Vrste pretvornikov in njihova imena se določijo z uporabo različnih ultrazvočnih pretvornikov in metod skeniranja v njih. Glede na vrsto pretvornikov lahko ločimo:

● sektorski mehanski senzorji(sektorska mehanska sonda) - z eno- ali večelementnimi obročnimi mrežami;

● linearni senzorji z večelementnimi linearnimi nizi;

● konveksne in mikrokonveksne sonde(konveksna ali mikrokonveksna sonda) - s konveksnimi in mikrokonveksnimi rešetkami;

● fazni sektorski senzorji(sonda s faznim nizom) - z večelementnimi linearnimi nizi;

● 2D niz senzorjev th, linearni, konveksni in sektorski.

Tu 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 enodelni ali obročasti ultrazvočni pretvornik, ki se premika vzdolž vogala. Prostornina pod pokrovčkom je napolnjena z akustično prozorno tekočino, da se zmanjšajo izgube med prehodom ultrazvočnih signalov. Glavna značilnost sektorskih mehanskih senzorjev je poleg delovne frekvence tudi kotna velikost sektorja skeniranja, ki je navedena v oznaki senzorja (včasih je dodatno navedena dolžina ustreznega loka H delovne površine). Primer označevanja: 3,5 MHz / 90 °.

Pri linearnih, konveksnih, mikrokonveksnih in faznih (sektorskih) elektronskih senzorjih za skeniranje delovna površina sovpada z oddajno površino pretvornika, ki se imenuje zaslonka, in mu je enaka po velikosti. Značilne velikosti zaslonke se uporabljajo pri označevanju senzorja in pomagajo pri izbiri senzorja.

Pri linearnih senzorjih je značilna dolžina odprtine L (slika 2.11 c), saj prav ta določa širino pravokotnega območja gledanja. Primer označevanja za linearni pretvornik 7,5 MHz / 42 mm.

Upoštevati je treba, da je širina vidnega polja v linearnem senzorju vedno manjša za 20-40% dolžine zaslonke. Torej, če je določena velikost odprtine 42 mm, širina vidnega polja ni večja od 34 mm.

Pri konveksnih senzorjih vidno polje določata dve značilni dimenziji - dolžina loka H (včasih njegova tetiva), ki ustreza konveksnemu delovnemu delu, in kotna velikost sektorja skeniranja α v stopinjah Sl. 2.11 g. Primer označevanja konveksnega senzorja: 3,5 MHz / 60 ° / 60 mm. Manj pogosto uporabite radij za označevanje 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 mehanski (a - kardiološki, b - z vodo

šoba); в - linearni elektronski; g - konveksna;

d - mikrokonveksna; e - fazni sektor

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

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

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

Priporočljivo je uvesti klasifikacijo senzorjev glede na področja uporabe v medicini.

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 plitvih majhnih organov in struktur (na primer ščitnica, periferne žile, sklepi)

3. Srčni senzorji(srčna sonda). Za študijo srca se uporabljajo senzorji sektorskega tipa, kar je povezano s posebnostjo opazovanja skozi medrebrno vrzel. Uporabljajo se mehanski senzorji za skeniranje (enoelementni ali z obročastim nizom) in fazni elektronski.

4. Pediatrični senzorji(podiatrične sonde). Za pediatrijo se uporabljajo enaki senzorji kot za odrasle , vendar le z višjo frekvenco (5 ali 7,5 MHz), kar omogoča višjo kakovost slike. To je mogoče zaradi majhne velikosti bolnikov.

5. Intrakavitarni senzorji(intrakavitarne sonde). Obstaja veliko različnih endokavitarnih pretvornikov, ki se razlikujejo po področjih medicinske uporabe.

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

● Transrektalni senzorji (transrektalna ali endorektalna sonda).

● Intraoperativna sonda.

● Transuretralne sonde.

● Transezofagealne sonde.

● Intravaskularne sonde.

6... Sonde za biopsijo ali punkcijo(biopsijske ali punkcijske sonde). Uporablja se za natančno vodenje igel za biopsijo ali punkcijo. V ta namen so posebej zasnovani senzorji, pri katerih lahko igla prehaja skozi luknjo (ali režo) v delovni površini (odprtini).

7. Visoko specializirani senzorji... Večina zgoraj omenjenih senzorjev ima precej širok spekter uporabe. Ob tem lahko ločimo skupino senzorjev ozke uporabe, ki jih je treba posebej omeniti.

● Oftalmološke sonde.

