Разновидности датчиков: Классификация датчиков и их назначение

Классификация датчиков и их назначение

Датчики представляют собой сложные устройства, которые часто используются для обнаружения и реагирования на электрические или оптические сигналы. Устройство преобразует физический параметр (температура, кровяное давление, влажность, скорость) в сигнал, который может быть измерен прибором.

Классификация датчиков при этом может быть различной. Есть несколько основных параметров распределения измерительных устройств, о которых речь пойдет дальше. В основном такое разделение связано с действием различных сил.

Это просто объяснить на примере измерения температуры. Ртуть в стеклянном термометре расширяется и сжимает жидкость, чтобы преобразовать измеренную температуру, которая может быть считана наблюдателем с калиброванной стеклянной трубки.

Критерии выбора

Существуют определенные особенности, которые необходимо учитывать при классификации датчика. Они указаны ниже:

1. Точность.
2. Условия окружающей среды — обычно датчики имеют ограничения по температуре, влажности.
3. Диапазон — предел измерения датчика.
4. Калибровка — необходима для большинства измерительных приборов, так как показания меняются со временем.
5. Стоимость.
6. Повторяемость — изменяемые показания многократно измеряются в одной и той же среде.

Распределение по категориям

Классификации датчиков подразделяются на следующие категории:

1. Первичное входное количество параметров.
2. Принципы трансдукции (использование физических и химических эффектов).
3. Материал и технология.
4. Назначение.

Принцип трансдукции является фундаментальным критерием, которому следуют для эффективного сбора информации. Обычно материально-технические критерии выбираются группой разработки.

Классификация датчиков на основе свойств распределяется следующим образом:

1. Температура: термисторы, термопары, термометры сопротивления, микросхемы.
2. Давление: оптоволоконные, вакуумные, эластичные манометры на жидкой основе, LVDT, электронные.
3. Поток: электромагнитные, перепад давления, позиционное смещение, тепловая масса.
4. Датчики уровня: перепад давления, ультразвуковая радиочастота, радар, тепловое смещение.
5. Близость и смещение: LVDT, фотоэлектрический, емкостный, магнитный, ультразвуковой.
6. Биосенсоры: резонансное зеркало, электрохимический, поверхностный плазмонный резонанс, светоадресуемый потенциометрический.
7. Изображение: устройства с зарядовой связью, CMOS.
8. Газ и химия: полупроводник, инфракрасный, проводимость, электрохимический.
9. Ускорение: гироскопы, акселерометры.
10. Другие: датчик влажности, датчик скорости, масса, датчик наклона, сила, вязкость.

Это большая группа, состоящая из подразделов. Примечательно, что с открытием новых технологий разделы постоянно пополняются.

Назначение классификации датчиков, основанное на направлении использования:

1. Контроль, измерение и автоматизация производственного процесса.
2. Непромышленное использование: авиация, медицинские изделия, автомобили, бытовая электроника.

Датчики могут быть классифицированы в зависимости от требований к питанию:

1. Активный датчик — приборы, которые требуют питания. Например, LiDAR (обнаружение света и дальномер), фотопроводящая ячейка.
2. Пассивный датчик — датчики, которые не требуют питания. Например, радиометры, пленочная фотография.

В эти два раздела входят все известные науке приборы.

В текущих применениях назначение классификации датчиков можно распределить по группам следующим образом:

1. Акселерометры — основаны на технологии микроэлектромеханического сенсора. Они используются для мониторинга пациентов, которые включают кардиостимуляторы. и динамических систем автомобиля.
2. Биосенсоры — основаны на электрохимической технологии. Применяются для тестирования продуктов питания, медицинских устройств, воды и обнаружения опасных биологических патогенов.
3. Датчики изображения — основаны на технологии CMOS. Они используются в бытовой электронике, биометрии, наблюдении за дорожным движением и безопасностью, а также на компьютерных изображениях.
4. Детекторы движения — основаны на инфракрасной, ультразвуковой и микроволновой/ радиолокационной технологиях. Задействуются в видеоиграх и симуляторах, световой активации и обнаружении безопасности.

Типы датчиков

Есть и основная группа. Она разделена на шесть основных направлений:

1. Температура.
2. Инфракрасное излучение.
3. Ультрафиолет.
4. Сенсор.
5. Приближение, движение.
6. Ультразвук.

В каждую группу могут входить подразделы, если технология даже частично используется в составе конкретного устройства.

1. Датчики температуры

Это одна из основных групп. Классификация датчиков температуры объединяет все устройства, имеющие способность проводить оценку параметров исходя из нагрева или остывания конкретного типа вещества либо материала.

Это устройство собирает информацию о температуре от источника и преобразует ее в форму, понятную для другого оборудования или человека. Лучшая иллюстрация датчика температуры — ртуть в стеклянном термометре. Ртуть в стекле расширяется и сжимается в зависимости от изменений температуры. Наружная температура является исходным элементом для измерения показателя. Положение ртути наблюдает зритель, чтобы измерить параметр. Существует два основных типа датчиков температуры:

1. Контактные датчики. Этот тип устройств требует прямого физического контакта с объектом или носителем. Они контролируют температуру твердых веществ, жидкостей и газов в широком диапазоне температур.
2. Бесконтактные датчики. Этот тип датчиков не требует какого-либо физического контакта с измеряемым объектом или носителем. Они контролируют неотражающие твердые вещества и жидкости, но бесполезны для газов из-за их естественной прозрачности. Эти приборы используют закон Планка для измерения температуры. Этот закон касается тепла, излучаемого источником для измерения контрольного показателя.

