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

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

● capteurs linéaires avec réseaux linéaires multi-éléments;

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

● capteurs à secteur phasé(sonde à réseau phasé) - avec des réseaux linéaires multi-éléments ;

● capteurs à réseau bidimensionnelème, linéaire, convexe et secteur.

Nous avons nommé ici les principaux types de capteurs, sans préciser leur finalité médicale, 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) ferme le volume dans lequel se trouve un transducteur à ultrasons à un élément ou à anneau se déplaçant le long du coin. Le volume sous le capot est rempli d'un liquide acoustiquement transparent pour réduire les pertes lors du passage des signaux ultrasonores. La principale caractéristique des capteurs mécaniques sectoriels, en plus de la fréquence de fonctionnement, est la taille angulaire du secteur de balayage, qui est indiquée 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 linéaire, convexe, microconvexe et phasé (sectoriel), la surface de travail coïncide avec la surface rayonnante du transducteur, appelée ouverture, et est de taille égale à celle-ci. Les tailles d'ouverture caractéristiques sont utilisées dans l'étiquetage des capteurs et aident à déterminer lors du choix d'un capteur.

Dans les capteurs linéaires, la longueur d'ouverture L est caractéristique (Fig. 2.11 c), car elle détermine la largeur de la zone de visualisation rectangulaire. Un exemple de marquage d'un capteur linéaire 7,5 MHz / 42 mm.

Il convient de garder à l'esprit que la largeur du champ de vision dans un capteur linéaire est toujours inférieure à 20-40% de la longueur d'ouverture. Ainsi, si la taille d'ouverture est de 42 mm, la largeur du champ de vision n'est pas supérieure à 34 mm.

Dans les capteurs convexes, le champ de vision est déterminé par deux dimensions caractéristiques - la longueur de l'arc H (parfois sa corde) correspondant à la partie travaillante convexe et la taille angulaire du secteur de balayage α dans le degré de la Fig. 2.11 d Un exemple de marquage d'un capteur convexe : 3,5 MHz / 60° / 60 mm. Moins souvent, vous utilisez un rayon 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 examen externe: a, b-

secteur mécanique (a - cardiologique, b - avec de l'eau

buse); c - électronique linéaire; d - convexe;

e - microconvexe; e - secteur phasé

Dans les capteurs microconvexes, R est caractéristique - le rayon de courbure de la surface de travail (ouverture), parfois l'angle de l'arc α est également donné, ce qui détermine la taille angulaire du secteur de visualisation (Fig. 2.11,e). 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. 2.11 capteurs sont utilisés pour l'examen externe. En plus d'eux, il existe 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 examen en extérieur(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 petites pièces). Ils sont utilisés pour étudier de 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 secteur sont utilisés, ce qui est associé à la particularité de l'observation à travers l'espace intercostal. Des capteurs mécaniques à balayage (mono-élément ou à réseau annulaire) et des capteurs électroniques phasés sont utilisés.

4. Capteurs pour la pédiatrie(sondes podologiques). Pour la pédiatrie, 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 une meilleure qualité d'image. Ceci est possible en raison de la petite taille des patients.

5. Capteurs intracavitaires(sondes intracavitaires). Il existe une grande variété de capteurs intracavitaires, qui diffèrent entre eux dans les domaines d'application médicale.

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

● Capteurs transrectaux (sonde transrectale ou endorectale).

● Capteurs peropératoires (sonde peropératoire).

● Capteurs transurétraux (sondes transurétrales).

● Sondes transoesophagiennes.

● Capteurs intravasculaires (sondes intravasculaires).

6. Sondes de biopsie ou de ponction(sondes de biopsie ou de ponction). Utilisé pour un 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. Capteurs hautement spécialisés. La plupart des capteurs mentionnés ci-dessus ont une gamme d'applications assez large. Dans le même temps, un groupe de capteurs d'application étroite peut être distingué et ils doivent être mentionnés séparément.

● Capteurs ophtalmiques (sondes d'ophtalmologie).

● Capteurs pour études transcrâniennes (sondes transcrâniennes).

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

● Capteurs pour la médecine vétérinaire (sondes vétérinaires).

