, тъй като има много голям брой характеристики и параметри, по които устройствата могат да се сравняват един с друг. 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 канали за приемане и предаване 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.

При прости (обикновено преносими) ултразвукови скенери броят на каналите за предаване и приемане е не повече от 16, в устройства от среден и по-висок клас 32, 48 и 64. При устройства от висок клас броят на каналите може да бъде повече отколкото 64, например 128, 256, 512 и дори повече. Обикновено ултразвуковите скенери от висок и висок клас са устройства за цветен доплер.

Инструментите от висок клас обикновено се възползват изцяло от съвременните възможности за цифрова обработка на сигнали, като се започне практически от изхода на сензора. Поради тази причина такива устройства се наричат ​​цифрови системи или платформи (цифрова система).

Контролни въпроси

1. Какво е акустичен импеданс и влиянието му върху отражението

ултразвук?

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

3. Как се променя спектърът на импулсен ултразвуков сигнал от дълбочината?

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

5. Какъв е режимът на работа V?

6. Какъв е режимът на работа А?

7. Какъв е режимът на работа М?

8. Какъв е режимът на работа д?

9. Обяснете работата на ултразвуковия преобразувател.

10. Какви конфигурации на пиезоелектрични елементи се срещат в различните видове

сензори?

11. Какви видове сензори има в ултразвуковите скенери?

В системите за автоматизация сензорът е предназначен да преобразува контролираната или контролирана стойност (параметър на контролирания обект) в изходен сигнал, по-удобен за по-нататъшното 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 до известна степен преобразувател.

В най-простия случай сензорът извършва само една трансформация Y = f (X), като например сили на преместване (в пружина) или температура в електродвижеща сила (в термоелемент) и т.н. Този тип сензор се нарича сензори за директно преобразуване.В редица случаи обаче не е възможно директно да се повлияе на входната величина X върху необходимата входна величина U (ако такава връзка е неудобна или не дава желаните качества). В този случай се извършват последователни трансформации: входната стойност X влияе на междинния Z, а стойността Z - на необходимата стойност Y:

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

Резултатът е функция, която свързва 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 стойности:

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

Сензори с такива зависимости се наричат сензори със серийно преобразуване.Всички останали части се наричат междинни тела... В сензор с две преобразувания няма междинни органи, той има само приемащ и изпълнителен органи. Често един и същ структурен елемент изпълнява функциите на няколко органа. Например, еластичната мембрана служи като приемащ орган (преобразуващ налягането в сила) и изпълнителен орган (преобразуващ силата в изместване).

Класификация на сензорите.

Изключителното разнообразие от сензори, използвани в съвременната автоматизация, налага тяхната класификация. Понастоящем са известни следните видове сензори, които е най-целесъобразно да се класифицират според входната стойност, което практически съответства на принципа на действие:

Тук са разгледани най-често срещаните сензори, при които поне една от стойностите (вход или изход) е електрическа.

Сензорите се отличават и по обхвата на входния сигнал. Например, някои електрически температурни сензори са предназначени за измерване на температури от 0 до 100 ° C, докато други - от 0 до 1600 ° C. Много е важно диапазонът на вариация на изходния сигнал да е еднакъв (унифициран) за различните устройства. Обединяването на изходните сигнали на сензорите позволява използването на общи усилващи и задействащи елементи за различни системи за автоматизация.

Електрическите сензори са сред най-важните елементи на системите за автоматизация. С помощта на сензори наблюдаваната или регулирана стойност се преобразува в сигнал, в зависимост от промяната, в която се извършва целият процес на регулиране. Най-разпространени в автоматизацията са сензорите с електрически изходен сигнал. Това се обяснява преди всичко с удобството за предаване на електрически сигнал на разстояние, обработката му и способността за преобразуване на електрическа енергия в механична работа. В допълнение към електрическите, широко разпространени са механичните, хидравличните и пневматичните сензори.

Електрическите сензори, в зависимост от принципа на тяхното преобразуване, са разделени на два вида - модулатори и генератори.

В модулаторите (параметрични сензори) входящата енергия влияе на спомагателната електрическа верига, променяйки нейните параметри и модулирайки стойността и естеството на тока или напрежението от външен източник на енергия. Това едновременно усилва сигнала, получен на входа на сензора. Наличието на външен източник на енергия е предпоставка за работата на сензори – 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. Съответно се прави разлика между групи омични, индуктивни и капацитивни сензори.

