Les types de capteurs et leurs noms sont déterminés par l'utilisation de divers transducteurs ultrasoniques et méthodes de balayage. Selon le type de convertisseurs, on peut distinguer :

● capteurs mécaniques sectoriels(sonde mécanique sectorielle) - à grilles annulaires mono-éléments ou multi-éléments ;

● capteurs linéaires avec réseaux linéaires multi-éléments;

● capteurs convexes et microconvexes(sonde convexe ou microconvexe) - avec grilles convexes et microconvexes, respectivement ;

● capteurs sectoriels phasés(sonde multiélément) - avec réseaux linéaires multi-éléments ;

● Capteurs matriciels 2D th, linéaire, convexe et sectoriel.

Nous avons nommé ici les principaux types de capteurs, sans préciser leur objectif médical, leur fréquence de fonctionnement et leurs caractéristiques de conception.

Dans les capteurs mécaniques sectoriels (Fig. 2.11 a, 2.11 b), la surface de travail (capuchon de protection) recouvre le volume dans lequel se trouve un transducteur ultrasonique à élément unique ou en anneau se déplaçant le long du coin. Le volume sous le capuchon est rempli d'un liquide acoustiquement transparent pour réduire les pertes lors du passage des signaux ultrasonores. La principale caractéristique des capteurs mécaniques sectoriels, outre la fréquence de fonctionnement, est taille angulaire secteur de balayage, qui est indiqué dans le marquage du capteur (parfois la longueur de l'arc correspondant H de la surface de travail est également indiquée). Exemple de marquage : 3,5 MHz/90°.

Dans les capteurs à balayage électronique linéaires, convexes, microconvexes et phasés (secteurs), la surface de travail coïncide avec la surface émettrice du transducteur, appelée ouverture, et lui est égal en taille. Les tailles caractéristiques des ouvertures sont utilisées dans le marquage des capteurs et aident à déterminer le choix du capteur.

Dans les capteurs linéaires, la longueur d'ouverture L est typique (Fig. 2.11 c), puisque c'est elle qui détermine la largeur de la zone de visualisation rectangulaire. Exemple de marquage pour un capteur linéaire 7,5 MHz/42 mm.

Il convient de garder à l'esprit que la largeur de la zone de visualisation dans un capteur linéaire est toujours inférieure à 20 à 40 % de la longueur de l'ouverture. Ainsi, si la taille de l'ouverture est spécifiée à 42 mm, la largeur de la zone de visualisation ne dépasse pas 34 mm.

Dans les capteurs convexes, la zone de visualisation est déterminée par deux dimensions caractéristiques - la longueur de l'arc H (parfois sa corde), correspondant à la partie active convexe, et la taille angulaire du secteur de balayage α en degrés Fig. 2.11 d. exemple de marquage capteur convexe : 3,5 MHz/60°/ 60 mm. Utilisez le rayon moins souvent pour le marquage R. courbure de la surface de travail, par exemple :

3,5 MHz/60 R.(rayon - 60 mm).

Riz. 2.11. Les principaux types de capteurs pour l'inspection externe : a, b-

secteur mécanique (a – cardiologique, b – eau

ajutage); c – électronique linéaire ; g – convexe ;

d – microconvexe ; e – secteur par étapes

Dans les capteurs microconvexes, R est le rayon de courbure caractéristique de la surface de travail (ouverture) ; parfois, un angle d'arc supplémentaire α est donné, qui détermine la taille angulaire du secteur de visualisation (Fig. 2.11e). Exemple de marquage : 3,5 MHz/20R (rayon - 20 mm).

Pour un capteur à secteur phasé, la taille angulaire du secteur de balayage électronique est donnée en degrés. Exemple de marquage : 3,5 MHz/90°.

Montré sur la Fig. Les capteurs 2.11 sont utilisés pour l'inspection externe. A eux s'ajoutent un grand nombre de capteurs intracavitaires et hautement spécialisés.

Il convient d'introduire une classification des capteurs selon les domaines d'application médicale.

1. Capteurs universels pour inspection externe(sonde abdominale). Des capteurs universels sont utilisés pour examiner la région abdominale et les organes pelviens chez les adultes et les enfants.

2. Capteurs pour organes superficiels(sonde pour petites pièces). Utilisé pour étudier les petits organes et structures peu profonds (par exemple, la glande thyroïde, les vaisseaux périphériques, les articulations)

3. Capteurs cardiaques(sonde cardiaque). Pour étudier le cœur, des capteurs de type sectoriel sont utilisés, ce qui est dû à la particularité de l'observation à travers l'espace intercostal. Des capteurs à balayage mécaniques (à élément unique ou avec un réseau en anneau) et des capteurs électroniques phasés sont utilisés.

4. Capteurs pour la pédiatrie(sondes podologiques). Pour les patients pédiatriques, les mêmes capteurs sont utilisés que pour les adultes. , mais uniquement avec une fréquence plus élevée (5 ou 7,5 MHz), ce qui permet d'obtenir plus haute qualité images. Ceci est possible grâce à la petite taille des patients.

5. Capteurs intracavitaires(sondes intracavitaires). Il existe une grande variété de capteurs intracavitaires, qui diffèrent par leurs domaines d'application médicale.

● Capteurs transvaginaux (intravaginaux) (sonde transvaginale ou edovaginale).

● Sonde transrectale ou endorectale.

● Sondes peropératoires.

● Sondes transurétrales.

● Sondes transœsophagiennes.

● Sondes intravasculaires.

6. Sondes de biopsie ou de ponction(sondes de biopsie ou de ponction). Utilisé pour le guidage précis des aiguilles de biopsie ou de ponction. A cet effet, des capteurs sont spécialement conçus dans lesquels l'aiguille peut passer à travers un trou (ou une fente) dans la surface de travail (ouverture).

