Vrste senzorjev in njihova imena so določena z uporabo različnih ultrazvočnih pretvornikov in načinov skeniranja v njih. Glede na vrsto pretvornikov ločimo:

● sektorski mehanski senzorji(sektorska mehanska sonda) - z enoelementnimi ali večelementnimi obročastimi mrežami;

● linearni senzorji z večelementnimi linearnimi nizi;

● konveksni in mikrokonveksni senzorji(konveksna ali mikrokonveksna sonda) - s konveksnimi oziroma mikrokonveksnimi rešetkami;

● fazni sektorski senzorji(phased array probe) - z večelementnimi linearnimi nizi;

● senzorji z dvodimenzionalno mrežo th, linearni, konveksni in sektorski.

Tukaj smo poimenovali glavne vrste senzorjev, ne da bi navedli njihov medicinski namen, delovno frekvenco in oblikovne značilnosti.

Pri sektorskih mehanskih senzorjih (sl. 2.11 a, 2.11 b) delovna površina (zaščitni pokrov) pokriva prostornino, v kateri je enoelementni ali obročni ultrazvočni pretvornik, ki se premika vzdolž vogala. Prostor pod pokrovčkom je napolnjen z akustično prozorno tekočino za zmanjšanje izgub pri prehodu ultrazvočnih signalov. Glavna značilnost sektorskih mehanskih senzorjev je poleg delovne frekvence kotna velikost sektor skeniranja, ki je naveden v oznaki senzorja (včasih je dodatno podana dolžina ustreznega loka H delovne površine). Primer označevanja: 3,5 MHz/90°.

V linearnih, konveksnih, mikrokonveksnih in faznih (sektorskih) elektronskih skenirnih senzorjih delovna površina sovpada z oddajno površino pretvornika, ki se imenuje zaslonka, in mu je enak po velikosti. Značilne velikosti zaslonk se uporabljajo pri oznakah senzorjev in pomagajo pri izbiri senzorja.

Pri linearnih senzorjih je tipična dolžina zaslonke L (slika 2.11 c), saj določa širino pravokotnega območja gledanja. Primer oznake za linearni senzor 7,5 MHz/42 mm.

Upoštevati je treba, da je širina območja gledanja v linearnem senzorju vedno manjša od 20-40% dolžine zaslonke. Tako, če je velikost zaslonke določena kot 42 mm, širina območja gledanja ni večja od 34 mm.

V konveksnih senzorjih je območje gledanja določeno z dvema značilnima dimenzijama - dolžino loka H (včasih njegove tetive), ki ustreza konveksnemu delovnemu delu, in kotno velikostjo sektorja skeniranja α v stopinjah. Slika 2.11 d primer oznake konveksnega senzorja: 3,5 MHz/60°/ 60 mm. Za označevanje uporabljajte polmer manj pogosto R ukrivljenost delovne površine, na primer:

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

riž. 2.11. Glavne vrste senzorjev za zunanji pregled: a, b-

sektor strojni (a – kardiološki, b – vodni

šoba); c – linearna elektronika; g – konveksno;

d – mikrokonveksna; e – fazni sektor

V mikrokonveksnih senzorjih je R karakteristični polmer ukrivljenosti delovne površine (odprtina), včasih je dodatno podan kot loka α, ki določa kotno velikost vidnega sektorja (slika 2.11e). Primer označevanja: 3,5 MHz/20R (polmer - 20 mm).

Za fazni sektorski senzor je kotna velikost sektorja elektronskega skeniranja podana v stopinjah. Primer označevanja: 3,5 MHz/90°.

Prikazano na sl. Za zunanji pregled se uporabljajo senzorji 2.11. Poleg njih obstaja veliko število intrakavitarnih in visoko specializiranih senzorjev.

Priporočljivo je uvesti razvrstitev senzorjev glede na področja medicinske uporabe.

1. Univerzalni senzorji za zunanji pregled(abdominalna sonda). Univerzalni senzorji se uporabljajo za pregled trebušne regije in medeničnih organov pri odraslih in otrocih.

2. Senzorji za površinske organe(sonda za majhne dele). Uporablja se za preučevanje plitko nameščenih majhnih organov in struktur (na primer ščitnice, perifernih žil, sklepov)

3. Srčni senzorji(srčna sonda). Za preučevanje srca se uporabljajo senzorji sektorskega tipa, kar je posledica posebnosti opazovanja skozi medrebrno vrzel. Uporabljajo se mehanski skenirni senzorji (enoelementni ali z obročastim nizom) in fazni elektronski senzorji.

4. Senzorji za pediatrijo(podiatrične sonde). Za pediatrične bolnike se uporabljajo isti senzorji kot za odrasle. , vendar le z višjo frekvenco (5 ali 7,5 MHz), kar vam omogoča več visoka kvaliteta slike. To je mogoče zaradi majhnosti bolnikov.

5. Intrakavitarni senzorji(intrakavitarne sonde). Obstaja veliko različnih intrakavitetnih senzorjev, ki se razlikujejo po svojih področjih medicinske uporabe.

● Transvaginalni (intravaginalni) senzorji (transvaginalna ali edovaginalna sonda).

● Transrektalna ali endorektalna sonda.

● Intraoperativne sonde.

● Transuretralne sonde.

● Transezofagealne sonde.

● Intravaskularne sonde.

6. Biopsijske ali punkcijske sonde(biopsijske ali punkcijske sonde). Uporablja se za natančno vodenje biopsijske ali punkcijske igle. V ta namen so posebej zasnovani senzorji, pri katerih lahko igla preide skozi luknjo (ali režo) na delovni površini (odprtino).