Работа с различными устройствами

Принцип действия и классификация датчиков температуры разделяются и на использование технологии в других типах оборудования. Это могут быть приборные панели в автомобиле и специальные производственные установки в промышленном цеху.

1. Термопара — модули изготовлены из двух проводов (каждый — из разных однородных сплавов или металлов), которые образуют измерительный переход путем соединения на одном конце. Этот измерительный узел открыт для изучаемых элементов. Другой конец провода заканчивается измерительным устройством, где формируется опорный переход. Ток протекает по цепи, так как температура двух соединений различна. Полученное милливольтное напряжение измеряется для определения температуры на стыке.
2. Термодатчики сопротивления (RTD) — это типы терморезисторов, которые изготавливаются для измерения электрического сопротивления при изменении температуры. Они дороже, чем любые другие устройства для определения температуры.
3. Термисторы. Они представляют собой другой тип термического резистора, в котором большое изменение сопротивления пропорционально небольшому изменению температуры.

2. ИК-датчик

Это устройство излучает или обнаруживает инфракрасное излучение для определения конкретной фазы в окружающей среде. Как правило, тепловое излучение испускается всеми объектами в инфракрасном спектре. Этот датчик обнаруживает тип источника, который не виден человеческим глазом.

Основная идея состоит в том, чтобы использовать инфракрасные светодиоды для передачи световых волн на объект. Другой ИК-диод того же типа должен использоваться для обнаружения отраженной волны от объекта.

Принцип действия

Классификация датчиков в системе автоматики в этом направлении распространена. Это связано с тем, что технология дает возможность задействовать дополнительные средства для оценки внешних параметров. Когда инфракрасный приемник подвергается воздействию инфракрасного света, на проводах возникает разность напряжений. Электрические свойства компонентов ИК-датчика можно использовать для измерения расстояния до объекта. Когда инфракрасный приемник подвергается воздействию света, разность потенциалов возникает через провода.

Где применяется:

1. Термография: согласно закону об излучении объектов, можно наблюдать за окружающей средой с видимым освещением или без него, используя эту технологию.
2. Нагревание: инфракрасное излучение можно использовать для приготовления и разогревания пищевых продуктов. Они могут убрать лед с крыльев самолета. Преобразователи популярны в промышленной области, такой как печать, формование пластмасс и сварка полимеров.
3. Спектроскопия: этот метод используется для идентификации молекул путем анализа составляющих связей. Технология использует световое излучение для изучения органических соединений.
4. Метеорология: измерить высоту облаков, рассчитать температуру земли и поверхности возможно, если метеорологические спутники оснащены сканирующими радиометрами.
5. Фотобиомодуляция: используется для химиотерапии у онкологических больных. Дополнительно технология используется для лечения вируса герпеса.
6. Климатология: мониторинг обмена энергией между атмосферой и землей.
7. Связь: инфракрасный лазер обеспечивает свет для связи по оптоволокну. Эти излучения также используются для связи на короткие расстояния между мобильными и компьютерными периферийными устройствами.

3. УФ-датчик

Эти датчики измеряют интенсивность или мощность падающего ультрафиолетового излучения. Форма электромагнитного излучения имеет большую длину волны, чем рентгеновское излучение, но все же короче, чем видимое излучение.

Активный материал, известный как поликристаллический алмаз, используется для надежного измерения ультрафиолета. Приборы могут обнаруживать различное воздействие на окружающую среду.

Критерии выбора устройства:

1. Диапазоны длин волн в нанометрах (нм), которые могут быть обнаружены ультрафиолетовыми датчиками.
2. Рабочая температура.
3. Точность.
4. Вес.
5. Диапазон мощности.

Принцип действия

Ультрафиолетовый датчик принимает один тип энергетического сигнала и передает другой тип сигналов. Для наблюдения и записи этих выходных потоков они направляются на электрический счетчик. Для создания графиков и отчетов показатели передаются на аналого-цифровой преобразователь (АЦП), а затем на компьютер с программным обеспечением.

Используется в следующих приборах:

1. Ультрафиолетовые фототрубки — это чувствительные к излучению датчики, контролирующие обработку воздуха в ультрафиолете, обработку воды в ультрафиолете и облучение солнцем.
2. Датчики света — измеряют интенсивность падающего луча.
3. Датчики ультрафиолетового спектра — представляют собой устройства с зарядовой связью (ПЗС), используемые в лабораторных снимка

Электронные датчики давления: особенности конструкций и разновидности

На сегодняшний день используются в промышленности не барометры с ртутью, а вполне современные и надежные датчики. У них принцип работы отличается в зависимости от конструктивных особенностей. У всех имеются как достоинства, так и определенные недостатки. Благодаря развитию электроники можно реализовать датчики для измерения давления на полупроводниковых элементах.

Что такое электронные датчики?

Электронные датчики давления воды или любой другой жидкости – это такие приборы, которые позволяют осуществлять замер параметров и их обработку специальными блоками управления и индикации. Датчик давления – это такое устройство, у которого выходные параметры напрямую зависят от того, какое давление в измеряемом месте (емкость, трубы и т. д.). Причем можно с их помощью осуществить замер любого вещества в различных агрегатных состояниях – жидком, парообразном, газообразном.

Необходимость таких приборов вызвана тем, что практически вся промышленность построена на системах автоматического управления. Человек осуществляет только настройку, калибровку, обслуживание и запуск (остановку). Работа любой системы происходит в автоматическом режиме. Но еще такие приборы часто используются в медицине.