● Transkranialne sonde.

● Senzorji za diagnozo sinusitisa, frontalnega sinusitisa in sinusitisa.

● Senzorji za veterino (veterinarske sonde).

8. Širokopasovni in večfrekvenčni senzorji... Širokopasovni senzorji se vse pogosteje uporabljajo v sodobnih kompleksnih instrumentih. Ti senzorji so strukturno zasnovani podobno kot zgoraj obravnavani običajni senzorji in se od njih razlikujejo po tem, da uporabljajo širokopasovni ultrazvočni pretvornik, t.j. senzor s širokim pasom delovnih frekvenc.

9. Dopplerjev senzor... Senzorji se uporabljajo samo za pridobivanje informacij o hitrosti ali spektru hitrosti pretoka krvi v žilah. Ti pretvorniki so opisani v poglavjih o Dopplerjevih ultrazvočnih instrumentih.

10. 3D slikovni senzorji... Posebni senzorji za pridobivanje 3D (tridimenzionalnih) slik se redko uporabljajo. Pogosteje se običajni 2D slikovni senzorji uporabljajo skupaj s posebnimi napravami, ki zagotavljajo skeniranje vzdolž tretje koordinate.

Kakovost prejetih informacij je odvisna od tehnične ravni naprave – bolj zapletena in popolna kot je naprava, višja je kakovost diagnostičnih informacij. Praviloma so naprave glede na tehnično raven razdeljene v štiri skupine: enostavne naprave; naprave srednjega razreda; naprave naprednega razreda; aparati višjega cenovnega razreda (včasih imenovani high-end).

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

V enostavnih (običajno prenosnih) ultrazvočnih skenerjih število oddajnih in sprejemnih kanalov ni več kot 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 visokega in visokega razreda so praviloma instrumenti z barvnim dopplerjevim preslikavanjem.

Visokokakovostni instrumenti običajno v celoti izkoriščajo sodobne zmogljivosti digitalne obdelave signalov, začenši praktično z izhodom senzorjev. Zaradi tega se takšne naprave imenujejo digitalni sistemi ali platforme (digitalni sistem).

Kontrolna vprašanja

1. Kaj je akustična impedanca in njen vpliv na odboj

ultrazvok?

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

3. Kako se spekter impulznega ultrazvočnega signala spreminja od globine?

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

5. Kakšen je način delovanja V?

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 piezoelektričnih elementov najdemo v različnih vrstah

senzorji?

11. Katere vrste senzorjev obstajajo v ultrazvočnih skenerjih?

V sistemih za avtomatizacijo je senzor zasnovan tako, da pretvori nadzorovano ali nadzorovano vrednost (parameter nadzorovanega predmeta) v izhodni signal, ki je bolj priročen 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, na tak ali drugačen način pretvornik.

V najpreprostejšem primeru senzor izvede samo eno transformacijo Y = f (X), na primer sile v premiku (v vzmeti) ali temperature v elektromotorni sili (v termoelementu) itd. Ta vrsta senzorja se imenuje senzorji za neposredno pretvorbo. Vendar pa v številnih primerih ni mogoče neposredno vplivati ​​na vhodno količino X na zahtevano vhodno količino U (če je taka povezava neprijetna ali ne daje želenih lastnosti). V tem primeru se izvedejo zaporedne transformacije: z vhodno vrednostjo X delujejo na vmesni Z, z vrednostjo 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 takšnih zaporednih transformacij je lahko več kot dve, v splošnem primeru pa lahko funkcionalna povezava med Y in X prehaja skozi številne vmesne vrednosti:

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

Senzorji s takšnimi odvisnostmi se imenujejo senzorji s serijsko pretvorbo. Vsi ostali deli se imenujejo vmesna telesa... V senzorju z dvema pretvorbama ni vmesnih organov, ima le zaznavanje in aktuator. Pogosto en in isti strukturni element opravlja funkcije več organov. Na primer, elastična membrana služi kot sprejemni organ (pretvori pritisk v silo) in izvršilni organ (pretvori silo v premik).

Razvrstitev senzorjev.

Izjemna raznolikost senzorjev, ki se uporabljajo v sodobni avtomatizaciji, zahteva njihovo razvrstitev. Trenutno so znane naslednje vrste senzorjev, ki jih je najbolj smotrno razvrstiti glede na vhodno vrednost, ki praktično ustreza principu delovanja:

Tu so obravnavani najpogostejši senzorji, pri katerih je vsaj ena od vrednosti (vhodna ali izhodna) električna.