7. Visoko specializirani senzorji. Večina zgoraj omenjenih senzorjev ima precej širok spekter uporabe. Hkrati je mogoče ločiti skupino senzorjev z ozkimi aplikacijami, ki jih je treba posebej omeniti.

● Oftalmološke sonde.

● Senzorji za transkranialne sonde.

● Senzorji za diagnosticiranje sinusitisa, sinusitisa in sinusitisa.

● Senzorji za veterino (veterinarske sonde).

8. Širokopasovni in večfrekvenčni senzorji. Širokopasovni senzorji se vedno bolj uporabljajo v sodobnih kompleksnih napravah. Ti senzorji so zasnovani podobno kot zgoraj obravnavani običajni senzorji in se od njih razlikujejo po tem, da uporabljajo širokopasovni ultrazvočni pretvornik, tj. senzor s širokim delovnim frekvenčnim pasom.

9. Doppler senzorji. Senzorji se uporabljajo samo za pridobivanje informacij o hitrosti oziroma spektru hitrosti pretoka krvi v žilah. Ti senzorji so opisani v razdelkih, posvečenih Dopplerjevim ultrazvočnim napravam.

10. Senzorji za 3D slikanje. Posebni senzorji za pridobivanje 3D (tridimenzionalnih) slik se redko uporabljajo. Običajni dvodimenzionalni slikovni senzorji se pogosteje uporabljajo skupaj z posebne naprave, ki zagotavlja skeniranje vzdolž tretje koordinate.

Kakovost pridobljenih informacij je odvisna od tehnične ravni naprave – bolj ko je naprava zapletena in napredna, višja je kakovost diagnostičnih informacij. Praviloma po tehnični nivo naprave delimo v štiri skupine: enostavne naprave; naprave srednjega razreda; vrhunske naprave; vrhunske (včasih imenovane tudi vrhunske) naprave.

Med proizvajalci in uporabniki ultrazvočne diagnostične opreme ni enotnih kriterijev za ocenjevanje razreda naprav, saj je lastnosti in parametrov, po katerih lahko naprave med seboj primerjamo, zelo veliko. Kljub temu je mogoče oceniti stopnjo zahtevnosti opreme, od katere je v veliki meri odvisna kakovost pridobljenih informacij. Eden glavnih tehničnih parametrov, ki določajo stopnjo kompleksnosti ultrazvočnega skenerja, je največje število sprejemnih in oddajnih kanalov v elektronski enoti naprave, saj večje kot je število kanalov, boljša je občutljivost in ločljivost - glavni značilnosti kakovosti ultrazvočne slike.

V enostavnih (običajno prenosnih) ultrazvočnih skenerjih število oddajnih in sprejemnih kanalov ni večje od 16, v napravah srednjega in višjega razreda - 32, 48 in 64. V napravah visokega razreda je lahko število kanalov več kot 64, na primer 128, 256, 512 in še več. Ultrazvočni skenerji višjega in višjega cenovnega razreda so praviloma naprave z barvnim Dopplerjevim kartiranjem.

Naprave višjega cenovnega razreda običajno kar najbolje izkoristijo sodobne zmogljivosti digitalna obdelava signale, ki se začnejo skoraj od izhoda senzorjev. Zaradi tega se takšne naprave imenujejo digitalni sistemi ali platforme.

Kontrolna vprašanja

1. Kaj je akustična impedanca in njen vpliv na odboj

ultrazvok?

2. Kako je dušenje ultrazvoka v bioloških tkivih odvisno od frekvence?

3. Kako se spekter impulznega ultrazvočnega signala spreminja z globino?

4. Kateri načini delovanja so na voljo v ultrazvočnih skenerjih?

5. Kakšen je način delovanja? IN?

6. Kakšen je način delovanja? A?

7. Kakšen je način delovanja? M?

8. Kakšen je način delovanja? D?

9.Pojasnite delovanje ultrazvočnega pretvornika.

10. Kakšne konfiguracije piezoelementov najdemo v različne vrste

senzorji?

11. Katere vrste senzorjev obstajajo v ultrazvočnih skenerjih?

V sistemih za avtomatizacijo je senzor zasnovan za pretvorbo nadzorovane ali nadzorovane količine (parametra nadzorovanega predmeta) v izhodni signal, ki je bolj primeren za nadaljnje gibanje informacij. Zato se senzor pogosto imenuje pretvornik, čeprav je ta izraz preveč splošen, saj je vsak element avtomatizacije in telemehanike, ki ima vhod in izhod, v eni ali drugi meri pretvornik.

V najenostavnejšem primeru senzor izvaja samo eno transformacijo Y=f(X), kot je na primer sila v gibanju (v vzmeti), ali temperatura v elektromotorno silo (v termoelementu) itd. Ta tip senzorja se imenuje senzorji neposredne pretvorbe. Vendar pa v številnih primerih ni mogoče neposredno vplivati ​​na vhodno vrednost X na zahtevano vhodno vrednost U (če je taka povezava neprijetna ali ne zagotavlja želenih kvalitet). V tem primeru se izvajajo zaporedne transformacije: vhodna vrednost X vpliva na vmesni Z, vrednost Z pa na zahtevano vrednost Y:

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

Rezultat je funkcija, ki povezuje X z Y:

Y=f2=F(X).

Število takih zaporednih transformacij je lahko več kot dve in v splošnem primeru lahko funkcionalna povezava med Y in X poteka skozi številne vmesne količine:

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

Senzorji, ki imajo takšne odvisnosti, se imenujejo senzorji s serijsko pretvorbo. Vsi drugi deli so poklicani vmesna telesa. V senzorju z dvema transformacijama ni vmesnih organov, ima le senzorski in prožilni organ. Pogosto enako strukturni element opravlja funkcije več organov. Na primer, elastična membrana opravlja funkcijo zaznavalnega organa (pretvarja pritisk v silo) in funkcijo izvršilnega organa (pretvarja silo v premik).

