Где находится датчик температуры охлаждающей жидкости и зачем нужен

На чтение 8 мин.

Система охлаждения двигателя важна для его бесперебойной работы. И в ней должно быть исправным все, даже такие, на первый взгляд, мелочи, как датчик температуры охлаждающей жидкости.

Что такое датчик температуры охлаждающей жидкости (ДТОЖ)

Пример внешнего вида датчиков температуры ОЖ для различных автомобилей

Датчик охлаждающей жидкости – это небольшой прибор, который определяет температуру охлаждающей жидкости в системе. При ее нагреве он подает сигнал на включение вентилятора, чтобы ее снизить.

Главное, за что отвечает датчик температуры охлаждающей жидкости, это включение вентилятора. Если он неисправен, вентилятор не включится. Соответственно, антифриз может закипеть, а мотор – перегреться.

На инжекторных двигателях неправильно работающий (или не работающий вообще) датчик приведет к тому, что угол опережения зажигания будет выставлен электронным блоком управления неверно, горючее будет расходоваться больше, а нагрузка на двигатель возрастет.

Кроме того, есть у этого прибора и другие, не менее важные функции, от выполнения которых зависит работоспособность двигателя в целом. Поэтому неисправность датчика температуры охлаждающей жидкости влияет на многое, а значит, ее нужно вовремя находить и устранять.

Основные задачи и функции ДТОЖ

Как правило, в системе находится несколько датчиков температуры охлаждающей жидкости – от двух до пяти. В стандартной схеме с двумя один отвечает как раз за работу вентилятора, а второй передает данные на панель управления. Дополнительные датчики температуры охлаждающей жидкости используются для других целей.

Если говорить в целом, то вот какие основные задачи стоят перед температурным датчиком охлаждающей жидкости:

1. Обогащение топлива. При низкой температуре ОЖ датчик подает об этом сигнал на блок управления. В результате впрыск топлива увеличивается. Это нужно, чтобы двигатель стабильно работал на холостых оборотах. И наоборот, при увеличении температуры форсунки уменьшают впрыск топлива.
   Если же датчик не подает своевременного сигнала о повысившемся градусе, то в результате топливо переобогащается. Это – лишний расход топлива, затраченные на него усилия, загрязнение выхлопов.
2. Увеличение количества оборотов при запуске. Это нужно для того, чтобы мотор не заглох на старте.
3. Регулировка клапана рециркуляции выхлопов. Во время запуска двигателя этот клапан должен быть закрыт, до того, как система войдет в нормальный рабочий режим температуры. В противном случае машина будет работать нестабильно или вовсе заглохнет.
4. Выставление угла зажигания. От правильно или неправильно выставленного угла зажигания зависит расход топлива, количество вредных выбросов, параметры силовой установки и др.

Кроме того, в той или иной степени датчик указателя температуры охлаждающей жидкости отвечает за состояние фильтра, улавливающего пары топлива, а также не дает муфте гидротрансформатора в коробке передач блокироваться до полного прогрева мотора.

Ну и конечно, одна из самых важных функций – это включение вентилятора для охлаждения антифриза. Зачастую в современных автомобилях для этой функции используется специально выделенный датчик, который ничего другого не делает. Остальные функции возложены при этом на другие.

Где находится ДТОЖ

Расположение датчика ОЖ в ВАЗ 2111, 2110

Расположение датчика температуры охлаждающей жидкости известно не каждому водителю. Но поскольку поменять его своими силами в случае поломки не так уж и сложно, выгоднее будет эти места знать. Они находятся в корпусе радиатора или в «рубашке» системы охлаждения. Точная локация зависит от марки и модели автомобиля, однако общее одно: его устанавливают поблизости от термостата, чтобы результат был максимально точным.

Вот основные места, где может стоять датчик температуры охлаждающей жидкости:

• корпус термостата;
• головка блока цилиндров;
• верхний шланг радиатора.

Располагать устройство далеко от термостата и вышеназванных узлов не имеет смысла. Расположенный на удалении, он не сможет точно передавать данные. Сопротивление ДТОЖ напрямую зависит от нагрева мотора – чем температура выше, тем выше сопротивление и наоборот.

Разновидности датчиков температуры ОЖ

Разделяют две большие разновидности ДТОЖ:

• механический;
• цифровой.

Механический датчик температуры охлаждающей жидкости устроен просто и действует напрямую. С помощью электрических сигналов он передает параметры изменения сопротивления на указатель температуры на панели приборов и на реле, занимающееся включением вентиляторов. Такие приборчики устанавливаются на карбюраторные моторы, например – на старых отечественных автомобилях.

Цифровые датчики используются в современных автомобилях с двигателями инжекторного типа. Внешне он похож на механический, но принцип работы отличается. Сигналы, считываемые им, подаются не напрямую на вентилятор и шкалу на панели проборов, а на электронный блок управления. Находящийся на блоке процессор анализирует все сигналы и решает, куда их направить дальше.

Также ДТОЖ делятся на магнитные, биметаллические и капиллярные. Отличить первый от второго просто. Стрелка указателя у магнитного колеблется, «подпрыгивает» при отображении значений, а у биметаллического движется плавно и постепенно. Капиллярные на сегодняшний день нигде не используются.

Принцип работы датчика температуры антифриза

Принцип работы датчика температуры охлаждающей жидкости строится на базе физических свойств материала, из которого он изготовлен. Рабочий элемент устройства чувствителен к нагреву, кроме него в устройстве расположены еще электропроводящие контакты.

Так, его сопротивление меняется в зависимости от температуры, данные фиксируются и передаются далее. Как было уже написано выше, у механических ДТОЖ сигнал передается напрямую – к шкале на приборной панели и реле вентилятора, а у цифровых – на электронный блок управления, который сигналы уже распределяет и отправляет по назначению.

Признаки неисправности датчика температуры ОЖ

Поскольку ДТОЖ отвечает за многие функции в автомобиле, то его неисправность приведет к разным неполадкам в работе всей системы. Вот какие признаки неисправности датчика температуры охлаждающей жидкости могут быть:

• нестабильность работы двигателя – троит, глохнет;
• диапазон холостых оборотов от 200 до 1500 в минуту, резкие скачки;
• трудности с запуском мотора;
• внезапное включение вентилятора охлаждения в холодную погоду;
• беспричинное увеличение расхода топлива;
• темный, черный дым из выхлопной трубы.

Это тревожные симптомы могут говорить и о других неполадках в автомобиле, однако первое, на что стоит обратить внимание – это именно датчик.

Основные причины неисправности ДТОЖ

Причин выхода из строя ДТОЖ может быть несколько. Вот основные из них:

1. Некачественный хладагент. Плохая охлаждающая жидкость приводит к образованию в системе охлаждения налета, отложений, коррозии. Если основной рабочий элемент датчика покроется налетом, это ухудшит его качество. Как следствие – сигналы будут подаваться неверные. Например – более низкие показания датчика температуры охлаждающей жидкости, чем на самом деле. Это приводит к тому, что вентилятор будет включаться не вовремя, а двигатель – перегреваться.
2. Некачественный датчик. Если первая причина встречается в реальности не так уж и часто, то вот низкое качество самого устройства – увы, достаточно часто. В продаже можно встретить датчики непонятного изготовителя. Да и заводские, аналогичные тем, что установлены на автомобиле с конвейера, почему-то служат в несколько раз меньше.
3. Течь радиатора. Она может возникнуть в результате сорванной резьбы или неплотно прикрученного датчика. Сорвать резьбу можно довольно легко, поскольку металл радиатора достаточно мягкий. Но и недокручивать тоже не стоит. Также течь могут вызвать износившиеся прокладки.
4. Сбои электрики. Эта причина приведет к неправильной работе датчика. А вызвать ее может что угодно: от окислившихся контактов до скачка напряжения.

Также на работу ДТОЖ напрямую влияет термостат. Любые сбои, неисправности в его работе могут привести к некорректной работе и датчика тоже.

Как проверить ДТОЖ

Проверка датчика мультиметром

Проверить датчик охлаждающей жидкости проще всего с помощью мультиметра. Перед тем как приступить к этому, следует учесть, что у разных автомобилей показатель сопротивления при низких и высоких температурах будет отличаться. Поэтому его нужно знать. Точный ответ даст мануал к транспортному средству.

Сама процедура проверки предельно проста. Датчик нужно выкрутить, мультиметр подсоединить к его контактам. Воду нагреть до определенной температуры, указанной в мануале (это нужно, чтобы было, с чем сверить), и опустить в нее устройство.

Если показатель не совпадет с тем, что указан в руководстве, значит – проблема в датчике. Если совпадет – значит, он исправен, и виновата электроника или термостат.

Как заменить датчик

Зная, как снять ДТОЖ, легко и заменит его – то есть, просто поставить на место старого новый. Чтобы система работала лучше, рекомендуется при этом заменить и антифриз. Также следует зачистить мелкой шкуркой контакты, которые идут к датчику.

Если же устройство исправно, и его требуется вернуть на место, рекомендуется зачистить его контакты и вообще очистить в целом. Нелишним будет воспользоваться графитовой смазкой для обработки посадочного гнезда под датчик.

Заключение

Датчик температуры антифриза – на первый взгляд, маленькое и незначительное устройство. Однако в современных автомобилях на него возлагаются большие функции. Мелочей в работе транспортного средства не бывает, все взаимосвязано. Поэтому важно знать, какие поломки могут быть у этого устройства, как их определить и как поменять датчик самостоятельно.

Видео

Датчик температуры двигателя — что это, как выглядит

Определение неисправности датчика Температуры без Диагностики

Как выбрать датчик температуры охлаждающей жидкости

Датчик температуры охлаждающей жидкости (сокращенно ДТОЖ) – очень важный элемент, отвечающий за температурой ОЖ системы охлаждения. Суть его работы сводится к тому, чтобы давать сигнал на блок управления мотором, который регулирует состав топливной смеси, а также частоты вращения коленчатого вала, равно как и угол опережения зажигания. Без этого датчика не может идти речи о правильном функционировании охлаждающей системы. Хоть само устройство довольно простое и не требует дорогостоящего обслуживания, оно изредка выходит из строя. Неисправности датчика не вполне очевидны, так как они совпадают с таковыми у некоторых смежных узлов. Попытаемся же разобраться с тем, как устроен ДТОЖ, как его проверять и на что обращать внимание при покупке.

Как это устроено

Датчик температуры антифриза – естественная эволюция автомобильного термореле. В не получивших распространения системах K-Jetronic, в которой впрыск был распределенным, термореле работало так контакт открылся – начался быстрый прогрев мотора, а если контакт закрылся – мотор продолжил функционировать при рабочей температуре.

Сегодня же основой подобного рода датчиков является полупроводниковый термистор, т.е. резистор, который имеет нелинейно зависящее от температуры сопротивление. Решение более чем простое и надежное – в зависимости от сопротивления можно следить за температурой антифриза в режиме реально времени, непрерывно. Термисторы изготавливаются из кобальта или никеля. Материалы обладают одним очень важным свойством. Как только их температура возрастает, увеличивается также количество свободных электронов, что означает уменьшение сопротивления.

Различают 2 типа термисторов в зависимости от температурного коэффициента:

• С отрицательным коэффициентом. Когда двигатель холодный, максимальным является сопротивление. Как только на датчик подают напряжение в 5 Вольт, причем по мере работы и изменении сопротивления эта величина будет уменьшаться. При этом блок управления мотором регистрирует падение напряжения, тем самым определяя температуру залитой в систему ОЖ;
• С положительным коэффициентом. Работает датчик так же, но по мере роста температуры растет и сопротивление. Такими термисторами оборудованы автомобили марки Renault.

Большая часть автомобиль имеют датчики отрицательного коэффициента. Однако, отметим, что принципиальных различий между 2 типами нет. Если деталь изготовлена в соответствии со всеми стандартами, она всегда будет давать реальную информацию о температуре ОЖ. А когда датчик исправен, управляющая система может сделать следующее:

• Отрегулировать угол зажигания, выставив тем самым запаздывание или опережение зажигания. Если все выставлено правильно, автомобиль потребляет наименьшее количество горючего;
• Контролировать параметры топливно-воздушной смеси. В частности если датчик неисправен, блок управления останется без обратной связи и не сможет проконтролировать холостой ход;
• Обогатить бензин, если автомобиль оснащен системой впрыска. В качестве примера на холодном мотора форсункам передается более продолжительный импульс, что позволяет оптимизировать холостой ход и исключить колебания. По этой причине прогрев мотора не сопровождается тряской, лязгом и прочим. Обратный случай: на уже разогретом моторе смесь обедняется, что позволяет улучшить выхлоп, равно как и уменьшить расход.

Кроме того, у датчика много вторичных функций. Он помогает контролировать вращения коленвала, повышает обороты, когда мотор работает на холостом ходу, улучшает работу АКПП с гидротрансформатором.

Где располагается

Как правило, ДТОЖ можно найти в выпускном патрубке ГБЦ, но иногда он ставится прямо на корпусе автомобильного термостата. Устройство имеет специальное посадочное место с резьбой, куда и вкручивается. Сам термистор, как и подобает сердцу детали, находится внутри специального корпуса. Материал корпуса обладает высокой теплопроводностью. Обычно на автоконцернах ставят только один датчик. Но бывают и исключения.

Устанавливают сразу два датчика температуры ОЖ тогда, когда нужно зафиксировать температуру жидкости сразу на выходе жидкости из мотора (это делает первый датчик), а также из радиатора (делает второй датчик). Сами устройства в любом случае располагаются так, что их наконечники контактировали с залитым антифризом. Если последнего в системе недостаточно, датчики не дадут реальной информации о температуре.

Что укажет на неисправность

Неисправный ДТОЖ оказывает эффект на работу двигателя в целом. По этой причине очень важно определиться с тем, имеются ли проблемы именно с ним. Попутно вам наверняка придется проверить также, к примеру, термостат. Вот основные признаки неисправности:

1. Повысился расход топлива;
2. Как только двигатель достигает максимальной температуры, он глохнет;
3. В холодную погоду затруднился пуск двигателя;
4. На холодном двигателя автомобиль имеет грязный выхлоп;
5. При высоких температурах не включается вентилятор.

В самых современных автомобилях информация о неисправности выводится на дисплей. Как показывает практика, полная замена датчика в случае одной из пяти вышеуказанных проблем (а то и всех сразу) не потребуется. Нужно обратить внимание на утечку антифриза, на состояние проводки и контактов. Как только все приводится в порядок, датчик начинает функционировать в штатном режиме. По этой причине в случае неполадок важно проводить визуальный осмотр. Разобрав датчик, можно увидеть следы коррозии и иногда нарушение геометрии. Однако, такая проверка не всегда дает полную картину ситуации.

Учимся проверять датчик

Что очень хорошо, современные датчики предусматривают возможность осуществлять проверку практически в домашних условиях. Автомобилисту важно лишь иметь под рукой мультиметр для измерения напряжений (хотя для первичной оценки этот показатель знать не обязательно) и сопротивлений, а также любой прибор для измерения температуры. Также вам понадобится ключ на 19, электрический чайник и емкость, в которую нужно будет слить охлаждающую жидкость. Очевидно, последняя сливается. Достаточно сливать жидкость вплоть до уровня, который будет чуть ниже положения устройства. Далее нужно отсоединить проводку и ключом на 19 вывернуть датчик.

Если на автомобиле стоит датчик, температурный коэффициент которого отрицательный, то по мере роста температуры напряжение будет падать. Изначально оно равно 4,00-4,50 Вольтам. Вы можете спросить почему напряжение меньше опорного Датчик попросту шунтирует это напряжение, из-за чего мультиметр показывает те самые 4,00-4,50 Вольта. Как только температура возрастает на 10 °С, напряжение будет падать не более чем на 0,5 Вольт. Если у вас нет под рукой термометра, можете довести температуру воды в электрочайнике до 95-97 °С и измерить сопротивление – если оно примерно равно 177 Ом, с датчиком все в порядке.

Если коэффициент положительный, ситуация будет другой. Уже при 20 °С сопротивление вырастет максимум до 297 Ом, а напряжение на термисторе будет равно 0,6-0,8 Вольт. А, скажем, при 80 °С это будет 383-397 Ом и 1,0-1,2 Вольта соответственно.

Впрочем, более точные значения даны в таблицах зависимостей температур от показаний омметра. Их предоставляют сами производители ДТОЖ. Также руководства изложены в руководствах от автоконцернов. Советуем изучить их, если вы хотите эксплуатировать свой автомобиль максимально долго и продуктивно.

Обратите внимание также на то, что электрическая цепь разорваться или замкнуться на «землю». И то, и то указывает на неисправности проводящих элементов. В таких случаях датчик проще заменить, так как к ремонтопригодным деталям он не относится.

К чему может привести неисправность ДТОЖ

Поскольку в большинстве автомобиль стоят датчики с отрицательным температурным коэффициентом, поговорим именно о них. Наиболее частой их проблемой является несоответствие температур, которых достигает корпус, сопротивлению. Обычно оно очень быстро увеличивается только в небольшом диапазоне температур, а в нескольких — реже. В блоке управления уже зафиксированы нормальные температуры ОХ. Если рассчитанные блоком параметры температур «перескочат» с одного уровня на другой (на более низкий), в двигатель будет подаваться переобогащенная топливно-воздушная смесь. С некоторой вероятностью двигатель заглохнет.

Особенно страдают от проблемных датчиков температуры ОЖ те системы, которые не оборудованы расходомером. В них чаще требуется чистка или полная замена свечи зажигания. Отрицательное влияние автомобиль будет оказывать на окружающую среду, так как выхлоп будет очень грязным на непрогретом двигателе, и с высокой вероятностью не будет соответствовать стандарту даже при более высоких температурах.

Совет автомобилистам

Предметом статьи является достаточно тонкое устройство. И автолюбителям стоит понимать, что оно реагирует на работу смежных узлов, на особенности привода, на внешние условия и особенности охлаждающих жидкостей. Специалисты рекомендуют раскошелиться сразу на несколько антифризов, которые вы будете заливать в зависимости от времени года. Хоть это и дорого, но серьезно продлевает жизнь автомобиля.

Обращайте внимание на материал шайбы. Если это медь, то весь датчик можно устанавливать без предварительных манипуляций. А вот если производитель использовал другой материал, то резьбу обязательно нужно смазать герметиком.

Как выбрать новый датчик температуры антифриза

Правильнее всего будет искать запчасть по VIN-коду. Так вы найдете именно то, что будет исправно работать в тандеме со всей охлаждающей системой и электроникой автомобиля. Малейшие различия в характеристиках старой и новой детали чреваты – двигатель будет сильно греться, повысится расход топлива. Советуем искать по коду транспорта оригинальную запчасть. Она стоит своих денег, так как служить будет очень долго.