8. Capteurs large bande et multifréquences. Dans les appareils complexes modernes, les capteurs à large bande sont de plus en plus utilisés. Ces capteurs sont structurellement conçus de manière similaire aux capteurs conventionnels discutés 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 fréquences de fonctionnement.

9. Transducteurs Doppler. Les capteurs ne sont utilisés que pour obtenir des informations sur la vitesse ou la plage de vitesses du flux sanguin dans les vaisseaux. Ces transducteurs sont discutés dans les sections sur les instruments à ultrasons Doppler.

10. Capteurs d'imagerie 3D. Des capteurs spéciaux pour obtenir des images 3D (tridimensionnelles) sont rarement utilisés. Les capteurs d'image bidimensionnels conventionnels sont plus couramment utilisés avec des dispositifs spéciaux qui fournissent un balayage le long de la troisième coordonnée.

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

Il n'y a pas de critères convenus pour évaluer la classe d'appareils parmi les fabricants et les utilisateurs d'équipements de diagnostic à ultrasons, car il existe un très grand nombre de caractéristiques et de paramètres par lesquels les appareils peuvent être comparés les uns aux autres. Néanmoins, il est possible d'estimer le niveau de complexité des équipements, dont dépend en grande partie la qualité des informations reçues. L'un des principaux paramètres techniques qui déterminent le niveau de complexité d'un échographe est le nombre maximal de canaux de réception et de transmission dans l'unité électronique de l'appareil, car plus le nombre de canaux est élevé, meilleure est la sensibilité et la résolution - le principal caractéristiques de la qualité d'une image échographique.

Dans les échographes simples (généralement portables), le nombre de canaux d'émission-réception n'est pas supérieur à 16. Dans les appareils de classe moyenne et supérieure, 32, 48 et 64. Dans les appareils haut de gamme, le nombre de canaux peut être plus de 64, par exemple, 128, 256, 512, et même plus. En règle générale, les échographes haut de gamme et avancés sont des appareils avec cartographie Doppler couleur.

Les instruments haut de gamme tirent généralement le meilleur parti des capacités de traitement du signal numérique d'aujourd'hui, en commençant presque par la sortie des capteurs. Pour cette raison, ces appareils sont appelés systèmes ou plates-formes numériques (système numérique).

Questions de contrôle

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 du signal ultrasonore pulsé change-t-il avec la profondeur ?

4. Quels modes de fonctionnement sont prévus dans les scanners à ultrasons ?

5. Quel est le mode de fonctionnement V?

6. Quel est le mode de fonctionnement UNE?

7. Quel est le mode de fonctionnement M?

8. Quel est le mode de fonctionnement ré?

9. Expliquez le fonctionnement du transducteur à ultrasons.

10. Quelles configurations d'éléments piézoélectriques se trouvent dans différents types

capteurs ?

11. Quels types de capteurs existent dans les échographes ?

Dans les systèmes d'automatisation, le capteur est conçu pour convertir une valeur contrôlée ou régulée (paramètre d'un objet contrôlé) en un signal de sortie plus pratique pour un flux d'informations ultérieur. Par conséquent, le capteur est souvent appelé convertisseur, bien que ce terme soit trop général, car tout élément d'automatisme et de télémécanique, ayant une entrée et une sortie, est en quelque sorte un convertisseur.

Dans le cas le plus simple, le capteur n'effectue qu'une seule transformation Y=f(X), comme des forces en déplacement (dans un ressort), ou la température en une force électromotrice (dans un thermoélément), etc. Ce type de capteur est appelé capteurs à conversion directe. Cependant, dans certains cas, il n'est pas possible d'influencer directement la valeur d'entrée X sur la valeur d'entrée requise U (si une telle connexion est gênante ou si elle ne donne pas les qualités souhaitées). Dans ce cas, des transformations successives sont effectuées : la valeur d'entrée X affecte l'intermédiaire Z, et la valeur Z affecte la valeur requise Y :

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

Le résultat est une fonction qui relie X à Y :

Y=f2=F(X).

Le nombre de telles transformations successives peut être supérieur à deux, et dans le cas général, la liaison fonctionnelle entre Y et X peut passer par plusieurs valeurs intermédiaires :

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

Les capteurs avec de telles dépendances sont appelés capteurs en 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 récepteur et un organe exécutif. Souvent, le même élément structurel remplit les fonctions de plusieurs organes. Par exemple, une membrane élastique remplit la fonction d'organe récepteur (transformation de la pression en force) et la fonction d'organe exécutif (transformation de la force en déplacement).