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

Električni senzorji so med najpomembnejšimi elementi sistemov avtomatizacije. S pomočjo senzorjev se nadzorovana ali regulirana vrednost pretvori v signal, odvisno od spremembe katere poteka celoten proces regulacije. V avtomatizaciji so najbolj razširjeni senzorji z električnim izhodnim signalom. To je najprej razloženo s priročnostjo prenosa električnega signala na razdaljo, njegovo obdelavo in zmožnostjo pretvorbe električne energije v mehansko delo. Poleg električnih so postali razširjeni mehanski, hidravlični in pnevmatski senzorji.

Električni senzorji so glede na načelo njihove pretvorbe razdeljeni na dve vrsti - modulatorje in generatorje.

V modulatorjih (parametričnih senzorjih) vhodna energija vpliva na pomožni električni tokokrog, spreminja njegove parametre in modulira vrednost in naravo toka ali napetosti iz zunanjega vira energije. To hkrati ojača signal, prejet na vhod senzorja. 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 - ohmske upornosti, induktivnosti, kapacitivnosti. V skladu s tem se razlikujejo skupine ohmskih, induktivnih in kapacitivnih senzorjev.

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

Druga vrsta je, da so generatorji preprosto pretvorniki. Temeljijo na pojavu elektromotorne sile pod vplivom različnih procesov, povezanih z nadzorovano vrednostjo. Do nastanka takšne elektromotorne sile lahko pride na primer zaradi elektromagnetne indukcije, termoelektričnosti, piezoelektričnosti, fotoelektričnosti in drugih pojavov, ki povzročajo ločitev električnih nabojev. Glede na te pojave delimo generatorske senzorje na indukcijske, termoelektrične, piezoelektrične in fotoelektrične.

Obstajajo tudi skupine električnih, elektrostatičnih senzorjev, Hallovih senzorjev itd.

Potenciometrični in merilni senzorji.

Potenciometrični senzorji se uporabljajo za pretvorbo kotnih ali linearnih premikov v električni signal. Potenciometrični senzor je spremenljivi upor, ki se lahko vklopi glede na vezje reostata ali glede na vezje potenciometra (delnika napetosti).

Strukturno je potenciometrični senzor elektromehanska naprava (slika 2-1), sestavljena iz okvirja 1 s tanko žico navito na njem (navitje) iz zlitin z visoko upornostjo, drsnega kontakta - krtače 2 in prevodnika 3 izdelan v obliki drsnega kontakta ali vijačne vzmeti.

Okvir z navito žico je negibno pritrjen, krtača pa je mehansko povezana s premičnim delom op-amp, katerega gibanje je treba pretvoriti v električni signal. Ko se krtača premakne, se aktivni upor Rx odseka žice med krtačo in enim od sponk navitja senzorja spremeni.

Glede na preklopno vezje senzorja se gibanje lahko pretvori v spremembo aktivnega upora ali toka (z zaporednim preklopnim vezjem) ali v spremembo napetosti (pri vklopu po vezju delilnika napetosti). Na natančnost pretvorbe pri zaporedni povezavi pomembno vpliva sprememba upora povezovalnih žic, prehodni upor med krtačo in navitjem senzorja.

V napravah za avtomatizacijo se pogosteje uporablja vključitev potenciometričnih senzorjev po shemi delilnika napetosti. Pri enosmernem gibanju premičnega dela OS se uporablja enociklično preklopno vezje, ki daje nepovratno statično lastnost. Pri dvostranskem gibanju se uporablja preklopna shema potisni-pull, ki daje reverzibilno karakteristiko (slika 2-2).

Obstaja več vrst potenciometričnih senzorjev, odvisno od zasnove in funkcionalnega zakona, ki povezuje izhod senzorja s gibanjem krtače.

Linearni potenciometrični senzorji.

Imajo enak del okvirja po celotni dolžini. Premer žice in korak navitja sta konstantna. V načinu brez obremenitve (pri obremenitvi Rn → ∞ in I → 0) je izhodna napetost linearnega potenciometričnega senzorja Uout sorazmerna s premikom krtače x: Uout = (U0 / L) x, kjer je U0 napajanje napetost senzorja; l je dolžina navitja. Napajalna napetost senzorja U0 in dolžina navitja L sta konstantni vrednosti, torej v končni obliki: Uout = kx, kjer je k = U0 / L prenosni koeficient.