Другим вариантом будет поиск по техническим данным транспорта. Вам нужно будет указать марку, кузов, производителя, параметры мотора и года выпуска. В поисках вам помогут менеджеры магазинов или электронные каталоги, в которых запчасти уже отсортированы по указанным параметрам.

После покупки датчика стоит все же проверить его указанным выше методом. Достаточно взять электрочайник, вскипятить в нем воду и проверить датчик омметром. Если при столь высокой температуре датчик покажет себя хорошо, его можно будет смело ставить на автомобиль.

Экскурс по брендам

При подборе аналогов советуем обратить внимание на продукцию вот таких фирм FAE (Испания), Blue Print (Великобритания), EPS (Италия). Отличные запчасти поставляет Nipparts (Нидерланды), среди которых можно найти ДТОЖ практически для всех азиатских автомобилей.

Также неплохие аналоги по доступной цене предлагают Fenox (Беларусь), Era (Италия). Качество датчиков очень высоко, хотя и серьезно уступает OEM-комплектующим. Если ваши финансы сильно ограничены, имеет смысл брать датчик белорусской фирмы.

Не советуем брать аналоги малоизвестных фирм. Поскольку датчик представляет собой пусть и простое, но все же электрическое устройство, низкое качество его исполнения наихудшим образом скажется на работе двигателя. Всякая экономия здесь оказывается сомнительной. Лучше всего переплатить, но взять оригинал – в долгосрочной перспективе он будет работать лучше всякого аналога.

Вывод

Многие автолюбители, узнав о проблемах с системой охлаждения, начинают искать проблему в радиаторе и термостате. Однако, далеко не всегда неполадки могут быть связаны именно с ними. Компактный ДТОЖ также может поломаться, хоть и представляет собой очень надежную деталь. Новая запчасть не стоит больших денег, особенно если учесть, что на выбор сегодня есть аналоги от десятков производителей. Выше мы указали на самых лучших. Впрочем, это не отменяет того, что дольше всего отъездит оригинальная запчасть.

Не советуем медлить с заменой неисправного датчика. Как и всякая деталь системы охлаждения, он должен исправно функционировать, иначе вам не избежать трат на ремонт двигателя. Но до этого доходит редко. Вы сразу заметите чад из выхлопной трубы, проблему с пуском двигателя и его дальнейшей эксплуатацией. Обратитесь к специалистам на СТО. Возможно, полная замена датчика вам и не понадобится.

признаки неисправности, проверка и ремонт

Датчик температуры охлаждающей жидкости: признаки неисправности, проверка и ремонт

От охлаждения двигателя зависят его работа и долговечность. Контролировать температуру охлаждающей жидкости можно с помощью датчика. Как он работает, как проверить работоспособность, из-за чего может сломаться?

Для чего нужен ДТОЖ

Как следует из названия, он предназначен чтобы отслеживать температуру охлаждающей жидкости в системе и передавать показания на монитор. А уже на основании этих данных водитель понимает, достаточно ли прогрет автомобиль зимой или есть проблема и двигатель перегревается.

Представляет он термистор, помещенный в корпус из цветного металла. Его сопротивление зависит от нагрева, на этом и строится рабочий принцип датчика.

Где находится датчик охлаждающей жидкости

ДТОЖ может быть частью автомобильного термостата или стоять отдельно в выпускном коллекторе блока цилиндров.

Признаки неисправности ДТОЖ

Понять о поломке прибора можно по некорректным данным: во время работы показывает ноль или зашкаливает.

Косвенными признаками выхода из строя будут:

• увеличение времени на нагревание мотора;
• нарушение работы двигателя – падение оборотов, остановка;
• увеличение расхода горючего;
• черный выхлопной дым.

Если наблюдаются такие явления, стоит проверить прибор.

Как проверить самостоятельно работу ДТОЖ

Основа любого датчика – термистор, который меняет свое сопротивление в зависимости от нагревания. Поэтому проверить его нужно, измерив эти параметры. Для этого датчик нужно выкрутить из своего посадочного места и погрузить в емкость с антифризом или тосолом.

Затем охлаждающую жидкость с погруженным в нее датчиком нагревают и замеряют показатели сопротивления на каждом этапе. Затем результаты сверяются с эталонной таблицей.

Если наблюдается значительная погрешность, датчик нужно менять.

Основные причины поломок

Наиболее часто прибор выходит из строя из-за таких причин:

• физические поломки – срыв резьбы, трещины, нарушения целостности корпуса;
• недостаточное количество охлаждающего агента;
• проблемы с электрической частью – короткие замыкания, обрывы проводов.

Ремонт ДТОЖ

Починить датчик сам по себе не удастся. Если сломан термистор, его можно заменить. Если при проверке окажется, что с ним все в порядке – проблему стоит поискать в проводке: возможно, оборваны провода от датчика к блоку управления. Их нужно «прозвонить» омметром.

После проверки всех возможных вариантов станет понятно, где кроется неисправность.

Датчик температуры охлаждающей жидкости – довольно важный прибор, он контролирует один из главных параметров состояния двигателя. Сбой в его работе приведет к проблемам в работе мотора и может привести к затратному ремонту. Так что лучше следить за его состоянием и своевременно заменять.

Как проверить датчик температуры охлаждающей жидкости и выявить его неисправность

Датчик температуры охлаждающей жидкости или, в сокращении, ДТОЖ, представляет собой прибор, определяющий температуру антифриза в системе охлаждения и дающий сигнал на ее снижение посредством срабатывания вентилятора.

Его работоспособность – важный аспект нормального функционирования системы охлаждения и всего силового агрегата в целом, а потому в данной материале мы поговорим о том, какие признаки неисправности ДТОЖ помогают своевременно выявить неполадки в его работе и эффективно их устранить.

ДТОЖ – что это такое в машине?

Датчик температуры охлаждающей жидкости в автомобиле представляет собой компактное устройство, расположенное в корпусе радиатора или, нередко, во внешней части корпуса силового агрегата – так называемой «рубашке» системы охлаждения.

Назначение

Датчик предназначается для определения температуры охлаждающей жидкости, которая выводится на информационный индикатор, расположенный в панели приборов авто.

Также функцией датчика является активация включения вентилятора охлаждения, который понижает температуру антифриза в случае, если она превышает критические значения (более 80 градусов Цельсия). Делается это для того, чтобы избежать вскипания антифриза и, как результат, перегрева мотора.

Видео — нюансы, связанные с датчиками температуры охлаждающей жидкости на Фольксваген Пассат Б3:

Подобное назначение датчика было характерно для карбюраторных двигателей. Сегодня, с развитием инжекторных систем впрыска, на ДТОЖ возлагается значительно большее число функций. К ним можно отнести:

• увеличение оборотов двигателя на этапе прогрева для оптимизации выхода мотора на рабочий режим;
• открытие либо закрытие клапана рециркуляции выхлопных газов;
• установка угла опережения зажигания и т.д.

Принцип работы

Функционирование ДТОЖ осуществляется на основе физических свойств материала датчика менять собственное электрическое сопротивление в зависимости от степени нагрева.

По сути, он состоит из двух электропроводящих контактов и конусообразного рабочего элемента из чувствительного материала. Изменение степени электропроводности фиксируется и, таким образом, датчик «выдает» информацию о температуре и достижении ее критических значений.

На современных авто за считывание такой информации «отвечает» электронный блок управления ЭБУ, который и отдает управляющие команды для системы зажигания, а также анализирует работоспособность самого датчика.

Виды

Условно можно выделить два типа ДТОЖ: механический и цифровой. В чем их сходство и отличия?

Механический

Механический ДТОЖ представляет собой простой узел, где передача информации об изменении сопротивления материала выполняется, так сказать, в «аналоговой» форме – посредством электрического сигнала. Такой датчик напрямую соединен с указателем температуры охлаждающей жидкости, который является, по сути, простым омметром со шкалой, проградуированной в градусах Цельсия.

С узлом соединено реле, которое замыкается при достижении критической температуры и вызывает срабатывание вентилятора охлаждения. Такие датчики встречаются на автомобилях с карбюраторными моторами, включая все отечественные «Жигули».

Цифровой

Цифровой ДТОЖ по своей конструкции не сильно отличается от механического, но передача сигнала происходит посредством шины непосредственно в цифровой блок управления ЭБУ.

Встроенный процессор производит первичный анализ информации, выводя данные о температуре на приборную панель, а также давая команды системе зажигания. Включение вентилятора в этом случае производится также посредством команды от ЭБУ.

На что влияет

Основной задачей датчика температуры охлаждающей жидкости является включение вентилятора охлаждения. Как результат, в случае его неисправности срабатывания вентилятора не происходит, а результатом этого может стать перегрев мотора или, как минимум, вскипание антифриза в системе.

Видео — как проверить ДТОЖ мультиметром:

Кроме того, на инжекторных двигателях неисправность ДТОЖ ведет к тому, что ЭБУ выставляет неверный угол опережения зажигания, возрастает расход топлива и двигатель начинает работать в неблагоприятных условиях.

Совокупность этих факторов говорит о том, что своевременное определение поломки датчика и его замена является ключевым элементом, позволяющим избежать целого ряда проблем, а подчас и дорогостоящего ремонта двигателя автомобиля.

Основные причины и признаки неисправности датчика температуры охлаждающей жидкости

Как правило, в виду простоты конструкции, поломки самого датчика охлаждающей жидкости относительно редки. Тем не менее, «поводов» для того, чтобы он стал давать сбои, весьма много, и к ним можно отнести следующие причины:

1. Низкое качество антифриза

В случае использования плохого антифриза или отечественного «Тосола» нередки случаи, когда поверхность датчика разъедается или покрывается кристаллическим осадком. В связи с этим температурное воздействие на датчик изменяется и, как результат, меняются его показания, как правило, в сторону занижения температуры. Это приводит к несвоевременному включению охлаждающего вентилятора, а также изменению режима работы силового агрегата.

2. Плохое качество исполнения самого датчика

К сожалению, на рынке имеется большое количество контрафактных запчастей, и ДТОЖ от no-name-производителя не всегда отвечает заводским параметрам. Также датчик может иметь незначительные повреждения, которые в процессе эксплуатации могут способствовать его выходу из строя.

3. Утечки антифриза через резьбовое соединение датчика

И, как результат, изменение его показателей. Такое явление встречается при нарушении целостности резьбы в случаях, если датчик устанавливался с чрезмерным усилием на затяг либо имеется износ прокладки-вкладыша.

4. Нарушение электрики

Этот фактор является основной причиной выхода из строя датчика и может быть вызван целым рядом причин – от резкого скачка напряжения в бортовой электросистеме авто до обычной коррозии контактов. Собственно, проверку контактов на наличие окисления следует осуществлять всегда при снятии или установке ДТОЖ.

5. Неисправность термостата.

Как проверить датчик температуры охлаждающей жидкости

В случае подозрений на неисправность ДТОЖ необходимо, в первую очередь, определить, касается ли поломка самого датчика или ее причиной являются сбои в электрической системе авто.

Для этого необходимо выкрутить датчик и провести его диагностику. Сделать это можно с использованием обычного бытового мультиметра.

Как проверить ДТОЖ мультиметром

Для замера сопротивления ДТОЖ при разной температуре  на мультиметре следует включить режим омметра с соответствующим пределом измерений.

Значение сопротивлений должно быть в определенном диапазоне при конкретных температурах.

Для каждой модели силового агрегата и марки авто сопротивление датчика при разной температуре жидкости имеет собственные значения (!) и с ними следует ознакомиться заблаговременно в мануле!

Для проверки датчик следует снять и погрузить его в воду, нагретую до определенной температуры, подсоединив мультиметр к выходным контактам ДТОЖ. Если сопротивление датчика не соответствует значениям, указанным для двигателя вашего автомобиля, его следует заменить.

Видео — как проверить датчик температуры охлаждающей жидкости с помощью мультиметра и электрочайника:

Кроме того, замер можно производить и непосредственно на автомобиле по мере прогрева двигателя при холостых оборотах.

В случае, если датчик работоспособен, искать причины поломки следует в электрике или термостате. При неисправности ДТОЖ его следует заменить.

Замена

Процедура замены ДТОЖ предельно проста и заключается в вывинчивании старого датчика и установке нового с последующем подсоединением к нему управляющих клемм.

Тем не менее, существуют и некоторые нюансы. В частности, замену имеет смысл совмещать с заменой охлаждающей жидкости в двигателе автомобиля. В таком случае посадочное гнездо для датчика неплохо обработать графитовой смазкой, что позволит предохранить резьбу, обеспечить легкое вывинчивание и создать дополнительный слой герметизации.

Видео — замена датчика температуры охлаждающей жидкости на ВАЗ 2115:

Также во время замены датчика необходимо мелкой наждачной бумагой обработать электрические контакты, подходящие к нему. Если же ДТОЖ исправен, и вы не планируете его менять – имеет смысл для профилактики произвести его очистку, включая зашкуривание его контактов для улучшения электропроводности.

Заключение

Как видим, проверка и замена ДТОЖ – процедура довольно простая. Она не требует специализированных навыков и знаний, равно как и особого оборудования (за исключением упомянутого мультиметра).

Помните, что своевременная замена неисправного датчика температуры охлаждающей жидкости позволит избежать целого ряда проблем, включая возможный перегрев силового агрегата вашего авто.

Смотрите советы чем смазывать клеммы аккумулятора от окисления и применяйте при сезонном обслуживании своего автомобиля.

Какое сопротивление должно быть у высоковольтных проводов.

Что такое контрактные двигатели https://voditeliauto.ru/poleznaya-informaciya/dvigateli/chto-znachit-kontraktnyj.html и когда есть смысл их покупать.

Видео — как проверить указатель температуры охлаждающей жидкости на Шевроле Лачетти:

Датчик температуры охлаждающей жидкости (ДТОЖ) – устройство, принцип работы

Датчик температуры охлаждающей жидкости (ДТОЖ) – это важный элемент системы управления двигателем, который контролирует температуру ОЖ в системе охлаждения. Блок управления двигателем получает информацию от ДТОЖ и в соответствии с ней корректирует состав топливно-воздушной смеси, частоту вращения коленвала, а также угол опережения зажигания.

Устройство и принцип работы датчика температуры охлаждающей жидкости

«Прародителем» современного датчика температуры охлаждающей жидкости было термореле, которое устанавливалось на некоторые двигатели (например, в системе распределенного впрыска K-Jetronic). Контакт термореле открыт – идет прогрев двигателя, контакт закрыт – мотор работает в своей нормальной температуре. 

В настоящее время основа датчика температуры охлаждающей жидкости – это термистор (резистор, который измеряет сопротивление в зависимости от температуры). Контроль за температурой ОЖ осуществляется непрерывно. Материалом для изготовления термистора служит обычно оксид никеля или кобальта. Особенность этих соединений в том, что при увеличении температуры у них увеличивается количество свободных электронов и, соответственно, уменьшается сопротивление.  

Чаще всего термистор, который находится внутри ДТОЖ, имеет отрицательный температурный коэффициент. Максимальное сопротивление датчик имеет при холодном двигателе. На датчик температуры охлаждающей жидкости подается напряжение (5В), и по мере изменения сопротивления оно уменьшается. Блок управления двигателем фиксирует изменения напряжения и в соответствии с ним определяет температуру охлаждающей жидкости.  

Схема подключения датчика температуры охлаждающей жидкости

На некоторых двигателях (например, на моторах Renault) установлен датчик температуры охлаждающей жидкости с положительным температурным коэффициентом. Он устроен так же, однако при увеличении температуры сопротивление на нем не уменьшается, а увеличивается. 

Где находится датчик температуры охлаждающей жидкости

Термистор находится внутри защитного теплопроводного корпуса, а на самом корпусе размещена резьба для крепления датчика, а также электрический разъем. Обычно ДТОЖ вкручивается в выпускной патрубок головки блока цилиндров. На некоторых моторах стоит сразу два датчика: один фиксирует температуру на выходе из двигателя, второй – из радиатора. 

Где расположен датчик температуры охлаждающей жидкости (ДТОЖ)

Датчик температуры охлаждающей жидкости располагается таким образом, чтобы его наконечник имел прямой контакт с охлаждающей жидкостью. Соответственно, если антифриза в системе мало, то и показатели ДТОЖ могут быть неточными. 

Признаки неисправности ДТОЖ

Как и любой другой датчик, ДТОЖ может выйти из строя, вызвав сбои в работе мотора. Первые признаки, по которым можно распознать поломку датчика температуры охлаждающей жидкости:

• проблемы с запуском двигателя в холодную погоду,
• плохой выхлоп на холодном двигателе,
• повышенный расход топлива и т.д.

Чаще всего при возникновении подобных симптомов замена датчика температуры охлаждающей жидкости не требуется. Скорее всего, проблема в отошедшем или поврежденном контакте, повреждении проводки или утечке охлаждающей жидкости. Поэтому для начала следует провести визуальный осмотр датчика на предмет повреждений или коррозии. 

Проверка датчика температуры охлаждающей жидкости

Если осмотр не дал результатов, необходимо измерить сопротивление и напряжение датчика при различных температурах. После запуска холодного двигателя по мере его прогрева сопротивление должно падать (или повышаться – в случае положительного температурного коэффицента датчика) в соответствии с нормальными показателями. 

Проверку датчика температуры охлаждающей жидкости можно выполнить самостоятельно

Нормальные показатели сопротивления и напряжения для датчика температуры охлаждающей жидкости с отрицательным температурным коэффициентом

Температура ОЖ (°С)	Сопротивление (Ом)	Напряжение (В)
	4800 — 6600	4,00 — 4,50
10	4000	3,75-4,00
20	2200 — 2800	3,00 — 3,50
30	1300	3,25
40	1000-1200	2,50 — 3,00
50	1000	2,5
60	800	2,00-2,50
80	270 — 380	1,00-1,30
110		0,5
	разрыв цепи	5,0 ±0,1
	замыкание на «землю»

Нормальные показатели сопротивления и напряжения для ДТОЖ с положительным температурным коэффициентом

Температура ОЖ (°С)	Сопротивление (Ом)	Напряжение (В)
	254-266
20	283-297	0,6 — 0,8
80	383-397	1,0-1,2
	разрыв цепи	5,0 ±0,1
	замыкание на «землю»

Работа датчика температуры ОЖ на автомобиле.

Признаки неисправности, самостоятельная проверка.

Любой современный автомобиль имеет систему охлаждения двигателя, рабочей средой в которой является охлаждающая жидкость типа антифриза. Циркулируя по системе охлаждения, жидкость постепенно нагревается. Степень ее нагрева отображается на приборной доске. А отвечает за определение температуры жидкости именно датчик температуры охлаждающей жидкости(ДТОЖ). Данные об этих измерениях передаются в ЭБУ.

