Какие бывают типы датчиков. Как правильно подключить датчики движения, температуры, протечки. Какие схемы подключения используются для разных видов датчиков. На что обратить внимание при монтаже датчиков.
Основные типы датчиков и их назначение
Датчики играют важнейшую роль в современных системах автоматизации, безопасности и мониторинга. Они позволяют получать информацию о различных параметрах окружающей среды и преобразовывать ее в электрические сигналы для дальнейшей обработки. Рассмотрим основные типы датчиков и их назначение:
- Датчики движения — используются в охранных системах, для автоматического включения освещения и т.д.
- Датчики температуры — применяются в системах пожарной сигнализации, климат-контроля, промышленных процессах.
- Датчики давления — контролируют давление в различных системах и установках.
- Датчики уровня жидкости — определяют уровень заполнения емкостей, резервуаров.
- Датчики протечки — обнаруживают утечки воды в системах водоснабжения.
- Датчики открытия — фиксируют открытие дверей, окон и других объектов.
Выбор конкретного типа датчика зависит от решаемой задачи и условий эксплуатации. Важно правильно подобрать датчик по его техническим характеристикам и способу подключения.
Способы формирования выходного сигнала датчиков
Датчики могут формировать различные типы выходных сигналов в зависимости от их конструкции и назначения. Рассмотрим основные способы формирования выходного сигнала:
- Пороговый (двоичный) сигнал:
- Имеет два состояния — «0» или «1»
- Характеризуется отсутствием или наличием выходного напряжения
- Может быть реализован размыканием/замыканием контактов реле
- Аналоговый сигнал:
- Изменение выходного напряжения или сопротивления
- Значение пропорционально интенсивности воздействия на датчик
- Позволяет определять не только факт, но и степень воздействия
- Цифровой сигнал:
- Формирование цифрового кода, характеризующего состояние датчика
- Возможность передачи уникального адреса датчика (адресные датчики)
- Код может быть последовательным или параллельным
Выбор способа формирования сигнала влияет на схему подключения датчика и метод обработки информации в системе управления.
Особенности подключения датчиков разных типов
Правильное подключение датчиков критически важно для их корректной работы. Рассмотрим особенности подключения наиболее распространенных типов датчиков:
Датчики движения
Датчики движения обычно подключаются по четырехпроводной схеме:
- Красный провод: +12В питание
- Черный провод: GND (земля)
- Зеленый провод: сигнальный выход (подключается к одной из линий ввода-вывода контроллера)
- Белый провод: GND (дополнительное заземление)
При обнаружении движения датчик формирует сигнал на зеленом проводе. Максимальная длина кабеля подключения обычно ограничена 100 метрами.
Датчики протечки
Датчики протечки часто имеют релейный выход типа «сухой контакт». Схема подключения:
- Первый провод: подключается к линии ввода-вывода контроллера
- Второй провод: подключается к GND (земле)
При обнаружении протечки контакты замыкаются, формируя сигнал тревоги. Порядок подключения проводов не имеет значения.
Датчики температуры
Аналоговые датчики температуры обычно подключаются по трехпроводной схеме:
- Красный провод: питание +5В
- Черный провод: GND (земля)
- Желтый провод: аналоговый выход (подключается к АЦП контроллера)
Цифровые датчики температуры могут использовать интерфейсы I2C, SPI или 1-Wire для передачи данных.
Схемы подключения датчиков к контроллерам
Правильный выбор схемы подключения датчика к контроллеру или приемно-контрольному прибору крайне важен для корректной работы системы. Рассмотрим наиболее распространенные схемы:
Подключение датчиков с релейным выходом
Для датчиков с релейным выходом («сухой контакт») используются следующие схемы:
- Нормально замкнутые контакты:
- Один контакт подключается к входу контроллера
- Второй контакт — к GND через резистор
- Нормально разомкнутые контакты:
- Один контакт — к входу контроллера
- Второй — к питанию через резистор
Резистор ограничивает ток при срабатывании датчика. Его номинал выбирается в зависимости от характеристик входа контроллера.