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

Вторият тип е, че генераторите са просто преобразуватели. Те се основават на възникването на електродвижеща сила под въздействието на различни процеси, свързани с контролираната стойност. Появата на такава електродвижеща сила може да се случи например поради електромагнитна индукция, термоелектричество, пиезоелектричество, фотоелектричество и други явления, които причиняват разделяне на електрически заряди. Според тези явления генераторните сензори се делят на индукционни, термоелектрични, пиезоелектрични и фотоелектрични.

Има и групи електрически, електростатични сензори, сензори на Хол и др.

Потенциометрични и тензометрични сензори.

Потенциометричните сензори се използват за преобразуване на ъглови или линейни премествания в електрически сигнал. Потенциометричният сензор е променлив резистор, който може да бъде включен според веригата на реостата или според веригата на потенциометъра (делителя на напрежението).

Конструктивно потенциометричният сензор е електромеханично устройство (фиг. 2-1), състоящо се от рамка 1 с навита върху нея тънка тел (намотка), изработена от сплави с високо съпротивление, плъзгащ се контакт - четка 2 и проводник 3 направен под формата на плъзгащ се контакт или винтова пружина.

Рамката с навития проводник е фиксирана неподвижно, а четката е механично свързана с подвижната 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 превключващата верига на сензора, движението може да се преобразува в промяна на активното съпротивление или ток (с последователна превключваща верига) или промяна на напрежението (когато е включено според веригата на делителя на напрежението). Точността на преобразуване при последователно свързване се влияе значително от промяната в съпротивлението на свързващите проводници, преходното съпротивление между четката и намотката на сензора.

В устройствата за автоматизация по-често се използва включването на потенциометрични сензори според схемата на делителя на напрежението. При еднопосочно движение на подвижната част на ОС се използва едноцикълна превключваща верига, която дава необратима статична характеристика. При двупосочно движение се използва схема за превключване на натискане и издърпване, която дава обратима характеристика (фиг. 2-2).

Има няколко вида потенциометрични сензори, в зависимост от дизайна и функционалния закон, който свързва изхода на сензора с движението на четката.

Линейни потенциометрични сензори.

Те имат една и съща секция на рамката по цялата дължина. Диаметърът на проводника и стъпката на намотката са постоянни. В режим на празен ход (при натоварване 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 сензорът захранващо напрежение; l е дължината на намотката. Захранващото напрежение на сензора U0 и дължината на намотката L са постоянни стойности, следователно в крайния вид: 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 плаващи нивомери за течности за резервоари със сложни геометрични форми и др. Необходимата функционална зависимост на потенциометричните сензори може да се получи по различни методи: чрез промяна на височината на рамката на потенциометъра (плавно или стъпаловидно ), чрез шунтиране на секциите на намотката на потенциометъра с резистори ...

Многооборотни потенциометрични сензори.

Те са конструктивен вариант на линейни потенциометрични сензори с ъглово движение на четката. За многооборотни сензори четката трябва да се завърти на ъгъл от 360 ° няколко пъти, за да се придвижи по цялата дължина на намотката L. Предимствата на многооборотните сензори са висока точност, нисък праг на чувствителност, малки размери, недостатъци - относително голям въртящ момент на триене, сложност на дизайна, наличието на няколко плъзгащи се контакта

и трудността при използване във високоскоростни системи.

Потенциометрични сензори от метален филм.

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

стъклена или керамична плоча, върху която е нанесен тънък слой (няколко микрометра) от метал с високо съпротивление. Сигналът се улавя от потенциометрични сензори с метален филм със синтеровани четки. Промяната на ширината на металния филм или неговата дебелина дава възможност да се получи линейна или нелинейна характеристика на потенциометричния сензор, без да се променя неговият дизайн. Използвайки обработката на електронен или лазерен лъч, е възможно автоматично да се регулира съпротивлението на сензора и неговите характеристики до определените стойности. Размерите на потенциометричните сензори с метално фолио са много по-малки от навитите с тел, а прагът на чувствителност е практически нулев поради липсата на завои на намотката.