7. Des capteurs hautement spécialisés. La plupart des capteurs mentionnés ci-dessus ont une gamme d'applications assez large. Dans le même temps, on peut distinguer un groupe de capteurs ayant des applications étroites et il convient de les mentionner spécialement.

● Sondes ophtalmologiques.

● Capteurs pour sondes transcrâniennes.

● Capteurs pour diagnostiquer la sinusite, la sinusite et la sinusite.

● Capteurs pour la médecine vétérinaire (sondes vétérinaires).

8. Capteurs large bande et multifréquence. Les capteurs à large bande sont de plus en plus utilisés dans les appareils complexes modernes. Ces capteurs sont conçus de manière similaire aux capteurs conventionnels évoqués ci-dessus et diffèrent d'eux en ce qu'ils utilisent un transducteur ultrasonique à large bande, c'est-à-dire capteur avec une large bande de fréquence de fonctionnement.

9. Capteurs Doppler. Les capteurs sont utilisés uniquement pour obtenir des informations sur la vitesse ou le spectre des vitesses du flux sanguin dans les vaisseaux. Ces capteurs sont décrits dans les sections consacrées aux appareils à ultrasons Doppler.

10. Capteurs pour l'imagerie 3D. Des capteurs spéciaux pour obtenir des images 3D (tridimensionnelles) sont rarement utilisés. Les capteurs d'images bidimensionnels conventionnels sont plus souvent utilisés avec appareils spéciaux, fournissant un balayage le long de la troisième coordonnée.

La qualité des informations obtenues dépend du niveau technique de l'appareil : plus l'appareil est complexe et avancé, plus la qualité des informations de diagnostic est élevée. En règle générale, selon niveau technique les appareils sont divisés en quatre groupes : les appareils simples ; appareils de classe moyenne ; appareils haut de gamme ; appareils haut de gamme (parfois appelés haut de gamme).

Il n'existe pas de critères convenus pour évaluer la classe d'appareils parmi les fabricants et les utilisateurs d'équipements de diagnostic par ultrasons, car il existe un très grand nombre de caractéristiques et de paramètres permettant de comparer les appareils les uns aux autres. Néanmoins, il est possible d'évaluer le niveau de complexité de l'équipement, dont dépend en grande partie la qualité des informations obtenues. L'un des principaux paramètres techniques qui déterminent le niveau de complexité d'un échographe est le nombre maximum de canaux de réception et de transmission dans l'unité électronique de l'appareil, car plus le nombre de canaux est élevé, meilleures sont la sensibilité et la résolution - le principal caractéristiques de la qualité d’une image échographique.

Dans les scanners à ultrasons simples (généralement portables), le nombre de canaux de transmission et de réception ne dépasse pas 16, dans les appareils moyens et haut de gamme - 32, 48 et 64. Dans les appareils haut de gamme, le nombre de canaux peut être supérieur à 64, par exemple 128, 256, 512 et même plus. En règle générale, les échographes haut de gamme et haut de gamme sont des appareils dotés d'une cartographie Doppler couleur.

Les appareils haut de gamme tirent généralement le meilleur parti des capacités modernes traitement numérique signaux, commençant presque à partir de la sortie des capteurs. Pour cette raison, ces appareils sont appelés systèmes ou plates-formes numériques.

Questions de sécurité

1. Qu'est-ce que l'impédance acoustique et son effet sur la réflexion

ultrason?

2. Comment l'atténuation des ultrasons dans les tissus biologiques dépend-elle de la fréquence ?

3. Comment le spectre d’un signal ultrasonore pulsé change-t-il avec la profondeur ?

4. Quels modes de fonctionnement sont proposés dans les échographes ?

5. Quel est le mode de fonctionnement ? DANS?

6. Quel est le mode de fonctionnement ? UN?

7. Quel est le mode de fonctionnement ? M?

8. Quel est le mode de fonctionnement ? D?

9.Expliquez le fonctionnement du transducteur ultrasonique.

10. Quelles configurations de piézoéléments se trouvent dans différents types

des capteurs ?

11. Quels types de capteurs existent dans les échographes ?

Dans les systèmes d'automatisation, le capteur est conçu pour convertir une quantité contrôlée ou contrôlée (paramètre d'un objet contrôlé) en un signal de sortie plus pratique pour le mouvement ultérieur de l'information. Par conséquent, le capteur est souvent appelé convertisseur, bien que ce terme soit trop général, puisque tout élément d'automatisation et de télémécanique, ayant une entrée et une sortie, est à un degré ou à un autre un convertisseur.

Dans le cas le plus simple, le capteur n'effectue qu'une seule transformation Y=f(X), comme par exemple force en mouvement (dans un ressort), ou température en force électromotrice (dans un thermoélément), etc. Ce type de capteur est appelé capteurs à conversion directe. Cependant, dans un certain nombre de cas, il n'est pas possible d'influencer directement la valeur d'entrée X sur la valeur d'entrée U requise (si une telle connexion est peu pratique ou n'offre pas les qualités souhaitées). Dans ce cas, des transformations successives sont effectuées : la valeur d'entrée X influence le Z intermédiaire, et la valeur Z influence la valeur Y recherchée :

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

Le résultat est une fonction reliant X à Y :

Oui = f2 = F (X).