Подключение датчиков с аналоговым выходом
Аналоговые датчики подключаются к АЦП контроллера по следующей схеме:
- Питание датчика подключается к соответствующим выводам контроллера
- Выход датчика — к входу АЦП
- Общий провод — к GND контроллера
При необходимости между выходом датчика и входом АЦП устанавливается согласующий резистор.
Подключение цифровых датчиков
Схема подключения цифровых датчиков зависит от используемого интерфейса:
- I2C: требуется подключение линий SDA и SCL
- SPI: подключаются линии MOSI, MISO, SCK и CS
- 1-Wire: используется всего одна сигнальная линия
Для всех цифровых интерфейсов также необходимо обеспечить питание датчика и общий провод.
Рекомендации по монтажу и подключению датчиков
Чтобы обеспечить надежную работу датчиков, необходимо соблюдать определенные правила при их монтаже и подключении:
- Внимательно изучите документацию на датчик перед началом работ.
- Соблюдайте полярность при подключении питания датчика.
- Используйте экранированные кабели для снижения влияния помех.
- Не превышайте максимально допустимую длину кабеля (обычно 100 м).
- Обеспечьте надежное заземление экрана кабеля и корпуса датчика.
- Избегайте прокладки сигнальных кабелей рядом с силовыми линиями.
- При необходимости используйте дополнительные элементы защиты от помех (ферритовые кольца, фильтры).
- Проверяйте качество контактов и отсутствие короткого замыкания.
- Герметизируйте места соединений при монтаже во влажных помещениях.
- Обеспечьте удобный доступ к датчикам для их обслуживания.
Соблюдение этих рекомендаций поможет избежать многих проблем при эксплуатации систем с датчиками.
Особенности параллельного и последовательного соединения датчиков
При проектировании систем с несколькими датчиками важно учитывать особенности их параллельного и последовательного соединения:
Параллельное соединение датчиков
- Трехпроводные датчики обычно можно подключать параллельно без ограничений.
- Для двухпроводных датчиков при параллельном подключении суммируются остаточные токи, что может помешать отключению нагрузки.
- Датчики с двухтактным выходом нельзя подключать параллельно.
- При параллельном подключении двухпроводных датчиков с механическими переключателями возможно кратковременное отключение нагрузки.
Последовательное соединение датчиков
- Для трехпроводных датчиков увеличивается время реакции из-за задержки готовности каждого датчика.
- При последовательном подключении трехпроводных датчиков снижается напряжение питания для последующих датчиков.
- Последовательное соединение двухпроводных датчиков обычно не рекомендуется из-за возможных проблем с питанием.
- Предпочтительнее использовать логические модули для взаимосвязи нескольких датчиков вместо их последовательного соединения.
В большинстве случаев рекомендуется избегать последовательного соединения датчиков для обеспечения надежной работы системы.
Подключение датчиков в промышленной автоматизации
В системах промышленной автоматизации часто используются специализированные датчики с расширенными возможностями подключения. Рассмотрим некоторые особенности:
Индуктивные датчики
Индуктивные датчики широко применяются для определения положения металлических объектов. Они могут иметь 2, 3 или 4 провода для подключения:
- Двухпроводные датчики подключаются последовательно с нагрузкой.
- Трехпроводные датчики имеют отдельные цепи питания и выхода.
- Четырехпроводные датчики обеспечивают дополнительную гибкость при подключении.
Датчики с релейным выходом
Некоторые промышленные датчики оснащаются релейными выходами. Это позволяет:
- Коммутировать большие токи нагрузки.
- Обеспечить гальваническую развязку между цепями датчика и нагрузки.
- Упростить интеграцию датчика в существующие системы управления.
Датчики с цифровыми интерфейсами
Современные промышленные датчики часто оснащаются цифровыми интерфейсами для подключения к системам автоматизации:
- Profibus DP — промышленная сеть для систем автоматизации.
- Modbus RTU/TCP — открытый протокол для обмена данными.
- IO-Link — стандарт для подключения интеллектуальных датчиков.
Использование цифровых интерфейсов позволяет получать расширенную диагностическую информацию и упрощает настройку датчиков.
Типы и подключение датчиков
Смысл работы любого датчика заключаются в преобразовании определенного на него воздействия в какой либо сигнал (чаще всего электрический).