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 ниво на изходния сигнал (напрежение - до няколко десетки волта, ток - до няколко десетки милиампера); възможност за работа както на постоянен, така и на променлив ток. Техните недостатъци са: недостатъчно висока надеждност и ограничена издръжливост поради наличието на плъзгащ се контакт и абразия на намотката; влияние върху характеристиката на съпротивлението на натоварване; загуби на енергия поради разсейване на мощността от активното съпротивление на намотката; относително голям въртящ момент, необходим за завъртане на подвижната част на сензора с четка.

Сензорът е миниатюрно, сложно устройство, което преобразува физически параметри в сигнал. Той дава сигнал в удобна форма. Основната характеристика на сензора е неговата чувствителност. Позиционните сензори осигуряват комуникация между механично и електронно оборудване. Те го използват за автоматизиране на процеси. Тези устройства се използват в много индустрии.

Позиционните сензори могат да бъдат с различни форми. Те са направени за конкретни цели. С помощта на устройството можете да определите местоположението на обекта. Освен това физическото състояние няма значение. Обектът може да бъде твърд, течен или дори свободно течащ.

С помощта на устройството можете да решавате различни задачи:

• Измерва се положението и движението (ъглово и линейно) на органите в работните машини и механизми. Измерването може да се комбинира с предаване на данни.
• В ACS роботиката може да бъде връзка за обратна връзка.
• Контрол на степента на отваряне/затваряне на елементите.
• Регулиране на подвижните шайби.
• Електрическо задвижване.
• Определяне на данни за разстояние до обекти без препратка към тях.
• Проверка на функциите на механизмите в лаборатории, тоест за провеждане на тестове.

Класификация, устройство и принцип на действие

Сензорите за положение са безконтактни и контактни.

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

Безконтактно

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

На ремарке безконтактните действия са:

• капацитивен,
• индуктивен,
• оптичен,
• лазер,
• ултразвуков,
• микровълнова печка,
• магнитно чувствителни.

Безконтактният може да се използва за превключване на по-ниска скорост или за спиране.

Индуктивен

Безконтактният индуктивен сензор работи поради промени в електромагнитното поле.

Основните възли на индуктивния сензор са изработени от месинг или полиамид. Възлите са свързани помежду си. Дизайнът е надежден, способен да издържа на тежки товари.

• Генераторът създава електромагнитно поле.
• Тригерът на Шмид обработва информация и я прехвърля към други възли.
• Усилвателят е в състояние да предава сигнал на дълги разстояния.
• LED индикаторът помага да се следи неговата работа и да се проследяват промените в настройките.
• Съединение - филтър.

Работата на индуктивно устройство започва от момента на включване на генератора, създава се електромагнитно поле. Полето влияе на вихровите токове, които променят амплитудата на трептене на генератора. Но генераторът е първият, който реагира на промените. Когато движещ се метален обект навлезе в полето, се изпраща сигнал към блока за управление.

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

Капацитивен

Капацитивният сензор може да има външно 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. С помощта на тези устройства се измерват ъгловото и линейното движение на обектите и техните размери.

Капацитивни продукти с простота, висока чувствителност и ниска инерция. Външното влияние на електрическите полета влияе върху чувствителността на устройството.

Оптичен

• Измерете позицията, движението на обекти след крайните превключватели.
• Извършете безконтактно измерване.
• Разкрийте позицията на обекти, движещи се с висока скорост.

Бариера

Сензорът за оптична бариера се обозначава с латинската буква "T". Това оптично устройство е от две части. Използва се за откриване на обекти в зрителното поле между предавателя и приемника. Зоната на покритие е до 100м.

Рефлекс

Буквата "R" означава отразяващ оптичен сензор. Рефлексният продукт съдържа предавател и приемник в един корпус. Рефлекторът служи като отражение на лъча. За откриване на обект с огледална повърхност в сензора е инсталиран поляризационен филтър. Работен обхват до 8м.

Дифузия

Дифузионният сензор е обозначен с буквата "D". Корпусът на устройството е моноблок. Тези устройства не изискват прецизно фокусиране. Дизайнът е проектиран да работи с обекти, които са на близко разстояние. Работен обхват 2м.

Лазерна

Лазерните сензори са с висока точност. Те могат да определят къде се извършва движението и да дадат точните размери на обекта. Тези устройства са с малки размери. Консумацията на енергия на устройствата е минимална. Продуктът моментално може да идентифицира непознат и незабавно да включи алармата.