Особенности конструкции элементов

Любые датчики состоят из чувствительного элемента – именно с его помощью передается воздействие на преобразователь. Также в конструкции имеется схема для осуществления обработки сигнала и корпус. Можно выделить следующие разновидности датчиков давления:

1. Пьезоэлектрические.
2. Резистивные.
3. Емкостные.
4. Пьезорезонансные.
5. Магнитные (индуктивные).
6. Оптоэлектронные.

А теперь рассмотрим каждый вид прибора более детально.

Резистивные элементы

Это такие устройства, у которых чувствительный элемент под воздействием нагрузки меняет свое сопротивление. На чувствительной мембране производится установка тензорезистора. Мембрана под действием давления изгибается, тензорезисторы также начинают двигаться. При этом у них меняется сопротивление. В результате происходит изменение силы тока в цепи преобразователя.

При растяжении элементов тензорезисторов увеличивается длина и уменьшается площадь сечения. Как результат увеличение сопротивления. Обратный процесс наблюдается при сжатии элементов. Конечно, изменяется сопротивление на тысячные доли Ома, поэтому, чтобы уловить это, нужно ставить специальные усилители на полупроводниках.

Пьезоэлектрические датчики

Пьезоэлемент является основой конструкции прибора. Когда происходит деформация, пьезоэлемент начинает генерировать определенный сигнал. Устанавливается элемент в среду, давление которой нужно измерить. При работе сила тока в цепи окажется прямопропорциональна изменению давления.

Такие приборы обладают одной особенностью – они не позволяют отслеживать давление, если оно постоянно. Поэтому используется исключительно в случае, когда давление постоянно изменяется. При постоянном значении измеряемой величины генерация электрического импульса производиться не будет.

Пьезорезонансные элементы

Эти элементы работают несколько иначе. При подаче напряжения пьезоэлемент деформируется. Чем выше напряжение, тем сильнее деформация. Основа прибора – пластина-резонатор, изготовленная из пьезоэлектрика. На обеих сторонах у нее имеются электроды. Как только произойдет подача напряжения на них, материал начинает вибрировать. При этом пластина изгибается то в одну, то в другую сторону. Скорость вибрации зависит от частоты тока, который подается на электроды.

Но если сила извне подействует на пластину, то произойдет изменение частоты колебаний пластины. По такому принципу работает электронный датчик давления воздуха, используемый в автомобилях. Он позволяет оценивать абсолютное давление воздуха, подаваемого в топливную систему автомобиля.

Емкостные приборы

Эти устройства наиболее популярные, так как имеют простую конструкцию, работают стабильно и в обслуживании неприхотливы. Конструкция состоит из двух электродов, расположенных на определенном расстоянии друг от друга. Получается своеобразный конденсатор. Одна из его пластин – это мембрана, на нее действует давление (измеряемое). В результате меняется зазор между пластинами (пропорционально давлению). По школьному курсу физики вы знаете, что емкость конденсатора зависит от площади поверхности пластин и расстояния между ними.

При работе в датчике давления изменяется только расстояние между пластинами – этого вполне достаточно для того, чтобы осуществить замер параметров. Электронные датчики давления масла строятся именно по такой схеме. Преимущества у данного типа конструкций очевидны – они могут работать в любых средах, даже агрессивных. На них не действуют большие перепады температур, электромагнитные волны.

Индуктивные датчики

Принцип работы отдаленно похож на рассмотренные выше емкостные. Чувствительная к давлению токопроводящая мембрана устанавливается на определенном расстоянии от магнитопровода в форме буквы Ш (на него наматывается катушка индуктивности).

При подаче напряжения на катушку создается магнитный поток. Он проходит как по сердечнику, так и через зазор, токопроводящую мембрану. Поток замыкается, а так как у зазора проницаемость примерно в 1000 раз меньше, нежели у сердечника, то даже мизерное его изменение приводит к пропорциональным колебаниям значений индуктивности.

Оптоэлектронные датчики

Они просто детектируют давление, обладают высокой разрешающей способностью. У них высокая чувствительность и термостабильность. Работают на основе интерференции света, используют для измерения небольших перемещений интерферометр Фабри-Перо. Такие электронные датчики давления встречаются крайне редко, но являются достаточно перспективными.

Основные компоненты прибора:

1. Кристалл оптического преобразователя.
2. Диафрагма.
3. Светодиод.
4. Детектор (состоит из трех фотодиодов).

К двум фотодиодам пристраиваются оптические фильтры Фаби-Перо, у которых небольшая разница в толщине. Фильтры – это кремниевые зеркала с отражающей лицевой поверхностью. Они покрыты слоем оксида кремния, на поверхность наносится тонкий слой алюминия. Оптический преобразователь очень схож с емкостным датчиком давления.

обзор, принцип работы, сферы применения

Во время автоматизации различных рабочих процессов для качественного управления сложными механизмами и агрегатами пользователям приходится регулярно сталкиваться с фиксацией важных параметров. Чаще всего это температурные колебания, частота вращения механизма, расход газа или другой жидкости, давление, сила тока. В некоторых отраслях экспертам необходимо точно знать информацию о положении частей разных деталей. В этом случае на помощь приходит аналоговый датчик, который отличается от всех остальных многочисленными преимуществами.

Описание

Многофункциональные аналоговые датчики широко распространены в больших системах непрерывного измерения и регулирования различных показателей. Основной принцип действия таких агрегатов состоит в том, чтобы при изменении важных параметров происходила соответствующая перемена выходного сигнала.

