Bitavtoptz.ru

Бит Авто
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Датчики давления что это

Датчики давления что это?

Существуют такие типы датчиков давления: емкостной, индуктивный, датчик магнетосопротивления (датчик Холла), пьезоэлектрический, тензодатчик, виброэлемент, и потенциометрический тип датчика.

Как работает преобразователь давления?

Преобразователь измеряет смещение мембраны при отсутствии механического контакта. В катушках генерируется электрический сигнал переменного тока таким образом, что заряд и разряд катушек происходит через одинаковые промежутки времени.

Где используются датчики давления?

Область применения датчиков давления Курант

  • Атомная энергетика …
  • Нефтяная и газовая промышленность …
  • Металлургическая промышленность …
  • Энергетическая промышленность

Для чего нужен датчик давления наддува воздуха?

Датчик давления наддува устанавливается между турбокомпрессором и впускным коллектором и служит для регулирования давления наддува в соответствии с потребностями двигателя. … Датчик давления во впускном коллекторе измеряет абсолютное давление, т. е. давление воздуха в коллекторе относительно вакуума.

Какие бывают датчики температуры?

  • Термисторы. По сути, данный тип датчиков – это термометры сопротивления, изготовленные на основе смешанных оксидов переходных металлов. …
  • Термопары. Данное оборудование является идеальным решением для измерения температуры в максимально широком диапазоне (до +2300°С). …
  • Терморезистивные датчики. …
  • Полупроводниковые датчики.

Какие бывают типы датчиков?

  • Датчики давления абсолютного давления …
  • Датчики расхода Механические счетчики расхода …
  • Уровня Поплавковые …
  • Температуры Термопара …
  • Датчик концентрации Кондуктометры
  • Радиоактивности (также именуются детекторами радиоактивности или излучений) Ионизационная камера …
  • Перемещения Абсолютный шифратор …
  • Положения Контактные

Для чего нужен преобразователь давления?

Преобразователь давления — измерительный прибор, предназначенный для непрерывного измерения давления различных сред и последующего преобразования измеренного значения в унифицированный выходной сигнал по току или напряжению. Преобразователи давления часто называют датчиками давления.

Как работает датчик давления воды?

Датчик для регулирования давления воды (реле, сенсор давления) работает по следующему алгоритму: … Замыкание контактов датчика давления приводит к запуску насоса, который отвечает за подачу воды из скважины. При закачивании воды из скважины давление в водопроводе начинает возрастать.

Для чего нужен датчик избыточного давления?

Датчики избыточного давления — датчики для измерения давления какого-либо процесса, среды, измеряемого относительно атмосферного давления воздуха в данной точке Земли.

Как работают датчики в автомобиле?

В активном датчике электрический сигнал возникает за счет внутреннего энергетического преобразования. Пассивный датчик преобразует внешнюю электрическую энергию. Датчики применяются практически во всех системах автомобиля. В двигателе они измеряют температуру и давление воздуха, топлива, масла, охлаждающей жидкости.

Как работает датчик кондиционера?

Внутри датчика встроен микропроцессор, который обрабатывает изменяющееся напряжение и трансформирует его в сигнал с широтно-импульсной модуляцией. Благодаря скважности ШИМ-сигнала, датчик не только играет роль выключателя, но и позволяет контролировать давление хладагента на протяжении всего рабочего цикла.

Как работает датчик абсолютного давления?

Как работает датчик абсолютного давления

Внутри датчика есть вакуумная камера, воздух из которой удален изначально. Она соотносит показатель давления во входном штуцере с давлением в вакуумной камере и согласно полученной разнице создает исходящий сигнал. … Он и определяет давление на впускном клапане.

Как определить неисправность датчика абсолютного давления?

Признаки неисправности датчика абсолютного давления

  1. Увеличение расхода топлива. …
  2. Падает динамика двигателя, не улучшающаяся при прогреве.
  3. При работе мотора из выхлопной трубы ощущается запах топлива.
  4. Работающий двигатель даже в теплое время года выдает белый выхлоп.

Где находится датчик давления во впускном коллекторе?