Classement des capteurs.

L'exceptionnelle variété de capteurs utilisés dans l'automatisation moderne rend nécessaire leur classification. Actuellement, les types de capteurs suivants sont connus, qu'il convient de classer en fonction de la valeur d'entrée, ce qui correspond pratiquement au principe de fonctionnement :

On considère ici les capteurs les plus courants dont au moins une des grandeurs (entrée ou sortie) est électrique.

Les capteurs se distinguent également par la plage 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 1600°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 une variété de systèmes d'automatisation.

Les capteurs électriques font partie des éléments les plus importants des systèmes d'automatisation. À l'aide de capteurs, la valeur contrôlée ou régulée est convertie en un signal, en fonction du changement duquel se déroule l'ensemble du processus de régulation. Les plus utilisés en automatisation sont les capteurs avec un signal de sortie électrique. Cela s'explique tout d'abord par la commodité de transmettre un signal électrique à distance, son traitement et la possibilité de convertir l'énergie électrique en travail mécanique. En plus des capteurs électriques, mécaniques, hydrauliques et pneumatiques se sont généralisés.

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

Pour les modulateurs (capteurs paramétriques), l'énergie d'entrée agit sur le circuit électrique auxiliaire 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. Cela amplifie simultanément le signal reçu à l'entrée du capteur. 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 - résistance ohmique, inductance, capacité. Conformément à cela, des groupes de capteurs ohmiques, inductifs et capacitifs sont distingués.

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 une grandeur 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 qui provoquent la séparation des charges électriques. Selon ces phénomènes, les capteurs générateurs sont divisés en capteurs à induction, thermoélectriques, piézoélectriques et photoélectriques.

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

Capteurs potentiométriques et à jauge de contrainte.

Les capteurs potentiométriques sont utilisés pour convertir des mouvements angulaires ou linéaires en un signal électrique. Le capteur potentiométrique est une résistance variable, qui peut être connectée selon le circuit du rhéostat ou selon le circuit du potentiomètre (diviseur de tension).

Structurellement, un capteur potentiométrique est un dispositif électromécanique (Fig. 2-1), constitué d'un cadre 1 avec un fil mince (enroulement) enroulé dessus en alliages à haute résistivité, un contact glissant - balai 2 et un conducteur 3, réalisé sous la forme d'un contact glissant, ou d'un ressort hélicoïdal.

Le cadre avec le fil enroulé est fixe immobile et la brosse est reliée mécaniquement à la partie mobile de l'OS, dont le mouvement doit être converti en un signal électrique. Lorsque la brosse est déplacée, la résistance active Rx de la section de fil entre la brosse et l'un des fils d'enroulement du capteur change.

Selon le circuit de commutation du capteur, le déplacement peut être converti en un changement de résistance active ou de courant (lorsqu'il est connecté en série) ou en un changement de tension (lorsqu'il est allumé selon un circuit diviseur de tension). La précision de conversion en connexion série est considérablement affectée par le changement de résistance des fils de connexion, la résistance de transition entre la brosse et l'enroulement du capteur.

Dans les dispositifs d'automatisation, l'inclusion de capteurs potentiométriques en fonction du circuit diviseur de tension est plus souvent utilisée. Avec un mouvement unilatéral de la partie mobile du système d'exploitation, un circuit de commutation à cycle unique est utilisé, ce qui donne une caractéristique statique non réversible. Avec un mouvement bidirectionnel, un circuit push-pull est utilisé, donnant une caractéristique réversible (Fig. 2-2).