Funkcionalni potenciometrični senzorji.

Imajo funkcionalno nelinearno razmerje med gibanjem krtače in izhodno napetostjo: Uout = f (x). Pogosto se uporabljajo funkcionalni potenciometri s trigonometričnimi, potenčnimi ali logaritemskimi značilnostmi. Funkcionalni potenciometri se uporabljajo v analognih avtomatskih računalniških napravah, v plavajočih merilcih nivoja tekočine za rezervoarje kompleksnih geometrijskih oblik itd. Zahtevano funkcionalno odvisnost potenciometričnih senzorjev lahko dobimo z različnimi metodami: s spreminjanjem višine okvirja potenciometra (gladko ali postopno). ), s premikanjem odsekov navitja potenciometra z upori ...

Večobratni potenciometrični senzorji.

So konstruktivna različica linearnih potenciometričnih senzorjev s kotnim premikanjem krtače. Pri večobratnih senzorjih se mora krtača večkrat zavrteti pod kotom 360 °, da se premakne na celotno dolžino navitja L. Prednosti večobratnih senzorjev so visoka natančnost, nizek prag občutljivosti, majhne dimenzije, slabosti - razmeroma velik torni navor, zapletenost oblikovanja, prisotnost več drsnih kontaktov

in težave pri uporabi v sistemih visoke hitrosti.

Potenciometrični senzorji s kovinskim filmom.

To je obetaven nov dizajn za potenciometrične senzorje. Njihov okvir je

steklena ali keramična plošča, na katero se nanese tanek sloj (več mikrometrov) kovine z visoko upornostjo. Signal se odvzame iz potenciometričnih senzorjev s kovinskim filmom s sintranimi ščetkami. S spreminjanjem širine kovinske folije ali njene debeline je mogoče dobiti linearno ali nelinearno karakteristiko potenciometričnega senzorja brez spreminjanja njegove zasnove. S pomočjo obdelave elektronskega ali laserskega žarka je mogoče samodejno prilagoditi upor senzorja in njegove lastnosti na določene vrednosti. Dimenzije potenciometričnih senzorjev s kovinskim filmom so veliko manjše od žičnih navitih, prag občutljivosti pa je zaradi odsotnosti zavojev navitja praktično enak nič.

Pri ocenjevanju potenciometričnih senzorjev je treba opozoriti, da imajo tako pomembne prednosti kot velike slabosti. Njihove prednosti so: preprostost oblikovanja; visoka raven izhodnega signala (napetost - do nekaj deset voltov, tok - do nekaj deset miliamperov); sposobnost dela tako na enosmerni kot na izmenični tok. Njihove pomanjkljivosti so: nezadostno visoka zanesljivost in omejena vzdržljivost zaradi prisotnosti drsnega stika in odrgnine navitja; vpliv na lastnost odpornosti proti obremenitvi; izgube energije zaradi disipacije moči z aktivnim uporom navitja; relativno velik navor, potreben za vrtenje gibljivega dela senzorja s čopičem.

Senzor je miniaturna, kompleksna naprava, ki pretvarja fizične parametre v signal. Daje signal v priročni obliki. Glavna značilnost senzorja je njegova občutljivost. Senzorji položaja zagotavljajo komunikacijo med mehansko in elektronsko opremo. Uporabljajo ga za avtomatizacijo procesov. Te naprave se uporabljajo v številnih panogah.

Senzorji položaja so lahko različnih oblik. Izdelane so za posebne namene. S pomočjo naprave lahko določite lokacijo predmeta. Poleg tega fizično stanje ni pomembno. Predmet je lahko trden, tekoč ali celo prosto tekoč.

Z napravo lahko rešite različne naloge:

• Meri se položaj in premik (kotni in linearni) organov v delovnih strojih in mehanizmih. Merjenje je mogoče kombinirati s prenosom podatkov.
• V ACS je robotika lahko povratna povezava.
• Nadzor stopnje odpiranja/zapiranja elementov.
• Prilagoditev vrtljivih jermenic.
• Električni pogon.
• Določanje podatkov o razdalji do objektov brez sklicevanja nanje.
• Preverjanje delovanja mehanizmov v laboratorijih, to je za izvajanje testov.

Razvrstitev, naprava in načelo delovanja

Senzorji položaja so brezkontaktni in kontaktni.

• Te naprave so brezkontaktne, induktivne, magnetne, kapacitivne, ultrazvočne in optične. Tvorijo povezavo s predmetom z uporabo magnetnega, elektromagnetnega ali elektrostatičnega polja.
• Kontakt. Najpogostejši v tej kategoriji je kodirnik.