Razvrstitev senzorjev.

Izjemna raznolikost senzorjev, ki se uporabljajo v sodobni avtomatizaciji, zahteva njihovo klasifikacijo. Trenutno poznamo naslednje tipe senzorjev, ki jih najprimerneje razvrstimo glede na vhodno vrednost, ki praktično ustreza principu delovanja:

Tukaj obravnavamo najpogostejše senzorje, pri katerih je vsaj ena od veličin (vhod ali izhod) električna.

Senzorje odlikuje tudi razpon variacije vhodnega signala. Nekateri električni temperaturni senzorji so na primer zasnovani za merjenje temperatur od 0 do 100 °C, drugi pa za merjenje temperatur od 0 do 1600 °C. Zelo pomembno je, da je obseg spremembe izhodnega signala enak (enoten) za različne naprave. Poenotenje izhodnih signalov senzorjev v največji meri omogoča uporabo skupnih ojačevalnih in sprožilnih elementov različne sisteme avtomatizacija.

Električni senzorji so med najbolj pomembne elemente sistemi avtomatizacije. S pomočjo senzorjev se nadzorovana ali nadzorovana količina pretvori v signal, odvisno od spremembe v kateri poteka celoten proces krmiljenja. Najbolj razširjeni senzorji v avtomatizaciji so senzorji z električnim izhodnim signalom. To je razloženo predvsem s priročnostjo prenosa električnega signala na daljavo, njegovo obdelavo in možnostjo pretvorbe električna energija v mehansko delo. Poleg električnih so se razširili mehanski, hidravlični in pnevmatski senzorji.

Električni senzorji so glede na princip transformacije, ki ga proizvajajo, razdeljeni na dve vrsti - modulatorji in generatorji.

Pri modulatorjih (parametričnih senzorjih) vhodna energija vpliva na pomožno električni tokokrog, spreminjanje njegovih parametrov in moduliranje vrednosti in narave toka ali napetosti iz zunanjega vira energije. Zaradi tega se signal, prejet na vhod senzorja, hkrati ojača. Prisotnost zunanjega vira energije je predpogoj za delovanje senzorjev – modulatorjev.

riž. 1. Funkcionalni bloki senzorja - modulatorja (a) in senzorja - generatorja (b).

Modulacija se izvaja s spreminjanjem enega od treh parametrov - ohmskega upora, induktivnosti, kapacitivnosti. V skladu s tem ločimo skupine ohmskih, induktivnih in kapacitivnih senzorjev.

Vsako od teh skupin lahko razdelimo na podskupine. Tako lahko najobsežnejšo skupino ohmskih senzorjev razdelimo na podskupine: merilniki napetosti, potenciometri, termistorji, fotoupori. Druga podskupina vključuje možnosti za induktivne senzorje, magnetoelastične in transformatorske. Tretja podskupina združuje različne tipe kapacitivnih senzorjev.

Druga vrsta - senzorski generatorji so preprosto pretvorniki. Temeljijo na pojavu elektromotorne sile pod vplivom različnih procesov, povezanih z nadzorovano količino. Do pojava takšne elektromotorne sile lahko pride na primer zaradi elektromagnetne indukcije, termoelektrike, piezoelektrike, fotoelektrike in drugih pojavov, ki povzročajo ločitev električni naboji. Glede na te pojave delimo generatorske senzorje na indukcijske, termoelektrične, piezoelektrične in fotoelektrične.

Možne so tudi skupine električnih, elektrostatičnih, Hallovih senzorjev itd.

Potenciometrični in merilni senzorji.

Potenciometrični senzorji se uporabljajo za pretvorbo kotnih ali linearnih gibov v električni signal. Potenciometrični senzor je spremenljivi upor, ki ga je mogoče povezati z reostatskim vezjem ali vezjem potenciometra (napetostnega delilnika).

Strukturno je potenciometrični senzor elektromehanska naprava (slika 2-1), sestavljena iz okvirja 1 s tanko žico (navitje), navito na njej iz zlitin z visoko upornost, drsni kontakt - krtačo 2 in tokovni vodnik 3, izdelan v obliki drsnega kontakta ali spiralne vzmeti.

Okvir z navito žico je pritrjen nepremično, krtača pa je mehansko povezana z gibljivim delom operacijskega ojačevalnika, katerega gibanje je treba pretvoriti v električni signal. Ko se krtača premakne, se spremeni aktivni upor Rx žice med krtačo in enim od sponk navitja senzorja.

Odvisno od priključnega vezja senzorja se lahko gibanje pretvori v spremembo aktivnega upora ali toka (pri zaporedni povezavi vezja) ali v spremembo napetosti (pri povezavi napetostnega delilnika). Na natančnost pretvorbe pri zaporedni povezavi pomembno vplivajo spremembe upora povezovalnih žic in prehodnega upora med ščetko in navitjem senzorja.

V napravah za avtomatizacijo se pogosteje uporablja vključitev potenciometričnih senzorjev z uporabo vezja delilnika napetosti. Pri enostranskem premikanju gibljivega dela operacijskega ojačevalnika se uporablja enociklično preklopno vezje, ki daje ireverzibilno statično karakteristiko. Za dvostransko gibanje se uporablja potisno-vlečno preklopno vezje, ki daje reverzibilno karakteristiko (slika 2-2).