Основата на лазерното устройство е да измерва разстоянието до обект с помощта на триъгълник. Лазерният лъч, излъчван от приемника с висок паралелизъм, падащ върху повърхността на обекта, се отразява. Отражението се случва под определен ъгъл. Големината на ъгъла зависи от разстоянието, на което се намира обектът. Отразеният лъч се връща към приемника. Интегрираният микроконтролер чете информация – той определя параметрите на обекта и неговото местоположение.

Ултразвукова

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

Устройствата работят на принципа на радара – улавят обект по отразения сигнал. Скоростта на звука е постоянна. Устройството може да изчисли разстоянието до обекта според времевия диапазон, когато сигналът е излязъл и се върнал.

Микровълнова печка

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

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

Магнитно чувствителен

Този тип устройство се произвежда от два вида:

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

Първият може да работи при променлив и постоянен ток до 300V или при напрежение близко до 0.

Продуктът с ефект на Хол следи промяната в характеристиките под въздействието на външно магнитно поле с чувствителен елемент.

Контакт

Контактните сензори са параметрични продукти. Ако се наблюдават трансформации на механична величина, тяхното електрическо съпротивление се променя. В конструкцията на продукта има два електрода, които осигуряват контакт на входа на приемника със земята. Капацитивният преобразувател се състои от две метални пластини, те се държат от двама оператори, инсталирани на разстояние един от друг. Една плоча може да бъде тялото на приемника.

Сензор за контактен ъгъл, наречен енкодер, се използва за определяне на ъгъла на въртене на въртящ се обект. Неутралната е отговорна за режима на работа на двигателя.

живак

Сензорите за положение на живак имат стъклено тяло и са подобни по размер на неонова лампа. В стъклена вакуумно запечатана колба има два проводника-контакта с капчица живачна топка.

Използва се от автомобилистите за контрол на ъгъла на наклон на окачването, отваряне на качулката, багажника. Използва се и от радиолюбители.

Приложения

Областите на използване на миниатюрни устройства са обширни:

• Използва се в машиностроенето за монтаж, тестване, опаковане, заваряване, нитове.
• В лабораториите те се използват за контрол, измерване.
• Автомобилни технологии, в транспортната индустрия, мобилни технологии. Най-популярният сензор за неутрална предавка на ръчна скоростна кутия. Много системи за управление на превозни средства съдържат сензори. Те се намират в кормилния механизъм, клапана, педала, в системите на двигателния отсек, в системите за управление на огледала, седалки, сгъваеми покриви.
• Използват се при конструирането на роботи, в научната област и в сферата на образованието.
• Медицинска технология.
• Селско стопанство и специална техника.
• Дървообработваща промишленост.
• Металообработващата зона, в металорежещи машини.
• Производство на тел.
• Проекти на валцова мелница, в програмирани машини.
• 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 желаете, научно-популярна). Предоставя реални инструкции за сензори и връзки към примери.

Видове сензори

И така, какво е сензор като цяло. Сензорът е устройство, което излъчва специфичен сигнал, когато настъпи конкретно събитие. С други думи, при определено условие сензорът се активира и на неговия изход се появява аналогов (пропорционален на входното действие) или дискретен (двоичен, цифров, т.е. две възможни нива) сигнал.

По-точно можем да разгледаме Wikipedia: Сензор (сензор) е понятие в системите за управление, първичен преобразувател, елемент от измервателно, сигнализиращо, регулиращо или управляващо устройство на система, което преобразува контролирана стойност в удобен за използване сигнал.

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

Има голямо разнообразие от сензори. Ще изброя само онези видове сензори, с които електротехникът и електрониката трябва да се справят.

Индуктивен.Той се активира от наличието на метал в зоната на задействане. Други имена са сензор за близост, сензор за положение, индуктивен, сензор за присъствие, индуктивен превключвател, сензор за близост или ключ. Значението е същото и не се бъркайте. На английски казват „сензор за близост“. Всъщност това е метален сензор.

Оптичен.Други имена са фотосензор, фотоелектрически сензор, оптичен превключвател. Те се използват и в ежедневието, наричат ​​се "светлинен сензор"

Капацитивен.Задейства при наличието на почти всеки обект или вещество в областта на дейност.