В большинстве автомобилей датчик абсолютного давления расположен непосредственно на штуцере впускного коллектора. На более старых машинах он может располагаться на гибких воздушных магистралях и закреплен на корпусе автомобиля. В случае тюнинга турбированного мотора ДАД зачастую располагают на воздуховодах.

Типы ультразвуковых датчиков и их назначение

УЗИ датчики - типы и как правильно выбрать

Чтобы полноценно воспользоваться всеми возможностями вашего ультразвукового аппарата, вы должны иметь правильные аксессуары. Таким образом, главным фактором эффективности вашего УЗ-сканера является правильно подобранные ультразвуковые датчики.

В данной публикации мы расскажем о различных видах ультразвуковых датчиков и для каких исследований предназначен каждый из них. В заключении мы поделимся несколькими полезными советами, которые следует помнить при покупке УЗ-датчиков.

Итак, давайте по порядку.

— Что такое ультразвуковой датчик и для чего он нужен?

УЗ-датчик представляет собой устройство, которое генерирует ультразвуковые волны. Эти волны отражаются от тканей тела человека и в виде эхо-сигналов улавливаются этим же датчиком. Полученные эхо-сигналы датчик передает на компьютер, который использует их для создания изображения, называемого эхограммой. Основным элементом каждого ультразвукового датчика является пьезоэлектрический кристалл, который служит для генерации и приема ультразвуковых волн. К сожалению, индустрия медицинской визуализации уже более 40 лет использует один и тот же пьезоэлектрический материал.

Так было вплоть до недавнего времени, когда появился новый вид материала и новая технология ультразвуковых датчиков – монокристаллическая, что повлекло за собой значительное улучшение качества изображения.

Читайте так же:
Как сбросить настройки линейки в ворде?

Виды ультразвуковых датчиков

В настоящее время на рынке доступны УЗ-датчики различных форм, размеров и предназначенные для самых разных применений. Это связано с тем, что для получения хорошего качества изображения в разных частях тела необходимо применять датчики с соответствующими характеристиками. УЗ-датчики могут быть внешними или полостными. Внешние располагаются на поверхности тела или органа, а полостные вводятся в полый орган или отверстие (например, в прямую кишку или влагалище).

Есть ли еще какие-то различия между ними?

Ультразвуковые датчики отличаются своей конструкцией в зависимости от:

  • Расположения пьезоэлектрических кристаллов
  • Размера апертуры (размера контактной площадки)
  • Частоты

Ниже мы перечислим три наиболее распространенных вида ультразвуковых датчиков: линейный, конвексный (стандартный или микроконвексный) и секторный фазированный. Кроме того, мы включили в обзор и некоторые другие датчики, которые доступны на рынке и на нашем складе.

Линейные датчики

Пьезоэлектрические кристаллы в этих датчиках расположены линейно, форма области сканирования прямоугольная. Этот датчик обладает хорошим разрешением в ближней зоне. Частота и применение линейного датчика зависят от того, предназначен ли он для получения 2D- или 3D/4D-изображения.

Линейный УЗ-датчик

Линейный 2D датчик имеет широкую апертуру, и его центральная частота находится в диапазоне 2,5-12 МГц.

Линейный датчик используется для следующих целей:

  • Исследование сосудов
  • Выполнение катетеризации сосудов под контролем узи
  • Выполнение регионарной анастезии под контролем узи
  • Исследование молочных желез
  • Исследование щитовидной железы
  • Исследование мышц, сухожилий и суставов
  • Исследование других поверхностных органов
  • Проведение интраоперационных исследований и лапароскопии

Линейный 3D/4D датчик имеет широкую апертуру и центральную частоту в диапазоне 7,5-11 МГц.

Область применения данного вида датчика:

  • Исследование молочных желез
  • Исследование щитовидной железы
  • Исследование сосудов, в частности сонных артерий

Конвексные датчики

Конвексный ультразвуковой датчик также называют выпуклым датчиком, поскольку пьезоэлектрические кристаллы в нем расположены криволинейно. Форма области сканирования является выпуклой. Этот датчик хорошо визуализирует глубоко расположенные структуры, даже при уменьшении разрешения изображения с увеличением глубины.

Конвексный УЗ-датчик

Область сканирования, частота и применение конвексного датчика зависят от того, предназначен ли он для получения 2D- или 3D/4D-изображений.