Зачем нужен датчик температуры охлаждающей жидкости?

В зависимости от того, как изменяется температура жидкости, ЭБУ регулирует работу системы топливопитания, а также некоторых других элементов, в частности, охлаждающих вентиляторов. Тем самым подготавливается наиболее оптимальное соотношение топливной смеси. При отказе датчика ЭБУ неверно воспринимает исходимые от него показания, поэтому могут возникнуть проблемы с нормальной работой двигателя. Эксплуатировать машину с неисправным ДТОЖ не рекомендуется.

Вот так выглядит датчик температуры охлаждающей жидкости(ДТОЖ)

Какие признаки могут указать на неисправность ДТОЖ?

Если отказ произошел, охлаждающий вентилятор при повышении температуры ОЖ не включается, что приведет к перегреву двигателя.

Важно! Если температура ОЖ перешла за допустимую черту, следует прекратить движение, и проверить, как функционирует датчик.

Случается и наоборот, когда автомобильный вентилятор работает без выключения, независимо от температуры жидкости. Это также может быть связано с отказом данного датчика. Если на автомобиле установлен бортовой компьютер, то он обычно выдает сообщение об отказе температурного датчика. Следует понимать конструктивные особенности ДТОЖ. Этот маленький датчик выполнен вполне надежно, поэтому, в большинстве случаев, его отказы сопряжены с плохим контактом подходящих к нему проводов или с их повреждением. Также причиной отказа могут оказаться окислившиеся клеммы датчика.

Как самостоятельно проверить датчик?

Для проверки датчика ОЖ нужно выполнить такие операции:

• отключите питание автомобиля. Для этого просто снимите разъемы с аккумулятора;
• охлаждающая жидкость должна быть полностью слита из системы;
• от датчика отсоединяются все подходящие к нему провода. Обычно достаточно просто снять одну колодку;
• открутите крепления датчика и выкрутите сам датчик;
• на выводы ДТОЖ, расположенные сверху корпуса, подсоедините выводы омметра;
• в емкость с горячей водой погрузите снятый датчик, но выводы с подключенными к ним проводами оставьте сверху, непогруженными;
• проследите, как меняются значения сопротивления на омметре. По мере того, как вода будет остывать, сопротивление будет постепенно уменьшаться, так как ДТОЖ является обычным термистором. В случае, если показания омметра не изменяются, датчик считается неисправным;
• для принятия верного решения вам нужно сравнить показания сопротивления датчика с теми параметрами, которые указаны применительно к вашей модели автомобиля. При значительных расхождениях в показаниях датчик лучше заменить.

Новый датчик устанавливается на место старого, после чего в бачок заливается ОЖ.

Видео как проверить ДТОЖ в обычном чайнике

Проверка не является сложной, поэтому устранить неисправность, либо убедиться в ее отсутствии можно максимум в течение одного часа. Причем, своими силами.

Датчик температуры охлаждающей жидкости: назначение, устройство, принцип работы

Работа мотора в машине сопряжена с постоянным процессом сгорания топливной смеси. Из-за чего двигатель внутреннего сгорания (ДВС) может перегреться и выйти со строя. Для предотвращения подобных инцидентов ДВС принудительно охлаждается посредством циркуляции специальной жидкости.  А вот контроль за ее состоянием производит датчик температуры охлаждающей жидкости (ДТОЖ).

Назначение

Такой датчик предназначен для контроля состояния двигателя авто посредством фиксации температурных изменений жидкости охлаждения. С этой целью его размещают в антифризе, где происходит непосредственное взаимодействие чувствительного элемента и слоя охлаждающей жидкости. Также заметьте, что в некоторых автомобилях размещают два сенсора по отношению ко входному и выходному патрубку системы охлаждения, за счет чего компьютер производит сравнение показаний.

Датчик передает данные измерений на блок управления для дальнейшей регулировки работы системы. Логический блок принимает решение о продолжении работы автомобиля в том же режиме или об уменьшении параметра, влияющего на фактора нагрева. Помимо электронных моделей, существуют и механические сенсоры, которые предназначены не для взаимодействия с логическим блоком, а для вывода информации на термометр в салоне. В случае с механическими моделями водитель сам принимает решение об изменении режима вождения или полной остановке агрегата.

В зависимости от модели машины, датчик предназначается для выполнения таких функций:

• Контроль температуры в конкретный момент времени для системы охлаждения.
• Влияние на выбор режима работы, в зависимости от сложившейся ситуации.
• Подача сигнала к аварийному включению или отключению мотора, при резком нарастании или падении температуры.
• Контроль опережения или запаздывания зажигания – позволяет регулировать интенсивность выброса выхлопных газов и нагрузку на поршневую систему.
• Подача сигнала на обогащение топливной смеси в случае недопустимого снижения температуры охлаждающей жидкости.

Устройство и принцип работы

В отличии от устаревших моделей, современные приспособления для контроля температуры, основываются на работе термистора. В соответствии с п.22 ГОСТ 21414-75 это такой нелинейный резистор, который изменяет величину собственного омического сопротивления, в зависимости от степени нагрева или охлаждения.

Рис. 1. Устройство датчика температуры охлаждающей жидкости

Для датчика температуры охлаждающей жидкости применяются резистивные элементы с отрицательным температурным коэффициентом. Это обозначает, что в отличии от классических проводниковых материалов, где с нагреванием омическое сопротивление возрастает, повышение температуры датчика приводит к уменьшению сопротивления.

К примеру, измеряя показания при +20 ºС сопротивление термистора будет составлять 3,5 кОм. При нагревании антифриза до +90 ºС сопротивление датчика упадет до отметки 0,24 кОм. Но, существуют и исключения, к примеру, у автомобилей марки Renault датчик имеет положительный температурный коэффициент.

Принцип действия датчика температуры охлаждающей жидкости базируется на следующей схеме:

Рис. 2. Принцип действия датчика температуры охлаждающей жидкости

1. В состоянии покоя двигателя  охлаждающая жидкость будет иметь сопоставимую с окружающей средой температуру. Сопротивление термистора датчика Rt останется на максимальной отметке и поданное напряжение практически не выдаст ток в цепь индикации логического блока.
2. При замыкании контактов V в замке зажигания вместе с запуском двигателя будет подано напряжение от аккумулятора А на датчик температуры. По мере нарастания оборотов, сопротивление  термистора Rt будет снижаться в соответствии с его характеристикой.
3. В случае превышения допустимого предела температур, Rt  перейдет в режим проводимости. В соответствии с законом Ома величина тока, протекающего через термистор, возрастет. Сигнал придет на логический блок и будет подана команда для снижения объема, впрыскиваемого топлива, или уменьшение числа оборотов коленчатого вала.
4. При снижении оборотов и мощности мотора, со временем камера сгорания охладится и ДВС придет в норматив температуры. Охлаждающая жидкость остынет и у термистора Rt снова возрастет сопротивление. Величина тока в цепи индикации логического блока снова уменьшится, и автомобиль перейдет в нормальный режим работы.

В зависимости от величины падения напряжения на термисторе датчика Rt, будет оцениваться текущий температурный режим. В данном примере мы рассмотрели электрический метод измерения, но у некоторых типов датчиков может применяться и механический, работающий за счет температурного расширения.

Где находится?

Для производства каких-либо операций с датчиком температуры охлаждающей жидкости необходимо четко представлять себе место его установки. Следует отметить, что точка установки будет отличаться в зависимости от модели автомобиля. Поэтому для поиска лучше обратиться к инструкции производителя, где указана позиция соприкосновения с охлаждающей жидкостью.

Рис. 3. Место установки датчика температуры охлаждающей жидкости

Наиболее распространенным местом установки является:

1. головка блока цилиндров или выпускной патрубок;
2. верхний шланг радиатора;
3. корпус термостата;
4. в некоторых ситуациях может устанавливаться два датчика температуры– на входе и на выходе.

Место установки предусматривает обеспечение контакта чувствительного элемента с охлаждающей жидкостью. Но, в случае утечки антифриза из системы, контакт может  нарушиться и контроль температуры прекратиться. В результате этого вы получите некорректные показания, что может повлечь сбой в работе системы.

Признаки поломки

Как и неисправности любого устройства в автомобиле, выход со строя сенсора температуры охлаждающей жидкости может привести к нежелательным последствиям.

При движении машины поломка может проявляться как:

1. проблематичный запуск мотора в холодную погоду;
2. нетипичные звуки от выхлопных газов только запущенного мотора;
3. при достижении максимальной температуры мотор глохнет;
4. не запускается вентилятор охлаждения при нагревании ДВС;
5. превышение расхода топлива сверх установленной нормы.

Современные авто выводят данные о нарушении температуры охлаждающей жидкости на дисплей. Причиной неисправности может стать как механическая поломка (сорванная резьба, растрескивание корпуса, перегорание термистора), так и электрическая (короткое замыкание в измерительной цепи или обрыв провода). Чтобы убедиться в правильности вашего предположения, проверьте датчик, и, при необходимости замените его новым.

Проверка и замена

Следует отметить, что появление характерных признаков может обуславливаться и другими поломками. К примеру, поломкой вентилятора охлаждения или нехваткой охлаждающей жидкости. Поэтому для начала необходимо проверить работоспособность и правильность показаний  датчика температуры охлаждающей жидкости.

На практике существует довольно большое число методов, одни из которых вы можете реализовать в домашних условиях. Другие, как съем осциллограммы, вам проведут только на станциях техобслуживания. Самостоятельно произведите внешний осмотр датчика охлаждающей жидкости – на нем должны отсутствовать следы ржавчины, подтеки антифриза, трещины и прочие следы.

Если внешне датчик исправен, проверьте его с помощью мультиметра, для этого:

• Отсоедините шлейф от контактов датчика – вам необходимо получить доступ для проведения замеров.

Рис. .4. Отсоедините шлейф от контактов датчика

• Измерения производятся изначально при холодном ДВС. Если это условие не обеспечено, выкрутите датчик с посадочного места и опустите чувствительный элемент в холодную воду.

Рис. 5. Выкрутите датчик с посадочного места

• Подключите щупы мультиметра к выводам датчика и замерьте величину омического сопротивления.

Рис. 6. Подключите щупы к выводам датчика

• Затем запустите ДВС и дождитесь включения вентилятора охлаждения, если вы выкрутили датчик температуры, поместите его в кипяток. Повторно замерьте величину переходного сопротивления.

Рис. 7. Опустите датчик в горячую воду и повторно измерьте сопротивление

• Сравните полученные данные сопротивления для вашей модели автомобиля. К примеру, ниже приведена такая таблица:

Таблица: зависимость сопротивления и падения напряжения датчика температуры от степени нагрева

Температура ОЖ (°С)	Сопротивление (Ом)	Напряжение (В)
	4800 — 6600	4,00 — 4,50
10	4000	3,75-4,00
20	2200 — 2800	3,00 — 3,50
30	1300	3,25
40	1000-1200	2,50 — 3,00
50	1000	2,5
60	800	2,00-2,50
80	270 — 380	1,00-1,30
110		0,5
	разрыв цепи	5,0 ±0,1

В рассматриваемом примере в холодном состоянии при +10 ºС сопротивление будет составлять 4000 Ом. После того, как вы опустите его  в кипяток, исправный датчик будет иметь сопротивление в пределах 200 – 270 Ом. Если показания кардинально отличаются, налицо поломка сенсора, в таком случае его необходимо заменить.

Для замены датчика температуры охлаждающей жидкости из системы охлаждения слейте антифриз. Отключите шнур питания, если еще не отсоединили его. Затем, при помощи торцевого или рожкового ключа выкрутите сам сенсор.

Установите новый датчик охлаждающей жидкости в посадочное место, обязательно наденьте прокладку. Плотно зажмите его ключом по резьбе до упора.

Рис. 8. Плотно зажмите ключом новый датчик

Замена окончена, можете подключить питающий шнур и залить обратно охлаждающую жидкость.

Список использованных источников

• Диана Скляр «Ремонт и обслуживание автомобилей для чайников» 2012
• Коробейник А.В. «Ремонт автомобилей. Практический курс» 2003
• Твег Росс «Система впрыска бензина. Устройство, обслуживание, ремонт» 2003
• Березин С.В. «Справочник автомеханика» 2008

Что такое датчик? Различные типы датчиков, приложения

Мы живем в мире датчиков. Вы можете найти различные типы датчиков в наших домах, офисах, автомобилях и т. Д., Которые облегчают нашу жизнь, включая свет, обнаруживая наше присутствие, регулируя температуру в помещении, обнаруживая дым или огонь, готовя нам вкусный кофе, открывая двери гаража. как только наша машина оказывается у дверей и многие другие задачи.

Все эти и многие другие задачи автоматизации возможны благодаря датчикам.Прежде чем перейти к деталям того, что такое датчик, каковы различные типы датчиков и применения этих различных типов датчиков, мы сначала рассмотрим простой пример автоматизированной системы, которая возможна благодаря датчикам ( а также многие другие компоненты).

Применение датчиков в реальном времени

Примером, о котором мы здесь говорим, является система автопилота в самолетах. Почти все гражданские и военные самолеты имеют функцию автоматического управления полетом или иногда называются автопилотом.

Автоматическая система управления полетом состоит из нескольких датчиков для различных задач, таких как контроль скорости, мониторинг высоты, отслеживание положения, состояние дверей, обнаружение препятствий, уровень топлива, маневрирование и многое другое. Компьютер берет данные со всех этих датчиков и обрабатывает их, сравнивая с заранее заданными значениями.

Затем компьютер выдает управляющие сигналы для различных частей, таких как двигатели, закрылки, рули направления, двигатели и т. Д., Что способствует плавному полету.Комбинация датчиков, компьютеров и механики позволяет управлять самолетом в режиме автопилота.

Все параметры, т. Е. Датчики (которые передают данные в компьютеры), компьютеры (мозг системы) и механика (выходные данные системы, такие как двигатели и двигатели), одинаково важны для построения успешной автоматизированной системы. .

Это чрезвычайно упрощенная версия системы управления полетом. Фактически, существуют сотни индивидуальных систем управления, которые решают уникальные задачи для безопасного и плавного путешествия.

Но в этом руководстве мы сконцентрируемся на сенсорной части системы и рассмотрим различные концепции, связанные с сенсорами (например, типы, характеристики, классификация и т. Д.).

Что такое датчик?

Существует множество определений того, что такое датчик, но я хотел бы определить датчик как устройство ввода, которое обеспечивает выход (сигнал) по отношению к определенной физической величине (входу).

Термин «устройство ввода» в определении датчика означает, что он является частью более крупной системы, которая обеспечивает ввод в основную систему управления (например, процессор или микроконтроллер).

Еще одно уникальное определение датчика заключается в следующем: это устройство, которое преобразует сигналы из одной энергетической области в электрическую. Определение датчика можно лучше понять, если мы рассмотрим пример.

Простейшим примером датчика является LDR или светозависимый резистор. Это устройство, сопротивление которого зависит от интенсивности света, которому оно подвергается. Когда свет, падающий на LDR, больше, его сопротивление становится очень меньше, а когда света меньше, ну, сопротивление LDR становится очень высоким.

Мы можем подключить этот LDR к делителю напряжения (вместе с другим резистором) и проверить падение напряжения на LDR. Это напряжение можно откалибровать по количеству света, падающего на LDR. Следовательно, датчик освещенности.

Теперь, когда мы узнали, что такое датчик, мы продолжим классификацию датчиков.

Классификация датчиков

Существует несколько классификаций датчиков, составленных разными авторами и экспертами. Некоторые из них очень простые, а некоторые очень сложные.Следующая классификация датчиков может уже использоваться специалистом в данной области, но это очень простая классификация датчиков.

В первой классификации датчиков они делятся на активные и пассивные. Активные датчики — это датчики, которым требуется внешний сигнал возбуждения или сигнал мощности.

Пассивные датчики

, с другой стороны, не требуют внешнего сигнала питания и напрямую генерируют выходной сигнал.

Другой тип классификации основан на средствах обнаружения, используемых в датчике.Некоторые из средств обнаружения: электрические, биологические, химические, радиоактивные и т. Д.

Следующая классификация основана на явлении преобразования, то есть на входе и выходе. Некоторые из общих явлений преобразования: фотоэлектрические, термоэлектрические, электрохимические, электромагнитные, термооптические и т. Д.

Окончательная классификация датчиков — аналоговые и цифровые датчики. Аналоговые датчики производят аналоговый выход, то есть непрерывный выходной сигнал (обычно напряжение, но иногда и другие величины, такие как сопротивление и т. Д.) по отношению к измеряемой величине.

Цифровые датчики

, в отличие от аналоговых датчиков, работают с дискретными или цифровыми данными. Данные в цифровых датчиках, которые используются для преобразования и передачи, имеют цифровой характер.

Различные типы датчиков

Ниже приводится список различных типов датчиков, которые обычно используются в различных приложениях. Все эти датчики используются для измерения одного из физических свойств, таких как температура, сопротивление, емкость, проводимость, теплопередача и т. Д.

1. Датчик температуры
2. Датчик приближения
3. Акселерометр
4. ИК-датчик (инфракрасный датчик)
5. Датчик давления
6. Датчик света
7. Ультразвуковой датчик
8. Датчик дыма, газа и алкоголя
9. Датчик касания
10. Датчик цвета
11. Датчик влажности
12. Датчик положения
13. Магнитный датчик (датчик Холла)
14. Микрофон (датчик звука)
15. Датчик наклона
16. Датчик расхода и уровня
17. Датчик PIR
18. Датчик касания
19. Датчик деформации и веса

We рассмотрим вкратце о некоторых из вышеупомянутых датчиков.Дополнительная информация о датчиках будет добавлена ​​позже. Список проектов, использующих вышеуказанные датчики, приведен в конце страницы.

Датчик температуры

Одним из самых распространенных и популярных датчиков является датчик температуры. Датчик температуры, как следует из названия, определяет температуру, то есть измеряет ее изменения.

Существуют различные типы датчиков температуры, такие как микросхемы датчиков температуры (например, LM35, DS18B20), термисторы, термопары, RTD (резистивные температурные устройства) и т. Д.

Датчики температуры могут быть аналоговыми или цифровыми. В аналоговом датчике температуры изменения температуры соответствуют изменению его физических свойств, таких как сопротивление или напряжение. LM35 — классический аналоговый датчик температуры.

Выходной сигнал цифрового датчика температуры представляет собой дискретное цифровое значение (обычно это некоторые числовые данные после преобразования аналогового значения в цифровое значение). DS18B20 — простой цифровой датчик температуры.