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

Крайни превключватели(електрически сензор). Това е конвенционален пасивен превключвател, който се задейства, когато обект прегази или го натисне.

Може да се извикат и сензори сензориили инициатори.

Стига засега, да преминем към темата на статията.

Индуктивният сензор е дискретен. Сигналът на неговия изход се появява, когато в определената зона има метал.

Сензорът за близост е базиран 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 плоча променя резонансната честота на осцилиращата верига

Верига на индуктивния npn сензор. Дадена е функционална схема, на която: генератор с осцилаторна верига, прагово устройство (компаратор), NPN изходен транзистор, защитни ценерови диоди и

Повечето снимки в статията не са мои, накрая 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 отиде на входа на контролера, честотния преобразувател, релето, стартера и т.н. Единственото условие е съответствие с тока и напрежението.

Индуктивна работа на сензора. 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

Каква е разликата между сензорите.

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

Дизайн, тип тяло

Има две основни опции - цилиндрични и правоъгълни... Други заграждения се използват рядко. Материал на корпуса - метал (различни сплави) или пластмаса.

Цилиндричен габаритен диаметър

Основни размери - 12 и 18 мм... Други диаметри (4, 8, 22, 30 мм) се използват рядко.

За да фиксирате 18 мм сензор, имате нужда от 2 ключа от 22 или 24 мм.

Разстояние на превключване (работна междина)

Това е разстоянието до металната плоча, при което се гарантира надеждна реакция 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 сензори с голям размер - до 20 ... 30 mm.

Брой проводници за свързване

Стигане до веригата.

2-жилен.Сензорът е свързан директно към веригата на натоварване (например стартерна намотка). Точно както пускаме осветлението вкъщи. Удобен за монтаж, но капризен към натоварването. Те работят лошо както при висока, така и при ниска устойчивост на натоварване.

2-проводен сензор. Схема на свързване

Товарът може да бъде свързан към всеки проводник, за постоянно напрежение е важно да се спазва полярността. За сензори, проектирани да работят с променливо напрежение, нито връзката на натоварването, нито полярността са от значение. Изобщо не е нужно да мислите как да ги свържете. Основното нещо е да осигурите тока.

3-жилен.Най-често. Има два проводника за захранването и един за товара. Ще ви кажа повече отделно.

4- и 5-жилни.Това е възможно, ако за натоварването се използват два изхода (например PNP и NPN (транзистор), или превключване (реле). Пети проводник - избор на режим на работа или състояние на изхода.

Видове сензорни изходи по полярност

Всички дискретни сензори могат да имат само 3 типа 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 веригата за захранване на сензора, което е основното предимство на такава верига. Тоест, независимо от захранващото напрежение на сензора, можете да включите / изключите товара с всяко напрежение. Използва се главно в сензори с големи размери.

Транзистор PNP.Това е PNP сензор. Изходът е PNP транзистор, тоест положителният проводник се превключва. Товарът е постоянно свързан към минуса.

Транзистор NPN.Изходът е NPN транзистор, тоест "отрицателният" или неутрален проводник се превключва. Товарът е постоянно свързан към „плюса“.

Можете ясно да научите разликата, разбирайки принципа на работа и превключващата верига на транзисторите.Това правило ще помогне: Когато емитерът е свързан, този проводник се превключва. Другият проводник е постоянно свързан към товара.

По-долу ще бъде дадено вериги за превключване на сензори, което ясно ще покаже тези разлики.

Видове сензори по състояние на изхода (NC и NO)

Какъвто и да е сензорът, един от основните му параметри е електрическото състояние на изхода в момента, когато сензорът не е активиран (не се влияе по никакъв начин).

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

Тоест, основното нещо, което трябва да знаете за транзисторните изходи на сензорите, е, че могат да бъдат 4 вида от тях, в зависимост от полярността на изходния транзистор и от 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 задвижващи 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 GND. S/S терминалът на контролера (общ проводник за цифрови входове) трябва да бъде свързан към +24 VDC. Отрицателната логика се използва за сензори тип NPN.

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

Има опции за различни устройства и свързване на сензори към тях, попитайте в коментарите, ще помислим за това заедно.

Продължение на статията -. Във втората част са дадени реални схеми и се разглежда практическото приложение на различни видове транзисторни изходни сензори.