Selon la conception et la loi de fonctionnement qui relie 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 transversale du cadre sur toute la longueur. Le diamètre du fil et le pas d'enroulement sont constants. Au repos (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 ; l est la longueur de l'enroulement. La tension d'alimentation du capteur U0 et la longueur d'enroulement L sont des valeurs constantes, donc, sous la 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 de la brosse et la tension de sortie : Uout = f(x). Des potentiomètres fonctionnels sont souvent utilisés, ayant une caractéristique trigonométrique, exponentielle ou logarithmique. Les potentiomètres fonctionnels sont utilisés dans les automates de calcul analogiques, dans les compteurs de niveau de liquide à flotteur pour les réservoirs de formes géométriques complexes, etc. La dépendance fonctionnelle requise des capteurs potentiométriques peut être obtenue par différentes méthodes : en modifiant la hauteur du cadre du potentiomètre (en douceur ou en étapes), en shuntant des sections de l'enroulement du potentiomètre avec des résistances .

Capteurs potentiométriques multitours.

Ils sont une variante constructive des capteurs potentiométriques linéaires avec un mouvement angulaire de la brosse. Pour les capteurs multi-tours, la brosse doit tourner plusieurs fois d'un angle de 360° afin de se déplacer sur toute la longueur de l'enroulement L. Les avantages des capteurs multi-tours sont une grande précision, un seuil de sensibilité bas, des dimensions réduites, des inconvénients - un moment de frottement relativement important, une complexité de conception, la présence de plusieurs contacts glissants

et la 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

une plaque de verre ou de céramique sur laquelle est déposée une fine couche (plusieurs micromètres) de métal à haute résistivité. La captation d'un signal provenant de capteurs potentiométriques à film métallique est réalisée par des balais céramique-métal. Changer la largeur du film métallique ou son épaisseur permet d'obtenir une caractéristique linéaire ou non linéaire du capteur potentiométrique sans changer 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 filaires et le seuil de sensibilité est presque nul en raison de l'absence de spires d'enroulement.

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

Un capteur est un appareil miniature et complexe qui convertit des paramètres physiques en un signal. Il donne un signal sous une forme commode. La principale caractéristique d'un capteur est sa sensibilité. Les capteurs de position communiquent entre les parties mécaniques et électroniques de l'équipement. Ils sont utilisés 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 de l'objet. De plus, la condition physique n'a pas d'importance. Un objet peut être solide, liquide ou même fluide.

Avec l'aide de l'appareil, vous pouvez résoudre divers problèmes:

• Ils mesurent la position et le mouvement (angulaire et linéaire) des organes dans les machines de travail, les mécanismes. La mesure peut être combinée avec la transmission de données.
• Dans les systèmes de contrôle automatisés, la robotique peut être un lien de rétroaction.
• Contrôle du degré d'ouverture/fermeture des éléments.
• Réglage de la poulie 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, appareil et principe de fonctionnement

Les capteurs de position sont sans contact et avec contact.

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

Sans contact

Les capteurs de position sans contact ou les interrupteurs tactiles fonctionnent sans contact avec un objet en mouvement. Ils sont capables de réagir rapidement et de s'allumer fréquemment.

Sur la remorque, les actions sans contact sont :

• capacitif,
• inductif,
• optique,
• laser,
• ultrasonique,
• four micro onde,
• magnétiquement sensible.

Le sans contact peut être utilisé pour passer à une vitesse inférieure ou pour s'arrêter.

Inductif

Un capteur de proximité inductif fonctionne en modifiant le champ électromagnétique.

Les composants principaux du capteur inductif sont en laiton ou en polyamide. Les nœuds sont connectés les uns aux autres. La conception est fiable, capable de supporter de lourdes charges.

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

Le fonctionnement du 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 reçu, 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 un corps plat ou cylindrique classique, à l'intérieur duquel se trouvent des électrodes broches et un joint diélectrique. L'une des plaques suit de manière stable le mouvement d'un objet dans l'espace, en conséquence, la capacité change. À l'aide de ces appareils, le mouvement angulaire et linéaire des objets, leurs dimensions sont mesurées.

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, le mouvement des objets, après les interrupteurs de fin de course.
• Effectuez une mesure sans contact.
• Identifier la position des objets se déplaçant à grande vitesse.

barrière

Le capteur optique à barrière est désigné par la lettre latine « T ». Ce dispositif optique est à deux blocs. Utilisé pour détecter les objets capturés dans le champ de vision entre l'émetteur et le récepteur. Portée jusqu'à 100m.

Réflexe

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

la diffusion

Le capteur de diffusion est désigné par la lettre "D". Le boîtier de l'appareil est monobloc. Ces appareils ne nécessitent pas de mise au point précise. La conception est conçue pour fonctionner avec des objets proches. Portée 2 m.