Датчики температуры

используются везде, например, в компьютерах, мобильных телефонах, автомобилях, системах кондиционирования воздуха, в промышленности и т. Д.

В этом проекте реализован простой проект с использованием LM35 (датчик температуры по шкале Цельсия): СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ ТЕМПЕРАТУРОЙ.

Датчики приближения

Датчик приближения — это датчик бесконтактного типа, который определяет присутствие объекта. Датчики приближения могут быть реализованы с использованием различных методов, таких как оптические (например, инфракрасные или лазерные), звуковые (ультразвуковые), магнитные (эффект Холла), емкостные и т. Д.

Некоторыми из приложений датчиков приближения являются мобильные телефоны, автомобили (парковка Датчики), промышленность (выравнивание объектов), приближение к земле в самолетах и ​​т. Д.

Датчик приближения при парковке задним ходом реализован в этом проекте: ЦЕПЬ ДАТЧИКА ЗАДНЕЙ ПАРКОВКИ.

Инфракрасный датчик (ИК-датчик)

Инфракрасный датчик или инфракрасный датчик — это световой датчик, который используется в различных приложениях, таких как обнаружение приближения и обнаружение объектов. ИК-датчики используются в качестве датчиков приближения почти во всех мобильных телефонах.

Существует два типа инфракрасных или инфракрасных датчиков: пропускающий и отражающий. В ИК-датчике пропускающего типа ИК-передатчик (обычно ИК-светодиод) и ИК-детектор (обычно фотодиод) расположены лицом друг к другу, так что, когда объект проходит между ними, датчик обнаруживает объект.

Другой тип ИК-датчика — ИК-датчик отражающего типа. При этом передатчик и детектор располагаются рядом друг с другом лицом к объекту. Когда объект приближается к датчику, инфракрасный свет от ИК-передатчика отражается от объекта и обнаруживается ИК-приемником, и, таким образом, датчик обнаруживает объект.

Различные приложения, в которых реализован ИК-датчик: мобильные телефоны, роботы, промышленная сборка, автомобили и т. Д.

Небольшой проект, в котором ИК-датчики используются для включения уличных фонарей: УЛИЧНОЕ ОСВЕЩЕНИЕ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ИК-ДАТЧИКОВ.

Ультразвуковой датчик

Ультразвуковой датчик — это устройство бесконтактного типа, которое можно использовать для измерения расстояния, а также скорости объекта. Ультразвуковой датчик работает на основе свойств звуковых волн с частотой выше, чем у человеческого слышимого диапазона.

Используя время пролета звуковой волны, ультразвуковой датчик может измерить расстояние до объекта (аналогично SONAR). Свойство звуковой волны Доплеровский сдвиг используется для измерения скорости объекта.

Дальномер на базе Arduino — это простой проект с использованием ультразвукового датчика: ПОРТАТИВНЫЙ УЛЬТРАЗВУКОВОЙ ДИАМЕТР.

Датчик освещенности

Датчики света, также известные как фотодатчики, являются одними из важных датчиков. Простой датчик освещенности, доступный сегодня, — это светозависимый резистор или LDR. Свойство LDR заключается в том, что его сопротивление обратно пропорционально интенсивности окружающего света, то есть, когда интенсивность света увеличивается, его сопротивление уменьшается, и наоборот.

Используя схему LDR, мы можем откалибровать изменения ее сопротивления для измерения интенсивности света. Есть еще два световых датчика (или фотодатчика), которые часто используются в сложных электронных системах. Это фотодиоды и фототранзисторы. Все это аналоговые датчики.

Существуют также цифровые датчики освещенности, такие как Bh2750, TSL2561 и т. Д., Которые могут рассчитывать интенсивность света и предоставлять значение цифрового эквивалента.

Ознакомьтесь с этим простым проектом светодетектора, использующего LDR.

Датчики дыма и газа

Одним из очень полезных датчиков в приложениях, связанных с безопасностью, являются датчики дыма и газа. Практически все офисы и производственные предприятия оснащены несколькими детекторами дыма, которые обнаруживают дым (возникший в результате пожара) и подают сигнал тревоги.

Датчики газа чаще используются в лабораториях, на больших кухнях и в промышленности. Они могут обнаруживать различные газы, такие как LPG, пропан, бутан, метан (Ch5) и т.д. мера.

Датчики серии «MQ» представляют собой набор дешевых датчиков для обнаружения CO, CO2, Ch5, алкоголя, пропана, бутана, сжиженного нефтяного газа и т. Д. Вы можете использовать эти датчики для создания собственного приложения для датчиков дыма.

Проверьте эту ЦЕПЬ СИГНАЛИЗАЦИИ ДЫМОВОГО ДЕТЕКТОРА без использования Arduino.

Датчик алкоголя

Как следует из названия, датчик алкоголя обнаруживает алкоголь. Обычно в алкотестерах используются датчики алкоголя, которые определяют, пьян человек или нет. Сотрудники правоохранительных органов используют алкотестеры, чтобы ловить пьяных за рулем.

Простое руководство о том, КАК СДЕЛАТЬ КОНТУР АЛКОГОЛЬНОГО ДЫХАТЕЛЬНОГО АППАРАТА?

Сенсор касания

Мы не придаем большого значения сенсорным сенсорам, но они стали неотъемлемой частью нашей жизни. Знаете вы или нет, но все устройства с сенсорным экраном (мобильные телефоны, планшеты, ноутбуки и т. Д.) Имеют сенсорные датчики. Еще одно распространенное применение сенсорного датчика — трекпады в наших ноутбуках.

Датчики касания, как следует из названия, обнаруживают прикосновение пальца или стилуса.Часто сенсорные датчики делятся на резистивные и емкостные. Почти все современные сенсорные датчики относятся к емкостным типам, поскольку они более точны и имеют лучшее соотношение сигнал / шум.

Если вы хотите создать приложение с сенсорным датчиком, тогда доступны недорогие модули, и, используя эти сенсорные датчики, вы можете создать ЦЕПЬ СЕНСОРНОГО ПЕРЕКЛЮЧАТЕЛЯ ДИММЕРА, ИСПОЛЬЗУЯ ARDUINO.

Датчик цвета

Датчик цвета — это полезное устройство для создания приложений определения цвета в области обработки изображений, идентификации цвета, отслеживания промышленных объектов и т. Д.TCS3200 — это простой датчик цвета, который может определять любой цвет и выводить прямоугольную волну, пропорциональную длине волны обнаруженного цвета.

Если вы заинтересованы в создании приложения датчика цвета, ознакомьтесь с этим проектом ДЕТЕКТОРА ЦВЕТА НА ОСНОВЕ ARDUINO.

Датчик влажности

Если вы видите «Системы мониторинга погоды», они часто предоставляют данные о температуре и влажности. Таким образом, измерение влажности является важной задачей во многих приложениях, и датчики влажности помогают нам в этом.

Часто все датчики влажности измеряют относительную влажность (отношение содержания воды в воздухе к максимальной способности воздуха удерживать воду). Поскольку относительная влажность зависит от температуры воздуха, почти все датчики влажности также могут измерять температуру.

Датчики влажности подразделяются на емкостные, резистивные и теплопроводные. DHT11 и DHT22 — два наиболее часто используемых датчика влажности в сообществе DIY (первый является резистивным типом, а второй — емкостным).

Ознакомьтесь с этим руководством с ДАТЧИКОМ ВЛАЖНОСТИ DHT11 НА ARDUINO.

Датчик наклона

Датчики наклона, которые часто используются для определения наклона или ориентации, являются одними из самых простых и недорогих датчиков. Ранее датчики наклона состояли из ртути (и поэтому их иногда называют ртутными переключателями), но большинство современных датчиков наклона содержат роликовый шарик.

Здесь реализован простой переключатель заголовка на базе Arduino с использованием датчика наклона. КАК СДЕЛАТЬ ДАТЧИК НАКЛОНА С ARDUINO?

В этой статье мы узнали о том, что такое датчик, какова классификация датчиков и различные типы датчиков, а также их практическое применение.В будущем я дополню эту статью дополнительными датчиками и их приложениями.

Различные типы датчиков и их применение (например, электрические датчики)

Добро пожаловать в полное руководство Thomasnet.com по типам доступных датчиков, детекторов и преобразователей. Ниже вы найдете исчерпывающую информацию о типах продуктов, их поставщиках и производителях, применении датчиков в промышленности, соображениях и важных характеристиках.

Содержание

1. Что такое датчики, детекторы и преобразователи?
2. Лучшие поставщики и производители
3. Типы датчиков / детекторов / преобразователей
4. Приложения и отрасли
5. Соображения
6. Важные атрибуты
7. Категории связанных продуктов
8. Ссылки / Ресурсы

Вы работаете с одного места работы или от работодателя, который хочет заполнить вакансию? Мы предоставим вам наши ресурсы как для соискателей работы в промышленности, так и для промышленных работодателей, желающих нанять.Если у вас есть открытая вакансия, вы также можете заполнить нашу форму, чтобы опубликовать ее в информационном бюллетене Thomas Monthly Update.

Что такое датчики, детекторы и преобразователи?

Датчик / детектор / преобразователь

— это электрические, оптоэлектрические или электронные устройства, состоящие из специальной электроники или других чувствительных материалов, для определения наличия определенного объекта или функции. Доступны многие типы датчиков, детекторов и преобразователей, в том числе для обнаружения физического присутствия, такого как пламя, металлы, утечки, уровни или газ и химические вещества, среди прочего.Некоторые из них предназначены для определения физических свойств, таких как температура, давление или излучение, в то время как другие могут обнаруживать движение или близость. Они работают по-разному в зависимости от приложения и могут включать в себя, среди прочего, электромагнитные поля или оптику. Во многих приложениях в самых разных отраслях промышленности используются датчики, детекторы и преобразователи различных типов для тестирования, измерения и управления различными процессами и функциями машин. С появлением Интернета вещей (IoT) потребность в датчиках в качестве основного инструмента для обеспечения расширенной автоматизации возрастает.

Лучшие поставщики и производители датчиков / детекторов / преобразователей

Платформа для обнаружения поставщиков на сайте Thomasnet.com является домом для обширной базы данных о более чем 500 000 промышленных поставщиков, производителей, дистрибьюторов и OEM-производителей. Ниже мы перечислили некоторых из ведущих поставщиков промышленных датчиков, детекторов или преобразователей для вашего рассмотрения.

Чтобы получить более полную информацию о конкретной компании, щелкните ссылку, приведенную в их полном профиле компании.

Различные типы датчиков / детекторов / преобразователей

Ниже приводится разбивка различных типов датчиков и их использования, а также детекторов и преобразователей.

Список датчиков

Используйте этот список датчиков ниже, чтобы перейти к конкретному разделу:

Датчики зрения и изображения

Датчики / детекторы технического зрения и визуализации

— это электронные устройства, которые обнаруживают присутствие объектов или цветов в пределах своего поля зрения и преобразуют эту информацию в визуальное изображение для отображения. Основные характеристики включают тип датчика и предполагаемое применение, а также любые конкретные характеристики датчика. Дополнительную информацию о датчиках зрения и изображений можно найти в соответствующем руководстве Все о датчиках зрения и изображений.

Датчики температуры

Датчики / детекторы / преобразователи температуры

— это электронные устройства, которые определяют тепловые параметры и подают сигналы на входы устройств управления и отображения. Датчик температуры обычно использует RTD или термистор для измерения температуры и преобразования ее в выходное напряжение. Основные характеристики включают тип датчика / детектора, максимальную и минимальную измеряемую температуру, а также размеры диаметра и длины. Датчики температуры используются для измерения тепловых характеристик газов, жидкостей и твердых тел во многих перерабатывающих отраслях промышленности и сконфигурированы как для общего, так и для специального использования.Дополнительную информацию о датчиках температуры можно найти в соответствующем руководстве Все о датчиках температуры.

Датчики излучения

Датчики / детекторы излучения

— это электронные устройства, которые определяют присутствие альфа-, бета- или гамма-частиц и подают сигналы на счетчики и устройства отображения. Основные характеристики включают тип датчика, а также минимальную и максимальную обнаруживаемую энергию. Детекторы излучения используются для обследований и подсчета проб. Дополнительную информацию о датчиках излучения можно найти в соответствующем руководстве Все о датчиках излучения.

Датчики приближения

Датчики приближения

— это электронные устройства, используемые для бесконтактного определения присутствия близлежащих объектов. Датчик приближения может обнаруживать присутствие объектов, обычно в диапазоне до нескольких миллиметров, и при этом генерировать обычно выходной сигнал постоянного тока на контроллер. Датчики приближения используются в бесчисленных производственных операциях для обнаружения деталей и компонентов машин. Основные характеристики включают тип датчика, максимальное расстояние срабатывания, минимальную и максимальную рабочие температуры, а также размеры диаметра и длины.Датчики приближения, как правило, представляют собой устройства ближнего действия, но также доступны конструкции, способные обнаруживать объекты на расстоянии до нескольких дюймов. Один из широко используемых типов датчиков приближения известен как емкостные датчики приближения. Это устройство использует изменение емкости в результате уменьшения расстояния между пластинами конденсатора, одна пластина которого прикреплена к наблюдаемому объекту, как средство определения движения и положения объекта с помощью датчика. Дополнительную информацию о датчиках приближения можно найти в наших соответствующих руководствах Все о датчиках приближения и емкостных датчиках приближения.

Датчики давления

Датчики / детекторы / преобразователи давления

— это электромеханические устройства, которые определяют силы на единицу площади в газах или жидкостях и подают сигналы на входы устройств управления и отображения. Датчик / преобразователь давления обычно использует диафрагму и тензодатчик для обнаружения и измерения силы, действующей на единицу площади. Основные характеристики включают функцию датчика, минимальное и максимальное рабочее давление, полную точность, а также любые особенности, присущие устройству.Датчики давления используются везде, где требуется информация о давлении газа или жидкости для контроля или измерения. Дополнительную информацию о датчиках давления можно найти в соответствующем руководстве «Общие типы датчиков давления».

Датчики положения

Датчики положения / детекторы / преобразователи

— это электронные устройства, используемые для определения положения клапанов, дверей, дросселей и т. Д. И подачи сигналов на входы устройств управления или отображения. Основные характеристики включают тип датчика, функцию датчика, диапазон измерения и особенности, зависящие от типа датчика.Датчики положения используются везде, где требуется информация о положении во множестве приложений управления. Обычным датчиком положения является так называемый струнный потенциометр. Дополнительную информацию о датчиках положения можно найти в соответствующем руководстве Все о датчиках положения. См. Также датчики приближения.

Фотоэлектрические датчики

Фотоэлектрические датчики — это электрические устройства, которые обнаруживают объекты, проходящие в пределах их поля обнаружения, хотя они также способны определять цвет, чистоту и местоположение, если это необходимо.Эти датчики основаны на измерении изменений излучаемого ими света с помощью излучателя и приемника. Они широко используются в автоматизации производства и обработки материалов для таких целей, как подсчет, роботизированный сбор и автоматические двери и ворота.

Узнайте больше в нашей соответствующей статье о фотоэлектрических датчиках.

Датчики частиц

Датчики / детекторы частиц

— это электронные устройства, используемые для обнаружения пыли и других взвешенных в воздухе частиц и подачи сигналов на входы устройств управления или отображения.Датчики частиц широко используются при мониторинге бункеров и рукавных фильтров. Основные характеристики включают тип датчика, минимальный определяемый размер частиц, диапазон рабочих температур, объем пробы и время отклика. Детекторы частиц, используемые в ядерной технике, называются детекторами излучения (см. Выше). Дополнительную информацию о датчиках частиц можно найти в соответствующем руководстве Все о датчиках частиц. См. Также датчики приближения.

Датчики движения

Датчики / детекторы / преобразователи движения

— это электронные устройства, которые могут определять движение или остановку частей, людей и т. Д.и подавать сигналы на входы устройств управления или отображения. Типичные применения обнаружения движения — обнаружение остановки конвейеров или заедания подшипников. Основные характеристики включают предполагаемое применение, тип датчика, функцию датчика, а также минимальную и максимальную скорость. Дополнительную информацию о датчиках движения можно найти в соответствующем руководстве Все о датчиках движения. См. Также датчики приближения.

Металлические датчики

Металлоискатели

— это электронные или электромеханические устройства, используемые для определения присутствия металла в различных ситуациях, от пакетов до людей.Металлоискатели могут быть стационарными или переносными и основываться на ряде сенсорных технологий, среди которых популярны электромагнетики. Основные характеристики включают предполагаемое применение, максимальное расстояние срабатывания и выбор определенных функций, таких как портативные и фиксированные системы. Металлодетекторы могут быть адаптированы для явного обнаружения металла при определенных производственных операциях, таких как распиловка или литье под давлением. Дополнительную информацию о датчиках / детекторах металла можно найти в соответствующем руководстве Все о датчиках и детекторах металлов.

Датчики уровня

Датчики / детекторы уровня

— это электронные или электромеханические устройства, используемые для определения высоты газов, жидкостей или твердых тел в резервуарах или бункерах и подачи сигналов на входы устройств управления или отображения. Типичные датчики уровня используют ультразвуковые, емкостные, вибрационные или механические средства для определения высоты продукта. Основные характеристики включают тип датчика, функцию датчика и максимальное расстояние срабатывания. Датчики / датчики уровня могут быть контактного или бесконтактного типа.Дополнительную информацию о датчиках уровня можно найти в соответствующем руководстве Все о датчиках уровня.

Датчики утечки

Датчики / детекторы утечки

— это электронные устройства, используемые для выявления или контроля нежелательного выброса жидкостей или газов. Например, некоторые детекторы утечки используют ультразвуковые средства для обнаружения утечек воздуха. Другие детекторы утечки полагаются на простые пенообразователи для измерения прочности стыков труб. Тем не менее, другие детекторы утечки используются для измерения эффективности уплотнений в вакуумных упаковках.Дополнительную информацию о датчиках утечки можно найти в соответствующем руководстве «Все о датчиках утечки».

Датчики влажности

Датчики / детекторы / преобразователи влажности

— это электронные устройства, которые измеряют количество воды в воздухе и преобразуют эти измерения в сигналы, которые можно использовать в качестве входных сигналов для устройств управления или отображения. Основные характеристики включают максимальное время отклика, а также минимальную и максимальную рабочие температуры. Дополнительную информацию о датчиках влажности можно найти в соответствующем руководстве Все о датчиках влажности.