Конвексный 2D датчик имеет широкую апертуру, и его центральная частота составляет 2,5-7,5 МГц.

Конвексный датчик используется для следующих целей:

  • Исследование органов брюшной полости у взрослых и детей
  • Исследование органов малого таза у взрослых и детей
  • Диагностика плода

Конвексный 3D/4D датчик имеет широкую апертуру, и его центральная частота составляет 3,5-6,5 МГц. Он применяется для исследования органов брюшной полости, органов малого таза и диагностики плода.

Существует подвид конвексных датчиков, называемый микроконвексным. Он имеет гораздо меньшую апертуру. Врачи обычно используют его в неонатологии и педиатрии.

Секторные фазированные (кардиологические) датчики

Этот датчик назван по типу устройства пьезоэлементов, которое называется фазированной решеткой. Фазированный датчик имеет небольшую апертуру и низкую частоту (центральная частота составляет 2-7,5 МГц). Форма области сканирования практически является треугольной. Эти датчики имеют плохое разрешение в ближнем поле но дают хороший обзор на глубине. Позволяют наблюдать структыры через узкую межреберную щель.

Секторный фазированный УЗ-датчик

Сфера применения фазированного датчика:

  • Исследование сердца, включая транспищеводные исследования у взрослых и детей
  • Исследования органов брюшной полости у взрослых и детей
  • Исследования головного мозга у взрослых и детей

Для исследования детей используются датчики с высокой частотой (5 или 7,5 МГц), что позволяет получить более качественное изображение. Это возможно благодаря маленьким размерам пациентов.

Другие типы ультразвуковых датчиков

И это еще не всё. На рынке присутствует большое количество всевозможных видов УЗ-датчиков. Вот некоторые из них:

Карандашные датчики, также называемые CW-датчиками, используются для измерения кровотока. Этот датчик имеет небольшую апертуру и использует низкую частоту (обычно 2-8 МГц). Следующий вид ультразвукового датчика – внутриполостной. Эти датчики предназначены для проведения исследования при введении их в определенные полые органы или отверстия. К внутриполостным датчикам относятся вагинальные (гинекологические), ректальные и ректально-вагинальные датчики. Как правило, они имеют небольшую область сканирования, а их частота колеблется в диапазоне 3,5-11,5 МГц. Также имеется чреспищеводный (трансэзофагеальный) датчик. Как и ранее упомянутые датчики, он имеет небольшую апертуру и используется в кардиологии для получения лучшего изображения сердца, выполняемого через пищевод. Эти датчики работают на средней частоте, в диапазоне 3-10 МГц.Кроме того, существует несколько датчиков, предназначенных для хирургического применения, например, лапароскопические.

Советы, которые следует помнить при покупке ультразвукового датчика

Теперь, когда вы уже знаете о наиболее распространенных видах ультразвуковых датчиков, предлагаем вашему вниманию несколько советов, которые вы должны помнить при их покупке:

  • Удостоверьтесь и дважды проверьте, совместим ли датчик, который вы собираетесь приобрести, с вашим аппаратом – для этого вы можете использовать руководство по эксплуатации или обратиться в наш отдел продаж.
  • Низкая частота (от 2,5 до 7,5 МГц) обеспечивает лучшую глубину проникновения, однако ее недостатком является более низкое качество изображения.
  • Чем выше частота (выше 7,5 МГц), тем ниже глубина проникновения ультразвука, тем не менее вы получаете изображения более высокого качества вблизи поверхности (7,5 МГц = 20 см).
Читайте так же:
Как сбросить то на Ауди а6?

Внимание!

  • Черная линия на мониторе ультразвукового аппарата, вероятнее всего, будет означать, что внутри датчика есть кристалл, отработавший свой срок службы.
  • Тень на экране ультразвукового аппарата может указывать на слабый кристалл внутри датчика, который не производит необходимую вибрацию.

Уход и обслуживание УЗ-датчика

Наконец, помните, что датчик является очень важным и очень дорогим элементом ультразвукового аппарата. Поэтому после его приобретения вы должны эксплуатировать его, соблюдая следующие меры предосторожности:

Датчики давления

Датчик давления является измерительным прибором, на исходящие параметры которого влияет давление исследуемого пространства (парового, газового или жидкостного). В современных инженерных системах использование датчиков давления является обязательным. Без них не могут существовать автоматические системы, используемые в энергетической, нефтяной, газовой, пищевой и других важных отраслях.