Устройство его может быть различным по сложности, начиная от магнитоконтактного (проще некуда), до датчиков движения, использующих микропроцессорную обработку сигнала. Однако, структурная схема любого такого устройства может быть представлена рисунком, где
А — приемное устройство,
Б — устройство обработки сигнала,
В — устройство формирования выходного сигнала,
По способу обнаружения воздействия эти устройства можно подразделить на датчики:
- движения (охранные, включения света, автоматического управления открыванием дверей). Физические принципы их работы тоже могут быть различны (инфракрасные, радиоволновые, ультразвуковые),
- температуры (пожарные, контролирующие различные технологические процессы, управляющие климатическими системами),
- давления, уровня жидкости и так далее.
При обнаружении требуемого воздействия все они формируют определенный тип выходного сигнала. Стоит отметить следующие варианты:
- Пороговый — имеет два состояния — «0» или «1». Первое характеризуется, как правило, отсутствием выходного напряжения или разомкнутым контактом реле (для релейного выхода, иначе называемого «сухие контакты»). Во втором случае — все наоборот.
- Аналоговый — здесь мы имеем изменение значения выходного (чаще всего) напряжения или сопротивления в зависимости от интенсивности воздействия на датчик контролируемого им параметра.
- Цифровой — формирует код, характеризующий его состояние. Кроме того, они могут передавать свой уникальный адрес. Отсюда их название — адресные датчики. Код этот может быть последовательным и параллельным. Для подключения цифрового устройства, использующего последовательный код достаточно двухпроводной линии, параллельный код требует количества соединительных проводов в соответствии с его разрядностью.
Кроме того, датчики можно подразделить на требующие для своей работы напряжения питания и, обходящиеся без него. Различные виды, которым для работы нужно питание могут получать его от отдельной линии, так и от сигнальной цепи (питание по шлейфу).
Подключение датчика производится, как правило, к исполнительному устройству. Для охранно пожарной сигнализации таким устройством является приемно контрольный прибор.
Схема подключения зависит от вида формируемого выходного сигнала. Перед тем как привести основные схемы подключения скажу несколько слов про выход типа «сухие контакты».
Рассказывая про магнитоконтактные извещатели я уже останавливался на этом вопросе, но повторюсь еще раз.
По своему первоначальному состоянию контакты могут быть нормально замкнутые (дежурный режим или «норма»). При тревожном состоянии они соответственно размыкаются.
Нормально разомкнутые — диаметральная противоположность первых.
Переключающие — комбинация двух вышеперечисленных.
Теперь — несколько схем подключения различных типов датчиков (рисунок слева):
- имеющих релейный выход («сухие контакты») с питанием по отдельной линии (а — нормально разомкнутые, б — нормально замкнутые).
- «сухие контакты» без питания (а — нормально разомкнутые, б — нормально замкнутые).
- с питанием по шлейфу сигнализации, имеющий цифровой выход (адресный). (ВАЖНО! требуется соблюдать полярность шлейфа).
Значение резистора R определяется типом приемно контрольного прибора, предназначен этот резистор для ограничения тока шлейфа сигнализации при формировании сигнала тревоги.
Несколько слов про количество датчиков, подключаемых к одному шлейфу сигнализации.
В первых двух случаях — практически без ограничений. Все определяется параметрами соединительных линий и источником питания.
Для варианта 3 расчет осуществляется следующим образом: K=Iшл./Iдатчика, где
- K — максимально допустимое количество датчиков;
- Iшл. — максимально допустимый ток шлейфа сигнализации конкретного типа используемого приемно контрольного прибора;
- Iдатчика — ток потребления датчика.
— максимально допустимый ток шлейфа сигнализации конкретного типа используемого приемно контрольного прибора;© 2010-2023 г.г.. Все права защищены.
Материалы, представленные на сайте, имеют ознакомительно-информационный характер и не могут использоваться в качестве руководящих документов
[IOv3] 5. Подключение датчиков — NetPing Документация
К датчикам типа «сухой контакт» относятся датчики открытия двери, кнопки и другие датчики, принцип действия которых основан на замыкании/размыкании проводника. Датчик подключается к линиям IO1…2 или I3…4 устройства в соответствии с таблицей. Порядок подключения проводов не имеет значения.
Шлейф | Клемма |
|---|---|
Первый провод | Одна из линий IO1…2 или I3…4 |
Второй провод | GND |
Максимально допустимая длина шлейфа 100 метров.
Количество подключаемых кабельных датчиков протечки VT592 ограничено свободными IO-линиями и линиями ввода устройства. При подключении ориентируйтесь на цвет термоусадочной трубки на конце провода.
| Цветной шлейф | Клемма |
|---|---|
| Черный | GND |
| Красный | +5V |
| Зеленый | Одна из линий IO1…2 или I3…4 |
При подключении датчика:
- «1» — норма;
- «0» — тревога.
Датчик идет в комплекте с 2-метровым соединительным кабелем. Длину кабеля можно увеличить при помощи удлинителей шлейфа датчика RC-4, которые последовательно включаются друг в друга, или самостоятельно при помощи любого провода с сечением не менее 0,4 мм2. Максимально допустимая длина шлейфа — 100 метров.
У датчика два разъема с разных сторон 6p6c для подключения к устройству мониторинга и 4p4c для подключения чувствительного кабеля WLC10.
Датчик протечки подключается четырехпроводной линией в соответствии с таблицей:
| Цветной шлейф | Клемма |
|---|---|
| Зеленый | Одна из линий IO1…2 или I3…4 |
| Желтый | GND |
| Коричневый | +5V |
| Белый | GND |
Датчик идет в комплекте с несъемным кабелем с наконечниками на концах. Длину кабеля можно увеличить при помощи удлинителей шлейфа датчика RC-4, которые последовательно включаются друг в друга или самостоятельно при помощи любого провода с сечением не менее 0,4 мм2. Максимально допустимая длина шлейфа — 100 метров.
Датчик наличия 220 В подключается трехпроводной линией в соответствии с таблицей.
| Цветной шлейф | Клемма |
|---|---|
| Черный (общий) | GND |
Красный (Н. З.) | Одна из линий IO1…2 или I3…4 |
| Белый (Н.О.) | Одна из линий IO1…2 или I3…4 |
Датчик идет в комплекте с несъемным кабелем с наконечниками на концах. Длину кабеля можно увеличить при помощи удлинителей шлейфа датчика RC-4, которые последовательно включаются друг в друга или самостоятельно при помощи любого провода с сечением не менее 0,4 мм2. Максимально допустимая длина шлейфа — 100 метров.
Датчик удара подключается четырехпроводной линией в соответствии с таблицей:
| Цветной шлейф | Клемма |
|---|---|
| Синий | Одна из линий IO1…2 или I3…4 |
| Зеленый | Одна из линий IO1…2 или I3…4 |
| Красный | +12V |
| Черный | GND |
Датчик удара занимает две линии. Вы можете подключить не более двух таких датчиков.
Датчик идет в комплекте с несъемным кабелем с наконечниками на концах. Длину кабеля можно увеличить при помощи удлинителей шлейфа датчика RC-4, которые последовательно включаются друг в друга или самостоятельно при помощи любого провода с сечением не менее 0,4 мм2. Максимально допустимая длина шлейфа — 100 метров.
Датчик движения подключается четырехпроводной линией в соответствии с таблицей:
| Цветной шлейф | Плоский шлейф | Клемма |
|---|---|---|
| Зеленый | Маркированный (красный) провод | Одна из линий IO1…2 или I3…4 |
| Белый | Первый провод после маркированного | GND |
| Черный | Второй провод после маркированного | GND |
| Красный | Третий провод после маркированного | +12 V |
Датчик идет в комплекте с несъемным кабелем с наконечниками на концах.
Длину кабеля можно увеличить при помощи удлинителей шлейфа датчика RC-4, которые последовательно включаются друг в друга или самостоятельно при помощи любого провода с сечением не менее 0,4 мм2. Максимально допустимая длина шлейфа — 100 метров.
Количество подключаемых розеток NetPing AC/DIN ограничено только количеством свободных IO-линий.
При подключении розетки к устройству задействованы все провода, кроме коричневого (белого). IO-линию, к которой подключена розетка NetPing AC/DIN, необходимо перевести в состояние «выход». При состоянии «лог. 0» на IO-линии на розетке будет присутствовать 220 В — нагрузка будет включена. При состоянии «лог. 1» на IO-линии розетка будет обесточена, нагрузка будет отключена.
Управление внешними розетками от IO-линии:
Цветной шлейф | Клемма |
|---|---|
Красный | +5V |
Черный | GND |
Синий (зеленый) | Одна из IO1. |
..2 линий| Цветной шлейф | Клемма |
|---|---|
| Белый | Одна из IO1…2 линий (в режиме «выход», лог. 1) |
| Цветной | GND |
Логический уровень на линии в режиме «выход», используемой для питания, будет управлять работой сирены. При лог. 1 — маяк активен, при лог. 0 — маяк выключен.
Датчик идет в комплекте с несъемным кабелем с наконечниками на концах. Длину кабеля можно увеличить при помощи удлинителей шлейфа датчика RC-4, которые последовательно включаются друг в друга или самостоятельно при помощи любого провода с сечением не менее 0,4 мм2. Максимально допустимая длина шлейфа — 100 метров.
Датчик представляет собой «сухой контакт», поэтому порядок подключения проводов не имеет значения. Количество подключаемых датчиков ограничено только количеством свободных линий IO1…2 и I3.
..4.
Шлейф | Клемма |
|---|---|
Первый провод | Одна из линий IO1…2 или I3…4 |
Второй провод | GND |
В зависимости от того, к какому входу (IO1…2 или I3…4) на клеммной колодке подключен датчик, на том канале IO1…2 или I3…4 он отображается в веб-интерфейсе устройства.
Датчик идет в комплекте с несъемным кабелем с наконечниками на концах. Длину кабеля можно увеличить при помощи удлинителей шлейфа датчика RC-4, которые последовательно включаются друг в друга или самостоятельно при помощи любого провода с сечением не менее 0,4 мм2. Максимально допустимая длина шлейфа — 100 метров.
Управление от IO-линии:
| Клемма BM8070D | Клемма |
|---|---|
| +12 V | +12 V |
| УПР | Одна из IO1. ..2 линий |
| 0V | GND |
Датчик идет в комплекте с несъемным кабелем с наконечниками на концах. Длину кабеля можно увеличить при помощи удлинителей шлейфа датчика RC-4, которые последовательно включаются друг в друга или самостоятельно при помощи любого провода с сечением не менее 0,4 мм2. Максимально допустимая длина шлейфа — 100 метров.
| Цветной шлейф | Клемма |
|---|---|
| Белый | Одна из IO1…2 линий (в режиме «выход», лог. 1) |
| Цветной | GND |
Логический уровень на линии в режиме «выход», используемой для питания, будет управлять работой маяка. При лог. 1 — маяк активен, при лог. 0 — маяк выключен.
Подключение к IO-линии с использованием +12 В:
| Цветной шлейф | Клемма |
|---|---|
| Цветной | Одна из IO1. ..2 линий |
| Белый | +12 V |
Датчик идет в комплекте с несъемным кабелем с наконечниками на концах. Длину кабеля можно увеличить при помощи удлинителей шлейфа датчика RC-4, которые последовательно включаются друг в друга или самостоятельно при помощи любого провода с сечением не менее 0,4 мм2. Максимально допустимая длина шлейфа — 100 метров.
Количество подключаемых датчиков ИП 212/101-2М-A10R ограничено только количеством свободных линий IO1…2 и I3…4.
| Шлейф | Клемма |
|---|---|
| Красный | +12 V |
| Черный | GND |
| Зеленый | Одна из линий IO1…2 или I3…4 |
| Белый | GND |
Датчик идет в комплекте с несъемным кабелем с наконечниками на концах. Длину кабеля можно увеличить при помощи удлинителей шлейфа датчика RC-4, которые последовательно включаются друг в друга или самостоятельно при помощи любого провода с сечением не менее 0,4 мм2.
Максимально допустимая длина шлейфа — 100 метров.
Индуктивные датчики | Установка и ввод в эксплуатацию
Физически основные цепи датчика могут быть построены с 2, 3 или 4 проводами. Существует некоторая основная информация, которую необходимо учитывать при соединении этих датчиков.
Основная информация: Соединение нескольких датчиков по типу выхода
Индуктивные датчики можно подключать параллельно другим механическим или электронным переключателям. Необходимо соблюдать следующее.