Газовые и химические датчики

Газовые и химические датчики / детекторы

— это стационарные или переносные электронные устройства, используемые для определения наличия и свойств различных газов или химикатов и передачи сигналов на входы контроллеров или визуальных дисплеев. Основные характеристики включают предполагаемое применение, тип датчика / детектора, диапазон измерения и характеристики. Газовые и химические сенсоры / детекторы используются для мониторинга замкнутого пространства, обнаружения утечек, аналитического оборудования и т. Д. И часто спроектированы с возможностью обнаружения нескольких газов и химикатов.Дополнительную информацию о газовых и химических датчиках можно найти в соответствующем руководстве «Все о газовых и химических датчиках».

Датчики силы

Датчики / преобразователи силы

— это электронные устройства, которые измеряют различные параметры, связанные с силами, такие как вес, крутящий момент, нагрузка и т. Д., И подают сигналы на входы устройств управления или отображения. Датчик силы обычно основан на датчике нагрузки, пьезоэлектрическом устройстве, сопротивление которого изменяется под действием деформирующих нагрузок. Существуют и другие методы измерения крутящего момента и деформации.Основные характеристики включают функцию датчика, количество осей, минимальную и максимальную нагрузки (или крутящие моменты), минимальную и максимальную рабочую температуру, а также размеры самого датчика. Датчики силы используются для измерения нагрузки всех видов, от автомобильных весов до устройств для натяжения болтов. Дополнительную информацию о датчиках силы можно найти в соответствующем руководстве Все о датчиках силы.

Датчики расхода

Датчики / детекторы потока

— это электронные или электромеханические устройства, используемые для определения движения газов, жидкостей или твердых тел и подачи сигналов на входы устройств управления или отображения.Датчик потока может быть полностью электронным — например, с использованием ультразвукового обнаружения снаружи трубопровода — или частично механическим — например, крыльчатым колесом, которое сидит и вращается непосредственно в самом потоке. Основные характеристики включают тип датчика / детектора, функцию датчика, максимальный расход, максимальное рабочее давление, а также минимальную и максимальную рабочие температуры. Датчики потока широко используются в обрабатывающей промышленности. Некоторые конструкции для монтажа на панели позволяют операторам технологического процесса быстро показывать условия потока.Дополнительную информацию о датчиках потока можно найти в соответствующем руководстве Все о датчиках потока.

Датчики дефектов

Датчики / детекторы дефектов

— это электронные устройства, используемые в различных производственных процессах для обнаружения несоответствий на поверхностях или в лежащих в основе материалах, таких как сварные швы. Дефектоскопы используют ультразвуковые, акустические или другие средства для выявления дефектов в материалах и могут быть портативными или стационарными. Основные характеристики включают тип датчика, обнаруживаемый дефект или диапазон толщины, а также предполагаемое применение.Дополнительную информацию о дефектоскопах можно найти в соответствующем руководстве «Все о дефектоскопах».

Датчики пламени

Детекторы пламени

— это оптоэлектронные устройства, используемые для определения наличия и качества пожара и подачи сигналов на входы устройств управления. Детектор пламени обычно полагается на ультрафиолетовое или инфракрасное обнаружение наличия пламени и находит применение во многих приложениях контроля горения, таких как горелки. Основная спецификация — тип детектора. Извещатели пламени также находят применение в установках безопасности, например, в системах пожаротушения под капотом.Дополнительную информацию о датчиках пламени можно найти в соответствующем руководстве Все о датчиках пламени.

Датчики электрические

Электрические датчики / детекторы / преобразователи

— это электронные устройства, которые измеряют ток, напряжение и т. Д. И подают сигналы на входы устройств управления или визуальные дисплеи. Электрические датчики часто полагаются на обнаружение эффекта Холла, но используются и другие методы. Основные характеристики включают тип датчика, функцию датчика, минимальный и максимальный диапазоны измерения и диапазон рабочих температур.Электрические датчики используются везде, где необходима информация о состоянии электрической системы, и применяются во всем, от железнодорожных систем до мониторинга вентиляторов, насосов и нагревателей. Дополнительную информацию об электрических датчиках можно найти в нашем соответствующем руководстве «Все об электрических датчиках».

Контактные датчики

Контактные датчики относятся к любому типу сенсорного устройства, которое функционирует для обнаружения состояния, полагаясь на физическое прикосновение или контакт между датчиком и наблюдаемым или контролируемым объектом.В системах охранной сигнализации используется простой тип контактного датчика для контроля дверей, окон и других точек доступа. Когда дверь или окно закрываются, магнитный выключатель подает сигнал блоку управления сигнализацией, так что состояние этой точки входа становится известным. Точно так же, когда дверь или окно открываются, контактный датчик предупреждает контроллер сигнализации о состоянии этой точки доступа и может инициировать действие, такое как включение звуковой сирены. Контактные датчики используются во многих сферах, например, для контроля температуры и в качестве датчиков приближения в робототехнике и автоматизированном оборудовании.Дополнительную информацию о контактных датчиках можно найти в соответствующем руководстве «Типы контактных датчиков».

Бесконтактные датчики

В отличие от контактных датчиков, бесконтактные датчики — это устройства, для работы которых не требуется физического касания между датчиком и контролируемым объектом. Знакомый пример датчика этого типа — датчик движения, используемый в фонарях безопасности. Обнаружение объектов в диапазоне действия детектора движения осуществляется с использованием немеханических или нефизических средств, таких как обнаружение пассивной инфракрасной энергии, микроволновой энергии, ультразвуковых волн и т. Д.Радиолокационные установки, используемые правоохранительными органами для контроля скорости транспортных средств, являются еще одним примером формы бесконтактного датчика. Другие типы устройств, которые подпадают под категорию бесконтактных датчиков, включают датчики на эффекте Холла, индуктивные датчики, LVDT (линейные переменные дифференциальные трансформаторы), RVDT (вращающиеся переменные дифференциальные трансформаторы) и датчики вихревых токов, и это лишь некоторые из них. Более подробную информацию о бесконтактных датчиках можно найти в соответствующем руководстве «Типы бесконтактных датчиков».

Применение датчиков

в промышленности

Датчик обычно предназначен для создания переменного сигнала в некотором диапазоне измерения, в отличие от переключателя, который обычно действует двоичным образом, например, включен или выключен.Хотя это не всегда так, это помогает, когда дело доходит до выбора между датчиками или переключателями. Например, реле уровня может определять, когда был достигнут определенный заданный уровень в резервуаре, и сигнализировать насосу о прекращении работы. Датчик уровня, с другой стороны, может определять изменение глубины резервуара и выдавать сигналы, которые могут быть пропорционально отображены на показаниях и т. Д. Таким образом, там, где водоотливной насос может использовать переключатель уровня, чтобы сигнализировать насосу о начале работы на определенном уровне датчик уровня топливного бака будет определять состояние бака между пустым и полным и подавать сигналы на датчик уровня топлива и т. д.Некоторые производители называют это различие как «точечное», а не «непрерывное» зондирование.

Датчики

упорядочены по тому, что обнаруживается: давление, температура, близость и т. Д. Предполагаемое применение — хорошее место для поиска конкретных ситуаций, в которых разработчик может не знать тип датчика / преобразователя. Например, если датчик зубца шестерни необходим для создания детектора нулевой скорости, при его выборе будет получено несколько продуктов для обнаружения зуба шестерни, некоторые из которых основаны на эффекте Холла, а другие используют магнитное поле для обнаружения проходящего зуба.Выбор значения «нулевая скорость» даст аналогичные результаты. Аналогичным образом, при выборе значений из функции датчика / детектора / преобразователя производится поиск по множеству подкатегорий для получения совпадений из диапазона типов преобразователей. Выбор здесь значения «скорость» приведет к созданию датчиков оптического типа и типа эффекта Холла. Датчики скорости также могут быть магнитными или инфракрасными.

Тип датчика — еще один способ поиска определенных датчиков. Выбор «инфракрасного», например, приведет к созданию детекторов утечки, детекторов пламени, датчиков скорости и т. Д.все они используют инфракрасный порт в качестве средства обнаружения.

Подкатегории частично пересекаются. Например, в то время как датчики зубьев шестерен обнаруживают металл, металлодетекторы также доступны в виде готовых устройств, предназначенных для обнаружения металла на конвейерных линиях пищевой промышленности, линиях литья под давлением и т. Д. При выборе подкатегории Металлодетекторы не будут отображаться датчики зубьев шестерен, потому что они находятся в разделе Датчики движения.

Промышленные датчики — Рекомендации

Инфракрасные датчики используют инфракрасный свет в различных формах.Некоторые обнаруживают инфракрасное излучение, излучаемое всеми объектами. Другие излучают инфракрасные лучи, которые отражаются обратно к датчикам, которые ищут прерывания лучей.

Температурные датчики обычно используют резистивные датчики температуры или термисторы для определения изменений температуры через изменение электрического сопротивления материалов.

Бесконтактные датчики приближения часто используют явления эффекта Холла, вихревые токи или емкостные эффекты для обнаружения близости проводящих металлов. Используются и другие методы, в том числе оптические и лазерные.Там, где датчики приближения могут использоваться для обнаружения небольших изменений положения целей, простые бесконтактные переключатели включения / выключения используют те же методы для обнаружения, например, открытой двери.

Ультразвуковые датчики измеряют время между излучением и приемом ультразвуковых волн, например, для определения расстояния до содержимого резервуара. В другом варианте ультразвуковые датчики обнаруживают ультразвуковую энергию, излучаемую утечкой воздуха и т. Д.

В датчиках силы и давления

обычно используются тензодатчики или пьезоэлектрические устройства, которые изменяют свои характеристики сопротивления под действием приложенных нагрузок.Эти изменения могут быть откалиброваны в линейных диапазонах датчиков для измерения веса (силы) или давления (силы на единицу площади).

Датчики технического зрения обычно используют ПЗС, инфракрасные или ультрафиолетовые камеры для получения изображений, которые могут интерпретироваться программными системами для обнаружения дефектов, считывания штрих-кодов и т. Д.

Важные атрибуты

Типы датчиков / детекторов / преобразователей

Типы датчиков

распространены среди множества различных подкатегорий. Например, датчики на эффекте Холла используются в датчиках приближения, датчиках уровня, датчиках движения и т. Д.Инфракрасные датчики используются для измерения уровня, обнаружения пламени и т. Д. Определение уровня топлива в баке, скажем, может быть достигнуто с помощью нескольких типов датчиков.

Предполагаемое приложение

Выбор предполагаемого приложения может помочь сузить выбор для конкретных случаев. Датчики приближения для пневматических цилиндров, например, предназначены для крепления непосредственно к стяжным шпилькам цилиндра и, таким образом, имеют специальные монтажные приспособления, как показано справа.

Типы выходов

Многие управляющие датчики используют токовые петли 4–20 мА, где 4 мА представляет собой низкую сторону аналогового сигнала, а 20 мА — высокую сторону.Также используются цифровые переключатели, среди них NPN / PNP, USB и т. Д.

Время отклика

Время отклика многих датчиков измеряется в миллисекундах, а для датчиков газов, утечек и т. Д. Время отклика может измеряться секундами или даже минутами.

Характеристики

Здесь можно выбрать датчики

, предназначенные для работы в экстремальных условиях, опасных зонах и т. Д.

Категории связанных продуктов

• Энкодеры — это электромеханические устройства, которые используются для преобразования линейных или вращательных движений в аналоговые или цифровые выходные сигналы.
Датчики веса
• — это механические или электронные устройства, предназначенные для преобразования сил сжатия, растяжения, скручивания или сдвига в электрические сигналы.
• Мониторы обычно представляют собой электронные устройства, используемые для удаленного или удобного просмотра информации по мере необходимости.
• Системы сбора данных (сокращенно DAQ или DAS) собирают аналоговые сигналы от датчиков, измеряющих реальные образцы, и преобразуют их в цифровые форматы, которые обрабатываются
• Регистраторы данных — это электронные устройства хранения данных, используемые для сбора и записи различных данных с течением времени.
• Выключатели — это электромеханические устройства, которые используются в электрических цепях.
• Термопары — это механические устройства, состоящие из разнородных металлических проволок, сваренных вместе и используемых для измерения температуры.
• Элементы управления и контроллеры см. Руководство покупателя по элементам управления и контроллерам.

Ссылки / Ресурсы

Прочие датчики Артикулы

Прочие «виды» статей

Другие статьи популярных поставщиков

Больше от Instruments & Controls

Какие бывают типы датчиков со схемами?

Обычно мы используем обычные настенные розетки для включения промышленных или бытовых приборов, таких как вентиляторы, охладители, промышленные двигатели и т. Д.Но регулярно управлять переключателями очень сложно. Следовательно, системы домашней и промышленной автоматизации разработаны для упрощения управления всеми необходимыми электрическими и электронными нагрузками. Эта автоматизация в энергосистеме может быть спроектирована с использованием различных типов датчиков и цепей датчиков. Итак, эта статья дает исчерпывающий обзор того, что такое датчик, различных типов, принципа действия, а также принципиальные схемы.

Что такое датчик?

Устройство, которое выдает выходной сигнал, обнаруживая изменения в количествах или событиях, может быть определено как датчик.В общем, датчики называют устройствами, которые генерируют электрический сигнал или оптический выходной сигнал, соответствующий изменениям уровня входных сигналов. Существуют различные типы датчиков, например, рассмотрим термопару, которую можно рассматривать как датчик температуры, который вырабатывает выходное напряжение в зависимости от изменений температуры на входе.

Можно наблюдать множество видов датчиков во многих областях, используемых для различных приложений. Давайте рассмотрим несколько из датчиков типа .

Типы датчиков

Различные типы датчиков в электронике

В нашей повседневной жизни мы привыкли часто использовать различные типы датчиков в наших энергосистемах, таких как электрические и электронные приборы, системы управления нагрузкой, домашняя автоматизация или промышленная автоматизация и так далее.

Все типы датчиков можно разделить на аналоговые и цифровые. Но есть несколько типов датчиков, таких как датчики температуры, ИК-датчики, ультразвуковые датчики, датчики давления, датчики приближения и сенсорные датчики, которые часто используются в большинстве электронных приложений.

1. Датчик температуры
2. ИК-датчик
3. Ультразвуковой датчик
4. Датчик касания
5. Датчики приближения
6. Датчик давления
7. Датчики уровня
8. Датчики дыма и газа

Датчик температуры

Температура является одним из наиболее часто измеряемых экологические количества по разным причинам. Существуют различные типы датчиков температуры, которые могут измерять температуру, такие как термопары, термисторы, полупроводниковые датчики температуры, резистивные датчики температуры (RTD) и т. Д.В зависимости от требований для измерения температуры в различных приложениях используются разные типы датчиков.

Датчик температуры
Цепь датчика температуры

Простой датчик температуры со схемой может использоваться для включения или выключения нагрузки при определенной температуре, которая определяется датчиком температуры (здесь используется термистор). Схема состоит из батареи, термистора, транзисторов и реле, которые подключены, как показано на рисунке.

Цепь датчика температуры

Реле активируется датчиком температуры, определяя желаемую температуру.Таким образом, реле включает подключенную к нему нагрузку (нагрузка может быть переменного или постоянного тока). Мы можем использовать эту схему для автоматического управления вентилятором в зависимости от температуры.

Практическое применение датчика температуры

В первую очередь рассмотрим датчики температуры, которые снова подразделяются на датчики различных типов, такие как термисторы, цифровые датчики температуры и т. Д.

Программируемый цифровой контроллер температуры представляет собой практический электронный проект на основе встроенной системы, который он разработан, который используется для управления температурой любого устройства в соответствии с требованиями промышленного применения.Комплект схемы цифрового датчика температуры показан на рисунке ниже.

Блок-схема схемы проекта может быть представлена ​​следующим образом с различными блоками, как показано на рисунке.

Блок питания состоит из источника питания 230 В переменного тока, понижающего трансформатора для понижения напряжения, выпрямителя для выпрямления напряжения из переменного в постоянный, регулятора напряжения для поддержания постоянного выходного напряжения постоянного тока для подачи входных сигналов в схему проекта.

ЖК-дисплей подключен к микроконтроллерам 8051 для отображения показаний температуры в диапазоне от -55 ° C до + 125 ° C.Цифровой датчик температуры IC DS1621 используется для передачи 9-битных показаний температуры на микроконтроллер.

Энергонезависимая память EEPROM используется для хранения заданных пользователем (максимальных и минимальных) настроек температуры с помощью набора переключателей на микроконтроллерах 8051. К микроконтроллеру подключено реле, которым можно управлять с помощью драйвера транзистора. Нагрузка может управляться с помощью этого реле (здесь нагрузка представлена ​​в виде лампы для демонстрационных целей).

ИК-датчик

Небольшие фоточипы с фотоэлементом, которые используются для излучения и обнаружения инфракрасного света, называются ИК-датчиками.ИК-датчики обычно используются для разработки технологии дистанционного управления. Инфракрасные датчики могут использоваться для обнаружения препятствий роботизированному транспортному средству и, таким образом, управления направлением движения роботизированного транспортного средства. Существуют различные типы датчиков, которые можно использовать для обнаружения инфракрасного света.

ИК-датчик

Схема ИК-датчика

Простая схема ИК-датчика используется в нашей повседневной жизни в качестве пульта дистанционного управления для телевизора. Он состоит из схемы ИК-излучателя и ИК-приемника, которые могут быть спроектированы, как показано на рисунке.

Цепь ИК-датчика

Цепь ИК-излучателя, которая используется контроллером в качестве пульта дистанционного управления, используется для излучения инфракрасного света. Этот инфракрасный свет направляется или передается на схему ИК-приемника, которая взаимодействует с устройством, таким как телевизор или робот с дистанционным управлением через ИК-порт. На основе полученных команд осуществляется управление телевизором или роботом.

Практическое применение ИК-датчика

ИК-датчики часто используются для проектирования пультов дистанционного управления телевизорами. Это простой проект электроники на основе ИК-датчика, используемый для дистанционного управления роботизированным транспортным средством с помощью обычного телевизионного или ИК-пульта.Схема проекта роботизированного транспортного средства, управляемого ИК-датчиком, показана на рисунке.

Блок-схема роботизированных транспортных средств с ИК-управлением состоит из различных блоков, таких как двигатели и водолаз, подключенных к микроконтроллерам 8051, аккумулятор для источника питания, блок ИК-приемника и пульт дистанционного управления телевизором или ИК-пульт, как показано на рисунке.

Здесь пульт от телевизора на основе ИК-датчика используется для удаленной отправки команд роботизированному транспортному средству пользователем. На основе команд, полученных ИК-приемником, подключенным к микроконтроллеру на стороне приемника.Микроконтроллер генерирует соответствующие сигналы для управления двигателями, чтобы управлять направлением роботизированного транспортного средства вперед или назад, влево или вправо.

Ультразвуковой датчик

Преобразователь, который работает по принципу, аналогичному принципу сонара или радара, и оценивает атрибуты цели путем интерпретации, называется ультразвуковыми датчиками или трансиверами. Существуют различные типы датчиков, которые классифицируются как активные и пассивные ультразвуковые датчики, которые можно различать в зависимости от работы датчиков.

Высокочастотные звуковые волны, генерируемые активными ультразвуковыми датчиками, принимаются обратно ультразвуковым датчиком для оценки эха. Таким образом, временной интервал, используемый для передачи и приема эха, используется для определения расстояния до объекта. Но пассивные ультразвуковые датчики используются только для обнаружения ультразвукового шума, который присутствует в определенных условиях. Ультразвуковой датчик

со схемой

Ультразвуковой модуль, показанный на приведенном выше рисунке, состоит из ультразвукового передатчика, приемника и схемы управления.Практическое применение ультразвукового датчика со схемой можно использовать в качестве схемы ультразвукового датчика расстояния, как показано ниже.

При подаче питания на схему генерируются ультразвуковые волны, которые передаются от датчика и отражаются назад от препятствия или объекта впереди него. Затем получатель получает его, и общее время, затрачиваемое на отправку и получение, используется для расчета расстояния между объектом и датчиком. Микроконтроллер используется для обработки и управления всеми операциями с использованием методов программирования.ЖК-дисплей подключен к цепи для отображения расстояния (обычно в см).

Практическое применение ультразвукового датчика

Ультразвуковые датчики со схемами могут использоваться для измерения расстояния до объекта. Этот метод используется там, где мы не можем реализовать обычные методы для измерения таких недоступных областей, как зоны с высокой температурой или давлением и т. Д. Комплект схемы проекта измерения расстояния на основе ультразвукового датчика показан на рисунке.

Блок-схема проектной электрической схемы ультразвукового датчика измерения расстояния показана на блок-схеме ниже.Он состоит из различных блоков, таких как блок питания, ЖК-дисплей, ультразвуковой модуль, объект, расстояние до которого необходимо измерить, и микроконтроллеры 8051.

Ультразвуковой преобразователь, используемый в этом проекте, состоит из ультразвукового передатчика и приемника. Волны, передаваемые ультразвуковым передатчиком, отражаются обратно в ультразвуковой приемник от объекта. Время, необходимое для отправки и приема этих волн, рассчитывается с использованием скорости звука.

Датчик касания

Датчики касания можно определить как переключатели, которые активируются касанием. Существуют различные типы сенсорных датчиков, которые классифицируются в зависимости от типа касаний, например, емкостной сенсорный переключатель, резистивный сенсорный переключатель и пьезосенсорный переключатель.

Датчик касания

Схема датчика касания

Схема представляет собой простое приложение сенсорного датчика, которое состоит из таймера 555, работающего в моностабильном режиме, сенсорного датчика или пластины, светодиода, батареи и основных электронных компонентов.

Цепь датчика касания

Цепь подключена, как показано на рисунке выше. В нормальном состоянии, когда сенсорная панель не трогается, светодиод остается в выключенном состоянии. Если один раз прикоснуться к сенсорной панели, таймеры 555 подадут сигнал. Регистрируя сигнал, полученный от сенсорной панели, таймер 555 активирует светодиод, и, таким образом, светодиод светится, указывая на прикосновение к сенсорному датчику или пластине.

Практическое применение сенсорного датчика

Сенсорная нагрузка предназначена для управления нагрузкой.Проектная схема переключателя нагрузки с сенсорным управлением показана на рисунке.

Сенсорный датчик нагрузки, основанный на принципе сенсорного управления, состоит из различных блоков, таких как блок питания, таймеры 555, сенсорная пластина или сенсорная панель, реле и нагрузка, как показано на блок-схеме сенсорного переключателя нагрузки.

555 таймеров, используемых в схеме, подключены в моностабильном режиме, который используется для управления реле для включения нагрузки на фиксированный промежуток времени. Триггерный штифт таймеров 555 соединен с сенсорной панелью, таким образом, таймеры 555 могут запускаться прикосновением.Каждый раз, когда таймер 555 запускается прикосновением (напряжение возникает при прикосновении к телу человека), он выдает высокий логический уровень в течение фиксированного интервала времени. Этот фиксированный интервал времени можно изменить, изменив соединение постоянной времени RC с таймером. Таким образом, выход таймера 555 управляет нагрузкой через реле, и нагрузка автоматически отключается через фиксированный промежуток времени.

Точно так же мы можем разрабатывать простые и инновационные проекты в области электрики и электроники, используя более совершенные датчики, такие как система автоматического открывания дверей на основе PIR-датчика.Генерация электроэнергии на основе датчиков давления, которая может быть реализована путем размещения пьезоэлектрических пластин (это один из типов датчиков давления) под прерывателем скорости на автомагистралях для выработки электроэнергии для уличных фонарей на автомагистралях. Схема датчика приближения на основе датчика приближения.

Теперь давайте продвинемся вперед и узнаем типы датчиков, основанные на каждой области, например, в IoT, робототехнике, строительстве и во многих отраслях.

Датчики в IoT

IoT — это платформа, на которой до недавнего времени он оставался центром всего, что связано с технологиями.Функция Интернета вещей состоит в том, чтобы доставлять различные типы информации и интеллекта с помощью различных датчиков. Эти датчики работают для сбора информации, работы с ней и обмена между несколькими подключенными устройствами. Со всей собранной информацией датчики обеспечивают автоматическое функционирование и делают технологию умнее. Ниже приведены типы датчиков в домене Интернета вещей.

Датчики приближения

Это тип датчика Интернета вещей, в котором он определяет наличие или отсутствие окружающего объекта или определяет свойства объекта.Затем он преобразует обнаруженный сигнал в форму, понятную пользователю, или может быть простым электронным устройством, которое не контактирует с ним.

Схема датчика приближения

Датчики приближения применяются в основном в сфере розничной торговли, где они могут обнаруживать движение и связь, существующую между продуктом и потребителем. Благодаря этому пользователи могут получать быстрые уведомления об обновлениях скидок и эксклюзивных предложениях интересных товаров. А другая область — автомобили.

Например, при движении задним ходом вы будете слышать звуки, если обнаружите какое-либо препятствие, и здесь реализована работа датчика приближения.

Существует много других типов датчиков приближения, а именно:

Химический датчик

Эти датчики используются в различных отраслях промышленности. Основная цель этих датчиков — сигнализировать о любых изменениях в жидкости или обнаруживать любые химические изменения в воздухе. Они крайне важны в больших городах, потому что важно искать перемены и обеспечивать безопасность населения.

Существенное внедрение химических сенсоров можно увидеть в коммерческих наблюдениях за атмосферой и в управлении процессами, которые могут быть как преднамеренно, так и случайно выделенными химическими веществами, опасными или радиоактивными воздействиями, многоразовыми операциями на космических станциях, в фармацевтической промышленности и во многих других.

Наиболее часто используемые химические сенсоры:

• Электрохимический газовый тип
• Химический полевой транзистор
• Химический резистор
• Недисперсионный ИК
• Тип стеклянного электрода pH
• Наностержень оксида цинка
• Флуоресцентный хлорид типа

Газовый сенсор

Они почти такие же, как химические датчики, но используются исключительно для наблюдения за изменениями качества воздуха и определения наличия различных типов газов.Как и химические датчики, они используются во многих областях, таких как сельское хозяйство, здравоохранение, производство, и используются для наблюдения за качеством воздуха, распознавания токсичного или горючего газа, наблюдения за опасными газами в угольной промышленности, нефтегазовом бизнесе, исследованиях химической лаборатории, машиностроении — красках. , пластмассы, резина, медицина и нефтехимия и другие.

Некоторые из наиболее часто используемых датчиков газа относятся к

• Тип водорода
• Тип контроля озона
• Гигрометр
• Датчик углекислого газа
• Электрохимический газообразный тип
• Тип каталитического шарика
• Тип загрязнения воздуха
• Окись углерода Тип обнаружения
• Тип обнаружения газа

Это все о газовых и химических датчиках и их типах.

Датчики влажности

Влажность — это термин, который определяется как количество пара, присутствующего в атмосферном воздухе или других газообразных веществах. Датчики влажности обычно используют датчики температуры, поскольку для большинства производственных операций требуются точные рабочие условия. С помощью измерения влажности можно убедиться, что вся процедура проходит легко, и когда происходит резкое изменение, они сразу же выполняются, поскольку эти датчики быстрее определяют изменение.

Во многих областях, например, в жилых и коммерческих помещениях, эти датчики влажности используются для отопления, вентиляции и охлаждения. Даже эти датчики можно наблюдать во многих других областях, таких как покраска, больницы, фармацевтика, метеорология, автомобилестроение, теплицы и промышленность по нанесению покрытий.

Это в основном используемые типы датчиков в домене IoT .

Датчики в робототехнике

Датчики имеют большее значение в робототехнике, поскольку они позволяют роботу получать информацию об окружающей среде и тем самым облегчают выполнение необходимых операций.Без внедрения этих датчиков роботы могут выполнять лишь несколько монотонных действий, ограничивающих возможности робота.

Обладая всеми этими способностями, роботы могут выполнять множество высокоуровневых операций. Давайте обсудим более подробно различные типы датчиков в робототехнике .

Датчик ускорения

Этот тип датчика используется для расчета значений угла и ускорения. Акселерометр в основном используется для расчета ускорения. Существует два типа сил, которые показывают воздействие на акселерометр, а именно:

Статическая сила — это сила трения, которая существует между любыми двумя объектами.Вычислив силу тяжести, можно узнать величину наклона робота. Этот расчет полезен для балансировки роботов или для определения движения робота на подъеме или на плоской кромке.

Dynamic Force — Измеряется как величина ускорения, необходимого для движения объекта. Расчет динамической силы с помощью акселерометра определяет скорость или скорость движения робота.

Эти датчики акселерометра доступны в нескольких конфигурациях.Тип выбора зависит от требований отрасли. Некоторые из параметров, которые необходимо проверить перед правильным выбором датчика, — это полоса пропускания, тип выхода, цифровой или аналоговый, общее количество осей и чувствительность.

На рисунке ниже показана принципиальная схема датчика ускорения.

Датчик ускорения

Датчик звука

Эти датчики обычно представляют собой микрофонные устройства, которые используются для определения звука и подачи соответствующего уровня напряжения на основе обнаруженного уровня звука.С помощью звукового датчика можно изготавливать небольшого робота для навигации в зависимости от уровня принимаемого звука.

По сравнению с датчиками света, процесс проектирования датчиков звука несколько сложен. Это связано с тем, что звуковые датчики обеспечивают очень минимальную разницу напряжений, и ее необходимо усиливать, чтобы обеспечить измеримое изменение напряжения. Схема переключения звукового датчика показана ниже:

Звуковой датчик

Световой датчик

Световые датчики — это своего рода преобразователи, которые используются для идентификации света и генерируют изменение напряжения, такое же, как интенсивность света, попадающего под световые датчики. .

В робототехнике существуют в основном два типа датчиков: фоторезисторные и фотоэлектрические. Даже есть другие типы световых сенсоров, которые не так много реализованы, как фототранзисторы и фотолампы.

Фоторезистор

Это вид резистора, который в основном используется для обнаружения света. При этом значение сопротивления изменяется в соответствии с уровнем интенсивности света. Свет, падающий на фоторезистор, имеет обратную зависимость от величины сопротивления фоторезистора.В большинстве случаев фоторезистор даже называют LDR, который является светозависимым резистором. Принципиальная схема фоторезистора показана ниже:

Фотоэлементы

Фотоэлементы — это устройства преобразования энергии, которые используются для преобразования солнечного излучения в форму электрической энергии. В основном они используются в процессе производства солнечных роботов. Отдельно фотоэлектрические элементы рассматриваются как устройства источников энергии, которые представляют собой приложение, объединенное как с конденсаторами, так и с транзисторами, и они могут преобразовать их в сенсорное устройство.

Тактильные датчики

Это тип датчика, который определяет контакт, который находится между датчиком и объектом. Тактильные датчики, вероятно, применяются в повседневных ситуациях, например, в лампах, которые тускнеют или увеличивают яркость путем прикосновения к их основанию и в кнопках подъема. Кроме того, существует множество обширных областей применения тактильных датчиков, о которых люди точно не знают. Основными типами тактильных датчиков являются

Датчик касания

Это датчик, который обладает способностью распознавать и идентифицировать прикосновение к объекту и датчику.Некоторые из устройств, в которых используются сенсорные датчики, — это концевые выключатели, микровыключатели и другие. Когда какой-либо из разъемов соприкасается с любой из твердых секций, это устройство становится более удобным, и это останавливает движение робота. Кроме того, он используется для проверки, когда у него есть датчик, используемый для измерения размера компонентов.

Датчик силы

Используется для измерения значений силы при выполнении нескольких операций, таких как разгрузка и погрузка машины, транспортировка материала и другие, выполняемые роботом.Этот датчик также широко используется при сборке для анализа проблем. В этом датчике реализовано несколько подходов, таких как совместное зондирование, тактильное зондирование.

Помимо этого, во многих отраслях промышленности существует множество типов датчиков. Давайте кратко рассмотрим:

Типы датчиков, используемых в строительстве

В основном используемые датчики в строительной индустрии:

• Датчики температуры
• Датчики обнаружения движения
• Электрические датчики напряжения и тока
• Дым и пожар датчики обнаружения
• Датчики камеры
• Датчики газа

Типы датчиков в дистанционном зондировании

Существуют в основном два типа датчиков дистанционного зондирования: активные и пассивные.

Активные датчики

Они генерируют энергию для сканирования предметов и местоположений, а затем датчик идентифицирует и вычисляет количество либо рассеянного назад, либо отраженного излучения от целевого объекта. Примерами активных датчиков являются РАДАР и ЛИДАР, где разница во времени между процессом излучения и процессом возврата рассчитывается путем определения площади, скорости и направления объекта.

Пассивные датчики

Эти датчики собирают излучение, которое либо излучается, либо отражается окружающими объектами или объектами.Наиболее ярким примером пассивного датчика является отраженный солнечный свет. И другие примеры — радиометры, объекты с зарядовой связью, инфракрасный порт и работа с пленочными фотоаппаратами.

Классификация датчиков в дистанционном зондировании:

Типы датчиков в дистанционном зондировании

Для разработки различных типов схем на основе датчиков вы можете загрузить нашу бесплатную электронную книгу, чтобы самостоятельно разрабатывать проекты электроники. Вы также можете обратиться к нам за технической помощью, разместив свои идеи в разделе комментариев ниже.Вот вам вопрос, какие еще типы датчиков и в основном схемотехника датчиков потока?

Что такое датчик? Различные типы датчиков с приложениями

Различные типы датчиков с приложениями

Введение в датчики

В мире полно датчиков. В нашей повседневной жизни мы сталкиваемся с автоматизацией во всех сферах деятельности. Автоматизация включает в себя включение света и вентиляторов с помощью мобильных телефонов, управление телевизором с помощью мобильных приложений, регулировку температуры в помещении, датчики дыма и т. Д.Все это делается с помощью датчиков. В наши дни любой продукт на базе встроенной системы имеет встроенные датчики.

Существует множество приложений, таких как камера видеонаблюдения с мобильным управлением, приложения для мониторинга и прогнозирования погоды и т. Д. Датчики играют очень важную роль в мониторинге и обнаружении в сфере здравоохранения. Поэтому, прежде чем создавать датчик, использующий приложение, мы должны понять, что именно делает датчик и сколько типов датчиков доступно.

Что такое датчик?

Датчик определяется как устройство или модуль, который помогает обнаруживать любые изменения физических величин, таких как давление, сила или электрическая величина, такая как ток или любая другая форма энергии .Наблюдая за изменениями, датчик отправляет обнаруженный ввод на микроконтроллер или микропроцессор.

Наконец, датчик выдает читаемый выходной сигнал, который может быть оптическим, электрическим или сигналом любой формы, который соответствует изменению входного сигнала. В любой системе измерения датчики играют главную роль. Фактически, датчики — это первый элемент блок-схемы системы измерения, который напрямую контактирует с переменными для получения достоверных выходных данных. Теперь вы знаете Что на самом деле означает датчик ? дайте нам знать о некоторых его типах и их применениях, как показано ниже.

Классификация датчиков

1. Активные и пассивные датчики
2. Аналоговые и цифровые датчики

Активные датчики:

Активные датчики — это датчики, которые вырабатывают выходной сигнал с помощью внешнего источника возбуждения. Собственные физические свойства датчика меняются в зависимости от приложенного внешнего воздействия. Поэтому их также называют самогенерирующимися датчиками.

Примеры: LVDT и тензодатчик.

Пассивные датчики:

Пассивные датчики — это тип датчиков, которые вырабатывают выходной сигнал без помощи внешнего источника возбуждения. Им не нужны дополнительные стимулы или напряжение.

Пример: термопара, которая генерирует значение напряжения, соответствующее приложенному теплу. Не требует внешнего источника питания.

Аналоговые и цифровые датчики

Различные типы цифровых и аналоговых датчиков перечислены ниже один за другим с указанием их приложений.

Различные типы датчиков

Существуют различные типы датчиков, используемых для измерения физических свойств, таких как сердцебиение и пульс, скорость, теплопередача, температура и т. Д. Типы датчиков перечислены ниже, и мы обсудим обычные типы один за другим в деталях с использованием и приложениями.

Щелкните изображение, чтобы увеличить

Типы датчиков

Аналоговые датчики

Датчик, который выдает непрерывный по времени сигнал с аналоговым выходом, называется аналоговыми датчиками.Генерируемый аналоговый выход пропорционален измеренному или входному сигналу, подаваемому в систему. Как правило, на выходе создается аналоговое напряжение в диапазоне от 0 до 5 В или ток. Различные физические параметры, такие как температура, напряжение, давление, смещение и т. Д., Являются примерами непрерывных сигналов.

Примеры: акселерометры, датчики скорости, датчики давления, световые датчики, датчики температуры.

ИК-датчик (инфракрасный датчик)

Когда мы смотрим на электромагнитный спектр, инфракрасная область делится на три области: ближняя инфракрасная, средняя инфракрасная и дальняя инфракрасная области.Инфракрасный спектр имеет более высокий частотный диапазон, чем микроволновый, и меньшую частоту, чем видимый свет. Инфракрасный датчик используется для излучения и обнаружения ИК-излучения. По этому принципу ИК-датчик может использоваться в качестве детектора препятствий. Есть два типа ИК-датчиков: активные и пассивные ИК-датчики.

Пассивный ИК-датчик: Когда датчик не использует какой-либо ИК-источник для обнаружения энергии, излучаемой препятствиями, он действует как пассивный ИК-датчик. Такие примеры, как термопара, пироэлектрический детектор и болометры, относятся к пассивным датчикам.

Активный ИК-датчик: Когда есть два компонента, которые действуют как ИК-источник и ИК-детектор, они называются активным датчиком. Светодиод или лазерный диод действуют как источник ИК-излучения. Фотодиод или фототранзисторы действуют как ИК-детектор.

Связанное сообщение: Схема, работа и применение инфракрасного датчика движения PIR

Датчики температуры и термопары

Как уже говорилось, аналоговый датчик выдает сигналы, которые непрерывно меняются во времени.Выходное значение датчика будет очень маленьким в диапазоне микровольт или милливольт. По этой причине для усиления требуются схемы формирования сигнала. Аналогово-цифровые (АЦП) преобразователи используются для преобразования полученного аналогового сигнала в цифровое значение.

Датчик температуры определяет температуру и измеряет ее изменения. Другими типами датчиков температуры являются термопары, термисторы, резистивные датчики температуры (RTD) и микросхемы датчиков температуры (LM35) и т. Д.

Датчик приближения

Датчик приближения — это тип бесконтактного датчика, который используется для обнаружения объектов. У него нет физического контакта с объектом. Объект, расстояние до которого необходимо измерить, называется целью. В датчике приближения используется инфракрасный свет или электромагнитное излучение. Существуют различные типы датчиков приближения, такие как индуктивные, емкостные, ультразвуковые и т. Д. Приложения: обнаружение объектов для измерения скорости, идентификации вращения, обнаружения материала, датчик парковки заднего хода, подсчет объектов.

Ультразвуковой датчик

Ультразвуковые датчики используются для измерения расстояния или времени прохождения с помощью ультразвуковых волн. Источник будет использоваться для излучения ультразвуковой волны. После того, как волна попадает в цель, волны отражаются, и детектор улавливает сигнал. Время прохождения между прошедшей волной и отраженной волной измеряется с помощью ультразвукового датчика. В оптических датчиках используются два разных элемента: передатчик и приемник. В то время как ультразвуковой датчик использует один элемент для передачи и приема.

Акселерометры и датчик гироскопа

Акселерометр — это тип датчика, который используется для обнаружения изменений положения, скорости и вибрации путем определения движения. Он может быть аналогового или цифрового типа. В аналоговом акселерометре, в зависимости от величины ускорения, приложенного к акселерометру, вырабатывается непрерывный аналоговый сигнал напряжения.

Датчик гироскопа для определения и определения ориентации с помощью силы тяжести Земли i.е. он измеряет угловую скорость. Основное различие между акселерометрами и датчиками гироскопа заключается в том, что гироскоп может определять вращение, а акселерометр — нет. Другими словами, гироскоп измеряет любое вращение и не подвержен влиянию ускорения, а акселерометр не может отличить вращение от ускорения и не может работать, когда находится в центре вращения.

Датчик давления

Датчик давления работает по приложению входного напряжения и значения давления.Он производит аналоговое выходное напряжение.

Датчик Холла

Датчик, работающий по принципу магнитного эффекта, называется датчиком Холла. Магнитное поле является входом, а электрический сигнал — выходом. Для активации датчика Холла применяется внешнее магнитное поле. Все магниты имеют две важные характеристики, а именно плотность потока и полярность. Плотность магнитного потока всегда присутствует вокруг объекта. Следовательно, выходной сигнал датчика Холла будет функцией плотности потока.

Приложения: Одно из основных применений магнитных датчиков — в автомобильных системах для определения положения, расстояния и скорости. Например, угловое положение коленчатого вала для угла зажигания свечей зажигания, положение автомобильных сидений и ремней безопасности для управления подушками безопасности или определение скорости вращения колес для антиблокировочной тормозной системы (ABS). Датчики на эффекте Холла используются для определения положения GPS, определения скорости и управления двигателем.

Датчик веса

Датчик веса используется для измерения веса.Вход — сила или давление, выход — значение электрического напряжения. Датчик веса измеряет вес объекта косвенным методом. Существует несколько типов весоизмерительных ячеек, а именно весоизмерительные ячейки с балкой, одноточечные весоизмерительные ячейки и тензодатчики сжатия.

Весоизмерительный датчик с балкой: Используется в промышленных приложениях , таких как машины, взвешивание резервуаров, медицинское оборудование

Одноточечный датчик веса: Они используются для низких приложений измерения веса таких как сборники мусора и машины

Датчик нагрузки сжатия: Используется для приложений измерения большого веса , таких как медицинское устройство, для управления насосом.

Применение аналоговых датчиков

Для обнаружения скрытых следов, неоднородностей в металлах, композитах, пластмассах, керамике, а также для определения уровня воды.

Цифровые датчики

Когда данные преобразуются и передаются в цифровом виде, они называются цифровыми датчиками. Цифровые датчики — это те, которые выдают дискретные выходные сигналы. Дискретные сигналы не будут непрерывными во времени и могут быть представлены в «битах» для последовательной передачи и в «байтах» для параллельной передачи.Величина измерения будет представлена ​​в цифровом формате. Цифровой выход может быть в виде логической 1 или логического 0 (ВКЛ или ВЫКЛ). Цифровой датчик состоит из датчика, кабеля и преобразователя. Измеренный сигнал преобразуется в цифровой сигнал внутри самого датчика без каких-либо внешних компонентов. Кабель используется для передачи на большие расстояния.

Датчик освещенности

Цифровой светодиод или оптический детектор, используемый для создания цифрового сигнала для измерения скорости вращения вала.К вращающемуся валу прикреплен диск. Вращающийся вал имеет по окружности прозрачные прорези. Когда вал вращается с определенной скоростью, вместе с ней вращается и диск. Датчик проходит через каждую прорезь на валу, что создает выходной импульс в виде логической 1 или логического 0. Выходные данные отображаются на ЖК-дисплее после прохождения через счетчик / регистр.

Цифровой акселерометр

Цифровой акселерометр генерирует выходной сигнал прямоугольной формы переменной частоты. Метод создания прямоугольной волны — широтно-импульсная модуляция (ШИМ).На выходе ШИМ-сигнала ширина импульса прямо пропорциональна значению ускорения.

Другие типы цифровых датчиков: цифровой датчик температуры, энкодеры и т. Д.

Применение цифровых датчиков

1. Обнаружение утечек в газовых трубах и кабелях с помощью датчика давления
2. Контроль давления в шинах
3. Контроль воздушного потока
4. Уровень измерения
5. Ингаляторы (медицинский прибор)

Применение датчиков в реальном времени

Применение ИК-датчика:

Радиационные термометры: Работает благодаря наличию ИК-датчика.Температура объекта измеряется с помощью радиационных термометров

Устройства ИК-изображения: ИК-датчики используются для отображения объектов. Они используются в тепловизионных камерах, которые используются как неинвазивный метод визуализации.

ИК-пульт дистанционного управления для телевизора: В наши дни пульты дистанционного управления для телевизора с ИК-подсветкой используются дома и в кинотеатрах. Они используют инфракрасный свет в качестве источника для общения. Пульт от телевизора состоит из кнопок и печатной платы. Печатная плата состоит из электрической схемы, которая используется для считывания или обнаружения нажатой кнопки.После нажатия кнопки сигнал передается в форме кода Морзе. Транзисторы используются для усиления сигнала. Наконец, он достигает ИК-светодиода. Конец печатной платы будет подключен к ИК-светодиоду. Датчик размещается на приемном конце телевизора. ИК-светодиод излучает ИК-свет, и датчик его распознает.

Внутри автомобиля — приложения датчика рулевого управления: В автомобиле датчики рулевого управления очень важны. Они измеряют угол поворота рулевого колеса и помогают в навигации.Эти датчики играют роль в системе электронного рулевого управления и рулевого управления с электроусилителем.

Внутри смартфона — Сенсорные приложения: В современном мире смартфон есть у каждого человека. Мобильные технологии содержат множество датчиков и средств автоматизации. Различные типы датчиков, такие как отпечаток пальца, магнитометр, гироскоп, акселерометр, барометр, термометр, датчик приближения, монитор сердечного ритма, датчики света и многие другие.

Об авторе: Видья.M

— Бакалавр технологий (B.Tech) в области электроники и приборостроения, 2011 г. — Магистр технологий (M.Tech) в области биомедицинской инженерии, 2014 г. — В настоящее время работает доцентом, Департамент контрольно-измерительной техники, Индия.

Вы также можете прочитать:

Какие существуют типы датчиков, классификация и их применение?

Эта статья познакомит вас с различными типами датчиков и их применением.Начнем с определения сенсора и классификации сенсоров. Затем мы обсудим возможные варианты применения датчиков. И как выбрать датчик, который лучше всего подходит для вашего приложения или проекта. Наконец, мы сразу перейдем к этому и начнем демонстрировать каждый датчик по очереди. Это может быть долгое чтение, но оно определенно информативно и полезно. И без лишних слов, приступим!

---

1 Что такое датчик?

Датчик — это электронное устройство, которое используется для измерения некоторых физических параметров (например,г. температура, давление, сила света и т. д.). Выходной сигнал электронного датчика — это аналоговый или цифровой электрический сигнал. Обработка выходного сигнала датчика может выполняться аппаратно (с использованием дискретных электронных элементов) или программно (с использованием каких-либо микроконтроллеров или MPU).

У каждого датчика свой принцип работы в зависимости от физической конструкции и физических параметров, которые он фактически измеряет. Общим для всех датчиков является то, что все они преобразуют физический параметр (например, температуру) в электрический сигнал.Но каждый из них имеет определенную передаточную функцию (для аналоговой) или определенную коммуникационную шину, например SPI, UART и т. Д. (Для цифровых). Эти конкретные детали полностью показаны в техническом описании каждого датчика с типовой схемой подключения и способами подключения к нему.

---

2 Классификация датчиков

На самом деле существует множество классификаций датчиков. Мы можем классифицировать датчики в зависимости от типа выходного сигнала или физических параметров, которые они измеряют, и другие соображения, которые могут привести к различным способам классификации датчиков.Однако в этой статье я расскажу о нескольких способах классификации датчиков. Первый из них — это тип выходного сигнала, а второй — физический параметр, который они измеряют.

2.1 Классификация выходных сигналов датчика

Аналоговый выход	Цифровой выход
Выход этих датчиков представляет собой аналоговое напряжение, которое вы можете измерить, а затем определить требуемый физический параметр с помощью датчика. функция передачи.Он также может быть емкостным, резистивным или каким-либо аналоговым.	Выход этих датчиков — цифровые данные, которые вы можете считывать через последовательные или параллельные коммуникационные шины (как UART, SPI, I2C и т. Д.). Типичный формат данных точно указан в таблице данных датчика.
Пример : Датчик температуры (в частности, LM35) является аналоговым датчиком, выход которого	Пример : Датчик акселерометра (ADXL345) представляет собой цифровой датчик, который отправляет свои выходные данные через двухпроводную шину I2C. .

2.2 Классификация физических параметров датчика

Существуют датчики для измерения всего, о чем вы только можете подумать, и вот таблица наиболее распространенных.

Датчик положения Датчик положения

Датчики температуры	Химические датчики	Датчики приближения	Датчики касания
Датчики света	Датчик наклона	Металлодетекторы	Камеры		Датчик влажности	Датчик влажности	910	Датчик цвета
Датчик тока	Датчик давления	Датчик отпечатков пальцев	GPS
Датчик скорости двигателя	Датчик изгиба	PIR Датчик	Датчик	Датчик положения Lidar	Lidar	Lidar	Датчик гироскопа	Датчик акселерометра
Датчик цифрового компаса	Датчик звука (Mic.)	ИК-датчик	Датчик одометра
И многие другие датчики. Этого достаточно для данной статьи!

---

3 Области применения датчиков

Датчики существуют с первых дней появления электричества и используются в очень широком диапазоне приложений. Мы используем датчики в проектах электроники, робототехники, промышленности и многом другом. Ниже приведен краткий список типичных применений датчиков.

• Автоматизация
• Робототехника
• Встроенные системы
• Компьютеры
• Умные автомобили
• Авионика
• Спутники
• Умные дома
• Смартфоны
• Умные часы
• Энергетические установки
• Дистанционное зондирование
• Связь
• и т. Д.

Почти во всех встроенных системах и электронных устройствах будет по крайней мере пара датчиков, обеспечивающих некоторую обратную связь для физических свойств, таких как температура, давление и т. Д.Этот список можно продолжить, и создание исчерпывающего полного списка для всех возможных применений датчиков не входит в задачу данной статьи. Это просто должно дать вам представление о как можно большем количестве возможностей.

---

4 Как правильно выбрать датчик?

При выборе датчика для вашего проекта необходимо учитывать множество факторов. Но все начинается с выбора физического параметра, который вы хотите измерить. Затем пришло время рассмотреть некоторые другие факторы, чтобы получить лучшие датчики с наилучшими результатами и в рамках заданных ограничений, таких как бюджет, точность и т. Д.Ниже приведены некоторые из наиболее важных факторов, которые следует учитывать.

4.1 Рабочий диапазон

Наиболее важным фактором, который следует учитывать при выборе датчика, является рабочий диапазон. Если вы проектируете систему котла, которая будет контролировать кипение некоторой жидкости при 500 ° C, вам не следует использовать небольшой датчик LM35, который может считывать только температуру до 150 ° C. Вы должны убедиться, что датчик соответствует требованиям вашего приложения к диапазону, чтобы подобрать для него подходящий датчик.

4.2 Точность (разрешение)

Определите требуемое разрешение (точность) датчика, которое требуется вашим приложениям, прежде чем выбирать датчик. Например, датчика температуры с точностью до 1 ° C будет достаточно для конструкции встраиваемой системы котла. Однако одного и того же датчика с такой же точностью может быть недостаточно для некоторых важных научных экспериментов или устройств, требующих точности 0,1 ° C. Итак, есть компромисс, и вы должны принять собственное решение, основываясь на технических характеристиках вашей системы.

4.3 Общая стоимость

Электронные датчики имеют широкий диапазон цен. Несложно догадаться, что датчики высокой точности всегда намного дороже, чем датчики низкой точности. Широкий динамический диапазон эксплуатации также играет роль в определении цены датчика и т. Д. Дело в том, что вы должны убедиться, что вы выбираете датчик, который дает наилучшие результаты в рамках разрешенного бюджета для проектов. Да, вы можете отказаться от разрешения и все равно получить достойный проект с небольшой ошибкой на выходе, но, по крайней мере, он работает! вместо того, чтобы тратить весь бюджет на высокотехнологичный датчик высокого класса, не оставляя денег на другие детали.В этом суть, и вам снова придется принять решение об этих компромиссах, учитывая точную ситуацию и спецификации приложения для вашего проекта.

4.4 Метод сопряжения

Как мы заявляли ранее, некоторые датчики являются аналоговыми, а другие — цифровыми. Следовательно, существуют различные способы сопряжения и считывания этих датчиков с помощью аналоговых входных контактов MCU. Или подключите его к последовательной шине, такой как UART, SPI или I2C. Вы также должны выбрать тип интерфейса, который ваше приложение может обрабатывать гораздо более плавно, без проблем или исчерпания последовательных портов.

4.5 Скорость передачи данных (для цифровых датчиков)

Цифровые датчики могут отправлять вам показания (данные) со скоростью, которую мы называем частотой дискретизации. Обычно скорость датчиков определяется в ksp / s (килограммах выборок в секунду), что составляет тысячу точек выборки (показаний) в секунду. Некоторые датчики могут выдавать до нескольких Msp / s. В большинстве случаев это программируемая функция сенсорных модулей. И вы должны проверить, предоставляет ли эта скорость данных вашему MCU информацию, необходимую для запуска алгоритма, или безупречного выполнения требуемых вычислений.

4.6 Документация

Хорошая документация — ключ к выбору датчика. Конечно, вы не хотите создавать датчик, для которого есть только пара китайских статей, в которых не описывается ничего полезного о том, как использовать этот дрянной датчик, даже если он очень дешевый!

Перед покупкой датчика проверьте техническое описание и убедитесь, что оно очень четкое и содержит информацию, необходимую для подключения и запуска в вашей системе. Большинство качественных датчиков поставляются с очень четким и кратким описанием всех характеристик и параметров.Со схемами подключения, режимом работы и, возможно, некоторыми фрагментами кода для проверки!

---

5 Как получить лучшую коллекцию датчиков?

Я настоятельно рекомендую следующий комплект, который состоит из 37 различных модулей датчиков, которые легко подключаются к платам Arduino и другим системам на основе микроконтроллеров. Таким образом, вы можете получить практический опыт и поэкспериментировать с различными датчиками, чтобы в будущем вы могли создать приложение на основе датчиков.Этот комплект доступен на Amazon.com, и вы найдете эскизы Arduino повсюду в Интернете, чтобы начать работу с каждым из этих датчиков.

---

Различные типы датчиков

Датчики температуры

Полупроводниковые датчики температуры — это устройства, которые имеют форму интегральных схем, то есть IC, поэтому широко известны как датчики температуры IC. Эти электронные устройства производятся таким же образом, как и современные электронные полупроводниковые устройства, такие как микропроцессоры.На тонких кремниевых пластинах можно изготовить более тысячи устройств. Целый ряд новых полупроводниковых датчиков температуры поступает от разных производителей. Однако самые популярные из них — AD590 и LM35.
Их конструкция основана на том факте, что полупроводниковые диоды обладают температурно-чувствительными характеристиками зависимости напряжения от тока. Когда два идентичных транзистора работают при постоянном соотношении плотностей тока коллектора, разница в напряжениях база-эмиттер прямо пропорциональна абсолютной температуре.

Термистор с отрицательным температурным коэффициентом ( NTC ). Эффективный рабочий диапазон от -50 до 250 ° C.

Датчик температуры сопротивления ( RTD ), также известный как термометр сопротивления. Платиновые RTD предлагают довольно линейный выходной сигнал с высокой точностью (от 0,1 до 1 ° C) в диапазоне от -200 до 600 ° C. Обеспечивая высочайшую точность, RTD также, как правило, являются самыми дорогими датчиками температуры.

Термопара .Термопара — это электрическое устройство, состоящее из двух разнородных электрических проводников, образующих электрические соединения при разных температурах. Термопара создает зависящее от температуры напряжение в результате термоэлектрического эффекта, и это напряжение можно интерпретировать как измерение температуры. Термопары — широко используемый тип датчика температуры.

Термопары — это нелинейные датчики, требующие преобразования при использовании для контроля температуры и компенсации, обычно выполняемой с использованием LUT (справочная таблица).Точность невысокая, от 0,5 ° C до 5 ° C. Однако они работают в самом широком диапазоне температур от -200 ° C до 1750 ° C.

