Sensörlerin çeşitleri ve isimleri, çeşitli ultrasonik transdüserler ve bunların içindeki tarama yöntemleri kullanılarak belirlenir. Dönüştürücülerin türüne bağlı olarak şunları ayırt edebiliriz:

● sektör mekanik sensörleri(sektör mekanik prob) - tek elemanlı veya çok elemanlı halka şeklinde ızgaralarla;

● Çok elemanlı doğrusal dizilere sahip doğrusal sensörler;

● dışbükey ve mikrodışbükey sensörler(dışbükey veya mikrodışbükey prob) - sırasıyla dışbükey ve mikrodışbükey ızgaralarla;

● aşamalı sektör sensörleri(aşamalı dizi probu) - çok elemanlı doğrusal dizilerle;

● iki boyutlu ızgaralı sensörler inci, doğrusal, dışbükey ve sektör.

Burada tıbbi amaçlarını, çalışma frekanslarını ve tasarım özelliklerini belirtmeden ana sensör türlerini adlandırdık.

Sektör mekanik sensörlerinde (Şekil 2.11 a, 2.11 b), çalışma yüzeyi (koruyucu kapak), köşe boyunca hareket eden tek elemanlı veya halka ultrasonik dönüştürücünün bulunduğu hacmi kaplar. Kapağın altındaki hacim, ultrasonik sinyallerin geçişi sırasındaki kayıpları azaltmak için akustik olarak şeffaf bir sıvı ile doldurulur. Sektör mekanik sensörlerinin çalışma frekansına ek olarak temel özelliği açısal boyut sensör işaretinde belirtilen tarama sektörü (bazen çalışma yüzeyinin karşılık gelen H yayının uzunluğu ek olarak verilir). Markalama örneği: 3,5 MHz/90°.

Doğrusal, dışbükey, mikrokonveks ve fazlı (sektör) elektronik tarama sensörlerinde çalışma yüzeyi, dönüştürücünün yayan yüzeyi ile çakışır. açıklık ve boyutu ona eşittir. Deliklerin karakteristik boyutları sensör işaretlerinde kullanılır ve sensör seçiminin belirlenmesine yardımcı olur.

Doğrusal sensörlerde açıklık uzunluğu L tipiktir (Şekil 2.11 c), çünkü dikdörtgen görüş alanının genişliğini belirleyen budur. 7,5 MHz/42 mm doğrusal sensör için işaretleme örneği.

Doğrusal bir sensördeki görüş alanının genişliğinin her zaman açıklık uzunluğunun %20-40'ından az olduğu unutulmamalıdır. Bu nedenle, açıklık boyutu 42 mm olarak belirtilirse görüş alanının genişliği 34 mm'den fazla olmaz.

Dışbükey sensörlerde, görüntüleme alanı iki karakteristik boyutla belirlenir - dışbükey çalışma kısmına karşılık gelen H yayının uzunluğu (bazen akoru) ve tarama sektörünün α derece cinsinden açısal boyutu Şekil 2.11 d. dışbükey sensör işaretleme örneği: 3,5 MHz/60°/ 60 mm. İşaretleme için yarıçapı daha az kullanın Rçalışma yüzeyinin eğriliği, örneğin:

3,5 MHz/60 R(yarıçap - 60 mm).

Pirinç. 2.11. Harici muayene için ana sensör türleri: a, b-

mekanik sektör (a – kardiyolojik, b – su

meme); c – doğrusal elektronik; g – dışbükey;

d – mikro dışbükey; e – aşamalı sektör

Mikro dışbükey sensörlerde R, çalışma yüzeyinin karakteristik eğrilik yarıçapıdır (açıklık); bazen görüntüleme sektörünün açısal boyutunu belirleyen yay açısı α da verilir (Şekil 2.11e). Markalama örneği: 3,5 MHz/20R (yarıçap - 20 mm).

Aşamalı sektör sensörü için elektronik tarama sektörünün açısal boyutu derece cinsinden verilir. Markalama örneği: 3,5 MHz/90°.

Şekil 2'de gösterilmiştir. Harici muayene için 2.11 sensörler kullanılır. Bunlara ek olarak çok sayıda intrakaviter ve son derece uzmanlaşmış sensörler vardır.

Tıbbi uygulama alanlarına göre sensörlerin bir sınıflandırmasının yapılması tavsiye edilir.

1. Harici denetim için üniversal sensörler(karın sondası). Yetişkinlerde ve çocuklarda karın bölgesini ve pelvik organları incelemek için evrensel sensörler kullanılır.

2. Yüzeysel organlara yönelik sensörler(küçük parça probu). Sığ yerleşimli küçük organları ve yapıları (örneğin tiroid bezi, periferik damarlar, eklemler) incelemek için kullanılır

3. Kardiyak sensörler(kardiyak sonda). Kalbi incelemek için, interkostal boşluktaki gözlemin özelliğinden dolayı sektör tipi sensörler kullanılır. Mekanik tarama sensörleri (tek elemanlı veya halka dizili) ve fazlı elektronik sensörler kullanılır.

4. Pediatri için sensörler(podiatrik problar). Pediatrik hastalar için yetişkinlerle aynı sensörler kullanılır. , ancak yalnızca daha yüksek bir frekansla (5 veya 7,5 MHz), bu da daha fazlasını elde etmenizi sağlar yüksek kalite Görüntüler. Bu, hastaların küçük olmasından dolayı mümkündür.

5. İntrakaviter sensörler(intrakaviter problar). Tıbbi uygulama alanlarına göre farklılık gösteren çok çeşitli intrakaviter sensörler vardır.

● Transvajinal (intravajinal) sensörler (transvajinal veya edovajinal prob).

● Transrektal veya endorektal prob.

● İntraoperatif problar.

● Transüretral problar.

● Transözofageal problar.

● İntravasküler problar.

6. Biyopsi veya delme probları(biyopsi veya delme probları). Biyopsi veya delme iğnelerinin hassas şekilde yönlendirilmesi için kullanılır. Bu amaçla, iğnenin çalışma yüzeyindeki (açıklık) bir delikten (veya yarıktan) geçebileceği sensörler özel olarak tasarlanmıştır.