Laser

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

La base du dispositif laser est de mesurer la distance à un objet à l'aide d'un triangle. Un faisceau laser est émis par le récepteur avec un parallélisme élevé, frappant la surface de l'objet, est réfléchi. La réflexion se produit à un certain angle. La valeur de l'angle dépend de la distance à laquelle se trouve l'objet. Le faisceau réfléchi est renvoyé vers le récepteur. Le microcontrôleur intégré lit les informations - il détermine les paramètres de l'objet et son emplacement.

Ultrasonique

Les transducteurs à ultrasons sont des dispositifs sensoriels utilisés pour convertir le courant électrique en ondes ultrasonores. Leur travail est basé sur l'interaction des vibrations ultrasonores avec l'espace contrôlé.

Les appareils fonctionnent sur le principe du radar - ils attrapent un objet par le signal réfléchi. La vitesse du son est constante. L'appareil est capable de calculer la distance à l'objet en fonction de la plage de temps où le signal est sorti et est revenu.

Four micro onde

Les détecteurs de mouvement à micro-ondes émettent des ondes électromagnétiques à haute fréquence. Le produit est sensible aux modifications des 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 réfléchisse 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.

Magnétiquement sensible

Ce type d'appareil est fabriqué en deux types:

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

Le premier peut fonctionner en AC et DC jusqu'à 300V ou à une tension proche de 0.

Un produit basé sur l'effet Hall avec un élément sensible surveille l'évolution des caractéristiques sous l'action d'un champ magnétique extérieur.

Contact

Les capteurs de contact sont des produits de type paramétrique. Si des transformations d'une grandeur mécanique sont observées, leur résistance électrique change. La conception du produit comporte 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 tenues par deux opérateurs installés à distance l'un de l'autre. Une plaque peut être le corps du récepteur.

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

Mercure

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

Utilisé par les automobilistes pour contrôler l'angle d'inclinaison de la suspension, l'ouverture du capot, le coffre. Il est également utilisé par les radioamateurs.

Applications

Les domaines d'utilisation des appareils miniatures sont vastes :

• Utilisé en génie mécanique pour l'assemblage, les essais, l'emballage, le soudage, le rivetage.
• Dans les laboratoires, ils sont utilisés pour le contrôle, la mesure.
• Technologie automobile, dans l'industrie du transport, technologie mobile. Le capteur de vitesse neutre le plus populaire pour la transmission manuelle. De nombreux systèmes de contrôle de véhicule ont des capteurs. Ils se trouvent dans le mécanisme de direction, les soupapes, les pédales, dans les systèmes du compartiment moteur, dans les systèmes de commande des rétroviseurs, des sièges, des toits rabattables.
• Ils sont utilisés dans la construction de robots, dans le domaine scientifique et dans le domaine de l'éducation.
• Technologie médicale.
• Agriculture et équipements spéciaux.
• Industrie du bois.
• Zone de travail des métaux, dans les machines à couper les métaux.
• Fabrication de fils.
• Conceptions de laminoirs, dans des machines-outils avec contrôle de programme.
• Systèmes de suivi.
• dans les systèmes de sécurité.
• Systèmes hydrauliques et pneumatiques.

Capteur de proximité inductif. Apparence

Dans l'électronique industrielle, les capteurs inductifs et autres sont largement utilisés.

L'article sera une critique (si vous voulez, de la vulgarisation scientifique). Des instructions réelles pour les capteurs et des liens vers des exemples sont donnés.

Types de capteurs

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

Plus précisément, on peut regarder Wikipédia : Capteur (capteur, de l'anglais capteur) - un concept dans les systèmes de contrôle, un convertisseur primaire, un élément d'un dispositif de mesure, de signalisation, de régulation ou de contrôle d'un système qui convertit une valeur contrôlée en un signal pratique à utiliser.

Il y a aussi beaucoup d'autres informations, mais j'ai ma propre vision, ingénierie-électronique-appliquée, de la question.

Il y a beaucoup de capteurs. Je n'énumérerai que les types de capteurs auxquels un électricien et un électronicien doivent faire face.