Аналоговый датчик – это универсальный элемент измерительного, регулирующего, преобразующего, а также управляющего оснащения. Принцип использования этого устройства отличается своей доступностью и простотой. Поступающие аналоговые сигналы в обязательном порядке преобразуются прежде, чем попасть в компьютер.

Для качественной передачи данных пользователю необходимо устранить специфические проблемы, которые обусловлены электрическим сопротивлением. Сигнал по разным причинам может подвергаться зашумлению из-за нежелательных связей резистивного, емкостного либо индуктивного характера.

Характеристика

Аналоговый датчик создает специальный сигнал, который подается на вход обрабатывающего устройства. Чаще всего это порт компьютера. Большинство датчиков с преобразователем, которые используются в классических системах управления, генерируют аналоговый сигнал. Чаще всего специалисты используют устройство для решения следующих задач:

• Параметры движения.
• Магнитные и электрические характеристики.
• Момент, сила, давление.
• Расход.
• Температура.
• Активность химического и биохимического типа.
• Уровень заполнения емкости.
• Концентрация (жидкости, газа, взвешенных и растворенных веществ).

Способ подключения

Полученное при помощи аналогового датчика напряжение легко преобразуется в необходимый цифровой вид, который идеально подходит для ввода в контроллер. Для этих целей производители предусмотрели наличие специальных агрегатов АЦП. Актуальные цифровые данные в универсальном контроллере передаются параллельным либо последовательным способом. Все зависит от конкретной схемы включения.

К контроллеру аналогового датчика давления подключаются универсальные исполнительные механизмы или сам компьютер. В нижней части устройства можно увидеть классическую присоединительную резьбу, которая подходит для трубопровода. Под небольшой черной крышкой спрятан разъем для подключения линии связи с контроллером. Для герметизации необходимо использовать долговечные шайбы из отожженной меди.

Применение

Востребованный сегодня аналоговый датчик температуры активно применяется в системах автоматизации. Основное назначение такого агрегата – получить информацию о разных физических величинах. Все данные поступают в реальном масштабе времени. Используется качественное преобразование физической величины в мощный электрический сигнал, который идеально подходит для передачи по существующим линиям связи в предварительно установленный контроллер. Вся полученная информация подлежит обработке.

Чаще всего аналоговые датчики устанавливают на большом расстоянии от компьютера, из-за чего такие агрегаты часто называют полевыми устройствами. Этот термин можно увидеть в технической литературе. Чтобы правильно выполнить подключение аналогового датчика, пользователь должен знать, что агрегат состоит из нескольких основных частей. Базовым элементом является сенсор. Именно это изделие отвечает за перевод измеряемой величины в электрический сигнал. Все дальнейшие действия выполняет схема Уитстона.

Новые модели

Сегодня в продаже представлены совершенно новые изделия, которые работают на основе протокола HART. Используемый аналоговый вход агрегата пользуется огромным спросом. Сигнал находится в диапазоне от 4 до 20 А.

Скоростная связь по протоколу обеспечивается двумя основными способами. Первый вариант считается классическим, так как по надежной двухпроводной линии могут обмениваться информацией исключительно два агрегата. Этот вариант особенно актуален, когда выполняется первичная настройка датчиков.

Во втором случае к двухпроводной линии можно подсоединить сразу 14 девайсов. Итоговое количество всегда зависит от параметров линии и мощности установленного блока питания.

Параметры выходных сигналов

Этот параметр всегда тщательно изучается специалистами. Чаще всего зависимость выходного напряжения прямо пропорциональна тестируемой пользователем величине. К примеру, чем выше будет давление в трубе, тем больше ток на выходе датчика. В некоторых случаях применяется инверсное подсоединение. Большой величине выходного напряжения обязательно соответствует минимальный показатель измеряемых параметров на выходе датчика. Итоговый результат во многом зависит от применяемого контроллера.

Стоит отметить, что некоторые датчики выгодно отличаются наличием переключения с прямого на инверсный сигнал. Самым надежным считается тот вариант, когда выходной диапазон находится в пределах от 4 до 20 мА. Итоговая помехозащищенность достаточно высокая. Если нижний предел показывает 4 мА, то линия связи не оборвана. Эксперты активно используют измерительный преобразователь, который предназначен для работы с уровнями напряжения.

Конечно, одним только датчиком не обойтись. Чаще всего пользователям необходимо знать показатели давления и температуры. Количество важных точек на крупном предприятии может достигать нескольких десятков. Именно поэтому датчиков тоже нужно много.

Если контроллер был установлен в металлический шкаф, то экранирующие оплетки желательно подключать к точке заземления шкафа. Длина соединительных линий может достигать нескольких километров. Для расчета лучше использовать специализированные формулы.

Датчики – что это такое, их виды, назначение и применение различных типов

Датчик это электронное или электромеханическое устройство, предназначенное для преобразования определенного воздействия в электрический сигнал. Это одно из нескольких определений, которое кажется мне наиболее простым и подходящим.

Датчик можно представить как «черный ящик», имеющий нечто на входе и формирующий на выходе сигнал, пригодный для дальнейшей передачи и обработки (рис.1).

В большинстве случаев мы будем рассматривать параметры и характеристики входного воздействия и вид (способ формирования) выходного сигнала, а также, как это можно использовать для решения конкретных задач.

Схемотехника на уровне принципиальных схем в данном контексте нас не интересует.

Датчики различных типов широко применяются в:

УСТРОЙСТВО И ПРИНЦИП РАБОТЫ

Для начала давайте рассмотрим типы устройств с точки зрения характера регистрируемых ими воздействий. Здесь можно выделить две группы:

• контактные;
• бесконтактные.