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

Сензорсе нарича първичен преобразувател на контролираната или контролирана стойност в изходен сигнал, удобен за дистанционно предаване и по-нататъшно използване. Сензорът включва възприемащ (сетивен) орган и един или повече междинни преобразуватели. Доста често сензорът се състои само от един чувствителен орган (например: термодвойка, съпротивителен термометър и др.). Сензорът се характеризира с входни и изходни стойности.

Промяна на изходното количество в зависимост от промяната на входящото количество

Наречен чувствителност на сензора;

Промяна в изходния сигнал в резултат на промяна във вътрешния

свойства на сензора или промени във външните условия на неговата работа - промени

температура на околната среда, колебания на напрежението и др. са наречени грешка в сензора;

Закъснението на промените в изходното количество от промените във входящото количество

Наречен инерция на сензора.

Всички тези показатели на сензорите трябва да се имат предвид при избора на сензори за автоматизация на конкретна машина или технологичен процес.

Сензорите, предназначени за измерване на физически (неелектрически входни стойности на влажност, плътност, температура и т.н.) ги преобразуват в електрически изходни стойности, предавани на разстояние, за да повлияят на задвижващия механизъм.

Сензорите са разделени на:

- по уговорка- измерване на силите на преместване, температура, влажност, скорост

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

- чрез преобразуване- неелектрическо количество в електрическо количество -

индуктивен, термоелектричен, фотоволтаичен, радиоактивен, активен

съпротивления (потенциометричен, тензометър и др.).

Сензорите са:

- контакт(директен контакт);

- безконтактно(не докосвайте: фотоволтаични, ултразвукови,

радиоактивни, оптични и др.).

ПРЕВЪРТАНЕ

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

1. За контрол и информация:

1.1 качеството на уплътнената почва (плътност);

1.2 изчисляване на обема на извършената работа (изминати километри, доставена вода и др.);

1.3 скорост на машината;

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 зададената температура при нагряване на бетона;

2.2 термостат за охлаждащата течност на двигателя с вътрешно горене;

2.3 налягане на течността в контейнера (системата);

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

2.5 товароподемност на подемни и други машини;

2.6 височина на повдигане на работното тяло на машината (стрела на крана, работна платформа,

подемници и асансьори, товарни скинове, кофи и др.);

2.7 височина на повдигане на товара на подемната машина;

2.8 завъртане на стрелата на повдигащия кран;

2.9 ограничаване на движението на машината по релсите (кула или мостов кран, колички

2.10 ограничаване на близостта до проводници под напрежение (стрелка и

въже за кран);

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

багер;

2.12 защита от късо съединение;

2.13 защита от пренапрежение (под напрежение);

2.14 изключване на всички двигатели и закрепване с грайфери за релсите на кулокран 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 работния орган (булдозер - задълбочаване на острието, скрепер и грейдер - задълбочаване на ножа, багер - задълбочаване на кофата);

3.2 задаване на дозите на компонентите на бетоновата смес в съответствие с рецептата;

3.3 дозиране на съставните материали за приготвяне на бетонова смес;

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

4. За да автоматизирате системата за управление:

4.1 автоматизирана система за управление на работата на бетонобъркачката;

4.2 автоматизирана система за управление на булдозера - комплект "АКА-Дормаш", "Комбиплан-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 планиране на територията;

4.4 автоматизирана система за управление на скрепера - “Копирна машина-Стабиплан-10” по време на изкоп или вертикално нивелиране за дадена кота (положение на кофата на кофата, движение на задната стена на кофата, задълбочаване (повдигане) на ножа на кофата и настройка на двигателя на трактора и неговата посока;

4.5 автоматизирана система за управление на многокофов багер при разработване на траншеи в дадена посока, дълбочина на копаене, даден наклон на дъното на изкопа и регулиране на работата на двигателя.

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

Блокова схема, която отразява подобрената структура на системата и връзката между точките за контрол и управление на обекти;

Функционална диаграма, чертеж, върху който технологичното оборудване, комуникациите, средствата за управление и автоматизация (устройства, регулатори, сензори) са показани схематично със символи, указващи връзките между

технологично оборудване и елементи за автоматизация. Диаграмата показва параметрите, които подлежат на контрол и регулиране;

Както и основни, окабеляване и други схеми.