Датчик давления состоит из:

  1. Первичного преобразователя давления, имеющего чувствительный элемент.
  2. Корпусных элементов, имеющих разную конструкцию.
  3. Схем, позволяющих повторно обрабатывать сигнал.

В зависимости от принципа функционирования датчики давления могут быть:

  • оптическими;
  • волоконно-оптическими;
  • оптоэлектронными;
  • магнитными;
  • емкостными;
  • ртутными;
  • пьезоэлектрическими;
  • пьезорезонансными;
  • резистивными.

Оптические датчики

Для оптических датчиков давления существует оптоэлектронный и волоконно-оптический измерительные принципы.

Датчики давления

Оптические датчики давления

Оптоэлектронные датчики

В состав таких датчиков входят прозрачные структуры, уложенные в несколько слоев. Эта структура является проводником светового излучения. Давление пространства оказывает влияние на изменение характеристик одного из слоев. Так, изменение касается толщины слоя и показателя преломления.

Изменяющиеся характеристики напрямую влияют на изменение параметров транспортируемых световых слоев. Для регистрации подобных изменений служит фотоэлемент. Преимуществом оптоэлектронных датчиков является очень высокая точность.

Волоконно-оптические датчики

Отметим максимальную точность показаний волоконно-оптических датчиков. Их функционирование не подвержено температурным изменениям. За чувствительность данных приборов отвечает оптический волновод. Волоконно-оптические устройства измеряют давление на основании амплитудных колебаний и поляризации транспортируемого посредством чувствительного элемента светового потока.

Магнитные датчики

Магнитные датчики также называют индуктивными. В основе чувствительного компонента устройства заложена пластина Е-образной формы, центральная часть которой оснащена катушкой. Также в состав датчика входит проводящая мембрана, которая чувствительна к изменениям давления. Расположение мембраны предусмотрено почти в крайней части пластины. Подключение катушки является причиной создания магнитного потока, транспортируемого посредством пластины, мембраны и воздушного зазора. Величина магнитной проницаемости мембраны и пластины почти в тысячу раз превышает величину проницаемости зазора. В связи с этим индуктивность существенно изменяется в результате незначительного изменения величины зазора.

Датчики давления

Магнитные датчики давления

Ртутные датчики

Ртутный датчик также является простым измерительным прибором. Его принцип функционирования связан с сообщающимися сосудами. Один из сосудов находится под давлением измеряемой величины. Единицей измерения в данном случае выступает ртутный столбец.

Датчики давления

Ртутные датчики давления

Емкостные датчики

Емкостной датчик отличается очень простой конструкцией. В его состав заложены два плоских электрода с межэлектродным зазором. Один электрод исполнен в виде мембраны, находящейся под воздействием измеряемой величины. Это приводит к изменению величины зазора. Таким образом, емкостные датчики являются конденсаторами, которые характеризуются изменяющимся размером зазора. Соответственно величина зазора связана с емкостью конденсатора. Особенность емкостных датчиков заключается в фиксации незначительных колебаний давления.

Датчики давления

Резистивные датчики

Резистивные устройства также позиционируются как тензорезистивные. Понятие тензорезистора связано с элементом, сопротивление которого изменяется под воздействием деформации. Местом размещения тензорезисторов является мембрана, которая чувствительна к перепадам давления. Давление на мембрану приводит к ее изгибанию и следственному изгибанию расположенных на ней тензорезисторов. В результате происходит изменение сопротивления тензорезисторов, способствующее изменению значения силы электрического тока.

Датчики давления

Резистивный датчик давления

Пьезоэлектрические датчики

Подобные устройства базируются на чувствительном элементе, который называется пьезоэлементом. Последний является материалом, который, находясь под деформацией, способен выделять электрический сигнал. Такое явление называется прямым пьезоэффектом. Находясь в измеряемом пространстве, пьезоэлемент становится источником образования электрического тока, пропорционального изменению давления. В связи с тем что предпосылкой для выделения электрического сигнала в пьезоэлементе является деформация, а также учитывая, что постоянное давление не приводит к деформации, пьезоэлектрические датчики могут измерять только стремительно изменяющееся давление.