Brezkontaktno

Brezkontaktni senzorji položaja ali stikalo na dotik se sprožijo brez stika s premikajočim se predmetom. Lahko se hitro odzovejo in se pogosto vklopijo.

Na priklopniku so brezkontaktna dejanja:

• kapacitivni,
• induktivna,
• optični,
• laser,
• ultrazvok,
• mikrovalovna pečica,
• magnetno občutljiva.

Brezkontaktno se lahko uporablja za preklop na nižjo hitrost ali za zaustavitev.

Induktivna

Brezkontaktni induktivni senzor deluje zaradi sprememb v elektromagnetnem polju.

Glavni sklopi induktivnega senzorja so izdelani iz medenine ali poliamida. Vozlišča so med seboj povezana. Zasnova je zanesljiva, sposobna prenesti velike obremenitve.

• Generator ustvarja elektromagnetno polje.
• Schmidtov sprožilec obdeluje informacije in jih prenaša na druga vozlišča.
• Ojačevalnik je sposoben oddajati signal na dolge razdalje.
• LED indikator pomaga spremljati njegovo delovanje in slediti spremembam v nastavitvah.
• Zmes - filter.

Delovanje induktivne naprave se začne od trenutka, ko se generator vklopi, ustvari se elektromagnetno polje. Polje vpliva na vrtinčne tokove, ki spreminjajo amplitudo nihanja generatorja. Toda generator se prvi odzove na spremembe. Ko v polje vstopi premikajoči se kovinski predmet, se krmilni enoti pošlje signal.

Ko signal prispe, se obdela. Velikost signala je odvisna od prostornine predmeta in od razdalje, ki ločuje predmet in napravo. Nato se signal pretvori.

Kapacitiven

Kapacitivni senzor ima lahko navzven običajno ravno ali valjasto telo, znotraj katerega so zatične elektrode in dielektrični distančnik. Ena od plošč stabilno sledi gibanju predmeta v prostoru, posledično se zmogljivost spreminja. S pomočjo teh naprav se meri kotno in linearno gibanje predmetov ter njihove velikosti.

Kapacitivni produkti preprostosti, visoke občutljivosti in nizke vztrajnosti. Zunanji vpliv električnih polj vpliva na občutljivost naprave.

Optični

• Izmerite položaj, premikanje predmetov za končnimi stikali.
• Izvedite brezkontaktno merjenje.
• Odkrijte položaj predmetov, ki se premikajo z veliko hitrostjo.

Pregrada

Senzor optične pregrade je označen z latinsko črko "T". Ta optična naprava je dvodelna. Uporablja se za zaznavanje predmetov v vidnem polju med oddajnikom in sprejemnikom. Pokritost do 100m.

Refleks

Črka "R" pomeni odsevni optični senzor. Refleksni izdelek vsebuje oddajnik in sprejemnik v enem ohišju. Reflektor služi kot odsev žarka. Za zaznavanje predmeta z zrcalno površino je v senzorju nameščen polarizacijski filter. Domet delovanja do 8m.

Difuzija

Difuzijski senzor je označen s črko "D". Telo naprave je monoblok. Te naprave ne zahtevajo natančnega ostrenja. Zasnova je zasnovana za delo s predmeti, ki so blizu. Obseg delovanja 2 m.

Laser

Laserski senzorji so zelo natančni. Lahko določijo, kje se dogaja gibanje, in podajo natančne dimenzije predmeta. Te naprave so majhne velikosti. Poraba energije naprav je minimalna. Izdelek lahko takoj prepozna neznanca in takoj vklopi alarm.

Osnova laserske naprave je merjenje razdalje do predmeta s pomočjo trikotnika. Laserski žarek, ki se oddaja iz sprejemnika z visoko vzporednostjo, pade na površino predmeta, se odbija. Odsev se pojavi pod določenim kotom. Velikost kota je odvisna od razdalje, na kateri se predmet nahaja. Odbiti žarek se vrne v sprejemnik. Vgrajeni mikrokrmilnik bere informacije – določa parametre objekta in njegovo lokacijo.

ultrazvočno

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

Naprave delujejo po radarskem principu - objekt ujamejo z odbitim signalom. Hitrost zvoka je konstantna. 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 povzročajo predmeti v nadzorovanem območju. Predmet je lahko toplokrven, živ ali samo predmet. Pomembno je, da predmet odbija radijske valove.