Первые подразумевают механическое воздействие. Характерным представителем такой группы являются конечные выключатели, приборы регистрирующие и измеряющие давление, скорость потока жидкостей и газов.

Бесконтактные типы используют несколько принципов обнаружения события: магнитный, оптический, микроволновый, емкостной, индукционный, ультразвуковой.

Каждый из них имеет особенности, определяющие область применения. Например, индукционные датчики не реагирует на предметы из немагнитных материалов. Кроме того, тип устройства определяет дальность действия (обнаружения).

Оптические (оптико электронные), микроволновые, ультразвуковые способны работать на значительном удалении от объекта контроля. Остальные предназначены для использования на небольших расстояниях.

Область применения различных видов датчиков.

В зависимости от назначения, датчики позволяют обнаруживать наличие предмета в зоне своего действия, определять его положение, скорость и направление перемещения, геометрические размеры.

Кстати, техническими характеристиками определяется минимальный размер контролируемого объекта, который может составлять от нескольких миллиметров до десятков сантиметров.

Кроме того датчики используются для контроля температуры, состава, свойств и состояния окружающей среды.

К примеру, датчики дыма в системах пожарной сигнализации позволяют обнаруживать пожар на начальных стадиях. Широко используются датчики уровня, причем как жидкостей, так и сыпучих материалов.

ТИПЫ И ПАРАМЕТРЫ ВЫХОДНЫХ СИГНАЛОВ

Поскольку назначением любого преобразователя является не только обнаружение воздействия, но также его преобразование, то классификация датчиков по способу формирования выходного сигнала не менее важна, чем по обнаруживаемому параметру.

Различают следующие типы выходов:

• пороговый;
• аналоговый;
• цифровой.

Первый самый простой и характеризуется двумя состояниями «0», «1» – выключено, включено. В качестве элементов, формирующих такой сигнал выступают «сухие контакты» (реле) или электронные ключи (транзисторные, тиристорные, симисторные и пр.).

Основным параметром такого выхода является коммутируемые ток и напряжение.

Причем, обратите внимание, могут быть указаны максимальные и (или) номинальные значения. В первом случае имеется в ввиду непродолжительное время работы в указанном режиме, во втором – неограниченно.

Достоинством таких устройств является универсальность – возможность работы практически во всех системах контроля и управления. Исключение могут составлять специализированные системы, «заточенные» под решение специфичных задач и использующие собственную линейку оборудования.

Аналоговый датчик имеет на выходе сигнал, электрические характеристики которого (чаще напряжение) пропорционально зависят от контролируемого воздействия.

В качестве примера можно привести некоторые виды термодатчиков. Для анализа и обработки такого сигнала требуются специальные схемотехнические решения. Плюсом такого исполнения является высокая информативность.

Наверное многие знают что существует двоичный код, то есть последовательность логических уровней («0» – низкий, «1» – высокий). Таким способом можно передавать информацию о состоянии устройства (значение измеряемого параметра), а также его уникальный адрес.

Датчики, использующие такую технологию называются цифровыми. Подобный сигнал также требует дополнительной обработки, следовательно оборудование, работающее по такому принципу должно быть совместимо. Но в простых системах контроля и управления чаще используется первый способ.

В завершение нужно заметить, что датчики, работающие в системах автоматики и управления могут иметь различную степень пыле-влаго защиты и рабочие температурные диапазоны.

Конкретный тип и конструктивное исполнение устройства определяется в зависимости от решаемых задач и условий эксплуатации.

  *  *  *

© 2014-2021 г.г. Все права защищены.
Материалы сайта имеют ознакомительный характер и не могут использоваться в качестве руководящих и нормативных документов.

Охранные извещатели — виды, типы, классификация и принцип работы

В этой статье будут рассмотрены основные вопросы, касающиеся классификации и применения извещателей охранной сигнализации.

Как и большинство других технических средств систем безопасности охранные извещатели (ОИ) классифицируются по ряду различных параметров, например:

• характеру обнаруживаемых воздействий;
• физических принципов, положенных в основу их работы;
• конструктивному исполнению и пр.

Что касается первого момента, то здесь имеется ввиду обнаружение неразрушающих (открывание) и разрушающих (разбитие, пролом и пр.) воздействий на строительные конструкции. Еще одно направление применения — контроль перемещений в охраняемой зоне.

В принципе, все многообразие извещателей (датчиков) охранной сигнализации используется именно для этого.

Поскольку условия эксплуатации ОИ различны, то предусматривается несколько типов их исполнения: для уличной и внутренней установки, а также взрывозащищенные. Последняя группа используется на взрывоопасных объектах нефтяной, газовой промышленности, а также в помещениях с опасными химическими процессами.

Устройство охранного извещателя предусматривает наличие модуля, обнаруживающего то или иное воздействие, и платы обработки и формирования сигнала. В простейшем случае, например, магнитоконтактный датчик — электроника отсутствует, все функции выполняет пара магнит-геркон. Однако, если говорить про оптико-электронные охранные извещатели, то в современных моделях используется даже микропроцессорная обработка информации.

В некоторых случаях в одном корпусе могут объединяться два датчика различных принципов действия. Такие устройства называются совмещенными. Существуют также комбинированные извещатели — это не одно и то же, поэтому позволю себе некоторые пояснения по этому вопросу.

Совмещенные охранные извещатели.

Представляют собой два разнотипных прибора, как уже говорилось, в одном корпусе, но работающие независимо друг от друга. Каждый из них имеет свой выход, поэтому они могут подключаться даже а отдельные шлейфы сигнализации. Такой вариант исполнения дает только удобство при монтаже и некоторую экономия на стоимости.