Le nombre de telles transformations successives peut être supérieur à deux, et dans le cas général, la connexion fonctionnelle entre Y et X peut passer par un certain nombre de quantités intermédiaires :

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

Les capteurs qui ont de telles dépendances sont appelés capteurs avec conversion série. Toutes les autres parties sont appelées corps intermédiaires. Dans un capteur à deux transformations, il n'y a pas d'organes intermédiaires ; il n'a qu'un organe de détection et un organe d'actionnement. Souvent le même élément structurel remplit les fonctions de plusieurs organes. Par exemple, une membrane élastique remplit la fonction d'un organe de détection (convertissant la pression en force) et la fonction d'un organe exécutif (convertissant la force en déplacement).

Classement des capteurs.

La variété exceptionnelle des capteurs utilisés dans l’automatisation moderne nécessite leur classification. Actuellement, on connaît les types de capteurs suivants, qui sont classés de la manière la plus appropriée en fonction de la valeur d'entrée qui correspond pratiquement au principe de fonctionnement :

Nous considérons ici les capteurs les plus courants dans lesquels au moins une des grandeurs (entrée ou sortie) est électrique.

Les capteurs se distinguent également par la plage de variation du signal d'entrée. Par exemple, certains capteurs de température électriques sont conçus pour mesurer des températures de 0 à 100°C, tandis que d'autres sont conçus pour mesurer des températures de 0 à 1 600°C. Il est très important que la plage de variation du signal de sortie soit la même (unifiée) pour différents appareils. L'unification des signaux de sortie des capteurs permet l'utilisation d'éléments d'amplification et d'actionnement communs pour la plupart différents systèmes automation.

Les capteurs électriques sont parmi les plus éléments importants systèmes d'automatisation. À l'aide de capteurs, la quantité contrôlée ou contrôlée est convertie en signal, en fonction du changement dans lequel se déroule l'ensemble du processus de contrôle. Les capteurs les plus utilisés en automatisation sont les capteurs dotés d'un signal de sortie électrique. Ceci s'explique principalement par la commodité de transmettre un signal électrique à distance, son traitement et la possibilité de conversion énergie électrique dans le travail mécanique. Outre les capteurs électriques, les capteurs mécaniques, hydrauliques et pneumatiques se sont généralisés.

Les capteurs électriques, selon le principe de transformation qu'ils produisent, sont divisés en deux types : les modulateurs et les générateurs.

Pour les modulateurs (capteurs paramétriques), l'énergie d'entrée affecte l'auxiliaire circuit électrique, en modifiant ses paramètres et en modulant la valeur et la nature du courant ou de la tension provenant d'une source d'énergie externe. De ce fait, le signal reçu à l’entrée du capteur est simultanément amplifié. La présence d'une source d'énergie externe est une condition préalable au fonctionnement des capteurs-modulateurs.

Riz. 1. Blocs fonctionnels du capteur - modulateur (a) et du capteur - générateur (b).

La modulation est effectuée en modifiant l'un des trois paramètres suivants : résistance ohmique, inductance, capacité. Conformément à cela, on distingue des groupes de capteurs ohmiques, inductifs et capacitifs.

Chacun de ces groupes peut être divisé en sous-groupes. Ainsi, le groupe le plus étendu de capteurs ohmiques peut être divisé en sous-groupes : jauges de contrainte, potentiomètres, thermistances, photorésistances. Le deuxième sous-groupe comprend des options pour les capteurs inductifs, magnétoélastiques et transformateurs. Le troisième sous-groupe regroupe différents types de capteurs capacitifs.

Le deuxième type – les capteurs-générateurs – sont simplement des convertisseurs. Ils sont basés sur l'apparition d'une force électromotrice sous l'influence de divers processus associés à la quantité contrôlée. L'apparition d'une telle force électromotrice peut se produire, par exemple, en raison de l'induction électromagnétique, de la thermoélectricité, de la piézoélectricité, de la photoélectricité et d'autres phénomènes provoquant une séparation. charges électriques. Selon ces phénomènes, les capteurs générateurs sont divisés en induction, thermoélectriques, piézoélectriques et photoélectriques.

Des groupes de capteurs électriques, électrostatiques, Hall, etc. sont également possibles.

Capteurs potentiométriques et à jauges de contrainte.

Les capteurs potentiométriques sont utilisés pour convertir des mouvements angulaires ou linéaires en un signal électrique. Un capteur potentiométrique est une résistance variable qui peut être connectée à l'aide d'un circuit rhéostat ou d'un circuit potentiomètre (diviseur de tension).

Structurellement, un capteur potentiométrique est un dispositif électromécanique (Fig. 2-1), constitué d'un cadre 1 sur lequel est enroulé un fil fin (enroulement) à partir d'alliages à haute teneur résistivité, un contact glissant - balai 2 et un conducteur de courant 3, réalisés sous la forme soit d'un contact glissant, soit d'un ressort spiral.

Le cadre avec le fil enroulé est fixé immobile et la brosse est reliée mécaniquement à la partie mobile de l'ampli-op, dont le mouvement doit être converti en signal électrique. Lorsque le balai bouge, la résistance active Rx de la section de fil entre le balai et l'une des bornes de l'enroulement du capteur change.

Selon le circuit de connexion du capteur, le mouvement peut être converti en un changement de résistance active ou de courant (avec un circuit de connexion en série) ou en un changement de tension (avec une connexion par diviseur de tension). La précision de la conversion lorsqu'elle est connectée en série est considérablement influencée par les changements de résistance des fils de connexion et la résistance de transition entre le balai et l'enroulement du capteur.

Dans les dispositifs d'automatisation, l'inclusion de capteurs potentiométriques utilisant un circuit diviseur de tension est plus souvent utilisée. Lors du déplacement unilatéral de la partie mobile de l'ampli-op, un circuit de commutation à cycle unique est utilisé, ce qui donne une caractéristique statique irréversible. Pour les mouvements bilatéraux, un circuit de commutation push-pull est utilisé, ce qui donne une caractéristique réversible (Fig. 2-2).