Uporabljeno načelo radarja vam omogoča, da zaznate predmet in izračunate hitrost njegovega gibanja. Pri premikanju se naprava sproži. To je Dopplerjev učinek.

Magnetno občutljiv

Ta vrsta naprave je sestavljena iz dveh vrst:

• temelji na mehanskih kontaktih;
• na podlagi Hallovega učinka.

Prvi lahko deluje pri izmeničnem in enosmernem toku do 300V ali pri napetosti blizu 0.

Izdelek s Hallovim efektom spremlja spremembo lastnosti pod vplivom zunanjega magnetnega polja z občutljivim elementom.

Kontakt

Kontaktni senzorji so parametrični izdelki. Če opazimo transformacije mehanske količine, se spremeni njihov električni upor. V zasnovi izdelka sta 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, imenovan enkoder, se uporablja za določanje kota vrtenja vrtečega se predmeta. Nevtralno je odgovorno za način delovanja motorja.

Merkur

Merkurjevi senzorji položaja imajo stekleno ohišje in so po velikosti podobni neonski svetilki. V stekleni, vakuumsko zaprti bučki sta dva vodnika-kontakta s kapljico živega srebra.

Uporabljajo ga vozniki za nadzor kota naklona vzmetenja, odpiranje pokrova, prtljažnik. Uporabljajo ga tudi radioamaterji.

Aplikacije

Področja uporabe miniaturnih naprav so obsežna:

• Uporablja se v strojništvu za montažo, testiranje, pakiranje, varjenje, zakovice.
• V laboratorijih se uporabljajo za kontrolo, merjenje.
• Avtomobilska tehnologija, v transportni industriji, mobilna tehnologija. Najbolj priljubljen senzor za nevtralno prestavo ročnega menjalnika. Številni krmilni sistemi vozil vsebujejo senzorje. Najdemo jih v krmilnem mehanizmu, ventilu, pedalu, v sistemih motornega prostora, v krmilnih sistemih za ogledala, sedeže, zložljive strehe.
• Uporabljajo se pri izdelavi robotov, na znanstvenem področju in na področju izobraževanja.
• Medicinska tehnologija.
• Kmetijstvo in posebna oprema.
• Lesnopredelovalna industrija.
• Področje obdelave kovin, pri strojih za rezanje kovin.
• Proizvodnja žice.
• Zasnove valjarnih v programiranih obdelovalnih strojih.
• Sistemi za sledenje.
• V varnostnih sistemih.
• Hidravlični in pnevmatski sistemi.

Induktivni senzor bližine. Videz

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

Članek bo pregled (če želite, poljudnoznanstveni). Zagotavlja resnična navodila za senzorje in povezave do primerov.

Vrste senzorjev

Torej, kaj je na splošno senzor. Senzor je naprava, ki ob določenem dogodku odda določen signal. Z drugimi besedami, pod določenim pogojem se senzor aktivira in na njegovem izhodu se pojavi analogni (sorazmeren z vhodnim delovanjem) ali diskretni (binarni, digitalni, torej dve možni ravni) signal.

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

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

Obstaja veliko različnih senzorjev. Navedel bom le tiste vrste senzorjev, s katerimi se morata ukvarjati električar in elektronik.

Induktivna. Aktivira se s prisotnostjo kovine v sprožilnem območju. Druga imena so senzor bližine, senzor položaja, induktivni, senzor prisotnosti, induktivno stikalo, senzor bližine ali stikalo. Pomen je enak in ga ne smemo zamenjevati. V angleščini pravijo "proximity sensor". Pravzaprav je kovinski senzor.

Optični. Druga imena so fotosenzor, fotoelektrični senzor, optično stikalo. Uporabljajo se tudi v vsakdanjem življenju, imenujemo jih "svetlobni senzor"

Kapacitiven. Sproži ob prisotnosti skoraj vsakega predmeta ali snovi na področju dejavnosti.

Pritisk... Ni tlaka zraka ali olja - signal krmilniku ali prekinitve. To je, če je diskretno. Lahko je senzor s tokovnim izhodom, katerega tok je sorazmeren z absolutnim tlakom ali diferencialnim tlakom.

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

Lahko se pokličejo tudi senzorji senzorji oz pobudniki.

Zaenkrat dovolj, pojdimo na temo članka.