Inductif. Il est activé par la présence de métal dans la zone de déclenchement. D'autres noms sont capteur de proximité, capteur de position, induction, capteur de présence, interrupteur inductif, capteur de proximité ou interrupteur. Le sens est le même et ne doit pas être confondu. En anglais, ils écrivent « capteur de proximité ». En fait, il s'agit d'un capteur de métal.

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

Capacitif. Déclenché par 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 - un signal au contrôleur ou des pauses. C'est si discret. Il peut y avoir un capteur avec une sortie courant dont le courant est proportionnel à la pression absolue ou différentielle.

Interrupteurs de fin de course(capteur électrique). Il s'agit d'un interrupteur passif conventionnel qui fonctionne lorsqu'un objet le heurte ou appuie dessus.

Les capteurs peuvent également être appelés capteurs ou initiateurs.

Assez pour l'instant, passons au sujet de l'article.

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

Le capteur de proximité est basé sur un générateur avec une 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.

Le champ du capteur inductif. La plaque métallique modifie la fréquence de résonance du circuit oscillant

Schéma d'un capteur npn inductif. Un schéma fonctionnel est donné, sur lequel: un oscillateur 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 il sera possible de télécharger les sources.

Application du capteur inductif

Les capteurs de proximité inductifs sont largement utilisés dans l'automatisation industrielle pour déterminer la position de l'une ou l'autre partie du mécanisme. Le signal de la sortie du capteur peut être envoyé à l'entrée du contrôleur, du convertisseur de fréquence, du relais, du démarreur, etc. La seule condition est le respect du courant et de 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.

Soit dit en passant, les fabricants de capteurs avertissent 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.

Construction, type de carrosserie

Il y a deux options principales ici - cylindrique et rectangulaire. D'autres cas sont utilisés extrêmement rarement. Matériau du boîtier - métal (divers alliages) ou plastique.

Diamètre de la sonde cylindrique

Dimensions de base - 12 et 18mm. Les autres diamètres (4, 8, 22, 30 mm) sont rarement utilisés.

Pour fixer le capteur 18 mm, vous avez besoin de 2 clés pour 22 ou 24 mm.

Distance de commutation (jeu de travail)

Il s'agit de la distance 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 schémas.

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 pour l'installation, mais capricieux pour la charge. Ils fonctionnent mal avec une résistance de charge élevée et faible.

Capteur 2 fils. Schéma de commutation

La charge peut être connectée à n'importe quel fil, pour une tension constante, il est important de respecter la polarité. Pour les capteurs conçus pour fonctionner avec une tension alternative, ni la connexion de charge ni la polarité n'ont d'importance. Vous n'avez pas du tout besoin de penser à la façon 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 vers la charge sont utilisées (par exemple, PNP et NPN (transistor), ou commutation (relais). Le cinquième fil est la sélection du mode de fonctionnement ou de l'état de la 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 (sortie) :

Relais. Tout est clair ici. Le relais commute la tension requise ou l'un des fils d'alimentation. Ceci fournit une isolation galvanique complète du circuit d'alimentation du capteur, ce qui est 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 grands capteurs.

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. Au "moins" la charge est connectée en permanence.

Transistor NPN.La sortie est un transistor NPN, c'est-à-dire que le fil "négatif" ou neutre est commuté. La charge "plus" est connectée en permanence.

Vous pouvez clairement comprendre la différence en comprenant le principe de fonctionnement et les circuits de commutation des transistors. Cette règle 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 câblage des capteurs, ce qui montrera clairement ces différences.

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

Quel que soit le capteur, l'un de ses principaux paramètres est l'état électrique de la sortie au moment où le capteur n'est pas activé (il n'est en rien affecté).

La sortie à ce moment peut être activée (l'alimentation est fournie à la charge) ou désactivée. En conséquence, disent-ils - contact normalement fermé (normalement fermé, NC) ou 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 variétés, 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 de fonctionnement positive et négative

Ce concept fait plutôt référence à des actionneurs qui sont reliés à des capteurs (contrôleurs, relais).

La logique NÉGATIVE ou POSITIVE fait référence au niveau de tension qui active l'entrée.