En fonction de la conception et de la loi fonctionnelle reliant le signal de sortie du capteur au mouvement de la brosse, on distingue plusieurs types de capteurs potentiométriques.

Capteurs potentiométriques linéaires.

Ils ont la même section de cadre sur toute la longueur. Le diamètre du fil et le pas d'enroulement sont constants. En mode veille (avec charge Rn→∞ et I→0), la tension de sortie du capteur potentiométrique linéaire Uout est proportionnelle au mouvement de la brosse x : Uout = (U0/L)x, où U0 est la tension d'alimentation du capteur ; longueur d'enroulement en L. La tension d'alimentation du capteur U0 et la longueur d'enroulement L sont des valeurs constantes, donc forme finale: Uout = kx, où k=U0/L est le coefficient de transmission.

Capteurs potentiométriques fonctionnels.

Ils ont une relation fonctionnelle non linéaire entre le mouvement des balais et la tension de sortie : Uout= f(x). Des potentiomètres fonctionnels avec des caractéristiques trigonométriques, de puissance ou logarithmiques sont souvent utilisés. Les potentiomètres fonctionnels sont utilisés dans les appareils informatiques automatiques analogiques, dans les compteurs de niveau de liquide à flotteur pour réservoirs de formes géométriques complexes, etc. Vous pouvez obtenir la dépendance fonctionnelle requise à partir de capteurs potentiométriques diverses méthodes: en modifiant la hauteur du cadre du potentiomètre (en douceur ou par étapes), en contournant des sections de l'enroulement du potentiomètre avec des résistances.

Capteurs potentiométriques multitours.

Ils sont variété constructive capteurs potentiométriques linéaires avec mouvement angulaire de la brosse. Pour les capteurs multitours, le balai doit tourner plusieurs fois d'un angle de 360° afin de déplacer toute la longueur d'enroulement L. Les avantages des capteurs multitours sont une grande précision, un faible seuil de sensibilité, de petites dimensions, des inconvénients - un relativement moment de frottement important, complexité de conception, présence de plusieurs contacts glissants

et difficulté d'utilisation dans les systèmes à grande vitesse.

Capteurs potentiométriques à film métallique.

Il s'agit d'une nouvelle conception prometteuse de capteurs potentiométriques. Leur cadre est

plaque de verre ou de céramique sur laquelle il est appliqué couche mince(plusieurs micromètres) de métal à haute résistivité. Le signal des capteurs potentiométriques à film métallique est collecté à l'aide de brosses métallo-céramique. Changer la largeur du film métallique ou son épaisseur permet d'obtenir une caractéristique linéaire ou non linéaire du capteur potentiométrique sans modifier sa conception. Grâce au traitement par faisceau électronique ou laser, il est possible d'ajuster automatiquement la résistance du capteur et ses caractéristiques aux valeurs spécifiées. Les dimensions des capteurs potentiométriques à film métallique sont nettement inférieures à celles des capteurs à fil, et le seuil de sensibilité est pratiquement nul en raison de l'absence de spires de bobinage.

Lors de l’évaluation des capteurs potentiométriques, il convient de noter qu’ils présentent à la fois des avantages et des inconvénients majeurs. Leurs avantages sont : la simplicité de conception ; haut niveau signal de sortie (tension - jusqu'à plusieurs dizaines de volts, courant - jusqu'à plusieurs dizaines de milliampères) ; capacité à fonctionner aussi bien en courant continu qu'en alternatif. Leurs inconvénients sont : une fiabilité insuffisamment élevée et une durabilité limitée en raison de la présence de contact glissant et de l'abrasion du bobinage ; influence sur les caractéristiques de résistance à la charge ; pertes d'énergie dues à la dissipation de puissance par la résistance active du bobinage ; un couple relativement important nécessaire pour faire tourner la partie mobile du capteur avec le balai.

Un capteur est un appareil miniature et complexe qui convertit des paramètres physiques en signal. Il donne un signal sous une forme pratique. La principale caractéristique du capteur est sa sensibilité. Les capteurs de position communiquent entre les parties mécaniques et électroniques de l'équipement. Ils l'utilisent pour automatiser les processus. Ces appareils sont utilisés dans de nombreuses industries.

Les capteurs de position peuvent être de différentes formes. Ils sont fabriqués à des fins spécifiques. À l'aide de l'appareil, vous pouvez déterminer l'emplacement d'un objet. De plus, la condition physique n’a pas d’importance. L'objet peut avoir solide, être à l'état liquide, voire s'écouler librement.

En utilisant l'appareil, vous pouvez résoudre divers problèmes :

• Ils mesurent la position et le mouvement (angulaire et linéaire) des organes des machines et mécanismes en fonctionnement. La mesure peut être combinée avec la transmission de données.
• Dans les systèmes de contrôle automatisés, la robotique peut constituer un lien de rétroaction.
• Contrôle du degré d'ouverture/fermeture des éléments.
• Réglage des poulies de guidage.
• Entraînement électrique.
• Détermination des données de distance aux objets sans référence à eux.
• Vérifier les fonctions des mécanismes dans les laboratoires, c'est-à-dire effectuer des tests.

Classification, dispositif et principe de fonctionnement

Les capteurs de position peuvent être sans contact ou avec contact.

• Sans contact, ces appareils sont inductifs, magnétiques, capacitifs, ultrasonores et optiques. Ils établissent une connexion avec un objet à l'aide d'un champ magnétique, électromagnétique ou électrostatique.
• Contact. Le plus courant de cette catégorie est l’encodeur.