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

Polje indukcijskega senzorja. Kovinska plošča spremeni resonančno frekvenco nihajnega kroga

Induktivno npn senzorsko vezje. Prikazan je funkcionalni diagram, na katerem so: generator z nihajnim krogom, mejna naprava (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 lahko gre na vhod krmilnika, frekvenčnega pretvornika, releja, zaganjalnika itd. Edini pogoj je skladnost s tokom in napetostjo.

Induktivno delovanje senzorja. Zastavica se premakne v desno in ko doseže območje občutljivosti senzorja, se senzor sproži.

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

Značilnosti induktivnih senzorjev

Kakšna je razlika med senzorji.

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

Konstrukcija, tip karoserije

Obstajata dve glavni možnosti - cilindrične in pravokotne... Druga ohišja se redko uporabljajo. Material ohišja - kovina (različne zlitine) ali plastika.

Cilindrični premer merilnika

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

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

Preklopna razdalja (delovna vrzel)

To je razdalja do kovinske plošče, pri kateri je zagotovljen zanesljiv odziv 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

Priti do vezja.

2-žični. Senzor je priključen neposredno na tokokrog obremenitve (na primer na tuljavo zaganjalnika). Tako kot prižigamo luči doma. Priročno za namestitev, vendar muhasto do obremenitve. Delujejo slabo tako pri visoki kot pri nizki odpornosti na obremenitev.

2-žični senzor. Diagram povezave

Obremenitev je mogoče priključiti na katero koli žico, za konstantno napetost je pomembno upoštevati polarnost. Pri senzorjih, zasnovanih za delo z izmenično napetostjo, ni pomembna niti povezava obremenitve niti polarnost. Sploh vam ni treba razmišljati, kako jih povezati. Glavna stvar je zagotoviti tok.

3-žični. Najpogostejši. Obstajata dve žici za napajanje in ena za obremenitev. Več vam bom povedal ločeno.

4- in 5-žični. To je mogoče, če se za obremenitev uporabljata dva izhoda (na primer PNP in NPN (tranzistor) ali preklop (rele). Peta žica - izbira načina delovanja ali izhodnega stanja.

Vrste izhodov senzorjev glede na polarnost

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

Rele. Tukaj je vse jasno. Rele preklopi zahtevano napetost ali eno od napajalnih žic. To zagotavlja popolno galvansko izolacijo od napajalnega vezja senzorja, kar je glavna prednost takšnega vezja. To pomeni, da lahko ne glede na napajalno napetost senzorja vklopite / izklopite obremenitev s katero koli napetostjo. Uporablja se predvsem pri velikih senzorjih.

Tranzistor PNP. To je senzor PNP. Izhod je PNP tranzistor, to pomeni, da se pozitivna žica preklopi. Obremenitev je trajno povezana z minusom.

Tranzistor NPN.Izhod je NPN tranzistor, to pomeni, da se preklopi "negativna" ali nevtralna žica. Obremenitev je trajno priključena na "plus".

Jasno se lahko naučite razlike, razumete načelo delovanja in preklopno vezje tranzistorjev. To pravilo bo pomagalo: Kjer je oddajnik priključen, se ta žica preklopi. Druga žica je trajno povezana z bremenom.

Spodaj bo podano senzorska preklopna vezja, kar bo jasno pokazalo te razlike.

Vrste senzorjev glede na izhodno stanje (NC in NO)

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

Izhod v tem trenutku je mogoče vklopiti (obremenitev se napaja) ali izklopiti. 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 od 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 (logična “1”), ko je priključen na Ozemljitev. S/S terminal krmilnika (skupna žica za digitalne 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. Terminal krmilnika S / S mora biti povezan z Ozemljitvijo. Uporabite pozitivno logiko za PNP senzorje. Najpogosteje se uporablja pozitivna logika.

Obstajajo možnosti za različne naprave in priključitev senzorjev nanje, vprašajte v komentarjih, o tem bomo razmislili skupaj.

Nadaljevanje članka -. V drugem delu so podana realna vezja in obravnavana praktična uporaba različnih tipov tranzistorskih izhodnih senzorjev.

Najpomembnejše in najbolj razširjeno tehnično sredstvo avtomatizacije so senzorji.

Senzor se imenuje primarni pretvornik nadzorovane ali nadzorovane vrednosti v izhodni signal, primeren za daljinski prenos in nadaljnjo uporabo. Senzor vključuje zaznavni (čutni) organ in enega ali več vmesnih pretvornikov. Pogosto je senzor sestavljen samo iz enega zaznavalnega organa (na primer: termoelement, uporovni termometer itd.). Za senzor so značilne vhodne in izhodne vrednosti.

