Для чего используются датчики
Датчик
Датчик, сенсор (от англ. sensor ) — понятие систем управления, первичный преобразователь, элемент измерительного, сигнального, регулирующего или управляющего устройства системы, преобразующий контролируемую величину в удобный для использования сигнал. [1]
Содержание
Общие сведения
Датчики являются элементом технических систем, предназначенных для измерения, сигнализации, регулирования, управления устройствами или процессами. Датчики преобразуют контролируемую величину (давление, температура, расход, концентрация, частота, скорость, перемещение, напряжение, электрический ток и т. п.) в сигнал (электрический, оптический, пневматический), удобный для измерения, передачи, преобразования, хранения и регистрации информации о состоянии объекта измерений.
Исторически и логически датчики связаны с техникой измерений и измерительными приборами, например термометры, расходомеры, барометры, прибор «авиагоризонт» и т. д. Обобщающий термин датчик укрепился в связи с развитием автоматических систем управления, как элемент обобщенной логической концепции датчик — устройство управления — исполнительное устройство — объект управления. В качестве отдельной категории использования датчиков в автоматических системах регистрации параметров можно выделить их применение в системах научных исследований и экспериментов.
Определения понятия датчик
Широко встречаются следующие определения:
Эти определения соответствуют практике использования термина производителями датчиков. В первом случае датчик это небольшое, обычно монолитное устройство электронной техники, например, терморезистор, фотодиод и т. п., которое используется для создания более сложных электронных приборов. Во втором случае — это законченный по своей функциональности прибор, подключаемый по одному из известных интерфейсов к системе автоматического управления или регистрации. Например, фотодиоды в матрицах (фото) и др. В третьем и четвертом определении акцент делается на том, что датчик является конструктивно обособленной частью измерительной системы, воспринимающей информацию, а следовательно обладающий самодостаточностью для выполнения этой задачи и определенными метрологическими характеристиками.
Применение датчиков
В последнее время в связи с удешевлением электронных систем всё чаще применяются датчики со сложной обработкой сигналов, возможностями настройки и регулирования параметров и стандартным интерфейсом системы управления. Имеется определённая тенденция расширительной трактовки и перенесения этого термина на измерительные приборы, появившиеся значительно ранее массированного использования датчиков, а также по аналогии — на объекты иной природы, например, биологические. Понятие датчика по практической направленности и деталям технической реализации близко к понятиям измерительный инструмент и измерительный прибор, но показания этих приборов в основном читаются человеком, а датчики, как правило, используются в автоматическом режиме.
Измерительные датчики: суть, принцип работы, виды и применение
Измерительные датчики или измерительные преобразователи – это один из обязательных компонентов различных автоматизированных систем. Их назначение – прием информации о работе контролируемого устройства. На основании полученных данных контроллер выполняет определенное действие. Датчик может быть удален на значительное расстояние от устройства, которое принимает его сигналы. Измерительные датчики могут применяться в исследовательских целях, в системах контроля качества и автоматизированного управления, а также в других областях, где нужно получить данные о состоянии внешней среды.
Основные принципы работы
https://techtrends.ru/catalog/izmeritelnye-datchiki/» target=»_blank»>Измерительные датчики также называют первичными преобразователями (ПП), так как они контактируют непосредственно с исследуемыми объектами во внешней среде. Основное назначение таких устройств – преобразование контролируемой величины (давления, температуры, скорости) в сигнал, который можно измерить, передать или зарегистрировать. Это чувствительный орган, на основании показаний которого автоматизированная система принимает решения и выполняет требуемые действия в соответствии с заданным алгоритмом.
Измерительные датчики также называют сенсорами, так как они должны «чувствовать» изменения определенного параметра. Они могут работать на основе следующих принципов:
Современные приборы обладают сложной конструкцией, защищенной от ложных срабатываний, что обеспечивает максимальную точность измерений и оперативность реагирования на изменившиеся показатели.
Виды и характеристики
Датчики принято классифицировать по нескольким принципам. Можно выделить следующие разновидности датчиков по типу измеряемой величины:
В зависимости от вида выходного сигнала, различают электрические и неэлектрические датчики. Первая группа наиболее многообразна, так как полученный электрический сигнал удобно анализировать, а его величины являются универсальными. Кроме того, его можно передавать контроллеру на большое расстояние, что позволяет помещать датчик на значительное расстояние. Электрический сигнал может быть преобразован в цифровой код для удобства расшифровки и позволяет измерить требуемые параметры с высокой точностью.