Sans contact

Des capteurs de position sans contact ou un interrupteur tactile se déclenchent sans contact avec un objet en mouvement. Ils sont capables de réagir rapidement et de s’allumer fréquemment.

Selon la bande-annonce, les actions sans contact sont :

• capacitif,
• inductif,
• optique,
• laser,
• ultrasonique,
• micro-ondes,
• magnétiquement sensible.

Les moteurs sans contact peuvent être utilisés pour passer à une vitesse inférieure ou pour s'arrêter.

Inductif

Un capteur inductif sans contact fonctionne en raison des changements du champ électromagnétique.

Nœuds principaux capteur inductif en laiton ou en polyamide. Les nœuds sont connectés les uns aux autres. La conception est fiable et peut supporter de lourdes charges.

• Le générateur crée un champ électromagnétique.
• Le déclencheur Schmidt traite les informations et les transmet à d'autres nœuds.
• L'amplificateur est capable de transmettre un signal sur de longues distances.
• L'indicateur LED permet de surveiller son fonctionnement et de suivre les modifications des paramètres.
• Composé - filtre.

Le fonctionnement d'un dispositif inductif commence à partir du moment où le générateur est allumé, un champ électromagnétique est créé. Le champ affecte les courants de Foucault, qui modifient l'amplitude des oscillations du générateur. Mais le générateur est le premier à réagir aux changements. Lorsqu'un objet métallique en mouvement entre dans le champ, un signal est envoyé à l'unité de contrôle.

Une fois le signal arrivé, il est traité. L'amplitude du signal dépend du volume de l'objet, et de la distance séparant l'objet et l'appareil. Ensuite, le signal est converti.

Capacitif

Un capteur capacitif peut avoir extérieurement un corps plat ou cylindrique conventionnel, à l'intérieur duquel se trouvent des électrodes à broches et une entretoise diélectrique. L'une des plaques suit de manière stable le mouvement d'un objet dans l'espace, ce qui modifie sa capacité. Ces appareils sont utilisés pour mesurer le mouvement angulaire et linéaire des objets ainsi que leurs dimensions.

Les produits capacitifs sont simples, ont une sensibilité élevée et une faible inertie. L'influence externe des champs électriques affecte la sensibilité de l'appareil.

Optique

• Mesurez la position et le mouvement des objets après les fins de course.
• Effectuez des mesures sans contact.
• Identifiez la position des objets se déplaçant à grande vitesse.

Barrière

Le capteur optique de barrière est désigné Lettre latine"T". Ce dispositif optique est à deux blocs. Utilisé pour détecter les objets tombant dans la zone de visualisation entre l'émetteur et le récepteur. Portée de couverture jusqu'à 100 m.

Réflexe

La lettre « R » désigne un capteur optique réflexe. Le produit reflex contient un émetteur et un récepteur dans un seul boîtier. Le réflecteur sert de réflexion au faisceau. Pour détecter un objet avec une surface miroir, un filtre polarisant est installé dans le capteur. Portée jusqu'à 8 m.

Diffusion

Le capteur de diffusion est désigné par la lettre « D ». Le corps de l'appareil est monobloc. Ces appareils ne nécessitent pas de mise au point précise. La conception est conçue pour fonctionner avec des objets situés à proximité. Portée 2 m.

Laser

Les capteurs laser ont haute précision. Ils peuvent déterminer où se produit le mouvement et donner les dimensions exactes d’un objet. Ces appareils sont de petite taille. La consommation d'énergie des appareils est minime. Le produit est instantanément capable d'identifier un étranger et d'activer immédiatement l'alarme.

Bases du travail appareil laser- mesurer la distance à un objet à l'aide d'un triangle. Un faisceau laser est émis par un récepteur à haut parallélisme, frappant la surface d'un objet et étant réfléchi. La réflexion se produit sous un certain angle. La taille de l'angle dépend de la distance à laquelle se trouve l'objet. Le faisceau réfléchi revient au récepteur. Un microcontrôleur intégré lit les informations et détermine les paramètres de l'objet et son emplacement.

Ultrasonique

Les capteurs à ultrasons sont des appareils sensoriels utilisés pour convertir courant électrique en ondes ultrasonores. Leur travail est basé sur l’interaction des vibrations ultrasonores avec un espace contrôlé.

Les appareils fonctionnent sur le principe du radar : ils détectent un objet par un signal réfléchi. La vitesse du son est une valeur constante. L'appareil est capable de calculer la distance jusqu'à l'objet en fonction de la plage horaire pendant laquelle le signal est sorti et revenu.

Micro-ondes

Les capteurs de mouvement à micro-ondes émettent des ondes électromagnétiques à haute fréquence. Le produit est sensible aux changements dans les ondes réfléchies créées par les objets dans la zone contrôlée. L'objet peut être à sang chaud, vivant ou simplement un objet. Il est important que l'objet reflète les ondes radio.

Le principe du radar utilisé permet de détecter un objet et de calculer la vitesse de son déplacement. Lors du déplacement, l'appareil est activé. C'est l'effet Doppler.

Magnétosensible

Ce type d'appareil se décline en deux types :

• basé sur des contacts mécaniques;
• basé sur l'effet Hall.

Le premier peut travailler à variable et CC jusqu'à 300V ou à une tension proche de 0.

Un produit basé sur l'effet Hall utilise un élément sensible pour surveiller les changements de caractéristiques sous l'influence d'un champ magnétique externe.

Contact

Les capteurs de contact sont des produits de type paramétrique. Si des transformations d'une grandeur mécanique sont observées, elles changent résistance électrique. La conception du produit contient deux électrodes qui assurent le contact de l'entrée du récepteur avec le sol. Le transducteur capacitif est constitué de deux plaques métalliques, elles sont maintenues par deux opérateurs installés à distance l'un de l'autre. Une plaque peut constituer le corps du récepteur.