Glede na zasnovo in funkcionalni zakon, ki povezuje izhodni signal senzorja z gibanjem krtače, ločimo več vrst potenciometričnih senzorjev.

Linearni potenciometrični senzorji.

Imajo enak prerez okvirja po celotni dolžini. Premer žice in korak navitja sta konstantna. V stanju mirovanja (z obremenitvijo Rn→∞ in I→0) je izhodna napetost linearnega potenciometričnega senzorja Uout sorazmerna s premikanjem ščetke x: Uout = (U0/L)x, kjer je U0 napajalna napetost senzorja ; l-dolžina navitja. Napajalna napetost tipala U0 in dolžina navitja L sta torej konstantni vrednosti končna oblika: Uout = kx, kjer je k=U0/L prenosni koeficient.

Funkcionalni potenciometrični senzorji.

Imajo funkcionalno nelinearno razmerje med gibanjem krtač in izhodno napetostjo: Uout= f(x). Pogosto se uporabljajo funkcionalni potenciometri s trigonometričnimi, močnostnimi ali logaritemskimi karakteristikami. Funkcionalni potenciometri se uporabljajo v analognih avtomatskih računalniških napravah, v plavajočih merilnikih nivoja tekočine za rezervoarje kompleksnih geometrijskih oblik itd. Zahtevano funkcionalno odvisnost lahko pridobite s potenciometričnimi senzorji različne metode: s spreminjanjem višine okvirja potenciometra (gladko ali stopničasto), mimo odsekov navitja potenciometra z upori.

Večobratni potenciometrični senzorji.

So konstruktivna sorta linearni potenciometrični senzorji s kotnim premikanjem krtače. Pri večobratnih senzorjih se mora krtača večkrat zavrteti za kot 360°, da lahko premakne celotno dolžino navitja L. Prednosti večobratnih senzorjev so visoka natančnost, nizek prag občutljivosti, majhne dimenzije, slabosti - relativno velik moment trenja, zapletenost konstrukcije, prisotnost več drsnih kontaktov

in težave pri uporabi v sistemih visoke hitrosti.

Potenciometrični senzorji s kovinsko folijo.

To je nova obetavna zasnova potenciometričnih senzorjev. Njihov okvir je

stekleno ali keramično ploščo, na katero se nanaša tanek sloj(nekaj mikrometrov) kovine z visoko upornostjo. Signal potenciometričnih senzorjev s kovinskim filmom se zbira s kovinsko-keramičnimi ščetkami. Spreminjanje širine kovinskega filma ali njegove debeline vam omogoča, da dobite linearno ali nelinearno karakteristiko potenciometričnega senzorja, ne da bi spremenili njegovo zasnovo. Z obdelavo z elektronskim ali laserskim žarkom je mogoče samodejno prilagoditi upor senzorja in njegove karakteristike na podane vrednosti. Dimenzije potenciometričnih senzorjev s kovinskim filmom so bistveno manjše od žičnih senzorjev, prag občutljivosti pa je zaradi odsotnosti zavojev navitja praktično enak nič.

Pri ocenjevanju potenciometričnih senzorjev je treba upoštevati, da imajo tako bistvene prednosti kot velike slabosti. Njihove prednosti so: enostavnost oblikovanja; visoka stopnja izhodni signal (napetost - do nekaj deset voltov, tok - do nekaj deset miliamperov); sposobnost delovanja na enosmerni in izmenični tok. Njihove pomanjkljivosti so: premalo visoka zanesljivost in omejena vzdržljivost zaradi prisotnosti drsnega kontakta in abrazije navitja; vpliv na karakteristike odpornosti proti obremenitvi; izgube energije zaradi disipacije moči zaradi aktivnega upora navitja; sorazmerno velik navor, potreben za vrtenje gibljivega dela senzorja s krtačo.

Senzor je miniaturna kompleksna naprava, ki pretvarja fizične parametre v signal. Daje signal v priročni obliki. Glavna značilnost senzorja je njegova občutljivost. Senzorji položaja komunicirajo med mehanskimi in elektronskimi deli opreme. Uporabljajo ga za avtomatizacijo procesov. Te naprave se uporabljajo v številnih panogah.

Senzorji položaja so lahko različnih oblik. Izdelani so za posebne namene. S pomočjo naprave lahko določite lokacijo predmeta. Poleg tega fizično stanje ni pomembno. Objekt lahko ima trdna, biti v tekočem stanju ali celo prosto tekoč.

Z uporabo naprave lahko rešite različne težave:

• Merijo položaj in gibanje (kotno in linearno) organov v delovnih strojih in mehanizmih. Meritev lahko kombiniramo s prenosom podatkov.
• V avtomatiziranih krmilnih sistemih je robotika lahko povratna povezava.
• Kontrola stopnje odpiranja/zapiranja elementov.
• Nastavitev vodilnih jermenic.
• Električni pogon.
• Določanje podatkov o razdalji do objektov brez sklicevanja nanje.
• Preverjanje delovanja mehanizmov v laboratorijih, to je izvajanje testov.

Razvrstitev, naprava in princip delovanja

Senzorji položaja so lahko brezkontaktni ali kontaktni.

• Brezkontaktne so te naprave induktivne, magnetne, kapacitivne, ultrazvočne in optične. S pomočjo magnetnega, elektromagnetnega ali elektrostatičnega polja tvorijo povezavo s predmetom.
• Kontakt. Najpogostejši v tej kategoriji je kodirnik.

Brezkontaktno

Brezkontaktni senzorji položaja ali stikalo na dotik se sprožijo brez stika s premikajočim se predmetom. Sposobni so se hitro odzvati in se pogosto vklopiti.