Датчики давления

Пьезоэлектрические датчики давления

Пьезорезонансные датчики

Данные приборы также основываются на пьезоэффекте, однако, по сравнению с пьезоэлектрическими датчиками, в них заложено явление обратного пьезоэффекта, которое заключается в изменении формы пьезоэлемента под воздействием электрического тока. Пьезорезонансные датчики оснащены резонатором (к примеру, пластиной) из пьезоматериала, который двустороннее оснащен электродами. Последние находятся под последовательным воздействием меняющегося напряжения. Это приводит к разностороннему изгибанию пластины с учетом частоты транспортируемого электричества. Однако если пластину подвергнуть силе, к примеру, поступающей от чувствительной к давлению мембраны, это приведет к изменению частоты колебаний резонатора. Частота резонатора демонстрирует величину давления на мембрану. Последняя, со своей стороны, оказывает давление на резонатор.

Читайте так же:
Какое масло заливать в Фольксваген Туарег?

Датчики давления

Пьезорезонансный датчик давления

Что нужно знать о параметрах датчиков давления во время их приобретения

Тип давления

Важным является понимание типа давления, которое является предметом измерений. Так, давление может быть абсолютным, относительным, избыточным, вакуумным или барометрическим.

Термическая компенсация

Из-за температурных эффектов, одним из которых является физическое расширение, можно столкнуться с довольно-таки сильными погрешностями исходящего сигнала прибора. В случае наблюдения постоянных температурных колебаний окружающей среды необходимо прибегнуть к термической компенсации. Помимо этого, требуется учет температурного коридора.

Тип исходящего сигнала

Следует определиться с необходимым типом сигнала. Напомним, что он может быть цифровым или аналоговым. При выборе аналогового исходящего сигнала необходимо учитывать границы такого сигнала и количество проводов. К примеру, границами могут быть значения от четырех до двадцати миллиампер.

Уровень защиты датчика

Безопасность эксплуатации датчика давления зависит от сферы его применения. В некоторых случаях устройство должно быть пыле- и влагозащитным.

Материал изготовления прибора

В случае использования датчика в агрессивной среде потребуется выбор прочного материала его изготовления. Как результат, такое устройство должно иметь высокую коррозионную устойчивость.

Датчик движения. Принцип работы и классификация.

Датчики движения применяются для фиксации проникновения на объекты или охраняемую территорию посторонних лиц. Чаще всего их применяют при построении охранных систем. Также их используют с целью автоматизации управления освещением или бытовой техникой владельцы квартир или домов при построении систем умного дома. На рынке представлено очень много различных датчиков движения. Внешне они имеют мало отличий, но по факту отличия есть.

Датчики движения классифицируют по способу установки. Различают следующие типы:

  1. Настенный.
  2. Потолочный.
  3. Скрытый.
  4. В розетке (совмещен с розеткой, умной розеткой).
  5. В видеокамере (программное исполнение).

Датчик движения. Принцип работы и классификация.

Основные характеристики:

  • Дальность обнаружения.
  • Высота установки.
  • Пылевлагозащитная.
  • Время отключения.
  • Габариты.

Основные типы датчиков движения

Классификацией предусмотрено различие датчиков по типу применяемой в их работе длины волны. Датчики делят на:

Инфракрасные (ИК)

Чаще всего на рынке можно встретить именно эти датчики. Еще их называют пассивный инфракрасный детектор. Они не обнаруживают людей, объем, воздух и любые предметы, попадающие в поле зрения. Алгоритмы инфракрасного датчика позволяют осуществлять распознавание температуры тела, попадающего в поле его зрения. Инфракрасное излучение фокусируется на датчике особой оптической линзой, называемой линзой Френеля. Она концентрирует излучение на чувствительном полупроводниковом элементе. Температура определяемого тела должна быть выше, чем температура окружающей обстановки. Различие температур тела, попавшего в поле зрения датчика, и внешней среды способствует отклонению электрического потенциала от номинальных значений и обрабатывается чипом, установленным внутри датчика, по заранее настроенному алгоритму и инициирует запуск тревоги.