Un capteur d'angle de contact est appelé encodeur et est utilisé pour déterminer l'angle de rotation d'un objet en rotation. Le point mort est responsable du mode de fonctionnement du moteur.

Mercure

Les capteurs de position au mercure ont un corps en verre et sont de taille similaire à une lampe au néon. Il y a deux broches de contact avec une goutte de boule de mercure à l'intérieur d'un flacon en verre scellé sous vide.

Utilisé par les automobilistes pour contrôler l'angle de suspension, ouvrant le capot et le coffre. Les radioamateurs l'utilisent également.

Domaines d'application

Les domaines d'utilisation des appareils miniatures sont vastes :

• Utilisé en construction mécanique pour l'assemblage, les tests, l'emballage, le soudage, les rivets.
• Dans les laboratoires, ils sont utilisés pour le contrôle et la mesure.
• Technologie automobile, industrie des transports, équipements mobiles. Le plus populaire est le capteur de point mort pour les transmissions manuelles. De nombreux systèmes de contrôle de véhicules contiennent des capteurs. Ils sont présents dans le mécanisme de direction, les soupapes, les pédales, dans les systèmes du compartiment moteur, dans les systèmes de commande des rétroviseurs, des sièges et des toits rabattables.
• Ils sont utilisés dans la conception de robots, dans le domaine scientifique et éducatif.
• Technologie médicale.
• Agriculture et équipements spéciaux.
• Industrie du bois.
• Zone de travail des métaux, dans les machines à couper les métaux.
• Production de fil.
• Conceptions de laminoirs, de machines à commande programmée.
• Systèmes de suivi.
• Dans les systèmes de sécurité.
• Systèmes hydrauliques et pneumatiques.

Capteur de proximité inductif. Apparence

En électronique industrielle, les capteurs inductifs et autres sont très largement utilisés.

L'article sera une revue (si vous voulez, de la vulgarisation scientifique). De véritables instructions pour les capteurs et des liens vers des exemples sont fournis.

Types de capteurs

Alors, qu’est-ce qu’un capteur exactement ? Un capteur est un appareil qui produit un signal spécifique lorsqu'un événement spécifique se produit. En d'autres termes, le capteur est activé dans une certaine condition, et un signal analogique (proportionnel à l'effet d'entrée) ou discret (binaire, numérique, c'est-à-dire deux niveaux possibles) apparaît à sa sortie.

Plus précisément, on peut consulter Wikipédia : Le capteur (sensor, de l'anglais sensor) est un concept dans les systèmes de contrôle, un transducteur primaire, un élément d'un dispositif de mesure, de signalisation, de régulation ou de contrôle d'un système qui convertit une quantité contrôlée en un signal pratique à utiliser.

Il existe également de nombreuses autres informations, mais j'ai ma propre vision du problème, celle de l'ingénierie et de l'électronique appliquée.

Il existe une grande variété de capteurs. Je n'énumérerai que les types de capteurs avec lesquels les électriciens et les ingénieurs électroniciens doivent composer.

Inductif. Activé par la présence de métal dans la zone de déclenchement. D'autres noms sont capteur de proximité, capteur de position, inductif, capteur de présence, interrupteur inductif, capteur de proximité ou interrupteur. Le sens est le même et il n’y a pas lieu de le confondre. En anglais, ils écrivent « capteur de proximité ». En fait, il s'agit d'un capteur métallique.

Optique. D'autres noms sont capteur photo, capteur photoélectrique, commutateur optique. Ceux-ci sont également utilisés dans la vie de tous les jours, on les appelle « capteurs de lumière ».

Capacitif. Déclenche la présence de presque n'importe quel objet ou substance dans le domaine d'activité.

Pression. Il n'y a pas de pression d'air ou d'huile - le signal est envoyé au contrôleur ou vomit. C'est si discret. Peut-être un capteur avec sortie de courant, dont le courant est proportionnel à la pression absolue ou différentielle.

Fins de course(capteur électrique). Il s'agit d'un simple interrupteur passif qui se déclenche lorsqu'un objet passe dessus ou appuie contre lui.

Les capteurs peuvent également être appelés capteurs ou initiateurs.

Cela suffit pour l'instant, passons au sujet de l'article.

Le capteur inductif est discret. Le signal à sa sortie apparaît lorsque du métal est présent dans une zone donnée.

Le capteur de proximité est basé sur un générateur avec une bobine d'inductance. D'où le nom. Lorsque du métal apparaît dans le champ électromagnétique de la bobine, ce champ change radicalement, ce qui affecte le fonctionnement du circuit.

Champ du capteur d'induction. La plaque métallique modifie la fréquence de résonance du circuit oscillatoire

Circuit de capteur inductif npn. Un schéma fonctionnel est présenté, qui montre : un générateur avec un circuit oscillant, un dispositif à seuil (comparateur), un transistor de sortie NPN, des diodes Zener de protection et des diodes

La plupart des images de l'article ne sont pas de moi ; à la fin, vous pouvez télécharger les sources.

Application du capteur inductif

Les capteurs de proximité inductifs sont largement utilisés dans l'automatisation industrielle pour déterminer la position d'une partie particulière du mécanisme. Le signal de la sortie du capteur peut être transmis à un contrôleur, un convertisseur de fréquence, un relais, un démarreur, etc. La seule condition est de faire correspondre le courant et la tension.

Fonctionnement d'un capteur inductif. Le drapeau se déplace vers la droite, et lorsqu'il atteint la zone de sensibilité du capteur, le capteur se déclenche.