7. Son derece uzmanlaşmış sensörler. Yukarıda bahsedilen sensörlerin çoğunun oldukça geniş bir uygulama yelpazesi vardır. Aynı zamanda dar uygulama alanlarına sahip bir grup sensör de ayırt edilebilir ve bunlardan özellikle bahsetmek gerekir.

● Oftalmoloji probları.

● Transkranial problar için sensörler.

● Sinüzit, sinüzit ve sinüzit teşhisine yönelik sensörler.

● Veteriner hekimliğine yönelik sensörler (veteriner sondaları).

8. Geniş bant ve çoklu frekans sensörleri. Modern karmaşık cihazlarda geniş bant sensörler giderek daha fazla kullanılmaktadır. Bu sensörler yukarıda tartışılan geleneksel sensörlere benzer şekilde tasarlanmıştır ve geniş bantlı bir ultrasonik dönüştürücü kullanmaları bakımından onlardan farklıdır; Geniş çalışma frekans bandına sahip sensör.

9. Doppler sensörleri. Sensörler yalnızca damarlardaki kan akış hızlarının hızı veya spektrumu hakkında bilgi elde etmek için kullanılır. Bu sensörler Doppler ultrason cihazlarına ayrılan bölümlerde anlatılmaktadır.

10. 3D görüntüleme için sensörler. 3D (üç boyutlu) görüntü elde etmek için özel sensörler nadiren kullanılır. Geleneksel iki boyutlu görüntü sensörleri daha çok aşağıdakilerle birlikte kullanılır: özel cihazlar, üçüncü koordinat boyunca taramayı sağlar.

Elde edilen bilgilerin kalitesi cihazın teknik seviyesine bağlıdır; cihaz ne kadar karmaşık ve gelişmiş olursa, teşhis bilgilerinin kalitesi de o kadar yüksek olur. Kural olarak, göre teknik seviye cihazlar dört gruba ayrılır: basit cihazlar; orta sınıf cihazlar; ileri teknoloji cihazlar; ileri teknoloji (bazen ileri teknoloji olarak da adlandırılır) cihazlar.

Cihazların birbirleriyle karşılaştırılabileceği çok sayıda özellik ve parametre olduğundan, ultrason teşhis ekipmanı üreticileri ve kullanıcıları arasında cihaz sınıfını değerlendirmek için üzerinde anlaşmaya varılan kriterler yoktur. Bununla birlikte, elde edilen bilgilerin kalitesinin büyük ölçüde bağlı olduğu ekipmanın karmaşıklık düzeyini değerlendirmek mümkündür. Bir ultrason tarayıcının karmaşıklık seviyesini belirleyen ana teknik parametrelerden biri, cihazın elektronik ünitesindeki maksimum alıcı ve verici kanal sayısıdır, çünkü kanal sayısı ne kadar fazla olursa, hassasiyet ve çözünürlük o kadar iyi olur - ana Ultrason görüntüsünün kalitesinin özellikleri.

Basit (genellikle taşınabilir) ultrasonik tarayıcılarda, iletim ve alım kanallarının sayısı 16'dan fazla değildir, orta ve ileri teknoloji cihazlarda - 32, 48 ve 64. Yüksek sınıf cihazlarda kanal sayısı 16'dan fazla olabilir 64, örneğin 128, 256, 512 ve daha fazlası. Kural olarak, ileri teknoloji ve ileri teknoloji ultrason tarayıcıları, renkli Doppler haritalamasına sahip cihazlardır.

İleri teknoloji cihazlar genellikle modern yeteneklerden en iyi şekilde yararlanır dijital işleme neredeyse sensörlerin çıkışından başlayan sinyaller. Bu nedenle bu tür cihazlara dijital sistem veya platform adı verilmektedir.

Kontrol soruları

1. Akustik empedans nedir ve yansımaya etkisi

ultrason?

2. Biyolojik dokularda ultrasonun zayıflaması frekansa nasıl bağlıdır?

3. Darbeli ultrasonik sinyalin spektrumu derinlikle nasıl değişir?

4. Ultrason tarayıcılarında hangi çalışma modları sağlanmaktadır?

5. Çalışma modu nedir? İÇİNDE?

6. Çalışma modu nedir? A?

7. Çalışma modu nedir? M?

8. Çalışma modu nedir? D?

9.Ultrasonik dönüştürücünün çalışmasını açıklayınız.

10. Piezoelemanların hangi konfigürasyonları bulunur? çeşitli türler

sensörler?

11. Ultrason tarayıcılarda ne tür sensörler bulunur?

Otomasyon sistemlerinde sensör, kontrollü veya kontrollü bir miktarı (kontrollü bir nesnenin parametresi), bilginin daha fazla taşınması için daha uygun bir çıkış sinyaline dönüştürmek üzere tasarlanmıştır. Bu nedenle, bir giriş ve çıkışa sahip herhangi bir otomasyon ve telemekanik elemanı bir dereceye kadar bir dönüştürücü olduğundan, bu terim çok genel olmasına rağmen, bir sensöre genellikle dönüştürücü denir.

En basit durumda sensör, örneğin hareket halindeki kuvvet (bir yayda) veya sıcaklığın elektromotor kuvvete (bir termoelementte) vs. gibi yalnızca bir Y=f(X) dönüşümünü gerçekleştirir. Bu tip sensöre denir doğrudan dönüşüm sensörleri. Bununla birlikte, bazı durumlarda giriş değeri X'i gerekli giriş değeri U üzerinde doğrudan etkilemek mümkün değildir (böyle bir bağlantı uygun değilse veya istenen nitelikleri sağlamıyorsa). Bu durumda, ardışık dönüşümler gerçekleştirilir: X giriş değeri, ara Z'yi etkiler ve Z değeri, gerekli Y değerini etkiler:

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

Sonuç, X'i Y'ye bağlayan bir fonksiyondur:

Y=f2=F(X).

Bu tür ardışık dönüşümlerin sayısı ikiden fazla olabilir ve genel durumda Y ile X arasındaki işlevsel bağlantı bir dizi ara nicelikten geçebilir:

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

Bu tür bağımlılıklara sahip sensörlere denir Seri dönüşümlü sensörler. Diğer tüm parçalara denir ara organlar. İki dönüşüme sahip bir sensörde ara organ yoktur; yalnızca bir algılama ve harekete geçirme organı vardır. Çoğu zaman aynı yapısal eleman birçok organın fonksiyonlarını yerine getirir. Örneğin, elastik bir zar, bir algılama organının (basıncı kuvvete dönüştürme) ve yürütme organının (kuvveti yer değiştirmeye dönüştürme) işlevini yerine getirir.