Принцип работы инфракрасного датчика движения

Чем больше линза в конкретно рассматриваемом устройстве, тем больше чувствительность датчика, а также шире зона его охвата. Чтобы датчик не реагировал на теплые, но статические объекты, оптическую систему делят на несколько отдельных лучей — зоны чувствительности датчика. Фиксация движения произойдет только в том случае, если подвижный объект будет пересекать последовательно более одной зоны. Передвижение с малой скоростью не всегда фиксируется датчиком.

Радиоволновые

Радиоволновой датчик движения функционирует по схожему алгоритму с ультразвуковым датчиком. Вместо звуковой частоты чип создает сверхвысокочастотное излучение, частота которого равна 2,5 ГГц. При появлении на участке распространения волны подвижного тела происходит изменение частоты и длинны волны, которое фиксируется приемником.

принцип работы радиоволнового датчика движения

При этом прохождение радиоволн происходит без затруднений через не металлические конструкции. Им не мешают стены и мебель. Данный тип датчиков достаточно дорог. Их применяют для наблюдения за коммерческими крупными объектами.

Ультразвуковые (СВЧ)

В основе работы датчика движения ультразвукового типа лежит принцип звуковой локации. В них установлен специальный звуковой генератор, создающий колебания, частота которых равна от 20 до 40 Кгц. Такие звуки человек на слух не воспринимает, но, все звуковые волны, излученные источником, частично отражаются от поверхностей (часть поглощается) и возвращаются к источнику их излучения. В корпусе ультразвуковых датчиков установлен излучатель таких колебаний и микрофон, принимающий звуковой сигнал, отраженный от поверхностей. Излучатели приемника состоят из элементов пьезокерамики.

Читайте так же:
Какое сопротивление катушки зажигания Ваз?

Согласно эффекту Доплера любой объект, попадающий в зону распространения потока распространения звуковых волн, искажает интерференционную картину. Когда происходит такой эффект частота отраженного от поверхности сигнала будет другой относительно излучаемой частоты — это и вызывает сработку датчика.

Комбинированные

Достаточно дорогие. Применяются во избежание ложных тревог. В один корпус производители устанавливают ИК и радиоволновой датчик. Такое решение ценится за высокую помехоустойчивость и надежность. При таком решении достигается минимальное количество ложных срабатываний.

Детекторы движения встроенные в камеры наблюдения (программные)

Датчик движения, установленный в камерах видеонаблюдения, никогда не заменит полноценную работу классических датчиков движения. Обнаружение движения происходит камерой на программном уровне. Видеокамера анализирует поток входящей информации, например, каждый пятый кадр и сопоставляет их. При резком изменении картинки камера понимает, что произошло движение. Такая реализация имеет место на существование, но даст больше ложных срабатываний, так как фиксацию движения камера может поймать даже при резком снижении уровня освещенности (выключение света). Настройки в камере поддаются корректировке, но это лишь частично исправляет ситуацию. Существует возможность выделения зон кадра, поиск движения в которых фиксироваться не будет. Это помогает лишь при попадании подвижного объекта в поле зрения кадра.

Типичные ошибки при установке датчиков движения

С каждым конкретным устройством в комплекте поставляется инструкция, в которой отражены технические характеристики изделия и рекомендуемые данные (схема) для установки датчика.

Фотоэлектрические датчики. Фотодатчики. Устройство, типы и виды фотодатчиков.

Фотоэлектрические датчики (фотодатчики) используются в автоматике для преобразования в электрический сигнал различных неэлектрических величин: механических перемещений, скорости размеров движущихся деталей, температуры, освещенности, прозрачности жидкой или газовой среды и т. д.

По принципу кодирования информации фотодатчики можно разделить на две группы: с амплитудной модуляцией светового потока и с временной или частотной модуляцией. У датчиков с амплитудной модуляцией значение фототока пропорционально световому потоку, зависящему от управляемой (контролируемой) неэлектрической величины. У датчиков с временной или частотной модуляцией фототок изменяется дискретно за счет полного или частичного прерывания светового потока от воздействия неэлектрической величины. Информация об управляемом (контролируемом) параметре кодируется в этих датчиках в виде числа, частоты или длительности импульсов фототока.