À propos, les fabricants de capteurs préviennent qu'il n'est pas recommandé de connecter une ampoule à incandescence directement à la sortie du capteur. J'ai déjà écrit sur les raisons - .

Caractéristiques des capteurs inductifs

En quoi les capteurs sont-ils différents ?

Presque tout ce qui est dit ci-dessous s'applique non seulement à l'inductif, mais aussi à capteurs optiques et capacitifs.

Conception, type de logement

Il existe deux options principales - cylindrique et rectangulaire. Les autres boîtiers sont extrêmement rarement utilisés. Matériau du boîtier – métal (divers alliages) ou plastique.

Diamètre du capteur cylindrique

Dimensions principales – 12 et 18 mm. Les autres diamètres (4, 8, 22, 30 mm) sont rarement utilisés.

Pour sécuriser un capteur de 18 mm, vous avez besoin de 2 clés de 22 ou 24 mm.

Distance de commutation (espace de travail)

Il s'agit de la distance par rapport à la plaque métallique à laquelle un fonctionnement fiable du capteur est garanti. Pour les capteurs miniatures, cette distance est de 0 à 2 mm, pour les capteurs d'un diamètre de 12 et 18 mm - jusqu'à 4 et 8 mm, pour les grands capteurs - jusqu'à 20...30 mm.

Nombre de fils à connecter

Passons aux circuits.

2 fils. Le capteur est connecté directement au circuit de charge (par exemple, une bobine de démarrage). Tout comme nous allumons les lumières à la maison. Pratique à installer, mais capricieux en termes de charge. Ils fonctionnent mal avec une résistance aux charges élevée et faible.

Capteur 2 fils. Schéma de connexion

La charge peut être connectée à n'importe quel fil ; pour une tension constante, il est important de maintenir la polarité. Pour les capteurs conçus pour fonctionner avec une tension alternative, ni la connexion de la charge ni la polarité n'ont d'importance. Vous n'avez pas du tout besoin de réfléchir à la manière de les connecter. L'essentiel est de fournir du courant.

3 fils. Le plus courant. Il y a deux fils pour l'alimentation et un pour la charge. Je vous en dirai plus séparément.

4 et 5 fils. Ceci est possible si deux sorties de charge sont utilisées (par exemple, PNP et NPN (transistor), ou commutation (relais). Le cinquième fil est le choix du mode de fonctionnement ou de l'état de sortie.

Types de sorties de capteur par polarité

Tous les capteurs discrets ne peuvent avoir que 3 types de sorties en fonction de l'élément clé (de sortie) :

Relais. Tout est clair ici. Le relais commute la tension requise ou l'un des fils d'alimentation. Cela garantit une isolation galvanique complète du circuit d'alimentation du capteur, ce qui constitue le principal avantage d'un tel circuit. Autrement dit, quelle que soit la tension d'alimentation du capteur, vous pouvez allumer/éteindre la charge avec n'importe quelle tension. Principalement utilisé dans les capteurs de grande taille.

Transistor PNP. Il s'agit d'un capteur PNP. La sortie est un transistor PNP, c'est-à-dire que le fil « positif » est commuté. La charge est constamment connectée au « moins ».

Transistors NPN.A la sortie se trouve un transistor NPN, c'est-à-dire que le fil « négatif » ou neutre est commuté. La charge est constamment connectée au « plus ».

Vous pouvez clairement comprendre la différence en comprenant le principe de fonctionnement et les circuits de commutation des transistors. La règle suivante vous aidera : là où l'émetteur est connecté, ce fil est commuté. L'autre fil est connecté à la charge en permanence.

Ci-dessous sera donné schémas de connexion des capteurs, ce qui montrera clairement ces différences.

Types de capteurs par état de sortie (NC et NO)

Quel que soit le capteur, un de ses principaux paramètres est l'état électrique de la sortie au moment où le capteur n'est pas activé (aucun impact n'est fait sur celui-ci).

La sortie à ce moment peut être activée (l'alimentation est fournie à la charge) ou désactivée. En conséquence, disent-ils - un contact normalement fermé (normalement fermé, NC) ou un contact normalement ouvert (NO). Dans les équipements étrangers, respectivement – ​​NC et NO.

Autrement dit, la principale chose que vous devez savoir sur les sorties transistor des capteurs est qu'il peut y en avoir 4 types, en fonction de la polarité du transistor de sortie et de l'état initial de la sortie :

• PNP NON
• PNP NC
• NPN NON
• NPN NC

Logique positive et négative du travail

Ce concept fait plutôt référence à des actionneurs connectés à des capteurs (contrôleurs, relais).

La logique NÉGATIF ​​ou POSITIF fait référence au niveau de tension qui active l'entrée.

Logique NÉGATIF : l'entrée du contrôleur est activée (logique « 1 ») lorsqu'elle est connectée à la TERRE. La borne S/S du contrôleur (fil commun pour les entrées discrètes) doit être connectée au +24 VDC. La logique négative est utilisée pour les capteurs de type NPN.

Logique POSITIF : l'entrée est activée lorsqu'elle est connectée au +24 VDC. La borne du contrôleur S/S doit être connectée à la TERRE. Utilisez une logique positive pour les capteurs de type PNP. La logique positive est utilisée le plus souvent.

Il existe des options divers appareils et y connecter des capteurs, demandez dans les commentaires, nous y réfléchirons ensemble.

Suite de l'article -. Dans la deuxième partie, des schémas réels sont donnés et discutés application pratique différents types de capteurs avec sortie transistor.

Les moyens techniques d'automatisation les plus importants et les plus utilisés sont les capteurs.