Glede na napovednik so brezstična dejanja:

• kapacitivni,
• induktivni,
• optični,
• laser,
• ultrazvočni,
• mikrovalovna pečica,
• magnetno občutljiva.

Brezkontaktne lahko uporabite za preklop na nižjo hitrost ali zaustavitev.

Induktivno

Induktivni brezkontaktni senzor deluje zaradi sprememb v elektromagnetnem polju.

Glavna vozlišča induktivni senzor iz medenine ali poliamida. Vozlišča so med seboj povezana. Zasnova je zanesljiva in lahko prenese velike obremenitve.

• Generator ustvarja elektromagnetno polje.
• Schmidtov sprožilec obdeluje informacije in jih posreduje drugim vozliščem.
• Ojačevalnik je sposoben prenašati signal na velike razdalje.
• LED indikator pomaga spremljati njegovo delovanje in slediti spremembam nastavitev.
• Spojina - filter.

Delovanje induktivne naprave se začne od trenutka, ko je generator vklopljen, nastane elektromagnetno polje. Polje vpliva na vrtinčne tokove, ki spreminjajo amplitudo nihanj generatorja. Toda generator se prvi odzove na spremembe. Ko premični kovinski predmet vstopi v polje, se pošlje signal krmilni enoti.

Ko signal prispe, se obdela. Velikost signala je odvisna od glasnosti predmeta in od razdalje, ki ločuje objekt od naprave. Nato se signal pretvori.

Kapacitivni

Kapacitivni senzor ima lahko navzven običajno ravno ali cilindrično telo, znotraj katerega so zatične elektrode in dielektrični distančnik. Ena od plošč stabilno sledi gibanju predmeta v prostoru, zaradi česar se spreminja zmogljivost. Te naprave se uporabljajo za merjenje kotnega in linearnega gibanja predmetov in njihovih dimenzij.

Kapacitivni izdelki so preprosti, imajo visoko občutljivost in nizko vztrajnost. Zunanji vpliv električnih polj vpliva na občutljivost naprave.

Optični

• Izmerite položaj in gibanje predmetov za končnimi stikali.
• Izvedite brezkontaktne meritve.
• Določite položaj predmetov, ki se premikajo z veliko hitrostjo.

Pregrada

Določen je pregradni optični senzor latinska črka"T". Ta optična naprava je dvobločna. Uporablja se za zaznavanje padajočih predmetov v območje gledanja med oddajnikom in sprejemnikom. Domet pokritosti do 100m.

Refleks

Črka "R" označuje refleksni optični senzor. Reflex izdelek vsebuje oddajnik in sprejemnik v enem ohišju. Reflektor služi kot refleksija žarka. Za zaznavanje predmeta z zrcalno površino je v senzorju nameščen polarizacijski filter. Domet do 8m.

Difuzija

Difuzijski senzor je označen s črko "D". Ohišje naprave je monoblok. Te naprave ne zahtevajo natančnega ostrenja. Zasnova je zasnovana za delo s predmeti, ki se nahajajo na blizu. Domet 2 m.

Laser

Laserski senzorji imajo visoka natančnost. Lahko ugotovijo, kje se premika, in podajo natančne dimenzije predmeta. Te naprave so majhne. Poraba energije naprav je minimalna. Izdelek lahko takoj prepozna nekoga drugega in takoj vklopi alarm.

Osnove dela lasersko napravo- meriti razdaljo do predmeta s trikotnikom. Laserski žarek se oddaja iz sprejemnika z visoko paralelnostjo, zadene površino predmeta in se odbije. Odboj se pojavi pod določenim kotom. Velikost kota je odvisna od razdalje, na kateri se predmet nahaja. Odbiti žarek se vrne v sprejemnik. Integrirani mikrokrmilnik bere informacije - določa parametre objekta in njegovo lokacijo.

Ultrazvočno

Ultrazvočni senzorji so senzorične naprave, ki se uporabljajo za pretvorbo električni tok v ultrazvočne valove. Njihovo delo temelji na interakciji ultrazvočnih vibracij z nadzorovanim prostorom.

Naprave delujejo po principu radarja - objekt zaznajo po odbitem signalu. Hitrost zvoka je stalna vrednost. Naprava lahko izračuna razdaljo do predmeta glede na časovni razpon, ko je signal prišel in se vrnil.

Mikrovalovna pečica

Mikrovalovni senzorji gibanja oddajajo visokofrekvenčne elektromagnetne valove. Izdelek je občutljiv na spremembe v odbitih valovih, ki jih ustvarjajo predmeti v nadzorovanem območju. Predmet je lahko toplokrven, živ ali samo predmet. Pomembno je, da predmet odbija radijske valove.

Uporabljeno načelo radarja vam omogoča zaznavanje predmeta in izračun hitrosti njegovega gibanja. Pri premikanju se naprava aktivira. To je Dopplerjev učinek.

Magnetno občutljiv

Ta vrsta naprave je izdelana v dveh vrstah:

• na podlagi mehanskih kontaktov;
• temelji na Hallovem učinku.

Prvi lahko deluje pri spremenljivki in DC do 300V ali pri napetosti blizu 0.

Izdelek, ki temelji na Hallovem učinku, uporablja občutljiv element za spremljanje sprememb karakteristik pod vplivom zunanjega magnetnega polja.

Kontakt

Kontaktni senzorji so izdelki parametričnega tipa. Če opazimo transformacije mehanske količine, se spremenijo električni upor. Zasnova izdelka vsebuje dve elektrodi, ki zagotavljata stik vhoda sprejemnika s tlemi. Kapacitivni pretvornik je sestavljen iz dveh kovinskih plošč, ki ju držita dva operaterja, nameščena drug od drugega. Ena plošča je lahko telo sprejemnika.