Наиболее часто встречается комбинация инфракрасного и акустического принципов обнаружения. Это достаточно удобно при блокировке окна — одновременно мы защищаем его «на разбитие» и «на проход». Но устойчивость к ложным срабатываниям остается на уровне каждого из используемых типов датчика.

Комбинированные охранные извещатели.

Здесь реализован совсем другой подход. Также используются два различных принципа обнаружения, но устройство работает по схеме «И». То есть, сигнал тревоги формируется только в случае если одновременно обнаружены два типа воздействия.

Как правило, комбинированными бывают извещатели объемного обнаружения, совмещающие инфракрасный и радиоволновый датчики.

Такой подход позволяет резко снизить уровень ложных срабатываний системы сигнализации, поскольку недостатки одного способа обнаружения компенсируются достоинствами другого и наоборот.

ВИДЫ И ТИПЫ ОХРАННЫХ ИЗВЕЩАТЕЛЕЙ

Наличие большого количества видов ОИ определяется их достаточно узкой специализацией. Универсального датчика пока не существует, поэтому в той или иной ситуации применяются наиболее подходящие для конкретных условий устройства. Во многом это касается принципа действия (обнаружения).

Наиболее распространены и часто используются извещатели следующих типов:

• магнитоконтактные;
• инфракрасные;
• радиоволновые и ультразвуковые;
• акустические;
• вибрационные.

Здесь мы кратко коснемся области применения и особенностей каждого из этих видов устройств.

Магнитоконтактные извещатели используются для обнаружение попыток открыть такие строительные конструкции как окна, двери, ворота и люки. Различные исполнения позволяют устанавливать их на всех видах поверхностей: металлических, пластиковых и деревянных. Существуют изделия для скрытой и накладной установок.

Инфракрасные извещатели позволяют обнаруживать движение в зонах различного типа:

• объемных;
• поверхностных;
• линейных.

Название их определяется способностью работать в инфракрасном (тепловом) диапазоне излучений. Иногда их называют датчиками движения, что может быть не совсем корректно с точки зрения официальной терминологии, принятой для систем охранной сигнализации, но по сути соответствует действительности.

Радиоволновые и ультразвуковые извещатели тоже служат для обнаружения движения, но анализируют обстановку за счет сравнения частот излученной и отраженной волн (радио или ультразвуковых). Таким образом этот тип датчиков всегда является активным, то есть имеет в своем составе как передатчик так и приемник.

Активные извещатели могут иметь как одноблочную конструкцию (передатчик и приемник размещены в одном корпусе) так и двухблочную.

Акустические извещатели, иногда их называют звуковыми, за счет анализа спектральных составляющих звукового сигнала определяют разбитие оконного полотна. Могут быть критичны к толщине и марке используемого стекла.

Вибрационные извещатели используются для защиты от пролома или разрушения иным способом стен, перекрытий, решеток. Отдельные типы, например, «Окно» могут применяться для обнаружения разбития оконных и витринных стекол.

Все перечисленные виды датчиков могут использовать для передачи информации о своем состоянии провода и радиоканал, соответственно они называются проводными и беспроводными. Кроме того, существуют адресные извещатели, использующие цифровую передачу данных. Они дороже, но информативнее и позволяют определять состояние каждого конкретного датчика.

УСТАНОВКА И ПОДКЛЮЧЕНИЕ ОХРАННЫХ ИЗВЕЩАТЕЛЕЙ

Подключение извещателей производится в зависимости от их типа. Пороговые проводные устройства подключаются к шлейфу сигнализации с помощью реле. В зависимости от исполнения подключение может быть последовательным или параллельным. Проводные адресные извещатели подключаются исключительно параллельно с соблюдением полярности.

Интересующиеся структурными схемами подключения указанных датчиков могут ознакомиться с ними на этой странице.

Вполне естественно, что радиоканальные извещатели физических соединительных линий не требуют. Поэтому их подключение сводится к настройке связи с контрольной панелью и программированию режимов работы.

Установка охранных извещателей производится в соответствии с требованиями, изложенными в технической документации. В обязательном порядке нужно учитывать:

• дальность действия датчика;
• диаграмму его зоны обнаружения;
• влияние факторов, влияющих на устойчивость работы (для предотвращения ложных срабатываний).

При установке радиоканального оборудования следует учесть электромагнитную обстановку на объекте и наличие конструкций, способных значительно ослабить уровень радиосигнала. Обратите внимание, если связь будет «на пределе», то она может пропасть в самый неожиданный и неподходящий момент.

Кроме того, на работоспособность беспроводных устройств могут повлиять даже такие «мелочи» как перестановки мебели, выполненные после монтажа и настройки системы сигнализации.

Поэтому запас по дальности связи извещателя с приемно-контрольным прибором лишним не будет. Не забывайте также, что указывается этот параметр для условий прямой видимости, а в помещении он может оказаться непредсказуемым.

В целом, элементарная техническая грамотность, внимательность и умение читать техническую документацию позволят установить любой извещатель, даже если вы его видите первый раз.

  *  *  *

© 2014-2021 г.г. Все права защищены.
Материалы сайта имеют ознакомительный характер и не могут использоваться в качестве руководящих и нормативных документов.

Датчики для охранных систем | Датчики среды | Блог

Интеллектуальные системы управления и сигнализации все больше входят в нашу жизнь. Если раньше охранно-управляющие комплексы больше использовались на крупных производствах, то сейчас они начали входить в повседневный быт.