Capteur appelé convertisseur primaire d'une quantité contrôlée ou réglable en un signal de sortie, pratique pour la transmission à distance et une utilisation ultérieure. Le capteur se compose d'un organe de perception (sensible) et d'un ou plusieurs transducteurs intermédiaires. Bien souvent, le capteur n'est constitué que d'un seul organe sensible (par exemple : thermocouple, thermomètre à résistance, etc.). Le capteur est caractérisé par des grandeurs d'entrée et de sortie.

Modification de la valeur de sortie en fonction de la modification de la valeur d'entrée

appelé sensibilité du capteur;

Un changement dans le signal de sortie résultant d'un changement de

propriétés ou modifications du capteur conditions extérieures ses œuvres sont des changements

température ambiante, fluctuations de tension, etc. sont appelés erreur de capteur;

Retard des modifications de la valeur de sortie par rapport aux modifications de la valeur d'entrée

appelé inertie du capteur.

Tous ces indicateurs de capteurs doivent être pris en compte lors du choix des capteurs pour automatiser une machine ou un processus spécifique.

Les capteurs conçus pour mesurer des valeurs physiques (valeurs d'entrée non électriques du niveau d'humidité, de la densité, de la température, etc.) les convertissent en valeurs de sortie électriques transmises à distance pour influencer l'actionneur.

Les capteurs sont divisés en :

- sur rendez-vous- mesure de force mouvement, température, humidité, vitesse

- selon le principe de fonctionnement- électriques, mécaniques, thermiques, optiques et

- par méthode de conversion- quantité non électrique en électrique -

inductif, thermoélectrique, photoélectrique, radioactif, actif

résistance (potentiométrique, jauge de contrainte, etc.).

Les capteurs sont :

- contact(directement en contact);

- sans contact(ne pas toucher : photoélectriques, ultrasoniques,

radioactif, optique, etc.).

ROULEAU

utilisé dans l'industrie de la construction pour l'automatisation des machines de construction et processus technologiques, moyens techniques systèmes d'automatisation et de contrôle automatisés.

1. Pour contrôle et information :

1.1 qualité du sol compacté (densité) ;

1.2 calcul de la quantité de travaux effectués (km parcourus, eau fournie, etc.) ;

1.3 vitesse du véhicule ;

1.4 la présence de liquide dans le récipient et sa quantité ;

1,5 la quantité de matériaux en vrac dans le conteneur (ciment, sable, pierre concassée)

2. Pour la réglementation :

2.1 maintenir une température donnée lors du chauffage du béton ;

2.2 Thermostat du liquide de refroidissement du moteur combustion interne;

2.3 pression du liquide dans le récipient (système) ;

2.4 pression des gaz (air) dans le système (conteneur) ;

2,5 capacité de charge des machines de levage et autres machines ;

2.6 hauteur de levage de la partie active de la machine (flèche de grue, plate-forme de travail,

ascenseurs et élévateurs, benne de chargement, godet, etc.) ;

2.7 hauteur de levage de l'engin de levage ;

Rotation de la flèche 2,8 grue de levage;

2.9 restriction du mouvement des machines le long des voies (grue à tour ou pont, chariots

2.10 restriction de proximité avec les fils sous tension (flèche et

câble de grue);

2.11 maintenir le niveau et la pente spécifiés du fond de la fosse et de la tranchée pendant l'exploitation

excavatrice;

2.12 protection contre court-circuit;

2.13 protection contre les surtensions (sous-tensions) ;

2.14 éteindre tous les moteurs et fixer la grue à tour avec des pinces aux rails en fonction de la vitesse du vent.

3. Pour l'automatisation locale du système de contrôle :

3.1 mode de fonctionnement du moteur en fonction de la charge sur la partie travaillante (bulldozer - approfondissement de la lame, grattoir et niveleuse - approfondissement de la lame, pelle - approfondissement du godet) ;

3.2 réglage des doses de composants mélange de béton conformément à la recette ;

3.3 dosage des matériaux constitutifs pour la préparation du mélange de béton ;

3.4 déterminer la durée et maintenir cette durée lors de la préparation du mélange de béton.

4. Pour automatiser le système de contrôle :

4.1 système de contrôle automatisé pour le fonctionnement d'une centrale à béton ;

4.2 système de contrôle automatisé du bulldozer - régler « AKA-Dormash », « Kombiplan-10 LP », lors de l'exécution de travaux à des altitudes, pentes et directions spécifiées ;

4.3 Système de contrôle automatisé de la niveleuse - « Profil-20 »,

« Profil-30 » pour le profilage des routes et l'aménagement du territoire ;

4.4 système de contrôle automatisé du racleur - « Copieur-Stabiplan-10 » lors de l'aménagement du sol ou du nivellement vertical à une élévation donnée (position en hauteur du godet, mouvement mur du fond godet, approfondissant (relevant) le couteau du godet et régulant le moteur du tracteur et sa direction ;

4.5 système de contrôle automatisé pour une excavatrice multi-godet lors du développement de tranchées dans une direction donnée, de la profondeur de creusement, d'une pente donnée du fond de tranchée et de la régulation du fonctionnement du moteur.

Pour une représentation visuelle d'un système automatisé (automatique), nous utilisons images graphiques:

Schéma fonctionnel, qui reflète la structure améliorée du système et les relations entre les points de contrôle et la gestion des objets ;

Schéma fonctionnel, dont le dessin est schématiquement symboles représente les équipements technologiques, les équipements de communication, de contrôle et d'automatisation (instruments, régulateurs, capteurs) indiquant les connexions entre

équipement technologique et des éléments d'automatisation. Le diagramme montre les paramètres soumis à une surveillance et à une régulation ;

Ainsi que des schémas, des schémas d'installation et autres.