Sensörlerin sınıflandırılması.

Modern otomasyonda kullanılan sensörlerin olağanüstü çeşitliliği, bunların sınıflandırılmasını gerektirir. Şu anda, pratik olarak çalışma prensibine karşılık gelen giriş değerine göre en uygun şekilde sınıflandırılan aşağıdaki sensör türleri bilinmektedir:

Burada büyüklüklerden en az birinin (giriş veya çıkış) elektriksel olduğu en yaygın sensörleri ele alacağız.

Sensörler ayrıca giriş sinyalinin değişim aralığına göre de ayırt edilir. Örneğin, bazı elektrikli sıcaklık sensörleri 0 ila 100°C arasındaki sıcaklıkları ölçmek için tasarlanırken diğerleri 0 ila 1600°C arasındaki sıcaklıkları ölçmek için tasarlanmıştır. Çıkış sinyalinin değişim aralığının aynı (birleşik) olması çok önemlidir. farklı cihazlar. Sensör çıkış sinyallerinin birleştirilmesi, ortak yükseltme ve çalıştırma elemanlarının en çok kullanılmasına olanak tanır farklı sistemler otomasyon.

Elektrik sensörleri en çok kullanılanlar arasındadır. önemli unsurlar otomasyon sistemleri. Sensörlerin yardımıyla kontrol edilen veya kontrol edilen miktar, tüm kontrol sürecinin gerçekleştiği değişime bağlı olarak sinyale dönüştürülür. Otomasyonda en yaygın kullanılan sensörler elektriksel çıkış sinyaline sahip sensörlerdir. Bu, öncelikle bir elektrik sinyalinin belirli bir mesafeye iletilmesinin kolaylığı, işlenmesi ve dönüştürülme olasılığı ile açıklanmaktadır. elektrik enerjisi mekanik işlere girişmek. Elektrikli sensörlerin yanı sıra mekanik, hidrolik ve pnömatik sensörler de yaygınlaştı.

Elektrik sensörleri ürettikleri dönüşüm prensibine bağlı olarak modülatörler ve jeneratörler olmak üzere iki türe ayrılır.

Modülatörler (parametrik sensörler) için giriş enerjisi yardımcı elektrik devresi parametrelerini değiştirmek ve harici bir enerji kaynağından gelen akımın veya voltajın değerini ve doğasını modüle etmek. Bu nedenle sensör girişinde alınan sinyal aynı anda güçlendirilir. Harici bir enerji kaynağının varlığı, sensörlerin - modülatörlerin çalışması için bir ön koşuldur.

Pirinç. 1. Sensör - modülatörün (a) ve sensör - jeneratörün (b) fonksiyonel blokları.

Modülasyon, üç parametreden birinin (ohmik direnç, endüktans, kapasitans) değiştirilmesiyle gerçekleştirilir. Buna göre ohmik, endüktif ve kapasitif sensör grupları ayırt edilir.

Bu grupların her biri alt gruplara ayrılabilir. Böylece, ohmik sensörlerin en kapsamlı grubu alt gruplara ayrılabilir: gerinim ölçerler, potansiyometreler, termistörler, fotodirençler. İkinci alt grup endüktif sensörler, manyetoelastik ve transformatör seçeneklerini içerir. Üçüncü alt grup, çeşitli kapasitif sensör türlerini birleştirir.

İkinci tip sensör jeneratörleri basit dönüştürücülerdir. Kontrollü miktarla ilişkili çeşitli süreçlerin etkisi altında elektromotor kuvvetin ortaya çıkmasına dayanırlar. Böyle bir elektromotor kuvvetin oluşması, örneğin elektromanyetik indüksiyon, termoelektrik, piezoelektrik, fotoelektrik ve ayrılmaya neden olan diğer olaylar nedeniyle meydana gelebilir. elektrik ücretleri. Bu olgulara göre jeneratör sensörleri indüksiyon, termoelektrik, piezoelektrik ve fotoelektrik olarak ayrılır.

Elektrikli, elektrostatik, Hall sensörleri vb. gruplar da mümkündür.

Potansiyometrik ve gerinim ölçer sensörler.

Potansiyometrik sensörler açısal veya doğrusal hareketleri elektrik sinyaline dönüştürmek için kullanılır. Potansiyometrik sensör, bir reostat devresi veya bir potansiyometre (voltaj bölücü) devresi kullanılarak bağlanabilen değişken bir dirençtir.

Yapısal olarak, potansiyometrik sensör, üzerine yüksek alaşımlardan sarılmış ince bir tel (sargı) içeren bir çerçeveden (1) oluşan elektromekanik bir cihazdır (Şekil 2-1). direnç, kayan kontak - fırça (2) ve kayan kontak veya spiral yay şeklinde yapılmış bir akım iletkeni (3).

Sarılmış telli çerçeve hareketsiz olarak sabitlenir ve fırça, hareketi bir elektrik sinyaline dönüştürülmesi gereken op-amp'in hareketli kısmına mekanik olarak bağlanır. Fırça hareket ettiğinde, fırça ile sensör sargısının terminallerinden biri arasındaki tel bölümünün aktif direnci Rx değişir.

Sensör bağlantı devresine bağlı olarak hareket, aktif direnç veya akım değişimine (seri bağlantı devresi ile) veya voltaj değişimine (gerilim bölücü bağlantı ile) dönüştürülebilir. Seri bağlandığında dönüşüm doğruluğu, bağlantı kablolarının direncindeki değişikliklerden ve fırça ile sensör sargısı arasındaki geçiş direncinden önemli ölçüde etkilenir.

Otomasyon cihazlarında, voltaj bölücü devre kullanan potansiyometrik sensörlerin dahil edilmesi daha sık kullanılır. Op-amp'in hareketli kısmını tek taraflı hareket ettirirken, geri dönüşü olmayan bir statik özellik veren tek çevrimli bir anahtarlama devresi kullanılır. İki taraflı hareket için, tersine çevrilebilir bir özellik veren bir itme-çekme anahtarlama devresi kullanılır (Şekil 2-2).