Боитесь затопить соседей? – без проблем, можно организовать мониторинг протечек, установив [url=»https://www.dns-shop.ru/catalog/17aa4dfc16404e77/datchiki-bezopasnosti-i-aksessuary-dlya-umnogo-doma/?p=1&i=5&mode=list&f=70dc]датчики утечки воды.

Постоянно держите в голове слоган «газ — тихий убийца» и коситесь с недоверием на газовую плиту? — избавьтесь от фобии, оборудовав [url=»https://www.dns-shop.ru/catalog/17aa4dfc16404e77/datchiki-bezopasnosti-i-aksessuary-dlya-umnogo-doma/?p=1&i=5&mode=list&f=7km6]контроль утечки газа.

Мечтаете, чтобы при вашем входе в помещение (например, темный подъезд дома) включался свет, без манипуляций в темноте с выключателем? – [url=»https://www.dns-shop.ru/catalog/17aa4dfc16404e77/datchiki-bezopasnosti-i-aksessuary-dlya-umnogo-doma/?p=1&i=5&mode=list&f=70d9]датчики света, движения или звука помогут вам организовать это, да еще и посодействуют экономии электричества.

Боитесь, что во время вашего отсутствия кто-то проникнет в дом, гараж или квартиру? — поставьте охранный комплекс с [url=»https://www.dns-shop.ru/catalog/17aa4dfc16404e77/datchiki-bezopasnosti-i-aksessuary-dlya-umnogo-doma/?p=1&i=5&mode=list&f=3la9s]датчиками открытия дверей и окон и [url=»https://www.dns-shop.ru/catalog/17aa4dfc16404e77/datchiki-bezopasnosti-i-aksessuary-dlya-umnogo-doma/?p=1&i=5&mode=list&f=70dd]разбития стекла, и будьте спокойны: несанкционированный доступ не пройдет незамеченным.

Хотите контролировать микроклимат дома или квартиры в режиме онлайн — установите [url=»https://www.dns-shop.ru/catalog/17aa4dfc16404e77/datchiki-bezopasnosti-i-aksessuary-dlya-umnogo-doma/?p=1&i=5&mode=list&f=3lagj-3lacd]датчики температуры и влажности.

Сейчас вы можете организовать управление всеми коммуникациями и охраной дома со своего смартфона, оборудовав помещение системой мониторинга и подключив соответствующее приложение.

Датчики — это основа любой системы мониторинга. С помощью них система «понимает» что происходит, и передает сигнал дальше.

В первую очередь они делятся на работающие автономно или в составе охранной системы. Если вы подбираете датчик для интеграции в охранную систему, то нужно проверить, совместим ли он с ней.

При выборе датчиков поинтересуйтесь, каким образом у них реализована сигнализация о срабатывании. Если датчик работает в составе охранного комплекса — сигнал о срабатывании поступает на головной контроллер системы. А вот в случае автономной работы датчика сигнализация бывает различной: световая, звуковая, оповещение на телефон или несколько вариантов сразу – выберете, что вам удобнее.

Также при покупке датчика следует обратить внимание – проводной он или беспроводной. Для передачи сигнала проводного датчика придется монтировать провода – а это не всегда удобно, особенно если охранно-мониторинговая система устанавливается не на стадии ремонта или строительства. Беспроводной датчик передает сигнал по радиоканалу или другим методом, без использования проводов, но его недостаток – автономные элементы питания (батарейки либо аккумуляторы), которые нужно будет время от времени менять или заряжать.

типов датчиков | Yokogawa Electric Corporation

Активный метод

Датчики, которые подают сигнал на измеряемую величину и обнаруживают ее отражение, являются активными датчиками. Требуя внешнего источника энергии, они подают сигнал, такой как свет, электромагнитная волна, излучение и звук, на объект измерения, получают его отражение, передачу и поглощение, а также определяют характерную величину измеряемой величины.

Пассивный метод

С другой стороны, пассивные датчики не нуждаются в собственном источнике энергии и обнаруживают измеряемую величину, принимая измеренный сигнал от измеряемой величины.

Типичным примером различия является инфракрасный датчик безопасности. Их выбирают в зависимости от предполагаемого использования и места установки.

• Датчик ближнего инфракрасного диапазона, который излучает инфракрасный луч от самого датчика и обнаруживает объект, подлежащий измерению, отражая или блокируя луч, является активным датчиком.
• Датчик дальнего инфракрасного диапазона, который принимает инфракрасные лучи, исходящие от поверхности человеческого тела, и обнаруживает людей, является пассивным датчиком.

Кроме того, в зависимости от частоты отбора проб и мониторинга процесса датчики можно разделить на «Встроенный анализ», «Онлайн-анализ» и «Автономный анализ».

Встроенный анализ

Встроенный анализ — это метод, при котором датчик или детектор анализатора процесса находится в непосредственном контакте с объектом измерения, таким как реакционный резервуар или путь потока, который необходимо измерить, а обнаружение, анализ, запись, передача и мониторинг выполняются непрерывно.Ключевой характеристикой этих датчиков для встроенного анализа является то, что они могут работать в последовательном контуре обратной связи без замедления и в основном требуют работы в реальном времени или на высокой скорости, неразрушающего измерения и высокой допускаемой точности. Это наиболее желательный метод анализа и мониторинга производственных процессов, поскольку датчики могут быть размещены на производственной линии без отбора проб.

Онлайн-анализ

Онлайн-анализ — это метод, при котором автоматический отбор проб и анализ выполняются постоянно.Пробоотборное оборудование, датчики и анализаторы процесса размещаются рядом с объектом измерения. Этот метод используется для составов, которые требуют быстрых изменений состава или постоянного контроля, например химического состава.