Logique NÉGATIVE : l'entrée du contrôleur est activée (logique « 1 ») lorsqu'elle est connectée à GND. La borne S/S du contrôleur (fil commun pour les entrées numériques) doit être connectée au +24 Vcc. La logique négative est utilisée pour les capteurs NPN.

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

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

Suite de l'article -. Dans la deuxième partie, des circuits réels sont donnés et l'application pratique de différents types de capteurs à sortie transistor est envisagée.

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

capteur est appelé le convertisseur primaire d'une valeur contrôlée ou régulée 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 est constitué d'un seul élément récepteur (par exemple : thermocouple, thermomètre à résistance, etc.). Le capteur est caractérisé par des valeurs 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;

Une modification du signal de sortie résultant d'une modification du

propriétés du capteur ou modifications des conditions externes de son fonctionnement - modifications

température ambiante, fluctuations de tension, etc. appelé erreur de capteur;

Le décalage des changements de la valeur de sortie par rapport aux changements 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 particulier.

Des capteurs conçus pour mesurer les physiques (valeurs d'entrée non électriques du taux d'humidité, de la densité, de la température, etc.) les convertissent en valeurs de sortie électriques transmises à distance pour agir sur l'actionneur.

Les capteurs sont divisés en :

- sur rendez-vous- mesure du mouvement des forces, température, humidité, vitesse

- selon le principe d'action- électriques, mécaniques, thermiques, optiques et

- selon la méthode de transformation- quantité non électrique en électrique -

inductif, thermoélectrique, photovoltaïque, radioactif, actif

résistances (potentiométriques, tensométriques, etc.).

Les capteurs sont :

- prendre contact(directement en contact);

- sans contact(ne pas toucher : photoélectrique, ultrasonique,

radioactive, optique, etc.).

FAIRE DÉFILER

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

1. Pour contrôle et information :

1.1 qualité du sol compacté (densité);

1.2 calcul du montant des travaux effectués (km parcourus, eau fournie, etc.);

1.3 la vitesse de la machine ;

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

1.5 la quantité de matériaux en vrac dans le réservoir (ciment, sable, pierre concassée

2. Pour la régulation :

2.1 maintenir la température de consigne pendant le chauffage du béton ;

2.2 thermostat de liquide de refroidissement du moteur à combustion interne ;

2.3 pression du liquide dans le récipient (système) ;

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

2.5 capacité de charge des engins de levage et autres ;

2.6 hauteur de levage du corps de travail de la machine (flèche de grue, plate-forme de travail,

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

2.7 hauteur de levage de la charge de l'engin de levage ;

2.8 rotation de la flèche de la grue ;

2.9 restriction du mouvement de la machine le long des voies (tour ou pont roulant, chariots

2.10 limiter l'approche aux 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 les courts-circuits ;

2.13 protection contre les surtensions (sous-tensions);

2.14 arrêt de tous les moteurs et fixation avec des grappins pour les rails de la grue à tour, 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 le corps de travail (bulldozer - approfondissement de décharge, grattoir et niveleuse - approfondissement de couteau, pelle - approfondissement de godet);

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

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

3.4 détermination de la durée et maintien de 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 pour un bulldozer - un ensemble de "AKA-Dormash", "Combiplan-10 LP", lors de l'exécution de travaux à des élévations, une pente et une direction spécifiées ;

4.3 système de contrôle automatisé de niveleuse - "Profile-20",

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

4.4 système de contrôle automatisé du grattoir - «Kopir-Stabiplan-10» lors de l'excavation du sol ou du nivellement vertical à une marque donnée (position d'altitude du godet, déplacement de la paroi arrière du godet, approfondissement (élévation) du couteau du godet et réglage du moteur du tracteur et son orientation ;

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

Pour une représentation visuelle d'un système automatisé (automatique), des images graphiques sont utilisées :

Diagramme structurel, qui reflète la structure améliorée du système et la relation entre les points de contrôle et de gestion des objets ;

Diagramme fonctionnel, dessin sur lequel sont schématisés les équipements technologiques, les communications, les commandes et les outils d'automatisation (instruments, régulateurs, capteurs) avec des symboles, indiquant les liens entre

équipements technologiques et éléments d'automatisation. Le diagramme montre les paramètres soumis au contrôle et à la régulation ;

Ainsi que le principal, l'assemblage et d'autres schémas.