Sensörün çıkış sinyalini fırçanın hareketine bağlayan tasarım ve işlevsel yasaya bağlı olarak, çeşitli tipte potansiyometrik sensörler ayırt edilir.

Doğrusal potansiyometrik sensörler.

Tüm uzunluk boyunca aynı çerçeve kesitine sahiptirler. Tel çapı ve sarım adımı sabittir. Boş modda (Rn→∞ ve I→0 yüküyle), doğrusal potansiyometrik sensör Uout'un çıkış voltajı, fırça x'in hareketiyle orantılıdır: Uout = (U0/L)x, burada U0, sensör besleme voltajıdır ; l-sarma uzunluğu. Sensör besleme gerilimi U0 ve sargı uzunluğu L sabit değerlerdir, dolayısıyla son şekil: Uout = kx, burada k=U0/L iletim katsayısıdır.

Fonksiyonel potansiyometrik sensörler.

Fırça hareketi ile çıkış voltajı arasında işlevsel, doğrusal olmayan bir ilişki vardır: Uout= f(x). Trigonometrik, güç veya logaritmik özelliklere sahip fonksiyonel potansiyometreler sıklıkla kullanılır. Fonksiyonel potansiyometreler, analog otomatik bilgi işlem cihazlarında, karmaşık geometrik şekilli tanklar için şamandıra sıvı seviye ölçerlerde vb. kullanılır. Gerekli fonksiyonel bağımlılığı potansiyometrik sensörlerden elde edebilirsiniz. çeşitli metodlar: potansiyometre çerçevesinin yüksekliğini değiştirerek (düzgün veya kademeli olarak), potansiyometre sargısının dirençlerle ilgili bölümlerini atlayarak.

Çok turlu potansiyometrik sensörler.

Bunlar yapıcı çeşitlilik Fırçanın açısal hareketine sahip doğrusal potansiyometrik sensörler. Çok turlu sensörler için, L sarım uzunluğunun tamamını hareket ettirmek için fırçanın 360°'lik bir açıyla birkaç kez dönmesi gerekir. Çok turlu sensörlerin avantajları yüksek doğruluk, düşük hassasiyet eşiği, küçük boyutlar, dezavantajlardır - nispeten büyük sürtünme momenti, tasarımın karmaşıklığı, birkaç kayan temasın varlığı

ve yüksek hızlı sistemlerde kullanım zorluğu.

Metal film potansiyometrik sensörler.

Bu, potansiyometrik sensörlerin yeni ve umut verici bir tasarımıdır. Onların çerçevesi

Uygulandığı cam veya seramik plaka ince tabaka(birkaç mikrometre) yüksek dirençli metal. Metal film potansiyometrik sensörlerden gelen sinyal, metal seramik fırçalar kullanılarak toplanır. Metal filmin genişliğini veya kalınlığını değiştirmek, potansiyometrik sensörün tasarımını değiştirmeden doğrusal veya doğrusal olmayan karakteristiğini elde etmenizi sağlar. Elektron veya lazer ışını işlemeyi kullanarak sensör direncini ve özelliklerini belirtilen değerlere otomatik olarak ayarlamak mümkündür. Metal film potansiyometrik sensörlerin boyutları, tel sensörlerden önemli ölçüde daha küçüktür ve sarma dönüşlerinin olmaması nedeniyle hassasiyet eşiği neredeyse sıfırdır.

Potansiyometrik sensörleri değerlendirirken hem önemli avantajlara hem de büyük dezavantajlara sahip olduklarını unutmamak gerekir. Avantajları şunlardır: tasarımın basitliği; yüksek seviyeçıkış sinyali (gerilim - birkaç on volta kadar, akım - birkaç on miliampere kadar); hem doğru hem de alternatif akımla çalışabilme yeteneği. Dezavantajları şunlardır: kayan temas ve sarımın aşınması nedeniyle yeterince yüksek güvenilirlik ve sınırlı dayanıklılık; yük direnci özellikleri üzerindeki etkisi; sargının aktif direnci nedeniyle güç kaybından kaynaklanan enerji kayıpları; sensörün hareketli kısmını fırçayla döndürmek için nispeten büyük bir tork gerekir.

Sensör, fiziksel parametreleri sinyale dönüştüren minyatür, karmaşık bir cihazdır. Uygun bir biçimde bir sinyal verir. Sensörün temel özelliği hassasiyetidir. Konum sensörleri ekipmanın mekanik ve elektronik parçaları arasında iletişim kurar. Süreçleri otomatikleştirmek için kullanıyorlar. Bu cihazlar birçok endüstride kullanılmaktadır.

Konum sensörleri farklı şekillerde olabilir. Belirli amaçlar için yapılırlar. Cihazı kullanarak bir nesnenin konumunu belirleyebilirsiniz. Üstelik fiziksel durumun hiçbir önemi yok. Nesne olabilir sağlam sıvı halde olabilir, hatta serbest akışlı olabilir.

Cihazı kullanarak çeşitli sorunları çözebilirsiniz:

• Çalışan makine ve mekanizmalardaki organların konumunu ve hareketini (açısal ve doğrusal) ölçerler. Ölçüm veri iletimi ile birleştirilebilir.
• Otomatik kontrol sistemlerinde robotik bir geri bildirim bağlantısı olabilir.
• Elemanların açılma/kapanma derecesinin kontrolü.
• Kılavuz makaraların ayarlanması.
• Elektrikli tahrik.
• Nesnelere referans olmaksızın mesafe verilerinin belirlenmesi.
• Laboratuvarlardaki mekanizmaların işlevlerinin kontrol edilmesi, yani testlerin yapılması.

Sınıflandırma, cihaz ve çalışma prensibi

Konum sensörleri temassız veya temaslı olabilir.

• Temassız olan bu cihazlar endüktif, manyetik, kapasitif, ultrasonik ve optiktir. Manyetik, elektromanyetik veya elektrostatik alan kullanarak bir nesneyle bağlantı kurarlar.
• Temas etmek. Bu kategorinin en yaygın olanı kodlayıcıdır.

Temassız

Temassız konum sensörleri veya dokunmatik anahtar, hareketli bir nesneye temas etmeden tetiklenir. Hızlı yanıt verebilir ve sık sık açılabilirler.

Fragmana göre temassız eylemler şöyle:

• kapasitif,
• endüktif,
• optik,
• lazer,
• ultrasonik,
• mikrodalga,
• manyetik olarak hassas.

Temassız olanlar daha düşük bir hıza geçmek veya durmak için kullanılabilir.

endüktif

Endüktif temassız sensör, elektromanyetik alandaki değişiklikler nedeniyle çalışır.

Ana düğümler endüktif sensör pirinç veya poliamidden yapılmıştır. Düğümler birbirine bağlıdır. Tasarım güvenilirdir ve ağır yüklere dayanabilir.

• Jeneratör bir elektromanyetik alan yaratır.
• Schmidt tetikleyicisi bilgiyi işler ve diğer düğümlere iletir.
• Amplifikatör, uzun mesafelerde sinyal iletme yeteneğine sahiptir.
• LED göstergesi, çalışmasının izlenmesine ve ayarlardaki değişikliklerin izlenmesine yardımcı olur.
• Bileşik - filtre.

Endüktif bir cihazın çalışması, jeneratörün açıldığı andan itibaren başlar, bir elektromanyetik alan oluşturulur. Alan, jeneratörün salınımlarının genliğini değiştiren girdap akımlarını etkiler. Ancak değişikliklere ilk tepki veren jeneratördür. Hareketli bir metal nesne alana girdiğinde kontrol ünitesine bir sinyal gönderilir.

Sinyal geldikten sonra işlenir. Sinyalin büyüklüğü nesnenin hacmine ve nesne ile cihaz arasındaki mesafeye bağlıdır. Daha sonra sinyal dönüştürülür.

Kapasitif

Kapasitif bir sensör, harici olarak, içinde pin elektrotların ve bir dielektrik aralayıcının bulunduğu geleneksel düz veya silindirik bir gövdeye sahip olabilir. Plakalardan biri, bir nesnenin uzaydaki hareketini sabit bir şekilde takip eder, bunun sonucunda kapasite değişir. Bu cihazlar nesnelerin açısal ve doğrusal hareketini ve boyutlarını ölçmek için kullanılır.

Kapasitif ürünler basittir, hassasiyeti yüksektir ve ataletleri düşüktür. Elektrik alanlarının dış etkisi cihazın hassasiyetini etkiler.

Optik

• Limit anahtarlarından sonra nesnelerin konumunu ve hareketini ölçün.
• Temassız ölçümler yapın.
• Yüksek hızda hareket eden nesnelerin konumunu belirleyin.

Bariyer

Bariyer optik sensörü belirlendi Latince harf"T". Bu optik cihaz iki blokludur. Verici ve alıcı arasındaki görüş alanına düşen nesneleri tespit etmek için kullanılır. Kapsama aralığı 100 m'ye kadar.

Refleks

"R" harfi refleks optik sensörü belirtir. Refleks ürünü, tek bir muhafazada bir verici ve alıcı içerir. Reflektör ışının yansıması görevi görür. Ayna yüzeyi olan bir nesneyi algılamak için sensöre bir polarizasyon filtresi takılmıştır. 8 metreye kadar menzil.

Difüzyon

Difüzyon sensörü “D” harfiyle gösterilir. Cihaz gövdesi monobloktur. Bu cihazlar hassas odaklama gerektirmez. Tasarım, yakın mesafedeki nesnelerle çalışacak şekilde tasarlanmıştır. Menzil 2 m.

Lazer

Lazer sensörler var yüksek doğruluk. Hareketin nerede meydana geldiğini belirleyebilir ve bir nesnenin tam boyutlarını verebilirler. Bu cihazların boyutları küçüktür. Cihazların enerji tüketimi minimumdur. Ürün, bir başkasını anında tanıyabiliyor ve anında alarmı çalıştırabiliyor.

İşin temelleri lazer cihazı- bir üçgen kullanarak bir nesneye olan mesafeyi ölçün. Bir lazer ışını yüksek paralelliğe sahip bir alıcıdan yayılır, bir nesnenin yüzeyine çarpar ve yansıtılır. Yansıma belli bir açıda gerçekleşir. Açının boyutu nesnenin bulunduğu mesafeye bağlıdır. Yansıyan ışın alıcıya geri döner. Entegre bir mikrodenetleyici bilgiyi okur - nesnenin parametrelerini ve konumunu belirler.

Ultrasonik

Ultrasonik sensörler, dönüştürmek için kullanılan duyusal cihazlardır. elektrik akımı ultrason dalgalarına dönüşür. Çalışmaları, ultrason titreşimlerinin kontrollü bir alanla etkileşimine dayanmaktadır.

Cihazlar radar prensibiyle çalışır; bir nesneyi yansıyan sinyalle algılarlar. Ses hızı sabit bir değerdir. Cihaz, sinyalin çıkıp geri döndüğü zaman aralığına göre nesneye olan mesafeyi hesaplayabilmektedir.

Mikrodalga

Mikrodalga hareket sensörleri yüksek frekanslı elektromanyetik dalgalar yayar. Ürün, kontrol edilen alandaki nesnelerin oluşturduğu yansıyan dalgalardaki değişikliklere karşı duyarlıdır. Nesne sıcakkanlı, canlı ya da sadece bir nesne olabilir. Nesnenin radyo dalgalarını yansıtması önemlidir.

Kullanılan radar prensibi, bir nesneyi tespit etmenize ve hareketinin hızını hesaplamanıza olanak tanır. Hareket ederken cihaz etkinleştirilir. Bu Doppler etkisidir.

Manyetosensitif

Bu tip cihaz iki tipte yapılır:

• mekanik temaslara dayalı;
• Hall etkisine dayanmaktadır.

Birincisi değişkende çalışabilir ve DC 300V'a kadar veya 0'a yakın bir voltajda.

Hall etkisine dayalı bir ürün, harici bir manyetik alanın etkisi altında özelliklerdeki değişiklikleri izlemek için hassas bir eleman kullanır.

Temas etmek

Kontak sensörleri parametrik tip ürünlerdir. Mekanik bir miktarın dönüşümleri gözlemlenirse değişir elektrik direnci. Ürün tasarımında alıcı girişinin toprakla temasını sağlayan iki elektrot bulunmaktadır. Kapasitif dönüştürücü iki metal plakadan oluşur ve bunlar birbirinden belli bir mesafeye monte edilmiş iki operatör tarafından tutulur. Bir plaka alıcı gövdesi olabilir.

Temas açısı sensörüne kodlayıcı denir ve dönen bir nesnenin dönme açısını belirlemek için kullanılır. Nötr, motorun çalışma modundan sorumludur.

Merkür

Cıva konum sensörleri cam bir gövdeye sahiptir ve boyut olarak neon lambaya benzer. Vakumla kapatılmış bir cam şişenin içinde bir damla cıva topu bulunan iki temas pimi vardır.

Sürücüler tarafından süspansiyon açısını kontrol etmek, kaputu ve bagajı açmak için kullanılır. Radyo amatörleri de bunu kullanıyor.

Uygulama alanları

Minyatür cihazların kullanım alanları oldukça geniştir:

• Makine mühendisliğinde montaj, test, paketleme, kaynak, perçinleme için kullanılır.
• Laboratuvarlarda kontrol ve ölçüm amacıyla kullanılırlar.
• Otomotiv teknolojisi, taşımacılık endüstrisi, mobil ekipmanlar. En popüler olanı manuel şanzımanlar için boş vites sensörüdür. Birçok araç kontrol sistemi sensörler içerir. Direksiyon mekanizmasında, valflerde, pedallarda, motor bölmesi sistemlerinde, ayna kontrol sistemlerinde, koltuklarda ve katlanır tavanlarda bulunurlar.
• Robot tasarımlarında, bilimsel alanda ve eğitimde kullanılıyorlar.
• Tıbbi teknoloji.
• Tarım ve özel ekipmanlar.
• Ağaç işleme endüstrisi.
• Metal kesme makinelerinde metal işleme alanı.
• Tel üretimi.
• Program kontrollü makinelerde haddehanelerin tasarımları.
• Takip sistemleri.
• Güvenlik sistemlerinde.
• Hidrolik ve pnömatik sistemler.

Endüktif yakınlık sensörü. Dış görünüş

Endüstriyel elektronikte endüktif ve diğer sensörler çok yaygın olarak kullanılmaktadır.

Makale bir inceleme olacaktır (eğer isterseniz popüler bilim). Sensörler için gerçek talimatlar ve örneklere bağlantılar sağlanmaktadır.

Sensör türleri

Peki sensör tam olarak nedir? Sensör, belirli bir olay meydana geldiğinde belirli bir sinyal üreten bir cihazdır. Başka bir deyişle, sensör belirli bir koşul altında etkinleştirilir ve çıkışında bir analog (giriş etkisi ile orantılı) veya ayrık (ikili, dijital, yani iki olası seviye) sinyal görünür.

Daha doğrusu Wikipedia'ya bakabiliriz: Sensör (sensör, İngilizce sensörden) kontrol sistemlerinde bir kavramdır, birincil bir dönüştürücü, kontrollü bir miktarı kullanıma uygun bir sinyale dönüştüren bir sistemin ölçüm, sinyal verme, düzenleme veya kontrol cihazının bir elemanıdır.

Ayrıca pek çok başka bilgi de var, ancak benim bu konuyla ilgili kendi mühendislik-elektronik uygulamalı vizyonum var.

Çok çeşitli sensörler var. Yalnızca elektrikçilerin ve elektronik mühendislerinin uğraşması gereken sensör türlerini listeleyeceğim.

Endüktif. Tetik bölgesinde metal bulunmasıyla etkinleştirilir. Diğer isimler yakınlık sensörü, konum sensörü, endüktif, varlık sensörü, endüktif anahtar, yakınlık sensörü veya anahtardır. Anlamı aynıdır, karıştırmaya gerek yoktur. İngilizce'de “yakınlık sensörü” yazıyorlar. Aslında bu metal bir sensördür.

Optik. Diğer isimler fotosensör, fotoelektrik sensör, optik anahtardır. Bunlar günlük hayatta da kullanılır, bunlara “ışık sensörleri” denir.

Kapasitif. Faaliyet alanında hemen hemen her nesne veya maddenin varlığını tetikler.

Basınç. Hava veya yağ basıncı yok - kontrolöre sinyal veya kusmuk. Bu ayrık ise. Bir sensör olabilir akım çıkışı akımı mutlak veya diferansiyel basınçla orantılıdır.

Limit anahtarları(elektrik sensörü). Bu, bir nesnenin üzerinden geçtiğinde veya ona baskı yaptığında devreye giren basit bir pasif anahtardır.

Sensörler ayrıca çağrılabilir sensörler veya başlatıcılar.

Şimdilik bu kadar yeter, yazının konusuna geçelim.

Endüktif sensör ayrıktır. Belirli bir bölgede metal mevcut olduğunda çıkışındaki sinyal görünür.

Yakınlık sensörü, indüktörlü bir jeneratöre dayanmaktadır. Dolayısıyla adı. Bobinin elektromanyetik alanında metal göründüğünde, bu alan önemli ölçüde değişir ve bu da devrenin çalışmasını etkiler.

İndüksiyon sensör alanı. Metal plaka salınım devresinin rezonans frekansını değiştirir

Endüktif npn sensör devresi. Aşağıdakileri gösteren işlevsel bir şema gösterilmektedir: salınım devresine sahip bir jeneratör, bir eşik cihazı (karşılaştırıcı), bir NPN çıkış transistörü, koruyucu zener diyotları ve diyotlar

Yazıdaki resimlerin çoğu bana ait değil; sonunda kaynakları indirebilirsiniz.

Endüktif sensörün uygulanması

Endüktif yakınlık sensörleri, mekanizmanın belirli bir bölümünün konumunu belirlemek için endüstriyel otomasyonda yaygın olarak kullanılmaktadır. Sensör çıkışından gelen sinyal bir denetleyiciye, frekans dönüştürücüye, röleye, başlatıcıya vb. girilebilir. Tek koşul akım ve voltajın eşleştirilmesidir.

Endüktif bir sensörün çalışması. Bayrak sağa doğru hareket eder ve sensörün hassasiyet bölgesine ulaştığında sensör tetiklenir.

Bu arada, sensör üreticileri akkor ampulün doğrudan sensör çıkışına bağlanmasının tavsiye edilmediği konusunda uyarıyorlar. Nedenleri hakkında zaten yazdım - .

Endüktif sensörlerin özellikleri

Sensörler nasıl farklı?

Aşağıda söylenen hemen hemen her şey yalnızca tümevarım için değil aynı zamanda optik ve kapasitif sensörler.

Tasarım, konut tipi

İki ana seçenek var - silindirik ve dikdörtgen. Diğer muhafazalar çok nadiren kullanılır. Kasa malzemesi – metal (çeşitli alaşımlar) veya plastik.

Silindirik sensör çapı

Ana boyutlar – 12 ve 18 mm. Diğer çaplar (4, 8, 22, 30 mm) nadiren kullanılır.

18 mm'lik bir sensörü sabitlemek için 22 veya 24 mm'lik 2 anahtara ihtiyacınız vardır.

Anahtarlama mesafesi (çalışma aralığı)

Bu, sensörün güvenilir çalışmasının garanti edildiği metal plakaya olan mesafedir. Minyatür sensörler için bu mesafe 0 ila 2 mm, çapı 12 ve 18 mm olan sensörler için - 4 ve 8 mm'ye kadar, büyük sensörler için - 20...30 mm'ye kadardır.

Bağlanacak kablo sayısı

Gelelim devrelere.

2 telli. Sensör doğrudan yük devresine (örneğin bir marş bobini) bağlanır. Tıpkı evimizin ışıklarını açtığımız gibi. Kurulum için uygun ancak yük açısından kaprisli. Hem yüksek hem de düşük yük direnciyle kötü çalışırlar.

2 telli sensör. Bağlantı şeması

Yük herhangi bir kabloya bağlanabilir; sabit voltaj için polaritenin korunması önemlidir. Alternatif voltajla çalışacak şekilde tasarlanmış sensörler için ne yük bağlantısı ne de polarite önemli değildir. Bunları nasıl bağlayacağınızı düşünmenize hiç gerek yok. Önemli olan akımı sağlamaktır.

3 telli. En genel. Güç için iki kablo ve yük için bir kablo vardır. Size daha fazlasını ayrı ayrı anlatacağım.

4 ve 5 telli. Bu, iki yük çıkışı kullanıldığında mümkündür (örneğin, PNP ve NPN (transistör) veya anahtarlama (röle). Beşinci kablo, çalışma modu veya çıkış durumu seçimidir.

Polariteye göre sensör çıkışı türleri

Tüm ayrı sensörler, anahtar (çıkış) elemanına bağlı olarak yalnızca 3 tip çıkışa sahip olabilir:

Röle. Burada her şey açık. Röle gerekli voltajı veya güç kablolarından birini anahtarlar. Bu, böyle bir devrenin ana avantajı olan sensör güç devresinden tam galvanik izolasyon sağlar. Yani sensör besleme gerilimi ne olursa olsun, yükü istediğiniz gerilimle açıp kapatabilirsiniz. Esas olarak büyük boyutlu sensörlerde kullanılır.

Transistör PNP'si. Bu bir PNP sensörüdür. Çıkış bir PNP transistörüdür, yani "pozitif" kablo anahtarlanmıştır. Yük sürekli olarak “eksi”ye bağlıdır.

Transistör NPN'si.Çıkışta bir NPN transistörü vardır, yani “negatif” veya nötr tel anahtarlanmıştır. Yük sürekli olarak “artı” ya bağlıdır.

Transistörlerin çalışma prensibini ve anahtarlama devrelerini anlayarak farkı net bir şekilde anlayabilirsiniz. Aşağıdaki kural yardımcı olacaktır: Vericinin bağlandığı yerde o kablo açılır. Diğer tel yüke kalıcı olarak bağlanır.

Aşağıda verilecektir sensör bağlantı şemaları bu farklılıkları açıkça ortaya koyacaktır.

Çıkış durumuna göre sensör türleri (NC ve NO)

Sensör ne olursa olsun, ana parametrelerinden biri, sensörün etkinleştirilmediği (üzerinde hiçbir etki olmadığı) andaki çıkışın elektriksel durumudur.

Şu anda çıkış açılabilir (yüke güç verilir) veya kapatılabilir. Buna göre - normalde kapalı (normalde kapalı, NC) bir kontak veya normalde açık (NO) bir kontak diyorlar. Yabancı ekipmanlarda sırasıyla – NC ve NO.

Yani sensörlerin transistör çıkışları hakkında bilmeniz gereken en önemli şey, çıkış transistörünün polaritesine ve çıkışın başlangıç ​​​​durumuna bağlı olarak 4 tip olabileceğidir:

• PNP NO
• PNP NC
• NPN YOK
• NPN NC

Olumlu ve olumsuz çalışma mantığı

Bu kavram daha çok sensörlere (kontrolörler, röleler) bağlı aktüatörleri ifade eder.

NEGATİF veya POZİTİF mantık, girişi etkinleştiren voltaj seviyesini ifade eder.

NEGATİF mantık: TOPRAK'a bağlandığında kontrolör girişi etkinleştirilir (lojik “1”). Kontrolörün S/S terminali (ayrı girişler için ortak kablo) +24 VDC'ye bağlanmalıdır. NPN tipi sensörlerde negatif mantık kullanılır.

POZİTİF mantık: +24 VDC'ye bağlandığında giriş etkinleştirilir. S/S kontrol terminali TOPRAK'a bağlanmalıdır. PNP tipi sensörler için pozitif mantık kullanın. Pozitif mantık en sık kullanılır.

Seçenekler var çeşitli cihazlar ve sensörleri bunlara bağlamak, yorumlardan isteyin, birlikte düşünelim.

Makalenin devamı -. İkinci bölümde gerçek diyagramlar verilmiş ve tartışılmıştır. pratik kullanım transistör çıkışlı çeşitli sensör türleri.

Otomasyonun en önemli ve en yaygın kullanılan teknik aracı sensörlerdir.

Sensör uzaktan iletim ve daha fazla kullanım için uygun, kontrollü veya ayarlanabilir bir miktarın bir çıkış sinyaline birincil dönüştürücüsü olarak adlandırılır. Sensör, algılayıcı (hassas) bir organ ve bir veya daha fazla ara dönüştürücüden oluşur. Çoğu zaman sensör yalnızca bir algılama organından oluşur (örneğin: termokupl, dirençli termometre vb.). Sensör giriş ve çıkış miktarlarıyla karakterize edilir.

Giriş değerindeki değişikliğe bağlı olarak çıkış değerindeki değişiklik

isminde sensör hassasiyeti;

Dahili bir değişiklikten kaynaklanan çıkış sinyalindeki değişiklik

sensör özellikleri veya değişiklikleri dış koşullar onun eserleri değişikliktir

ortam sıcaklığı, voltaj dalgalanmaları vb. arandı sensör hatası;

Çıkış değerindeki değişikliklerin giriş değerindeki değişikliklerden gecikmesi

isminde sensör ataleti.

Belirli bir makineyi veya süreci otomatikleştirmek için sensörleri seçerken tüm bu sensör göstergeleri dikkate alınmalıdır.

Fiziksel (nem seviyesi, yoğunluk, sıcaklık vb. elektriksel olmayan giriş değerleri) ölçmek için tasarlanan sensörler, bunları aktüatörü etkileyecek mesafeden iletilen elektriksel çıkış değerlerine dönüştürür.

Sensörler ikiye ayrılır:

- randevu ile- kuvvet hareketinin, sıcaklığın, nemin, hızın ölçümü

- çalışma prensibine göre- elektriksel, mekanik, termal, optik ve

- dönüştürme yöntemiyle- elektriksel olmayan miktarın elektriğe dönüştürülmesi -

endüktif, termoelektrik, fotoelektrik, radyoaktif, aktif

direnç (potansiyometrik, gerinim ölçer, vb.).

Sensörler:

- temas etmek(doğrudan temas halinde);

- temassız(dokunmayın: fotoelektrik, ultrasonik,

radyoaktif, optik vb.).

TASLAK

inşaat sektöründe inşaat makinelerinin otomasyonunda kullanılır ve teknolojik süreçler, teknik araçlar otomasyon ve otomatik kontrol sistemleri.

1. Kontrol ve bilgi için:

1.1 sıkıştırılmış toprağın kalitesi (yoğunluk);

1.2 yapılan iş miktarının hesaplanması (kat edilen km, sağlanan su vb.);

1.3 araç hızı;

1.4 kaptaki sıvının varlığı ve miktarı;

1.5 Konteynerdeki dökme malzeme miktarı (çimento, kum, kırma taş)

2. Düzenleme için:

2.1 betonu ısıtırken belirli bir sıcaklığın korunması;

2.2 Motor soğutma suyu termostatı içten yanma;

2.3 kaptaki (sistem) sıvı basıncı;

2.4 sistemdeki (konteyner) gazların (hava) basıncı;

2,5 kaldırma ve diğer makinelerin yük kapasitesi;

2.6 makinenin çalışma kısmının kaldırma yüksekliği (vinç bomu, çalışma platformu,

asansörler ve asansörler, yükleme konteyneri, kova vb.);

2.7 yük kaldırma makinesinin kaldırma yüksekliği;

2,8 bom dönüşü kaldırma vinci;

2.9 Raylar boyunca makine hareketinin kısıtlanması (kule veya köprü vinci, arabalar

2.10 Canlı kablolara yakınlığın kısıtlanması (bom ve

vinç kablosu);

2.11 işletme sırasında çukur ve hendek tabanının belirtilen seviye ve eğiminin korunması

ekskavatör;

2.12'den koruma kısa devre;

2.13 aşırı gerilime (düşük gerilim) karşı koruma;

2.14 Tüm motorların kapatılması ve rüzgar hızına bağlı olarak kule vincinin tutamaklarla raylara sabitlenmesi.

3. Kontrol sisteminin yerel otomasyonu için:

3.1 çalışma parçasındaki yüke bağlı olarak motor çalışma modu (buldozer - bıçak derinleştirme, kazıyıcı ve greyder - bıçak derinleştirme, ekskavatör - kepçe derinleştirme);

3.2 bileşenlerin dozlarının ayarlanması beton karışımı tarife uygun olarak;

3.3 beton karışımını hazırlamak için bileşen malzemelerinin dozajlanması;

3.4 Beton karışımı hazırlanırken sürenin belirlenmesi ve bu sürenin korunması.

4. Kontrol sistemini otomatikleştirmek için:

4.1 Beton karıştırma tesisinin işletimi için otomatik kontrol sistemi;

4.2 otomatik buldozer kontrol sistemi - belirtilen yüksekliklerde, eğimde ve yönde çalışma yaparken “AKA-Dormash”, “Kombiplan-10 LP”yi ayarlayın;

4.3 otomatik motorlu greyder kontrol sistemi - “Profil-20”,

Yol profili oluşturma ve bölge planlaması için “Profil-30”;

4.4 otomatik kazıyıcı kontrol sistemi - toprağı geliştirirken veya belirli bir yüksekliğe (kepçenin yükseklik konumu, hareket) dikey tesviye yaparken “Copier-Stabiplan-10” arka duvar kepçe, kepçe bıçağının derinleştirilmesi (kaldırılması) ve traktör motorunun ve yönünün düzenlenmesi;

4.5 Çok kepçeli bir ekskavatör için belirli bir yönde hendekler geliştirirken, kazma derinliğinde, hendek tabanının belirli bir eğiminde ve motor çalışmasını düzenlerken otomatik kontrol sistemi.

Otomatik (otomatik) bir sistemin görsel temsili için şunu kullanırız: grafik görseller:

Yapısal şema sistemin gelişmiş yapısını ve kontrol noktaları ile nesnelerin yönetimi arasındaki ilişkileri yansıtan;

Fonksiyonel diyagramüzerinde şematik olarak yer alan çizim semboller teknolojik ekipmanlar, iletişimler, kontroller ve otomasyon ekipmanları (aletler, düzenleyiciler, sensörler) tasvir edilerek aralarındaki bağlantılar gösterilir.

teknolojik ekipman ve otomasyon elemanları. Diyagram, izlemeye ve düzenlemeye tabi olan parametreleri gösterir;

Şematik, kurulum ve diğer diyagramların yanı sıra.