Senzor kontaktnega kota se imenuje kodirnik in se uporablja za določanje kota vrtenja vrtečega se predmeta. Nevtralno je odgovorno za način delovanja motorja.

Merkur

Živosrebrni senzorji položaja imajo stekleno ohišje in so po velikosti podobni neonski svetilki. V vakuumsko zaprti steklenici sta dva kontaktna zatiča s kapljico krogle živega srebra.

Uporabljajo ga vozniki za nadzor kota vzmetenja, odpiranje pokrova in prtljažnika. Uporabljajo ga tudi radioamaterji.

Področja uporabe

Področja uporabe miniaturnih naprav so obsežna:

• Uporablja se v strojništvu za montažo, testiranje, pakiranje, varjenje, zakovice.
• V laboratorijih se uporabljajo za nadzor in merjenje.
• Avtomobilska tehnologija, prometna industrija, mobilna oprema. Najbolj priljubljen je senzor nevtralne prestave za ročne menjalnike. Veliko sistemov za nadzor vozil vsebuje senzorje. Prisotni so v krmilnem mehanizmu, ventilih, pedalih, v sistemih motornega prostora, v krmilnih sistemih za ogledala, sedeže in zložljive strehe.
• Uporabljajo se pri načrtovanju robotov, na znanstvenem področju in v izobraževanju.
• Medicinska tehnologija.
• Kmetijstvo in specialna oprema.
• Lesnopredelovalna industrija.
• Področje obdelave kovin, v kovinskorezalnih strojih.
• Proizvodnja žice.
• Načrti valjarn, v strojih s programskim vodenjem.
• Sledilni sistemi.
• V varnostnih sistemih.
• Hidravlični in pnevmatski sistemi.

Induktivni senzor bližine. Videz

V industrijski elektroniki se induktivni in drugi senzorji uporabljajo zelo široko.

Članek bo pregled (če želite, poljudna znanost). Na voljo so resnična navodila za senzorje in povezave do primerov.

Vrste senzorjev

Torej, kaj točno je senzor? Senzor je naprava, ki proizvede določen signal, ko se zgodi določen dogodek. Povedano drugače, senzor se pod določenim pogojem aktivira, na njegovem izhodu pa se pojavi analogni (sorazmeren vhodnemu učinku) ali diskretni (binarni, digitalni, t.j. dve možni ravni) signal.

Natančneje lahko pogledamo Wikipedijo: Senzor (senzor, iz angleškega senzorja) je koncept v krmilnih sistemih, primarni pretvornik, element merilne, signalne, regulacijske ali krmilne naprave sistema, ki pretvori nadzorovano količino v signal, primeren za uporabo.

Veliko je tudi drugih informacij, vendar imam svojo, inženirsko-elektronsko-aplikativno, vizijo problematike.

Obstaja veliko različnih senzorjev. Naštel bom samo tiste tipe senzorjev, s katerimi se morajo ukvarjati električarji in elektroniki.

Induktivno. Aktivira se s prisotnostjo kovine v sprožilni coni. Druga imena so senzor bližine, senzor položaja, induktivni, senzor prisotnosti, induktivno stikalo, senzor bližine ali stikalo. Pomen je enak in ni ga treba zamenjevati. V angleščini pišejo "senzor bližine". Pravzaprav je to kovinski senzor.

Optični. Druga imena so fotosenzor, fotoelektrični senzor, optično stikalo. Ti se uporabljajo tudi v vsakdanjem življenju, imenujejo se "svetlobni senzorji"

Kapacitivni. Sproži prisotnost skoraj katerega koli predmeta ali snovi na področju dejavnosti.

Pritisk. Ni tlaka zraka ali olja - signal krmilniku ali bruhanje. To je, če je diskretno. Lahko bi bil senzor z trenutni izhod, katerega tok je sorazmeren z absolutnim ali diferenčnim tlakom.

Končna stikala(električni senzor). To je preprosto pasivno stikalo, ki se sproži, ko predmet povozi ali ga pritisne.

Lahko se imenujejo tudi senzorji senzorji oz pobudniki.

Za zdaj je dovolj, preidimo na temo članka.

Induktivni senzor je diskreten. Signal na njegovem izhodu se pojavi, ko je v določenem območju prisotna kovina.

Senzor bližine temelji na generatorju z induktorjem. Od tod tudi ime. Ko se v elektromagnetnem polju tuljave pojavi kovina, se to polje močno spremeni, kar vpliva na delovanje vezja.

Indukcijsko senzorsko polje. Kovinska plošča spremeni resonančno frekvenco nihajnega kroga

Induktivno npn senzorsko vezje. Prikazan je funkcionalni diagram, ki prikazuje: generator z nihajnim krogom, pragovno napravo (komparator), izhodni tranzistor NPN, zaščitne zener diode in diode

Večina slik v članku ni mojih, na koncu lahko prenesete vire.

Uporaba induktivnega senzorja

Induktivni senzorji bližine se pogosto uporabljajo v industrijski avtomatizaciji za določanje položaja določenega dela mehanizma. Signal iz izhoda senzorja je lahko vhod v krmilnik, frekvenčni pretvornik, rele, zaganjalnik itd. Edini pogoj je ujemanje toka in napetosti.

Delovanje induktivnega senzorja. Zastavica se premakne v desno in ko doseže območje občutljivosti senzorja, se senzor sproži.

Mimogrede, proizvajalci senzorjev opozarjajo, da ni priporočljivo priključiti žarnice z žarilno nitko neposredno na izhod senzorja. O razlogih sem že pisal - .