Sprememba izhodne količine je odvisna od spremembe vhodne količine

poklical občutljivost senzorja;

Sprememba izhodnega signala, ki je posledica spremembe notranjega

lastnosti senzorja ali spremembe zunanjih pogojev njegovega delovanja - spremembe

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

Zamik sprememb izhodne količine od sprememb vhodne količine

poklical vztrajnost senzorja.

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

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

Senzorji so razdeljeni na:

- po dogovoru- merjenje premičnih sil, temperature, vlažnosti, hitrosti

- po principu delovanja- električni, mehanski, toplotni, optični in

- po pretvorbi- neelektrična količina v električno količino -

induktivni, termoelektrični, fotovoltaični, radioaktivni, aktivni

upornosti (potenciometrični, merilni merilniki itd.).

Senzorji so:

- stik(neposredno v stiku);

- brezkontaktno(ne dotikajte se: fotovoltaičnih, ultrazvočnih,

radioaktivni, optični itd.).

POMIK

uporablja se v gradbeništvu za avtomatizacijo gradbenih strojev in tehnoloških procesov, tehničnih sredstev za avtomatizacijo in avtomatiziranih krmilnih sistemov.

1. Za nadzor in informacije:

1.1 kakovost zbitih tal (gostota);

1.2 izračun obsega opravljenega dela (prevoženi kilometri, dobavljena voda itd.);

1.3 hitrost stroja;

1.4 prisotnost tekočine v posodi in njena količina;

1,5 količina razsutih materialov v posodi (cement, pesek, drobljen kamen

2. Za regulacijo:

2.1 vzdrževanje nastavljene temperature med segrevanjem betona;

2.2 termostat hladilne tekočine motorja z notranjim zgorevanjem;

2.3 tlak tekočine v posodi (sistemu);

2.4 tlak plinov (zrak) v sistemu (cisterna);

2.5 dvižna zmogljivost dvižnih in drugih strojev;

2.6 višina dviga delovnega telesa stroja (ogrodje žerjava, delovna ploščad,

dvigala in dvigala, nakladalni skip, žlica itd.);

2.7 višina dviga tovora dvižnega stroja;

2.8 obračanje ogrodja dvižnega žerjava;

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

2.10 omejevanje bližine žic pod napetostjo (puščica in

žerjavna vrv);

2.11 vzdrževanje določene ravni in naklona dna izkopa in jarka med obratovanjem

bager;

2.12 zaščita pred kratkim stikom;

2.13 prenapetostna (podnapetostna) zaščita;

2.14 izklop vseh motorjev in pritrditev s prijemali za tirnice stolpnega žerjava, odvisno od hitrosti vetra.

3. Za lokalno avtomatizacijo krmilnega sistema:

3.1 način delovanja motorja, odvisno od obremenitve delovnega telesa (buldožer - poglabljanje rezila, strgalo in greder - poglabljanje noža, bager - poglabljanje žlice);

3.2 nastavitev odmerkov sestavin betonske mešanice v skladu z recepturo;

3.3 doziranje sestavnih materialov za pripravo betonske mešanice;

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

4. Za avtomatizacijo krmilnega sistema:

4.1 avtomatiziran nadzorni sistem za delovanje betonarne;

4.2 avtomatiziran krmilni sistem buldožerja - komplet "AKA-Dormash", "Combiplan-10 LP", pri opravljanju del na določenih nadmorskih višinah, naklonu in smeri;

4.3 avtomatiziran nadzorni sistem motornega grederja - "Profil-20",

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

4.4 avtomatiziran sistem za krmiljenje strgala - »Kopirni stroj-Stabiplan-10« med izkopom ali navpično nivelacijo za določeno nadmorsko višino (pozicija višine žlice, premik zadnje stene žlice, poglabljanje (dviganje) noža žlice ter krmiljenje in smer motorja traktorja;

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

Za vizualno predstavitev avtomatiziranega (avtomatskega) sistema se uporabljajo grafične slike:

Blok diagram, ki odraža izboljšano strukturo sistema in razmerje med točkami nadzora in upravljanja objektov;

Funkcionalni diagram, risba, na kateri so tehnološka oprema, komunikacijska, krmilna in avtomatska oprema (naprave, regulatorji, senzorji) shematično prikazani s simboli, ki označujejo povezave med

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

Pa tudi osnovne, ožične in druge diagrame.