Электрические измерительные датчики принято делить еще на 3 группы:
Еще одной разновидностью можно назвать контактные резисторные устройства – они дают резкое изменение сопротивления электрической цепи при изменении контролируемого показателя.
Возможности использования
Различные типы датчиков стали неотъемлемой частью промышленного оборудования и иных технических устройств. Они применяются в автоматизированных производственных линиях, системах контроля доступа, робототехнике, а также в различных бытовых приборах. Именно они обеспечивают работоспособность выключателей, термостатов, барометров, термометров и других устройств.
Датчики в устройствах играют роль рецепторов, позволяющих технике воспринимать сигналы извне и запускать заданные программным обеспечением алгоритмы. Это дало возможность автоматизировать многие процессы: оператору не нужно постоянно контролировать определенный уровень давления, температуры и другие показатели. Устройство самостоятельно фиксирует изменения, а информация передается контроллеру.
Возможности применения датчиков постоянно расширяются. Они стали обязательной составляющей современной робототехники.
Плюсы и минусы
Для использования в промышленном оборудовании, бытовой технике и различных автоматизированных системах датчики должны соответствовать следующим требованиям:
Дополнительными плюсами являются небольшие размеры и возможность использования в различных условиях. Современные датчики удобны для монтажа, их применение дает возможность контролировать рабочие параметры с автоматическим срабатыванием исполнительных механизмов при изменении показателей. У каждого типа устройств есть и свои минусы, поэтому нужно подобрать подходящий первичный преобразователь для решения определенной задачи.
— персональную информацию, которую Пользователь сознательно раскрыл Администрации Сайта в целях пользования ресурсами Сайта;
— техническую информацию, автоматически собираемую программным обеспечением Сайта во время его посещения.
Для чего используются датчики
Датчик, — термин систем управления, первичный преобразователь, элемент измерительного, сигнального, регулирующего или управляющего устройства системы, преобразующий контролируемую величину в удобный для использования сигнал. [1]
Общие сведения
Датчики являются элементом технических систем, предназначенных для измерения, сигнализации, регулирования, управления устройствами или процессами. Датчики преобразуют контролируемую величину (давление, температура, расход, концентрация, частота, скорость, перемещение, напряжение, электрический ток и т. п.) в сигнал (электрический, оптический, пневматический), удобный для измерения, передачи, преобразования, хранения и регистрации информации о состоянии объекта измерений.
Исторически и логически датчики связаны с техникой измерений и измерительными приборами, например термометры, расходомеры, барометры, прибор «авиагоризонт» и т. д. Обобщающий термин датчик укрепился в связи с развитием автоматических систем управления, как элемент обобщенной логической концепции датчик — устройство управления — исполнительное устройство — объект управления. Специальный случай представляет использование датчиков в автоматических системах регистрации параметров, например, в системах научных исследований.
Определения понятия датчик
Широко встречаются два основных значения:
Эти значения соответствуют практике использования термина производителями датчиков. В первом случае датчик это небольшое, обычно монолитное устройство электронной техники, например, терморезистор, фотодиод и т. п., которое используется для создания более сложных электронных приборов. Во втором случае — это законченный по своей функциональности прибор, подключаемый по одному из известных интерфейсов к системе автоматического управления или регистрации. Например, фотодиоды в матрицах (фото) и др.
Применение датчиков
В последнее время в связи с удешевлением электронных систем всё чаще применяются датчики со сложной обработкой сигналов, возможностями настройки и регулирования параметров и стандартным интерфейсом системы управления. Имеется определённая тенденция расширительной трактовки и перенесения этого термина на измерительные приборы, появившиеся значительно ранее массированного использования датчиков, а также по аналогии — на объекты иной природы, например, биологические. Понятие датчика по практической направленности и деталям технической реализации близко к понятиям измерительный инструмент и измерительный прибор, но для этих устройств преобладает аспект их использования человеком, а датчики, как правило, используются в автоматическом режиме.
ЧТО ТАКОЕ ДАТЧИК
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.
УСТРОЙСТВО И ПРИНЦИП РАБОТЫ
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.
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, могут выражать мнение автора и не подлежат использованию в качестве руководящих и нормативных документов.
Что такое датчик?
| Источник: автор: Анастасия |
Датчик — средство измерений, предназначенное для выработки сигнала измерительной информации в форме, удобной для передачи, дальнейшего преобразования, обработки и (или) хранения, но не поддающейся непосредственному восприятию наблюдателем. Датчики, выполненные на основе электронной техники, называются электронными датчиками. Отдельно взятый датчик может быть предназначен для измерения (контроля) и преобразования одной физической величины или одновременно нескольких физических величин.
В состав датчика входят чувствительные и преобразовательные элементы. Основными характеристиками электронных датчиков являются чувствительность и погрешность.
Датчики широко используются в научных исследованиях, испытаниях, контроле качества, телеметрии, системах автоматизированного управления и в других областях деятельности и системах, где требуется получение измерительной информации.
Определения понятия датчик
Широко встречаются следующие определения:
-чувствительный элемент, преобразующий параметры среды в пригодный для технического использования сигнал, обычно электрический, хотя возможно и иной по природе, например — пневматический сигнал;
-законченное изделие на основе указанного выше элемента, включающее, в зависимости от потребности, устройства усиления сигнала, линеаризации, калибровки, аналого-цифрового преобразования и интерфейса для интеграции в системы управления. В этом случае чувствительный элемент датчика сам по себе может называться сенсором.
-датчиком называется часть измерительной или управляющей системы, представляющая собой конструктивную совокупность измерительных преобразователей, включающую преобразователь вида энергии сигнала, размещенную в зоне действия влияющих факторов объекта и воспринимающий естественно закодированную информацию от этого объекта.
-датчик – конструктивно обособленная часть измерительной системы, содержащая один или несколько первичных преобразователей, а также один или несколько промежуточных преобразователей.
Эти определения соответствуют практике использования термина производителями датчиков. В первом случае датчик это небольшое, обычно монолитное устройство электронной техники, например, терморезистор, фотодиод и т. п., которое используется для создания более сложных электронных приборов. Во втором случае — это законченный по своей функциональности прибор, подключаемый по одному из известных интерфейсов к системе автоматического управления или регистрации. Например, фотодиоды в матрицах (фото) и др. В третьем и четвертом определении акцент делается на том, что датчик является конструктивно обособленной частью измерительной системы, воспринимающей информацию, а следовательно обладающий самодостаточностью для выполнения этой задачи и определенными метрологическими характеристиками. Ассоциации к слову «датчик»
— движения
— прибор
— счётчик
— показатель
— сигнал
Синонимы к слову «датчик»
-прибор
-измеритель
-устройство
-преобразователь
-блок
Предложения со словом «датчик»
Например, подобная закладка с датчиком движения, зуммером и биометрическим дистанционным идентификатором «Свой — Чужой».
Проверив показания датчиков, я печально вздохнул.
Вероятность ошибочной переполюсовки проводов или неисправность цепей жгута проводов к датчику температуры охлаждающей жидкости.
Каким бывает «датчик»
-сенсорный
-температурный
-инфракрасный
-тепловой
-чувствительный
Применение датчиков
В последнее время в связи с удешевлением электронных систем всё чаще применяются датчики со сложной обработкой сигналов, возможностями настройки и регулирования параметров и стандартным интерфейсом системы управления. Имеется определённая тенденция расширительной трактовки и перенесения этого термина на измерительные приборы, появившиеся значительно ранее массированного использования датчиков, а также по аналогии — на объекты иной природы, например, биологические. Понятие датчика по практической направленности и деталям технической реализации близко к понятиям измерительный инструмент и измерительный прибор, но показания этих приборов в основном читаются человеком, а датчики, как правило, используются в автоматическом режиме.
В последнее время в связи с удешевлением электронных систем всё чаще применяются датчики со сложной обработкой сигналов, возможностями настройки и регулирования параметров и стандартным интерфейсом системы управления. Имеется определённая тенденция расширительной трактовки и перенесения этого термина на измерительные приборы, появившиеся значительно ранее массированного использования датчиков, а также по аналогии — на объекты иной природы, например, биологические. Понятие датчика по практической направленности и деталям технической реализации близко к понятиям измерительный инструмент и измерительный прибор, но показания этих приборов в основном читаются человеком, а датчики, как правило, используются в автоматическом режиме.