Značilnosti induktivnih senzorjev

Kako se senzorji razlikujejo?

Skoraj vse, kar je povedano spodaj, ne velja samo za induktivno, ampak tudi za optični in kapacitivni senzorji.

Zasnova, vrsta ohišja

Obstajata dve glavni možnosti - valjaste in pravokotne. Drugi primeri se uporabljajo zelo redko. Material ohišja - kovina (različne zlitine) ali plastika.

Premer cilindričnega senzorja

Glavne dimenzije – 12 in 18 mm. Drugi premeri (4, 8, 22, 30 mm) se redko uporabljajo.

Za pritrditev senzorja 18 mm potrebujete 2 ključa 22 ali 24 mm.

Preklopna razdalja (delovna vrzel)

To je razdalja do kovinske plošče, pri kateri je zagotovljeno zanesljivo delovanje senzorja. Za miniaturne senzorje je ta razdalja od 0 do 2 mm, za senzorje s premerom 12 in 18 mm - do 4 in 8 mm, za velike senzorje - do 20 ... 30 mm.

Število žic za povezavo

Pojdimo k vezju.

2-žilni. Senzor je priključen neposredno na tokokrog bremena (na primer tuljava zaganjalnika). Tako kot prižigamo luči doma. Priročen za namestitev, vendar muhast glede obremenitve. Slabo delujejo tako z visoko kot z nizko odpornostjo na obremenitev.

2-žilni senzor. Shema povezave

Obremenitev lahko priključite na katero koli žico, za konstantno napetost je pomembno ohraniti polarnost. Pri senzorjih, zasnovanih za delovanje z izmenično napetostjo, nista pomembna niti povezava bremena niti polarnost. Sploh vam ni treba razmišljati, kako jih povezati. Glavna stvar je zagotoviti tok.

3-žilni. Najpogostejši. Obstajata dve žici za napajanje in ena za obremenitev. Povedal vam bom več ločeno.

4- in 5-žilni. To je mogoče, če sta uporabljena dva obremenitvena izhoda (npr. PNP in NPN (tranzistor), ali preklop (rele). Peta žica je izbira načina delovanja ali stanja izhoda.

Vrste senzorskih izhodov glede na polariteto

Vsi diskretni senzorji imajo lahko samo 3 vrste izhodov, odvisno od ključnega (izhodnega) elementa:

Rele. Tukaj je vse jasno. Rele preklopi zahtevano napetost ali eno od napajalnih žic. S tem je zagotovljena popolna galvanska ločitev od napajalnega kroga senzorja, kar je glavna prednost takega kroga. To pomeni, da lahko ne glede na napajalno napetost senzorja vklopite / izklopite obremenitev s katero koli napetostjo. Uporablja se predvsem v senzorjih velikih dimenzij.

Tranzistor PNP. To je senzor PNP. Izhod je tranzistor PNP, to je "pozitivna" žica je preklopljena. Obremenitev je stalno priključena na "minus".

Tranzistor NPN.Na izhodu je tranzistor NPN, to je, da se preklopi "negativna" ali nevtralna žica. Obremenitev je stalno priključena na "plus".

Razliko lahko jasno razumete z razumevanjem načela delovanja in preklopnih vezij tranzistorjev. Naslednje pravilo vam bo pomagalo: kjer je priključen oddajnik, je ta žica preklopljena. Druga žica je trajno povezana z bremenom.

Spodaj bo podano diagrami povezav senzorjev, ki bo jasno pokazal te razlike.

Vrste senzorjev glede na stanje izhoda (NC in NO)

Ne glede na senzor je eden njegovih glavnih parametrov električno stanje izhoda v trenutku, ko senzor ni aktiviran (nanj ni vpliva).

Izhod v tem trenutku se lahko vklopi (napaja se obremenitev) ali izklopi. V skladu s tem pravijo - normalno zaprt (normalno zaprt, NC) kontakt ali normalno odprt (NO) kontakt. V tuji opremi – NC in NO.

To pomeni, da je glavna stvar, ki jo morate vedeti o tranzistorskih izhodih senzorjev, da so lahko 4 vrste, odvisno od polarnosti izhodnega tranzistorja in začetnega stanja izhoda:

• PNP ŠT
• PNP NC
• NPN ŠT
• NPN NC

Pozitivna in negativna logika dela

Ta koncept se bolj nanaša na aktuatorje, ki so povezani s senzorji (krmilniki, releji).

NEGATIVNA ali POZITIVNA logika se nanaša na nivo napetosti, ki aktivira vhod.

NEGATIVNA logika: vhod krmilnika je aktiviran (logika “1”), ko je priključen na OZEMO. Priključek S/S krmilnika (skupna žica za diskretne vhode) mora biti priključen na +24 VDC. Za senzorje tipa NPN se uporablja negativna logika.

POZITIVNA logika: vhod se aktivira, ko je priključen na +24 VDC. Priključek krmilnika S/S mora biti priključen na GROUND. Uporabite pozitivno logiko za senzorje tipa PNP. Najpogosteje se uporablja pozitivna logika.

Možnosti so razne naprave in povezovanje senzorjev z njimi, vprašajte v komentarjih, skupaj bomo razmišljali o tem.

Nadaljevanje članka -. V drugem delu so podani in obravnavani realni diagrami praktično uporabo različne vrste senzorjev s tranzistorskim izhodom.

Najpomembnejše in najbolj razširjeno tehnično sredstvo avtomatizacije so senzorji.