Фотодатчик в общем случае состоит из фотоэлектрического чувствительного элемента (фотоэлемента) источника света и оптической системы. В некоторых случаях фотодатчики используют световое излучение объекта управления (контроля) и не содержат источника света (датчики астрономического компаса, температуры, освещенности и др.). Некоторые датчики с целью упрощения конструкции могут не содержать оптической системы.

Фотодатчик со световым потоком прерываемым обьектом управления

В большинстве фотодатчиков преобразование входной неэлектрической величины в электрический сигнал осуществляется в два этапа: сначала происходит ее преобразование в изменение одного из параметров светового потока (силы света, освещенности, спектрального состава и т. п.), а затем это изменение преобразуется фотоэлементом в электрическую величину (фототок, падение напряжения, фото-ЭДС и т. д.).

Все фотодатчики по характеру формирования воздействия светового потока на фотоэлемент можно разделить на несколько видов.

1. Фотодатчики, у которых световой поток изменяется за счет перемещения объекта управления (контроля) или изменения размеров объекта (рис. 2-7). В этих датчиках источник света 1 и оптическая система (конденсор) 2 формируют параллельный и равномерный световой поток Ф.. В этом световом потоке помещается деталь З, размеры которой нужно контролировать, или заслонка 4, связанная механически с ОУ и перекрывающая часть светового потока. При изменении размера детали d или при перемещении заслонки х изменяется количество света (лучистой энергии), попадающего на фотоэлемент 5. Для повышения чувствительности световой поток Ф1, содержащий информацию о размерах детали (или о перемещении объекта), собирается оптической системой 6 и фокусируется на светочувствительную поверхность фотоэлемента. По такому принципу работают датчики фотоэлектрических микрометров, датчики длины, площади, деформаций и т. д. На этом принципе основана работа и дискретных фотодатчиков, таких, как фотоэлектрические датчики (преобразователи) «угол — код», датчики частоты вращения, фотосчитывающие датчики с перфолент, перфокарт, фотодатчики конца магнитной ленты, датчики размеров петли магнитной ленты, находящейся в кармане лентопротяжного механизма ЗУ на магнитной ленте, и т. д.

2. Фотодатчики, у которых световой поток попадает на фото элемент после отражения от объекта управления (контроля) (рис. 2-8). В этих фотодатчиках источник света 1 и оптическая система 2 формируют узкий световой луч, который после отражения от объекта З попадает через собирающую и фокусирующую оптическую систему 4 на фотоэлемент 5. Количество отраженного света, попадающего на фотоэлемент, зависит от отражательной способности поверхности объекта (чистоты обработки, блесткости, наличия участков, покрытых краской, и т. п.). Такие фотодатчики используются в читающих автоматах, способных автоматически считывать и кодировать информацию с текстовых и графических документов, в измерителях чистоты поверхности, фотоэлектрических рефлектометрах, гигрометрах и пр.

Читайте так же:
Какое масло лить в вариатор Филдер?

Фотодатчик со световым потоком отраженным от обьекта управления

3. Фотодатчики, у которых световой поток создается объектом управления (контроля) (рис.2-9). В этих фотодатчиках световой поток, излучаемый ОУ, содержит информацию об управляемом (контролируемом) параметре объекта 1. Оптическая система 2 собирает и фокусирует световой поток на светочувствительную поверхность фотоэлемента З. Подобные фотодатчики используются в фотоэлектрических измерителях температуры, дозиметрах лучистой энергии, приборах для эмиссионного спектрального анализа.

В качестве чувствительных элементов в фотодатчиках используются фотоэлементы с внешним, вентильным и внутренним фотоэффектом.

Фотоэлементы с внешним фотоэффектом

Это вакуумные и газонаполненные фотоэлементы, фотоумножители обладают высокой линейностью световой характеристики (зависимость фототока от светового потока), высокой температурной стабильностью характеристик. Однако они имеют и ряд существенных недостатков, ограничивающих их применение в устройствах автоматического управления и контроля: необходимость в повышенном напряжении питания (сотни и тысячи вольт); хрупкость стеклянного баллона и возможность деформации электродов при механических воздействиях; старение и утомляемость фотоэлементов (снижение чувствительности при сильной освещенности).