Автономный анализ

При автономном анализе образцы отбираются для анализа и транспортируются в лабораторию, где расположены соответствующие датчики и анализаторы. И эти транспортируемые образцы анализируются этими приборами.Этот метод используется для прецизионного анализа, который требует много времени, или для анализа нескольких ингредиентов из небольшого количества образца.

Важно отметить, что различия между этими датчиками не делают один тип лучше или хуже. Это просто разные системы, которые можно использовать для определенных целей.

Более широкий способ различения датчиков — это различные атрибуты (измеряемая величина) области, которые они используются для измерения.

Сигнал обнаружения	Количество обнаружения / Измерение различных атрибутов
Механический	Давление, расход, вибрация, расстояние, скорость, ускорение, сила и т. Д.
Тепловой	Температура, тепло, тепловой поток, теплоемкость, теплопроводность и т. Д.
Электрооборудование	Напряжение, ток, электрическое поле, заряд, сопротивление, емкость и т. Д.
Магнитный	Магнитный поток, магнитное поле, магнитный момент и т. Д.
Излучение	Инфракрасное, рентгеновское, видимое, ультразвуковое, акустическое, радиоволны и т. Д.
Химическая промышленность	pH, ион, концентрация, влажность, газ, кислород и т. Д.
Биологический	Вкус, запах, белки, глюкоза, гормоны, ферменты, микробы и т. Д.

Топ-10 типов датчиков Интернета вещей

IoT, самое популярное техническое слово последних лет, посвящено сбору, обмену и анализу данных и созданию на их основе ценности.Но без точных данных Интернет вещей стал бы бесполезной грудой технологий. Отсюда важность управления устройствами IoT, а также датчиков и исполнительных устройств IoT, которые позволяют ему ощущать мир и действовать в соответствии с ним.

Разбираемся с датчиками и исполнительными механизмами Интернета вещей

IoT состоит из нескольких технологических уровней (технология, лежащая в основе Интернета вещей), которые позволяют обычным вещам обмениваться данными, которые они собирают через Интернет, чтобы в конечном итоге обеспечить интеллект, автономные действия и ценность, которые во многом зависят от качества самих данных.Таким образом, датчики и исполнительные механизмы являются неотъемлемой частью технологического стека Интернета вещей и решающим фактором при разработке каждой системы Интернета вещей.

Очевидно, что датчики и исполнительные механизмы важны для Интернета вещей, но что они из себя представляют? Датчик, также называемый преобразователем, — это устройство, задачей которого является обнаружение событий или изменений в его непосредственной среде и преобразование этих физических явлений (таких как температура, свет, влажность воздуха, движение, присутствие химических веществ и многие другие) в электрические импульсы. которые затем можно осмысленно интерпретировать.Привод, с другой стороны, можно рассматривать как инструмент, который действует обратно датчику. Интерпретируя электрические импульсы, посылаемые от системы управления, и преобразуя их в механическое движение, он фактически вносит изменения в свое физическое окружение посредством множества простых действий, включая, помимо прочего, открытие и закрытие клапанов, изменение положения других устройств или угол, активируя их или издавая звуки или свет. Проще говоря, исполнительный механизм называется «движитель».

В то время как обычные электрические датчики и исполнительные механизмы существуют уже несколько десятилетий и повсеместно используются в современных промышленных приложениях, появление Интернета вещей открыло совершенно новые возможности применения датчиков и исполнительных механизмов IoT не только в промышленном секторе, но и в других сферах. область коммерческого и бытового использования. Являясь незаменимыми инструментами IoT, датчики и исполнительные механизмы помогают отслеживать, контролировать и оптимизировать операции практически во всех секторах, от интеллектуальных транспортных средств до защиты тропических лесов.Революционно изменив способы их применения и расширив масштабы их применения, Интернет вещей заставил датчики работать в мощном облачном аналитическом программном обеспечении для разработки интеллектуальных решений для машин, людей и окружающей среды.

Датчик температуры

: различные типы с примерами

Типы датчиков температуры

Наиболее часто измеряемым физическим параметром является температура, будь то в производственных процессах или в лабораторных условиях.Точные измерения — важнейшая составляющая успеха. Точные измерения необходимы для многих приложений, таких как медицинские приложения, исследования материалов в лабораториях, исследования электронных или электрических компонентов, биологические исследования и геологические исследования. Чаще всего датчики температуры используются для измерения температуры в цепях, управляющих различным оборудованием.

Сегодня на рынке используются различные типы датчиков температуры, включая резистивные датчики температуры (RTD), термопары, термисторы, инфракрасный датчик и полупроводниковые датчики.Каждый из них имеет определенные рабочие параметры. Эти датчики бывают разных видов, но у них есть одна общая черта: все они измеряют температуру, определяя изменение физических характеристик.

Что такое датчик температуры?

Датчик температуры

Датчик температуры — это устройство, обычно RTD (резистивный датчик температуры) или термопара, которое собирает данные о температуре из определенного источника и преобразует данные в понятную для устройства или наблюдателя форму.Датчики температуры используются во многих приложениях, таких как системы контроля окружающей среды высокого напряжения и переменного тока, пищевая промышленность, медицинские устройства, химическая промышленность, автомобильные системы контроля и управления под капотом и т. Д.

Самым распространенным типом датчика температуры является термометр, который используется для измерения температуры твердых тел, жидкостей и газов. Это также распространенный тип датчика температуры, который в основном используется в ненаучных целях, потому что он не очень точен.