Senzor se imenuje primarni pretvornik nadzorovane ali nastavljive količine v izhodni signal, primeren za daljinski prenos in nadaljnjo uporabo. Senzor je sestavljen iz zaznavnega (občutljivega) organa in enega ali več vmesnih pretvornikov. Precej pogosto je senzor sestavljen iz samo enega zaznavalnega organa (na primer: termoelement, uporovni termometer itd.). Senzor je označen z vhodnimi in izhodnimi količinami.

Sprememba izhodne vrednosti glede na spremembo vhodne vrednosti

klical občutljivost senzorja;

Sprememba izhodnega signala, ki je posledica spremembe notranjega

lastnosti ali spremembe senzorja zunanje razmere njegova dela so spremembe

temperatura okolice, nihanje napetosti itd. se imenujejo napaka senzorja;

Zamik sprememb izhodne vrednosti od sprememb vhodne vrednosti

klical vztrajnost senzorja.

Vse te indikatorje senzorjev je treba upoštevati pri izbiri senzorjev za avtomatizacijo določenega stroja ali procesa.

Senzorji, zasnovani za merjenje fizičnih (neelektričnih vhodnih vrednosti ravni vlažnosti, gostote, temperature itd.), jih pretvorijo v električne izhodne vrednosti, ki se prenašajo na daljavo, da vplivajo na aktuator.

Senzorje delimo na:

- po dogovoru- merjenje gibanja sile, temperature, vlažnosti, hitrosti

- glede na princip delovanja- električni, mehanski, toplotni, optični in

- po metodi pretvorbe- neelektrične količine v električne -

induktivni, termoelektrični, fotoelektrični, radioaktivni, aktivni

odpornost (potenciometrična, merilnik napetosti itd.).

Senzorji so:

- stik(neposredno v stiku);

- brezkontaktno(ne dotikajte se: fotoelektrični, ultrazvočni,

radioaktivni, optični itd.).

POMIKANJE

uporabljajo v gradbeništvu za avtomatizacijo gradbenih strojev in tehnološki procesi, tehnična sredstva avtomatizacija in avtomatizirani nadzorni sistemi.

1. Za nadzor in informacije:

1.1 kakovost zbitih tal (gostota);

1.2 izračun količine opravljenega dela (prevoženi km, dobavljena voda itd.);

1,3 hitrost vozila;

1.4 prisotnost tekočine v posodi in njena količina;

1,5 količina razsutega materiala v posodi (cement, pesek, drobljen kamen

2. Za ureditev:

2.1 vzdrževanje dane temperature pri segrevanju betona;

2.2 Termostat hladilne tekočine motorja notranje zgorevanje;

2.3 tlak tekočine v posodi (sistemu);

2.4 tlak plinov (zraka) v sistemu (posodi);

2.5 nosilnost dvižnih in drugih strojev;

2.6 višina dviga delovnega dela stroja (roka žerjava, delovna ploščad,

dvigala in dvigala, nakladalne skele, žlice itd.);

2.7 višina dviga tovornega stroja;

2.8 vrtenje roke dvižni žerjav;

2.9 omejitev gibanja stroja po tirih (stolpni ali mostni žerjav, vozički

2.10 omejitev bližine žic pod napetostjo (opor in

žerjavni kabel);

2.11 vzdrževanje določene ravni in naklona dna jame in jarka med delovanjem

bager;

2.12 zaščita pred kratek stik;

2.13 zaščita pred prenapetostjo (podnapetostjo);

2.14 izklop vseh motorjev in pritrditev stolpnega žerjava z ročaji na tirnice glede na hitrost vetra.

3. Za lokalno avtomatizacijo krmilnega sistema:

3.1 način delovanja motorja glede na obremenitev delovnega dela (buldožer - poglabljanje rezila, strgalo in greder - poglabljanje rezila, bager - poglabljanje žlice);

3.2 nastavitev odmerkov komponent betonska mešanica v skladu z receptom;

3.3 doziranje sestavnih materialov za pripravo betonske mešanice;

3.4 določanje trajanja in vzdrževanje tega trajanja pri pripravi betonske mešanice.

4. Za avtomatizacijo nadzornega sistema:

4.1 avtomatizirani nadzorni sistem za delovanje betonarne;

4.2 avtomatski krmilni sistem buldožerja - nastavite "AKA-Dormash", "Kombiplan-10 LP", pri opravljanju dela na določenih višinah, naklonu in smeri;

4.3 avtomatizirani sistem za upravljanje grederja - "Profil-20",

"Profil-30" za profiliranje cest in načrtovanje ozemlja;

4.4 avtomatski sistem za krmiljenje strgala - "Copier-Stabiplan-10" pri razvijanju zemlje ali navpičnem izravnavanju na določeno višino (višinski položaj žlice, premikanje zadnja stenažlica, poglobitev (dvig) noža žlice in uravnavanje motorja traktorja in njegove smeri;

4.5 avtomatizirani krmilni sistem za bager z več žlicami pri razvijanju jarkov v dani smeri, globini kopanja, danem naklonu dna jarka in uravnavanju delovanja motorja.

Za vizualno predstavitev avtomatiziranega (avtomatskega) sistema uporabljamo grafične podobe:

Strukturna shema, ki odraža izboljšano strukturo sistema in razmerja med točkami nadzora in upravljanja objektov;

Funkcionalni diagram, risba na kateri je shematično prikazana simboli prikazuje tehnološko opremo, komunikacije, krmiljenje in opremo za avtomatizacijo (instrumenti, regulatorji, senzorji), ki označuje povezave med

tehnološka oprema in elementi avtomatizacije. Diagram prikazuje parametre, ki so predmet nadzora in regulacije;

Kot tudi sheme, namestitvene in druge diagrame.