Они отличаются Высокой надежностью и долговечностью не нуждаются в источнике питания, имеют малую массу и габариты. Недостатками их являются: сильное влияние окружающей температуры; утомляемость и высокая инерционность, ограничивающая применение при частоте прерывания светового потока в несколько десятков герц.

Фотодатчик со световым потоком излучаемым обьектом управления

Фотодиоды и фототриоды

широко применяются в фотодатчиках различного типа. Они имеют линейную световую характеристику, высокую чувствительность, малую инерционность (частота прерывания светового потока может быть до нескольких килогерц), малые габариты. В зависимости от схемы включения различают вентильный и фотодиодный (фототриодный) режимы работы фотодиодов и фототриодов.

В вентильном режиме фотодиод является генератором фото тока и не нуждается в источнике питания. Фототриод в вентильном режиме можно рассматривать как комбинированный электронный прибор — фотодиод ( п-р -переход цепи база — эмиттер) и собственно триод, усиливающий фототок, который возникает в цепи база — эмиттер под действием светового потока. База фототриода в этом режиме замыкается накоротко с эмиттером. В вентильном режиме фотодиоды и фототриоды используются в фотодатчиках с пропорциональной световой характеристикой (измерение размеров, перемещений, температуры и т. д.).

В фотодиодном режиме к фотодиоду нужно приложить в обратном запирающем направлении внешнее напряжение. У фототриодов в фототриодном режиме в цепь базы подается напряжение смещения от внешнего источника. Фотодиодный (фототриодный) режим включения фотодиодов (фототриодов) используется в основном в фотодатчиках с дискретной световой характеристикой (фотосчитывающие устройства с перфолент, перфокарт, фотоэлектрические преобразователи «угол—код», читающие автоматы и т. д.). В фотодиодном (фототриодном) режиме фотодиоды и фототриоды имеют большую чувствительность, чем в вентильном (выходным сигналом в этом режиме является напряжение).

наряду с фотодиодами и фототриодами находят широкое применение, причем в основном в фотодатчиках с дискретной световой характеристикой. Достоинством фоторезисторов является высокая чувствительность, стабильность параметров, большая надежность и долговечность, возможность работы, как на постоянном, так и на переменном токе, малые габариты. К их недостаткам следует отнести большую инерционность, сильное влияние окружающей температуры, нелинейность световой характеристики, большой разброс параметров у фоторезисторов одной партии.

В качестве источников световой энергии в некоторых фотодатчиках используется сам ОУ (при измерении температуры, освещенности и т.п.). Большинство же фотодатчиков

нуждается в искусственном источнике светового потока. Наибольшее распространение в качестве такого источника в фотодатчиках получили недорогие и простые в эксплуатации

лампы накаливания. С целью повышения их надежности и долговечности рабочее

напряжение снижают на 20—З0 % по сравнению с номинальным.

Для работы в инфракрасной области спектра применяют специальные излучатели в виде штифтов из жаропрочных полупроводниковых материалов. Менее распространены в фотодатчиках газоразрядные лампы. Они имеют высокую светоотдачу и потребляют при этом в 2—З раза меньше энергии, чем лампы накаливания. Однако номенклатура этих ламп ограничена, габариты их больше, чем ламп накаливания.

Оптические системы фотодатчиков служат для перераспределения в пространстве потока лучистой энергии с целью повышения эффективности воздействия объектов управления (контроля) на параметры лучистого потока. Функции оптических систем фотодатчиков весьма разнообразны и требуют применения самых различных линз, зеркал, призм, диафрагм, дифракционных решеток, светофильтров и т. д.

С целью повышения помехоустойчивости в некоторых фотодатчиках размещается предварительный усилитель выходного сигнала фотоэлемента. Для этой цели в настоящее время в основном используют микроэлектронные операционные усилители.

В целом, оценивая фотодатчики , следует отметить их большую универсальность, отсутствие обратного воздействия на объект управления (контроля) — бесконтактность. Недостатками фотодатчиков являются чувствительность к вибрациям, ударам, плохая работа в запыленной, загазованной и влажной среде, помехи от осветительных приборов общего освещения.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector