Sensör çeşitleri ve isimleri, çeşitli ultrasonik dönüştürücüler ve bunlarda kullanılan tarama yöntemleri ile belirlenir. Dönüştürücülerin türüne bağlı olarak şunları ayırt edebiliriz:

● sektörel mekanik sensörler(sektörel mekanik prob) - tek elemanlı veya çok elemanlı dairesel ızgaralı;

● çok elemanlı lineer dizilere sahip lineer sensörler;

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

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

● iki boyutlu ızgara sensörleri inci, doğrusal, dışbükey ve sektör.

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

Sektörel mekanik sensörlerde (Şekil 2.11 a, 2.11 b), çalışma yüzeyi (koruyucu kapak), köşe boyunca hareket eden tek elemanlı veya halka ultrasonik dönüştürücünün bulunduğu hacmi kapatır. Kapağın altındaki hacim, ultrasonik sinyallerin geçişi sırasında kayıpları azaltmak için akustik olarak şeffaf bir sıvı ile doldurulur. Sektörel mekanik sensörlerin ana özelliği, çalışma frekansına ek olarak, sensör işaretinde belirtilen tarama sektörünün açısal boyutudur (bazen çalışma yüzeyinin ilgili yayının H uzunluğu da verilir). İşaretleme örneği: 3.5 MHz/90°.

Doğrusal, dışbükey, mikro dışbükey ve aşamalı (sektör) elektronik tarama sensörlerinde, çalışma yüzeyi, transdüserin yayılan yüzeyi ile çakışır. diyafram, ve ona eşittir. Karakteristik açıklık boyutları, sensör etiketlemede kullanılır ve bir sensör seçerken belirlemeye yardımcı olur.

Doğrusal sensörlerde, açıklık uzunluğu L karakteristiktir (Şekil 2.11 c), çünkü dikdörtgen görüntüleme alanının genişliğini belirler. 7.5 MHz / 42 mm doğrusal sensör işaretleme örneği.

Doğrusal bir sensörde görüş alanı genişliğinin her zaman açıklık uzunluğunun %20-40'ından az olduğu akılda tutulmalıdır. Bu nedenle, açıklık boyutu 42 mm ise, görüş alanının genişliği 34 mm'den fazla değildir.

Dışbükey sensörlerde, görüş alanı iki karakteristik boyutla belirlenir - dışbükey çalışma kısmına karşılık gelen yayın H uzunluğu (bazen kirişi) ve Şekil 2.11 d derecesinde tarama sektörünün α açısal boyutu • Bir dışbükey sensörü işaretleme örneği: 3.5 MHz / 60 ° / 60 mm. Daha az sıklıkla, işaretleme için bir yarıçap kullanırsınız Rçalışma yüzeyinin eğriliği, örneğin:

3.5MHz/60 R(yarıçap - 60 mm).

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

sektör mekanik (a - kardiyolojik, b - su ile

meme); c - doğrusal elektronik; d - dışbükey;

e - mikro dışbükey; e - aşamalı sektör

Mikrokonveks sensörlerde, R karakteristiktir - çalışma yüzeyinin (açıklık) eğrilik yarıçapı, bazen görüntüleme sektörünün açısal boyutunu belirleyen ark açısı α ek olarak verilir (Şekil 2.11,e). İşaretleme örneği: 3.5 MHz/20R (yarıçap - 20 mm).

Aşamalı sektör sensörü için elektronik tarama sektörünün açısal boyutu derece olarak verilir. İşaretleme örneği: 3.5 MHz/90° .

Şek. 2.11 sensörler harici inceleme için kullanılır. Bunlara ek olarak, çok sayıda intrakaviter ve son derece uzmanlaşmış sensörler vardır.

Tıbbi uygulama alanlarına göre sensörlerin sınıflandırılması önerilir.

1. Dış mekan muayenesi için evrensel sensörler(karın sondası). Yetişkinlerde ve çocuklarda karın bölgesini ve pelvik organları incelemek için evrensel sensörler kullanılır.

2. Yüzeysel organlar için sensörler(küçük parça probu). Sığ küçük organları ve yapıları (örneğin tiroid bezi, periferik damarlar, eklemler) incelemek için kullanılırlar.

3. Kardiyak sensörler(kalp sondası). Kalbi incelemek için, interkostal boşluktan gözlemin özelliği ile ilişkili olan sektör tipi sensörler kullanılır. Mekanik tarama sensörleri (tek elemanlı veya dairesel dizili) ve aşamalı elektronik sensörler kullanılır.

4. Pediatri için sensörler(podiatrik sondalar). Pediatri için yetişkinlerde kullanılan sensörlerin aynısı kullanılır. , ancak yalnızca daha yüksek bir frekansla (5 veya 7,5 MHz), bu da daha yüksek görüntü kalitesi elde etmenizi sağlar. Bu, hastaların küçük olması nedeniyle mümkündür.

5. intrakaviter sensörler(intrakaviter sondalar). Tıbbi uygulama alanlarında kendi aralarında farklılık gösteren çok çeşitli intrakaviter sensörler vardır.

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

● Transrektal sensörler (transrektal veya endorektal prob).

● İntraoperatif sensörler (intraoperatif prob).

● Transüretral sensörler (transüretral problar).

● Transözofageal problar.

● İntravasküler sensörler (intravasküler problar).

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

7. Son derece özel sensörler. Yukarıda bahsedilen sensörlerin çoğu oldukça geniş bir uygulama alanına sahiptir. Aynı zamanda, bir grup dar uygulama sensörü seçilebilir ve ayrı ayrı belirtilmelidir.

● Oftalmik sensörler (oftatmoloji probları).

● Transkraniyal çalışmalar için sensörler (transkraniyal problar).

● Sinüzit, frontal sinüzit ve sinüzit teşhisi için sensörler.

● Veteriner ilaçları için sensörler (veterinerlik 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 yapısal olarak tasarlanmıştır ve geniş bantlı bir ultrasonik dönüştürücü kullanmaları bakımından onlardan farklıdır, yani. geniş bir çalışma frekansı bandına sahip sensör.

9. Doppler dönüştürücüler. Sensörler yalnızca damarlardaki kan akış hızlarının hızı veya aralığı hakkında bilgi almak için kullanılır. Bu dönüştürücüler, Doppler ultrason cihazlarıyla ilgili bölümlerde tartışılmaktadır.

10. 3D Görüntüleme Sensörleri. 3D (üç boyutlu) görüntüler elde etmek için özel sensörler nadiren kullanılır. Geleneksel iki boyutlu görüntü sensörleri, üçüncü koordinat boyunca tarama sağlayan özel cihazlarla birlikte daha yaygın olarak kullanılmaktadır.

Alınan bilgilerin kalitesi, cihazın teknik seviyesine bağlıdır - cihaz ne kadar karmaşık ve mükemmel olursa, teşhis bilgilerinin kalitesi o kadar yüksek olur. Kural olarak, teknik seviyeye göre cihazlar dört gruba ayrılır: basit cihazlar; orta sınıf cihazlar; yüksek sınıf cihazlar; üst düzey cihazlar (bazen üst düzey olarak adlandırılır).

Ultrason teşhis ekipmanı üreticileri ve kullanıcıları arasında, cihazların birbirleriyle karşılaştırılabileceği çok sayıda özellik ve parametre olduğundan, cihaz sınıfını değerlendirmek için üzerinde anlaşmaya varılmış bir kriter yoktur. Bununla birlikte, alınan bilgilerin kalitesinin büyük ölçüde bağlı olduğu ekipmanın karmaşıklık düzeyini tahmin etmek 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) ultrason tarayıcılarda, iletim-alım kanallarının sayısı 16'dan fazla değildir, orta ve üst sınıf cihazlarda 32, 48 ve 64'tür. Yüksek sınıf cihazlarda kanal sayısı olabilir. 64'ten fazla, örneğin 128, 256, 512 ve hatta daha fazlası. Kural olarak, üst düzey ve gelişmiş ultrason tarayıcıları, renkli Doppler eşlemeye sahip cihazlardır.

Üst düzey cihazlar, neredeyse sensörlerin çıkışından başlayarak tipik olarak günümüzün dijital sinyal işleme yeteneklerinden en iyi şekilde yararlanır. Bu nedenle bu tür cihazlara dijital sistemler veya platformlar (dijital sistem) denir.

sınav soruları

1. Akustik empedans nedir ve yansıma üzerindeki etkisi

ultrason?

2. Biyolojik dokularda ultrasonun zayıflaması frekansa nasıl bağlıdır?

3. Darbeli ultrasonik sinyalin spektrumu derinlikle nasıl değişir?

4. Ultrasonik tarayıcılarda hangi çalışma modları sağlanmıştır?

5. Çalışma modu nedir AT?

6. Çalışma modu nedir ANCAK?

7. Çalışma modu nedir M?

8. Çalışma modu nedir D?

9. Ultrasonik dönüştürücünün çalışmasını açıklayın.

10. Piezoelektrik elemanların hangi konfigürasyonları farklı tiplerde bulunur?

sensörler?

11. Ultrason tarayıcılarda ne tür sensörler bulunur?

Otomasyon sistemlerinde sensör, kontrollü veya düzenlenmiş bir değeri (kontrol edilen bir nesnenin parametresi) daha fazla bilgi akışı için daha uygun bir çıkış sinyaline dönüştürmek için tasarlanmıştır. Bu nedenle, sensöre genellikle dönüştürücü denir, ancak bu terim çok geneldir, çünkü bir girişi ve çıkışı olan herhangi bir otomasyon ve telemekanik öğesi bir dereceye kadar bir dönüştürücüdür.

En basit durumda, sensör, yer değiştirmedeki (yaydaki) kuvvetler veya bir elektromotor kuvvetine (bir termoelemandaki) sıcaklık gibi yalnızca bir Y=f(X) dönüşümü gerçekleştirir. Bu tip sensör denir doğrudan dönüşüm sensörleri. Bununla birlikte, bazı durumlarda X giriş değerini gerekli giriş değeri U üzerinde doğrudan etkilemek mümkün değildir (böyle bir bağlantı uygun değilse veya istenen nitelikleri vermiyorsa). Bu durumda, art arda 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 işlevdir:

Y=f2=F(X).

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

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

Bu tür bağımlılıklara sahip sensörler denir seri sensörler. Diğer tüm parçalar denir ara cisimler. İki dönüşümlü bir sensörde ara organ yoktur, sadece alıcı ve yürütücü organları vardır. Genellikle aynı yapısal eleman birkaç organın işlevlerini yerine getirir. Örneğin, elastik bir zar, bir alıcı organın (basıncın kuvvete dönüştürülmesi) ve bir yürütme organının (kuvvetin yer değiştirmeye dönüştürülmesi) işlevini yerine getirir.

Sensörlerin sınıflandırılması.

Modern otomasyonda kullanılan olağanüstü çeşitlilikteki sensörler, bunların sınıflandırılmasını gerekli kılmaktadır. Şu anda, giriş değerine göre sınıflandırmak için en uygun olan ve pratik olarak çalışma prensibine karşılık gelen aşağıdaki sensör türleri bilinmektedir:

Burada, niceliklerden (giriş veya çıkış) en az birinin elektrik olduğu en yaygın sensörleri ele alıyoruz.

Sensörler ayrıca giriş sinyalinin aralığı ile 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 farklı cihazlar için aynı (birleştirilmiş) olması çok önemlidir. Sensörlerin çıkış sinyallerinin birleştirilmesi, çeşitli otomasyon sistemleri için ortak yükseltme ve çalıştırma elemanlarının kullanılmasına izin verir.

Elektrik sensörleri, otomasyon sistemlerinin en önemli unsurlarından biridir. Sensörlerin yardımıyla, kontrol edilen veya düzenlenen değer, tüm düzenleme sürecinin devam ettiği değişikliğe bağlı olarak bir sinyale dönüştürülür. Otomasyonda en yaygın olarak kullanılanlar, elektriksel çıkış sinyalli sensörlerdir. Bu, her şeyden önce, bir elektrik sinyalini bir mesafeden iletme kolaylığı, işlenmesi ve elektrik enerjisini mekanik işe dönüştürme olasılığı ile açıklanmaktadır. Elektriksel, mekanik, hidrolik ve pnömatik sensörlerin yanı sıra yaygınlaşmıştır.

Elektrik sensörleri ürettikleri dönüşüm prensibine göre modülatörler ve jeneratörler olmak üzere iki tipe ayrılır.

Modülatörler (parametrik sensörler) için, giriş enerjisi yardımcı elektrik devresi üzerinde etki eder, parametrelerini değiştirir ve bir harici enerji kaynağından gelen akımın veya voltajın değerini ve yapısını modüle eder. Bu aynı anda sensörün girişinde alınan sinyali güçlendirir. Harici bir enerji kaynağının varlığı, sensörlerin - modülatörlerin çalışması için bir ön koşuldur.

Pirinç. 1. Sensör modülatörünün (a) ve sensör üretecinin (b) fonksiyonel blokları.

Modülasyon, üç parametreden biri değiştirilerek gerçekleştirilir - omik direnç, endüktans, kapasitans. Buna göre omik, endüktif ve kapasitif sensör grupları ayırt edilir.

Bu grupların her biri alt gruplara ayrılabilir. Bu nedenle, en kapsamlı ohmik sensör 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-jeneratörler basitçe dönüştürücülerdir. Kontrollü bir miktarla ilişkili çeşitli işlemlerin etkisi altında bir elektromotor kuvvetinin oluşumuna dayanırlar. Böyle bir elektromotor kuvvetinin meydana gelmesi, örneğin elektromanyetik indüksiyon, termoelektrik, piezoelektrik, fotoelektrik ve elektrik yüklerinin ayrılmasına neden olan diğer olaylar nedeniyle meydana gelebilir. Bu fenomenlere göre, jeneratör sensörleri indüksiyon, termoelektrik, piezoelektrik ve fotoelektrik olarak ayrılır.

Elektroteknik, elektrostatik sensörler, Hall sensörleri vb. grupları da mümkündür.

Potansiyometrik ve gerinim ölçer sensörleri.

Açısal veya doğrusal hareketleri elektrik sinyaline dönüştürmek için potansiyometrik sensörler kullanılır. Bir potansiyometrik sensör, bir reostat devresine veya bir potansiyometre (voltaj bölücü) devresine göre bağlanabilen değişken bir dirençtir.

Yapısal olarak, bir potansiyometrik sensör, üzerine yüksek dirençli alaşımlardan yapılmış ince bir tel (sargı) ile bir çerçeve 1'den, kayar bir kontak - fırça 2 ve bir iletken 3'ten oluşan elektromekanik bir cihazdır (Şekil 2-1), kayar kontak veya helezon yay şeklinde yapılmıştır.

Sarılmış telli çerçeve hareketsiz olarak sabitlenir ve fırça, hareketi bir elektrik sinyaline dönüştürülmesi gereken işletim sisteminin hareketli kısmına mekanik olarak bağlanır. Fırça hareket ettirildiğinde, fırça ile sensör sargı uçlarından biri arasındaki tel bölümünün aktif direnci Rx değişir.

Sensör anahtarlama devresine bağlı olarak, yer değiştirme, aktif direnç veya akımdaki (seri olarak bağlandığında) bir değişikliğe veya voltajdaki bir değişikliğe (bir voltaj bölücü devresine göre açıldığında) dönüştürülebilir. Seri bağlantıdaki dönüştürme doğruluğu, bağlantı tellerinin direncindeki değişiklikten, fırça ile sensör sargısı arasındaki geçiş direncinden önemli ölçüde etkilenir.

Otomasyon cihazlarında, voltaj bölücü devresine göre potansiyometrik sensörlerin dahil edilmesi daha sık kullanılır. İşletim sisteminin hareketli kısmının tek taraflı hareketi ile, geri dönüşü olmayan bir statik özellik veren tek döngülü bir anahtarlama devresi kullanılır. İki yönlü hareket ile, tersinir bir özellik veren bir itme-çekme devresi kullanılır (Şekil 2-2).

Sensörün çıkış sinyalini fırçanın hareketiyle ilişkilendiren tasarıma ve işlevsel yasaya bağlı olarak, birkaç tip potansiyometrik sensör ayırt edilir.

Doğrusal potansiyometrik sensörler.

Tüm uzunluk boyunca çerçevenin aynı kesitine sahiptirler. Tel çapı ve sarım aralığı sabittir. Boş modda (Rn→∞ ve I→0 yükünde), lineer potansiyometrik sensör Uout'un çıkış voltajı, x fırçasının hareketiyle orantılıdır: Uout = (U0/L)x, burada U0 sensör besleme voltajıdır ; l sargının uzunluğudur. Sensör besleme gerilimi U0 ve sargı uzunluğu L sabit değerlerdir, bu nedenle son biçimde: Uout = kx, burada k=U0/L iletim katsayısıdır.

Fonksiyonel potansiyometrik sensörler.

Fırçanın hareketi ile çıkış voltajı arasında doğrusal olmayan fonksiyonel bir ilişkiye sahiptirler: Uout = f(x). Trigonometrik, üstel veya logaritmik özelliklere sahip fonksiyonel potansiyometreler sıklıkla kullanılır. Fonksiyonel potansiyometreler analog otomatik hesaplama cihazlarında, karmaşık geometrik şekillerdeki tanklar için şamandıralı sıvı seviye sayaçlarında vb. kullanılır. Potansiyometre sensörlerinin gerekli fonksiyonel bağımlılığı çeşitli yöntemlerle elde edilebilir: potansiyometre çerçevesinin yüksekliğini değiştirerek (düzgün veya adımlar), dirençlerle potansiyometre sargısının bölümlerini şöntleyerek.

Çok turlu potansiyometrik sensörler.

Fırçanın açısal hareketi ile doğrusal potansiyometrik sensörlerin yapıcı bir varyasyonudur. Çok dönüşlü sensörler için, sarım L'nin tüm uzunluğu boyunca hareket etmek için fırçanın birkaç kez 360°'lik bir açıyla dönmesi gerekir. Çok dönüşlü sensörlerin avantajları yüksek doğruluk, düşük hassasiyet eşiği, küçük boyutlar, dezavantajlardır. - nispeten büyük bir sürtünme momenti, tasarım karmaşıklığı, birkaç kayan kontağın varlığı

ve yüksek hızlı sistemlerde kullanım zorluğu.

Metal film potansiyometrik sensörler.

Bu, potansiyometrik sensörlerin gelecek vaat eden yeni bir tasarımıdır. Onların çerçevesi

üzerine yüksek dirençli ince bir metal tabakasının (birkaç mikrometre) biriktirildiği bir cam veya seramik plaka. Metal film potansiyometrik sensörlerden gelen bir sinyalin alınması, seramik metal fırçalar tarafından gerçekleştirilir. Metal filmin genişliğini veya kalınlığını değiştirmek, potansiyometrik sensörün tasarımını değiştirmeden lineer veya lineer olmayan bir karakteristiğini elde etmeyi mümkün kılar. Elektron ışını veya lazer ışını işleme kullanarak sensör direncini ve özelliklerini ayarlanan değerlere otomatik olarak ayarlamak mümkündür. Metal film potansiyometrik sensörlerin boyutları, tel olanlardan önemli ölçüde daha küçüktür ve sargı dönüşlerinin olmaması nedeniyle hassasiyet eşiği neredeyse sıfırdır.

Potansiyometrik sensörleri değerlendirirken hem önemli avantajlara hem de büyük dezavantajlara sahip olduklarına dikkat edilmelidir. Avantajları şunlardır: tasarımın basitliği; çıkış sinyalinin yüksek seviyesi (voltaj - birkaç on volta kadar, akım - birkaç on miliampere kadar); hem doğru hem de alternatif akım üzerinde çalışma yeteneği. Eksiklikleri şunlardır: kayma teması ve sargının aşınması nedeniyle yetersiz yüksek güvenilirlik ve sınırlı dayanıklılık; yük direnci özelliği üzerindeki etkisi; sargının aktif direnci ile güç kaybından kaynaklanan enerji kayıpları; sensörün hareketli kısmını bir fırça ile döndürmek için gereken nispeten büyük tork.

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

Konum sensörleri farklı şekillerde olabilir. Belirli amaçlar için yapılırlar. Cihazı kullanarak nesnenin yerini belirleyebilirsiniz. Ayrıca, fiziksel durum önemli değil. Bir nesne katı, sıvı ve hatta serbest akışlı olabilir.

Cihazın yardımıyla çeşitli sorunları çözebilirsiniz:

• Çalışan makinelerde, mekanizmalarda organların pozisyonunu ve hareketini (açısal ve doğrusal) ölçerler. Ölçüm, veri iletimi ile birleştirilebilir.
• Otomatik kontrol sistemlerinde robotik bir geri besleme bağlantısı olabilir.
• Elemanların açılma/kapanma derecesinin kontrolü.
• Kılavuz kasnak ayarı.
• Elektrikli sürücü.
• Onlara referans olmaksızın nesnelere olan mesafe verilerinin belirlenmesi.
• Laboratuvarlardaki mekanizmaların işlevlerini kontrol etmek, yani testler yapmak.

Sınıflandırma, cihaz ve çalışma prensibi

Konum sensörleri temassız ve temaslıdır.

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

Temassız

Temassız konum sensörleri veya dokunmatik anahtarlar, hareketli bir nesneyle temas etmeden çalışır. Hızlı yanıt verebilir ve sık sık açılabilirler.

Römorkta temassız eylemler şunlardır:

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

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

endüktif

Endüktif bir yakınlık sensörü, elektromanyetik alanı değiştirerek çalışır.

Endüktif sensörün ana bileşenleri pirinç veya poliamidden yapılmıştır. Düğümler birbirine bağlıdır. Tasarım güvenilirdir, ağır yüklere dayanabilir.

• Jeneratör bir elektromanyetik alan yaratır.
• Schmidt tetikleyicisi bilgiyi işler ve diğer düğümlere iletir.
• Amplifikatör, uzun mesafelerde bir sinyal iletebilir.
• LED göstergesi, çalışmasını kontrol etmeye ve ayarlardaki değişiklikleri takip etmeye yardımcı olur.
• Bileşik - filtre.

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

Sinyal alındıktan sonra işlenir. Sinyalin büyüklüğü, nesnenin hacmine ve nesne ile cihaz arasındaki mesafeye bağlıdır. Ardından sinyal dönüştürülür.

kapasitif

Kapasitif sensör, harici olarak, içinde pim elektrotları ve bir dielektrik conta bulunan geleneksel düz veya silindirik bir gövdeye sahip olabilir. Plakalardan biri, bir nesnenin uzaydaki hareketini kararlı bir şekilde izler, bunun sonucunda kapasitans değişir. Bu cihazlar yardımıyla nesnelerin açısal ve doğrusal hareketi, boyutları ölçülür.

Kapasitif ürünler basittir, yüksek hassasiyete ve düşük atalete sahiptir. Elektrik alanlarının dış etkisi, cihazın hassasiyetini etkiler.

Optik

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

bariyer

Bariyer optik sensörü, Latince "T" harfi ile gösterilir. Bu optik cihaz iki bloktur. Verici ve alıcı arasındaki görüş alanına takılan nesneleri algılamak için kullanılır. 100m'ye kadar menzil.

Refleks

"R" harfi, yansıtıcı bir optik sensör anlamına gelir. Refleks ürünü, bir kutuda bir verici ve bir alıcı içerir. Reflektör, ışının bir yansıması olarak hizmet eder. Ayna yüzeyi olan bir nesneyi algılamak için sensöre bir polarizasyon filtresi takılıdır. 8m'ye kadar menzil.

yayılma

Difüzyon sensörü "D" harfi ile gösterilir. Cihazın kasası monobloktur. Bu cihazlar hassas odaklama gerektirmez. Tasarım, yakın mesafedeki nesnelerle çalışmak üzere tasarlanmıştır. Menzil 2 m.

Lazer

Lazer sensörler son derece hassastır. Hareketin gerçekleştiği yeri belirleyebilir ve nesnenin tam boyutlarını verebilirler. Bu cihazlar küçüktür. Cihazların enerji tüketimi minimumdur. Ürün, bir yabancıyı anında tanıyabilir ve alarmı hemen açabilir.

Lazer cihazının temeli, bir üçgen kullanarak bir nesneye olan mesafeyi ölçmektir. Alıcıdan yüksek paralellik ile yayılan ve nesnenin yüzeyine çarpan bir lazer ışını yansıtılır. Yansıma belirli bir açıda gerçekleşir. Açı değeri, nesnenin bulunduğu mesafeye bağlıdır. Yansıyan ışın alıcıya geri gönderilir. Entegre mikrodenetleyici bilgileri okur - nesnenin parametrelerini ve konumunu belirler.

Ultrasonik

Ultrasonik dönüştürücüler, elektrik akımını ultrasonik dalgalara dönüştürmek için kullanılan duyusal cihazlardır. Çalışmaları, kontrollü alan ile ultrason titreşimlerinin etkileşimine dayanmaktadır.

Cihazlar radar prensibi ile çalışır - yansıyan sinyal ile bir nesneyi yakalarlar. Ses hızı sabittir. Cihaz, sinyalin çıkıp geri döndüğü zaman aralığına göre nesneye olan mesafeyi hesaplayabilmektedir.

Mikrodalga

Mikrodalga hareket sensörleri, yüksek frekanslı elektromanyetik dalgalar yayar. Ürün, kontrollü alandaki nesneler tarafından oluşturulan yansıyan dalgalardaki değişikliklere karşı hassastır. Nesne sıcakkanlı, canlı veya sadece bir nesne olabilir. Nesnenin radyo dalgalarını yansıtması önemlidir.

Kullanılan radar prensibi, bir nesneyi algılamanıza ve hareket hızını hesaplamanıza olanak tanır. Hareket ederken, cihaz etkinleştirilir. Bu Doppler etkisidir.

Manyetik olarak hassas

Bu tür bir cihaz iki tipte yapılır:

• mekanik kontaklara dayalı;
• Hall etkisine dayanmaktadır.

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

Hassas bir elemana sahip Hall etkisine dayalı bir ürün, harici bir manyetik alanın etkisi altında özelliklerdeki değişimi izler.

İletişim

Kontak sensörleri parametrik tipte ürünlerdir. Mekanik bir niceliğin dönüşümleri gözlenirse, elektriksel dirençleri değişir. Ürünün tasarımı, alıcı girişinin toprakla temasını sağlayan iki elektrota sahiptir. Kapasitif dönüştürücü iki metal plakadan oluşur, bunlar birbirinden belli bir mesafeye yerleştirilmiş iki operatör tarafından tutulur. Bir plaka alıcı gövde olabilir.

Dönen bir nesnenin dönüş açısını belirlemek için kodlayıcı adı verilen bir temas açısı sensörü kullanılır. Nötr, motorun çalışma modundan sorumludur.

Merkür

Cıva konum sensörleri cam bir gövdeye sahiptir ve boyut olarak neon lambaya benzer. Bir cam vakum, sızdırmaz şişe içinde bir cıva topu damlası ile iki çıkış-kontağı vardır.

Sürücüler tarafından süspansiyonun eğim açısını kontrol etmek, kaputu, bagajı açmak için kullanılır. Radyo amatörleri tarafından da kullanılır.

Uygulamalar

Minyatür cihazların kullanım alanları geniştir:

• Makine mühendisliğinde montaj, test, paketleme, kaynak, perçinleme için kullanılır.
• Laboratuvarlarda kontrol, ölçüm için kullanılırlar.
• Otomotiv teknolojisi, ulaşım endüstrisinde, mobil teknoloji. Manuel şanzıman için en popüler nötr vites sensörü. Birçok araç kontrol sisteminde sensörler bulunur. Direksiyon mekanizmasında, valflerde, pedallarda, motor bölmesi sistemlerinde, aynalar, koltuklar, katlanır çatılar için kontrol sistemlerinde bulunurlar.
• Robot yapımında, bilim alanında ve eğitim alanında kullanılmaktadırlar.
• Tıbbi teknoloji.
• Tarım ve özel ekipman.
• Ağaç işleme endüstrisi.
• Metal kesme makinelerinde metal işleme alanı.
• Tel üretimi.
• Program kontrollü takım tezgahlarında haddehane tasarımları.
• Takip sistemleri.
• güvenlik sistemlerinde.
• Hidrolik ve pnömatik sistemler.

Endüktif yakınlık sensörü. Dış görünüş

Endüstriyel elektronikte endüktif ve diğer sensörler yaygın olarak kullanılmaktadır.

Makale bir inceleme olacak (isterseniz popüler bilim). Sensörler için gerçek talimatlar ve örneklere bağlantılar verilmiştir.

Sensör türleri

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

Daha doğrusu, Wikipedia'ya bakabiliriz: Sensör (sensör, İngilizce sensörden) - kontrol sistemlerinde bir kavram, bir birincil dönüştürücü, kontrol edilen bir değeri kullanım için uygun bir sinyale dönüştüren bir sistemin ölçüm, sinyalleme, düzenleme veya kontrol cihazının bir elemanı.

Ayrıca bir sürü başka bilgi var, ancak konuyla ilgili kendi mühendislik-elektronik-uygulamalı vizyonum var.

Bir sürü sensör var. Sadece bir elektrikçi ve elektronik mühendisinin uğraşması gereken sensör türlerini listeleyeceğim.

Endüktif. Tetik bölgesinde metal bulunması ile aktive olur. Diğer isimler yakınlık sensörü, konum sensörü, endüksiyon, varlık sensörü, endüktif anahtar, yakınlık sensörü veya anahtardır. Anlam aynıdır ve karıştırılmamalıdır. İngilizce olarak “yakınlık sensörü” yazıyorlar. Aslında, bu bir metal sensördür.

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

Kapasitif. Faaliyet alanındaki hemen hemen her nesne veya maddenin varlığı ile tetiklenir.

Baskı yapmak. Hava veya yağ basıncı yok - kontrolöre bir sinyal veya kesintiler. Bu, eğer ayrıksa. Akımı mutlak basınç veya farkla orantılı olan bir akım çıkışı olan bir sensör olabilir.

Limit anahtarları(elektrik sensörü). Bu, bir nesne ona çarptığında veya üzerine bastığında çalışan geleneksel bir pasif anahtardır.

Sensörler de çağrılabilir sensörler veya başlatıcılar.

Şimdilik bu kadar yeter, gelelim yazının konusuna.

Endüktif sensör ayrıktır. Belirli bir bölgede metal bulunduğunda çıkışında bir sinyal görünür.

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

Endüktif sensörün alanı. Metal plaka, salınım devresinin rezonans frekansını değiştirir

Endüktif bir npn sensörünün şeması. Bir salınım devresi olan bir osilatör, bir eşik cihazı (karşılaştırıcı), bir NPN çıkış transistörü, koruyucu zener diyotları ve diyotları olan fonksiyonel bir şema verilmiştir.

Makaledeki resimlerin çoğu benim değil, sonunda kaynakları indirmek mümkün olacak.

Endüktif sensör uygulaması

Endüktif yakınlık sensörleri, mekanizmanın bir veya başka bir parçasının konumunu belirlemek için endüstriyel otomasyonda yaygın olarak kullanılmaktadır. Sensörün çıkışından gelen sinyal, kontrolör, frekans dönüştürücü, röle, marş motoru vb. girişlere beslenebilir. Tek koşul, akım ve gerilime uygunluktur.

Endüktif sensörün çalışması. Bayrak sağa doğru hareket eder ve sensör 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 sadece endüktif için değil, aynı zamanda optik ve kapasitif sensörler.

Yapı, vücut tipi

Burada iki ana seçenek var - silindirik ve dikdörtgen. Diğer durumlar son derece nadiren kullanılır. Muhafaza malzemesi - metal (çeşitli alaşımlar) veya plastik.

Silindirik prob çapı

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

18 mm sensörü sabitlemek için 22 veya 24 mm için 2 tuşa ihtiyacınız vardır.

Anahtarlama mesafesi (çalışma boşluğu)

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

Bağlanacak tel sayısı

Gelelim şemalara.

2 telli. Sensör doğrudan yük devresine bağlanır (örneğin, bir marş bobini). Tıpkı evde ışıkları açtığımız gibi. Kurulum için uygun, ancak yük için kaprisli. Hem yüksek hem de düşük yük direnci ile kötü çalışırlar.

2 telli sensör. Anahtarlama şeması

Yük herhangi bir kabloya bağlanabilir, sabit voltaj için polariteyi gözlemlemek önemlidir. Alternatif voltajla çalışmak üzere tasarlanmış sensörler için ne yük bağlantısı ne de polarite önemlidir. Onları nasıl bağlayacağınızı düşünmek zorunda değilsiniz. Ana şey akım sağlamaktır.

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

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

Polariteye göre sensör çıkışları türleri

Tüm ayrık sensörler, anahtar (çıkış) öğesine bağlı olarak yalnızca 3 tür çıkışa sahip olabilir:

Röle. Burada her şey açık. Röle, gerekli voltajı veya güç kablolarından birini değiştirir. Bu, böyle bir devrenin ana avantajı olan sensör güç devresinden tam galvanik izolasyon sağlar. Yani, sensör besleme voltajından bağımsız olarak, yükü herhangi bir voltajla açıp kapatabilirsiniz. Esas olarak büyük sensörlerde kullanılır.

Transistör PNP. Bu bir PNP sensörüdür. Çıkış bir PNP transistörüdür, yani “pozitif” tel değiştirilir. “Eksi” ye yük kalıcı olarak bağlanır.

Transistör NPN.Çıkış bir NPN transistörüdür, yani “negatif” veya nötr tel değiştirilir. "Artı" yük kalıcı olarak bağlanır.

Transistörlerin çalışma prensibini ve anahtarlama devrelerini anlayarak farkı net bir şekilde anlayabilirsiniz. Bu kural yardımcı olacaktır: Vericinin bağlı olduğu yerde, o kablo değiştirilir. Diğer tel ise yüke kalıcı olarak bağlıdır.

Aşağıda verilecek sensör bağlantı şemaları, bu farklılıkları açıkça gösterecektir.

Çıkış durumuna göre sensör tipleri (NC ve NO)

Sensör ne olursa olsun, ana parametrelerinden biri, sensörün etkinleştirilmediği andaki çıkışın elektrik durumudur (hiçbir şekilde etkilenmez).

Bu andaki çıkış açılabilir (yüke güç verilir) veya kapatılabilir. Buna göre - normalde kapalı (normalde kapalı, NC) kontak veya normalde açık (NO) kontak derler. Sırasıyla yabancı ekipmanlarda - NC ve NO.

Yani, sensörlerin transistör çıkışları hakkında bilmeniz gereken asıl şey, çıkış transistörünün polaritesine ve çıkışın ilk durumuna bağlı olarak 4 çeşidi olabileceğidir:

• PNP HAYIR
• PNP NC
• NPN HAYIR
• NPN NC

Pozitif ve negatif 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: GND'ye bağlandığında kontrolör girişi etkinleştirilir (mantık “1”). Kontrolörün S/S terminali (dijital girişler için ortak kablo) +24 VDC'ye bağlanmalıdır. NPN sensörleri için negatif mantık kullanılır.

POZİTİF mantık: +24 VDC'ye bağlandığında giriş etkinleştirilir. Kontrolörün S/S terminali GND'ye bağlanmalıdır. PNP sensörleri için pozitif mantık kullanın. Pozitif mantık en sık kullanılır.

Çeşitli cihazlar ve bunlara sensörler bağlamak için seçenekler var, yorumlarda sorun, birlikte düşünelim.

Makalenin devamı -. İkinci bölümde, gerçek devreler verilmiş ve transistör çıkışlı çeşitli sensör tiplerinin pratik uygulaması ele alınmıştır.

Otomasyonun en önemli ve en yaygın olarak kullanılan teknik araçları sensörlerdir.

sensör uzaktan iletim ve daha fazla kullanım için uygun, kontrollü veya düzenlenmiş bir değerin bir çıkış sinyaline birincil dönüştürücüsü olarak adlandırılır. Sensör, algılayan (hassas) bir organ ve bir veya daha fazla ara dönüştürücüden oluşur. Oldukça sık, sensör yalnızca bir alıcı elemandan oluşur (örneğin: termokupl, dirençli termometre, vb.). Sensör, giriş ve çıkış değerleri ile karakterize edilir.

Giriş değerindeki değişikliğe bağlı olarak çıkış değerindeki değişiklik

aranan sensör hassasiyeti;

Dahili sinyaldeki bir değişiklikten kaynaklanan çıkış sinyalindeki bir değişiklik

sensörün özellikleri veya çalışmasının dış koşullarındaki değişiklikler - değişiklikler

ortam sıcaklığı, voltaj dalgalanmaları vb. aranan sensör hatası;

Giriş değerindeki değişikliklerden çıkış değerindeki değişikliklerin gecikmesi

aranan sensör ataleti.

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

Fiziksel (nem seviyesi, yoğunluk, sıcaklık vb. elektriksel olmayan giriş değerleri) ölçmek için tasarlanmış sensörler, bunları aktüatöre etki etmek üzere belirli bir mesafeden iletilen elektriksel çıkış değerlerine dönüştürür.

Sensörler ikiye ayrılır:

- randevuyla- kuvvetlerin hareketi, sıcaklık, nem, hız ölçümü

- eylem ilkesine göre- elektrik, mekanik, termal, optik ve

- dönüştürme yöntemine göre- elektrik olmayan miktarı elektriğe -

endüktif, termoelektrik, fotovoltaik, radyoaktif, aktif

dirençler (potansiyometrik, tensometrik, vb.).

Sensörler:

- İletişim(doğrudan temas halinde);

- temassız(dokunmayın: fotoelektrik, ultrasonik,

radyoaktif, optik vb.)

TASLAK

inşaat endüstrisinde inşaat makinelerini ve teknolojik süreçleri, teknik otomasyon araçlarını ve otomatik kontrol sistemlerini otomatikleştirmek için kullanılır.

1. Kontrol ve bilgi için:

1.1 sıkıştırılmış toprağın kalitesi (yoğunluk);

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

1.3 makinenin hızı;

1.4 kapta sıvının varlığı ve miktarı;

1.5 Tanktaki dökme malzeme miktarı (çimento, kum, kırmataş)

2. Düzenleme için:

2.1 beton ısıtması sırasında ayarlanan sıcaklığın korunması;

2.2 içten yanmalı motorun soğutma suyu termostatı;

2.3 kaptaki (sistemdeki) sıvı basıncı;

2.4 sistemdeki (tank) gazların (hava) basıncı;

2.5 kaldırma ve diğer makinelerin taşıma kapasitesi;

2.6 Makinenin çalışma gövdesinin kaldırma yüksekliği (vinç bomu, çalışma platformu,

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

2.7 Kaldırma makinesinin yükünün kaldırma yüksekliği;

2.8 vinç bomunun dönüşü;

2.9 Makinenin raylar boyunca hareketinin kısıtlanması (kule veya gezer vinç, arabalar

2.10 canlı kablolara yaklaşımı sınırlama (bom ve

vinç kablosu);

2.11 Operasyon sırasında çukurun ve hendek tabanının belirtilen seviyesini ve eğimini korumak

ekskavatör;

2.12 kısa devre koruması;

2.13 Aşırı gerilime karşı koruma (düşük gerilim);

2.14 Rüzgar hızına bağlı olarak tüm motorların durdurulması ve kule vincin raylarının kepçelerle sabitlenmesi.

3. Kontrol sisteminin yerel otomasyonu için:

3.1 çalışma gövdesi üzerindeki yüke bağlı olarak motor çalışma modu (buldozer - boşaltma derinleştirme, sıyırıcı ve greyder - bıçak derinleştirme, ekskavatör - kepçe derinleştirme);

3.2 beton karışımının bileşenlerinin dozlarının tarife göre ayarlanması;

3.3 beton karışımının hazırlanması için bileşen malzemelerin dozlanması;

3.4 Beton karışımının hazırlanması sırasında sürenin belirlenmesi ve bu sürenin sürdürülmesi.

4. Kontrol sistemini otomatikleştirmek için:

4.1 Bir beton karıştırma tesisinin işletilmesi için otomatik kontrol sistemi;

4.2 buldozer için otomatik kontrol sistemi - belirtilen yüksekliklerde, eğimde ve yönde iş yaparken bir dizi "AKA-Dormash", "Combiplan-10 LP";

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

Yol tesviyesi ve bölge planlaması için “Profil-30”;

4.4 otomatik sıyırıcı kontrol sistemi - "Kopir-Stabiplan-10", belirli bir seviyeye kazı veya seviyeleme yaparken (kepçenin irtifa konumu, kepçenin arka duvarını hareket ettirmek, kepçe bıçağını derinleştirmek (kaldırmak), traktör motorunu ve motorunu ayarlarken yön;

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

Otomatik (otomatik) bir sistemin görsel temsili için grafik görüntüler kullanılır:

Sistemin gelişmiş yapısını ve nesnelerin kontrol ve yönetim noktaları arasındaki ilişkiyi yansıtan yapısal diyagram;

Fonksiyonel diyagram, teknolojik ekipmanın, iletişimin, kontrollerin ve otomasyon araçlarının (enstrümanlar, regülatörler, sensörler) şematik olarak sembollerle gösterildiği ve bunlar arasındaki bağlantıları gösteren bir çizimdir.

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

Anapara, montaj ve diğer şemaların yanı sıra.