Параллельное подключение нескольких датчиков
3-проводные датчики
В принципе, индуктивные датчики в трехпроводной технологии могут быть подключены параллельно механическим переключателям или другим выходам датчиков. Единственным исключением являются датчики с двухтактным выходом. Датчики этого типа нельзя подключать параллельно ни к датчикам, ни к механическим переключателям.
2-проводные датчики
Если несколько 2-проводных датчиков подключены параллельно, сумма всех остаточных токов протекает через нагрузку и может предотвратить отключение нагрузки.
Это ограничивает максимальное количество индуктивных датчиков, подключенных параллельно в 2-проводной технологии.
При параллельном подключении 2-проводных датчиков к механическим переключателям нагрузка может отключаться на короткое время.
Последовательное подключение нескольких датчиков
3-проводные датчики
Из-за задержки готовности отдельных датчиков время реакции увеличивается при последовательном подключении 3-проводных датчиков. Кроме того, напряжение питания последующих датчиков всегда ниже из-за падения напряжения на выходных каскадах датчиков при последовательном подключении 3-проводных датчиков. Последовательное подключение одного 3-проводного датчика к одному или нескольким механическим контактам не является критическим.
2-проводные датчики
Последовательное соединение 2-проводных датчиков обычно имеет решающее значение. Каждый датчик требует определенного напряжения питания и тока питания для безотказной работы.
Это не всегда гарантируется при последовательном подключении нескольких 2-проводных датчиков и может привести к непредсказуемому поведению.
Последовательное подключение одного 2-проводного датчика к одному или нескольким механическим контактам не является критическим. Однако необходимо учитывать задержку готовности датчика.
Примечание: Обычно мы не рекомендуем подключать индуктивные датчики последовательно. Взаимосвязь нескольких датчиков через логические модули предпочтительнее с точки зрения предсказуемости поведения и надежной работы.
Дополнительная информация
Двухпроводные датчики подключаются последовательно к подключенной нагрузке. Отдельных соединений для цепи нагрузки и питания 2-проводного датчика нет.
Трехпроводные датчики подводящие типа «ПНП» или принимающие типа «НПН» с раздельными подключениями для питания и выхода.
4-проводные датчики являются бесконтактными датчиками типа «E» (~3-проводные). Использование этих датчиков может свести к минимуму количество вариантов датчиков и, таким образом, снизить затраты на хранение.
Некоторые датчики имеют релейные контактные выходы. Датчики с релейным контактным выходом используются, когда требуются большие токи нагрузки и/или когда требуется гальваническая развязка между цепью датчика и цепью тока нагрузки.
О нас | Подключение датчиков Датчики температуры и положения для автоспорта
Кто мы
Малый бизнес, принадлежащий ветеранам
В Sensor Connection мы серьезно относимся к производительности и надежности, предлагая только высококачественные продукты промышленного класса для гонок и промышленного применения.
Основанная в 2006 году двумя «гиками» в области датчиков, оба выросли в семейном бизнесе, обслуживающем автомобильную и промышленную испытательную и производственную отрасли. Наш офис находится в пригороде Детройта, штат Мичиган, США. Примерно в 10 милях к северу от городской черты (8-мильная дорога).
Мы являемся компанией с проверенным опытом и услугами с добавленной стоимостью. У нас есть технически обученный персонал, который поможет вам выбрать датчики температуры, положения, наклона и давления для вашего применения. Мы специализируемся на нестандартных и отраслевых термопарах EGT, датчиках температуры, положения, наклона и давления для гонок, исследований и разработок, испытательных лабораторий, промышленных, OEM и специальных процессов в производстве. Наша линейка продуктов включает датчики термопар выхлопных газов (EGT), термопары, датчики положения, датчики вращения, датчики наклона, датчики давления и переключатели. Мы угождаем специальному промышленному рынку. В дополнение к нашим стандартным продуктам мы также можем разработать и изготовить датчики по индивидуальному заказу от наших различных производителей или из собственных возможностей в соответствии с вашими потребностями и спецификациями.
Sensor Connection может помочь вам решить проблемы с датчиками и приложениями, сопоставив правильный продукт с правильным приложением.