---

Датчики давления

Датчики давления используются для измерения давления газов и жидкостей. Датчики давления используются для управления и контроля в тысячах повседневных приложений. Датчики давления также могут использоваться для косвенного измерения других переменных, таких как поток жидкости / газа, скорость, уровень воды и высота.

Различные типы датчиков давления

Датчики давления можно классифицировать по диапазонам давления, в которых они измеряют рабочие температурные диапазоны, и, что наиболее важно, по типу измеряемого давления.Датчики давления имеют разные названия в зависимости от их назначения, но одна и та же технология может использоваться под разными названиями.

1 Датчик абсолютного давления
Этот датчик измеряет давление относительно идеального вакуума.

2 Датчик избыточного давления
Этот датчик измеряет давление относительно атмосферного. Манометр в шинах — это пример измерения манометрического давления; когда он показывает ноль, то измеряемое давление совпадает с давлением окружающей среды.

3 Датчик давления вакуума
Этот термин может вызвать путаницу. Его можно использовать для описания датчика, который измеряет давление ниже атмосферного, показывая разницу между низким давлением и атмосферным давлением, но его также можно использовать для описания датчика, который измеряет абсолютное давление относительно вакуума.

4 Датчик перепада давления
Этот датчик измеряет разницу между двумя давлениями, по одному с каждой стороны датчика.Датчики перепада давления используются для измерения многих свойств, таких как падение давления на масляных фильтрах или воздушных фильтрах, уровни жидкости (путем сравнения давления над и под жидкостью) или скорости потока (путем измерения изменения давления через ограничение). С технической точки зрения, большинство датчиков давления на самом деле являются датчиками дифференциального давления; например, датчик избыточного давления — это просто датчик перепада давления, одна сторона которого открыта для окружающей атмосферы.

---

Химические сенсоры

Химический сенсор — это автономное аналитическое устройство, которое может предоставлять информацию о химическом составе окружающей среды, то есть о жидкой или газовой фазе.Информация предоставляется в виде измеримого физического сигнала, который коррелирует с концентрацией определенного химического вещества. К химическим сенсорам относятся сенсор газа, сенсор метана, сенсор водорода, сенсор углекислого газа и т. Д.

Химические сенсоры широко используются в биомедицинских сенсорных и диагностических устройствах. Этот тип датчиков используется для диагностики газообразных проблем, таких как концентрация химических веществ в организме человека. Цели мониторинга химической активности в организме измеряются химическими датчиками.Высокая химическая чувствительность графена делает его наиболее востребованным компонентом биомедицинских устройств.

Вот несколько примеров модулей химических датчиков, которые вы можете получить и подключить к своей системе на базе микроконтроллера, например, Arduino или чему-то еще.

Датчик газа	Датчик углекислого газа	Датчик алкоголя	Датчик метана

9 Определение влажности это процент присутствия h3O в атмосфере (воздухе), это количество водяного пара, присутствующего в воздухе определенной области.Измерение влажности в промышленности имеет решающее значение, поскольку оно может повлиять на коммерческую стоимость продукта, а также на здоровье и безопасность персонала. Следовательно, измерение влажности очень важно, особенно в системах управления производственными процессами и комфортом человека.

Влажность также может повлиять на металлическое оборудование и повредить его, ускоряя процесс химической коррозии. В этих местах вообще нежелательна высокая влажность. Однако в некоторых случаях, например, в сельском хозяйстве, влажность — это хорошо для некоторых растений, и, следовательно, это может быть действительно хорошо.

Самый распространенный модуль для измерения влажности DT11 (на Amazon.com). Вы можете подключить его к Arduino и сделать станцию ​​измерения влажности своими руками за несколько минут. И, конечно же, вы можете использовать его во многих других проектах, где вам нужно измерить процент влажности воздуха.

---

Датчики тока

Датчик тока — это электронное устройство, которое может обнаруживать электрический ток постоянного или переменного тока в проводе и генерировать сигнал, пропорциональный этому току.Сгенерированный сигнал может быть аналоговым напряжением или током или даже цифровым выходом. Сгенерированный сигнал может затем использоваться для отображения измеренного тока в амперметре, или может быть сохранен для дальнейшего анализа в системе сбора данных, или может использоваться для целей управления.

Обычно мы используем датчики тока для определения потребляемой мощности нагрузки или, возможно, оценки крутящего момента в двигателях постоянного тока. На самом деле существуют безграничные возможности для современных приложений датчиков. Вы можете легко подключить этот датчик к любому микроконтроллеру.Вот изображение самого распространенного модуля датчика тока в пространстве производителей.

Датчики тока на эффекте Холла состоят из сердечника, устройства на эффекте Холла и схемы формирования сигнала. Датчик работает, когда токопроводящий провод проходит через магнитопроницаемый сердечник, который концентрирует магнитное поле проводника. Датчик на эффекте Холла, установленный внутри сердечника, расположен под прямым углом к ​​сосредоточенному магнитному полю, и постоянный ток (в одной плоскости) возбуждает датчик Холла.Затем на активированный датчик Холла воздействует магнитное поле от сердечника, которое создает разность потенциалов, которую можно измерить и усилить для дальнейшей обработки и мониторинга любым микроконтроллером.

Датчик тока на эффекте Холла

---

Датчик вибрации

Обычно для обнаружения вибрации используются датчики трех различных типов: смещения, скорости и ускорения. Датчики перемещения измеряют изменения расстояния между вращающимся элементом машины и ее неподвижным корпусом (рамой).Датчики смещения имеют форму зонда, который вставляется в отверстие, просверленное и врезанное в раму машины, прямо над поверхностью вращающегося вала. Датчики скорости и ускорения, напротив, измеряют скорость или ускорение любого элемента, к которому прикреплен датчик, которым обычно является какая-то внешняя часть рамы машины.

Существует множество приложений, которые вы можете спроектировать и создать с помощью датчика вибрации, и он варьируется от небольших носимых устройств до систем отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха. Другие примеры включают: автомобильные промышленные приложения и системы управления и контроля двигателей.

Измерение вибрации также может быть полезно для робототехники, особенно мобильных роботов. Вы можете сказать, действительно ли ваш робот во что-то врезался, двигается ли он по ровной или неровной дороге. Есть много возможностей и разных способов использовать датчик вибрации в ваших проектах.

Модуль датчика вибрации

---

Звуковые датчики

Есть много приложений, где вам нужно сделать вашу систему звуковой. Может быть, отвечать на какие-то звуковые сигналы или голосовые команды или что-то еще.Существует много типов звуковых устройств, в этой статье я выделю несколько из них. Во-первых, это микрофоны, которые являются наиболее распространенными устройствами для улавливания звуковых волн и преобразования их в электрический сигнал. И второй тип — это пьезоэлементы, которые также преобразуют давление в небольшие электрические сигналы. Звук распространяется по воздуху как волна давления, и именно это заставляет пьезоэлектрические элементы генерировать аналогичную волну, но в форме электрического сигнала.

Микрофоны

Микрофон — самый распространенный датчик звука в мире. Он действительно присутствует в наших смартфонах, ноутбуках и во всех звуковых системах, независимо от того, встроен он или автономен. Типичный микрофон преобразует звуковые волны в электрические сигналы, которые могут быть усилены или отправлены на DSP (процессор цифровых сигналов) для дальнейшей обработки или анализа. Существуют разные типы микрофонов в зависимости от конструкции и принципа работы.

Электретный микрофон — это тип микрофона на основе электростатического конденсатора, который устраняет необходимость в поляризующем источнике питания за счет использования постоянно заряженного материала.Электрет — это стабильный диэлектрический материал с постоянно встроенным статическим электрическим дипольным моментом (который из-за высокого сопротивления и химической стабильности материала не разлагается в течение сотен лет). Название происходит от электростатического и магнитного; проводя аналогию с образованием магнита путем совмещения магнитных доменов в куске железа.

Электретный микрофон	Конденсаторный микрофон

Пьезоэлектрические элементы

пьезоэлектрический датчик изменения давления в пьезоэлектрическом датчике для измерения давления пьезоэлектрический датчик , ускорение, температура, деформация или сила путем преобразования их в электрический заряд.Пьезоэлектрические датчики — универсальные инструменты для измерения различных процессов. Они используются для обеспечения качества, контроля процессов, а также для исследований и разработок во многих отраслях промышленности.

Они успешно используются в различных приложениях, таких как медицина, авиакосмическая промышленность, ядерное приборостроение, а также в качестве датчика наклона в бытовой электронике или датчика давления в сенсорных панелях мобильных телефонов. В автомобильной промышленности пьезоэлектрические элементы используются для контроля процесса сгорания при разработке двигателей внутреннего сгорания.

Одним из недостатков пьезоэлектрических датчиков является то, что их нельзя использовать для действительно статических измерений. Статическая сила приводит к возникновению фиксированного заряда на пьезоэлектрическом материале. В обычной считывающей электронике несовершенные изоляционные материалы и снижение внутреннего сопротивления датчика вызывают постоянную потерю электронов и приводят к уменьшению сигнала. Повышенные температуры вызывают дополнительное падение внутреннего сопротивления и чувствительности. Основное влияние на пьезоэлектрический эффект заключается в том, что с увеличением давления и температуры чувствительность снижается из-за образования двойников.

Приложения

Существует множество различных приложений для звуковых датчиков и микрофонов, вот краткий список некоторых приложений, которые зависят от звуковых датчиков.

Микрофоны используются во многих приложениях, таких как телефоны, слуховые аппараты, системы громкой связи для концертных залов и массовых мероприятий, производство кинофильмов, прямая и записанная аудиотехника, звукозаписи, двусторонние радиоприемники, мегафоны, радио- и телевещание, и в компьютерах для записи голоса, распознавания речи, VoIP и для неакустических целей, таких как ультразвуковые датчики или датчики детонации.Еще одно интересное приложение — распознавание голоса, которое вы можете легко реализовать с помощью этого модуля (на Amazon.com), которое разгружает задачу обработки и распознавания голоса с главного контроллера, что дает вам больше процессорного времени и гибкости.

---

Магнитный датчик

Магнитные датчики предназначены и используются для определения напряженности магнитного поля из-за наличия магнитов. Магнитные датчики бывают разных типов и форм. Некоторые из них предназначены для работы в бесконтактных приложениях, например, в индикаторах закрытия дверей.Другие типы используют зондирование на эффекте Холла для дистанционного определения силы магнитного поля.

Магнитные датчики часто используются для обеспечения безопасности и военных приложений, таких как обнаружение, распознавание и локализация ферромагнитных и проводящих объектов, навигация, отслеживание местоположения и противоугонные системы. Существует так много приложений, которые вы можете создать или построить с помощью датчиков этого типа. Просто изучите, прежде чем выбрать подходящий для ваших целей.

---

Датчик света

Датчики света — это тип датчиков, которые могут определять интенсивность света в окружающей среде.Существует множество типов световых датчиков в зависимости от принципа работы и типа световой энергии, которую они могут обнаруживать (окружающий свет, ИК, лазер и т. Д.). В этой статье я упомяну пару датчиков света, LDR (светозависимое сопротивление) и фотопроводящий элемент.

LDR

Фоторезистор (или светозависимый резистор, LDR или фотопроводящий элемент) представляет собой регулируемый светорезистор. Сопротивление фоторезистора уменьшается с увеличением интенсивности падающего света.Другими словами, он проявляет фотопроводимость. Фоторезистор может применяться в схемах светочувствительных детекторов, а также в схемах переключения, активируемых светом и темнотой.

Фоторезистор изготовлен из высокоомного полупроводника. В темноте фоторезистор может иметь сопротивление до нескольких мегом (МОм), а на свету фоторезистор может иметь сопротивление всего несколько сотен Ом. Если свет, падающий на фоторезистор, превышает определенную частоту, фотоны, поглощаемые полупроводником, дают связанным электронам достаточно энергии для прыжка в зону проводимости.Полученные в результате свободные электроны (и их дырочные партнеры) проводят электричество, тем самым снижая сопротивление.

PhotoDetector

Фотодетекторы, также называемые фотосенсорами, представляют собой датчики света или другого электромагнитного излучения. Фотодетектор имеет p – n переход, который преобразует фотоны света в ток. Поглощенные фотоны образуют электронно-дырочные пары в обедненной области. Фотодиоды и фототранзисторы — несколько примеров фотодетекторов. Солнечные элементы преобразуют часть поглощенной световой энергии в электрическую.

---

Датчик цвета

Фактически, цвет объекта, который мы видим, представляет собой хроматический свет, который объект отражает в белом свете после того, как он поглощает остальные цвета. Белый цвет представляет собой смесь различных видимых цветов, что означает, что он включает в себя каждый цветной свет, такой как красный (R), зеленый (G), синий (B). Согласно теории трех основных цветов, любой цвет получается путем смешивания трех основных цветов (красного, зеленого и синего) в определенной пропорции. Таким образом, зная пропорцию, можно получить цвет тестируемого объекта.

Датчик цвета действительно подвергает противоположный объект воздействию белого света, а затем поглощает обратно отраженный свет от объекта. Этот отраженный свет проходит через фильтры для красного, зеленого и синего цветов. Затем интенсивность света каждого цвета легко определяется, и датчик выводит эти сигналы на микроконтроллер, чтобы вы могли определить цвет объекта с помощью приложения на базе Arduino или любого другого микроконтроллера. Примером датчика цвета является TCS3200, как показано на рисунке ниже.

Датчики цвета обычно используются для двух конкретных задач: распознавания истинного цвета и обнаружения цветных меток. Датчики, используемые для распознавания истинного цвета, должны «видеть» разные цвета или различать оттенки определенного цвета. Их можно использовать как в режиме сортировки, так и в режиме сопоставления. В режиме сортировки вывод активируется, когда идентифицируемый объект близок к заданному цвету. В режиме сопоставления выход активируется, когда обнаруживаемый объект идентичен (в пределах допуска) цвету, хранящемуся в памяти.Датчики обнаружения цветных меток не определяют цвет метки, скорее, они «видят» различия или изменения в метке по сравнению с другими метками или фоном. Иногда их называют датчиками контраста.

---

GPS

Система глобального позиционирования (GPS) — это спутниковая радионавигационная система, принадлежащая правительству США и управляемая ВВС США. Это глобальная навигационная спутниковая система (GNSS), которая предоставляет информацию о геолокации и времени на приемник GPS в любом месте на Земле или рядом с ней, где есть беспрепятственная прямая видимость для четырех или более спутников GPS.Препятствия, такие как горы и здания, блокируют относительно слабые сигналы GPS.

Концепция GPS основана на времени и известном местоположении специализированных спутников GPS. На спутниках установлены очень стабильные атомные часы, которые синхронизированы друг с другом и с наземными часами. Любое отклонение от истинного времени на земле корректируется ежедневно. Таким же образом местоположение спутников известно с большой точностью. В приемниках GPS тоже есть часы, но они менее стабильны и менее точны.

GPS не требует от пользователя передачи каких-либо данных и работает независимо от телефонного или интернет-приема, хотя эти технологии могут повысить полезность информации о местоположении GPS. GPS предоставляет важные возможности позиционирования военным, гражданским и коммерческим пользователям по всему миру. Правительство Соединенных Штатов создало систему, поддерживает ее и делает ее доступной для всех, у кого есть GPS-приемник.

Существуют десятки и десятки приложений, использующих технологию GPS.Вы можете использовать этот модуль по-разному для достижения проектной цели вашей системы. Вот некоторые из наиболее распространенных приложений для GPS.

• Путешествие в одиночку
• Обнаружение вашего питомца
• Картографирование и обследование
• Расположение местоположения
• Предотвращение угона автомобиля
• Стабилизация и удержание дронов
• и многое другое…

---

Датчик акселерометра представляют собой электронные датчики, измеряющие ускорение, то есть скорость изменения скорости объекта.Они измеряются в метрах на секунду в квадрате (м / с ² ) или в перегрузках (g). Единичная сила G для нас здесь, на планете Земля, эквивалентна 9,8 м / с ² , но это немного зависит от высоты (и будет другим значением на разных планетах из-за изменений гравитационного притяжения). Акселерометры полезны для измерения вибрации в системах или для ориентации.

Акселерометры могут измерять ускорение по одной, двум или трем осям. 3-осевые агрегаты становятся все более распространенными, поскольку стоимость их разработки снижается.Обычно акселерометры содержат внутри емкостные пластины. Некоторые из них зафиксированы, а другие прикреплены к крохотным пружинам, которые перемещаются внутри, когда на датчик действуют силы ускорения. Когда эти пластины перемещаются относительно друг друга, емкость между ними изменяется. По этим изменениям емкости можно определить ускорение.

Различные приложения

Акселерометры могут использоваться для измерения ускорения транспортного средства. Акселерометры могут использоваться для измерения вибрации на автомобилях, машинах, зданиях, системах управления технологическими процессами и установках безопасности.Их также можно использовать для измерения сейсмической активности, наклона, вибрации машин, динамического расстояния и скорости с или без влияния силы тяжести. Приложения для акселерометров, которые измеряют силу тяжести, в которых акселерометр специально сконфигурирован для использования в гравиметрии, называются гравиметрами. В видеокамерах используются акселерометры для стабилизации изображения либо путем перемещения оптических элементов для регулировки пути света к датчику, чтобы нейтрализовать непреднамеренные движения, либо путем цифрового смещения изображения для сглаживания обнаруженного движения.Некоторые фотоаппараты используют акселерометры для предотвращения размытости. Камера задерживает захват изображения, когда камера движется. Когда камера неподвижна (хотя бы на миллисекунду, как это может быть в случае вибрации), изображение захватывается.

---

Датчик гироскопа

Датчики гироскопа, также известные как датчики угловой скорости или датчики угловой скорости, представляют собой устройства, измеряющие угловую скорость. Угловая скорость — это изменение угла поворота в единицу времени.Угловая скорость обычно выражается в градусах / с (градусах в секунду).

Применения гироскопов включают инерциальные навигационные системы, такие как телескоп Хаббл, или внутри стального корпуса подводной лодки. Благодаря своей точности гироскопы также используются для определения направления при разработке туннелей. Гироскопы могут использоваться для создания гирокомпасов, которые дополняют или заменяют магнитные компасы (на кораблях, самолетах и ​​космических кораблях, транспортных средствах в целом), для обеспечения устойчивости (велосипеды, мотоциклы и корабли) или могут использоваться как часть инерциальной системы наведения. .Гироскопы MEMS популярны в некоторой бытовой электронике, такой как смартфоны. Гироскопы MEMS используются в автомобильных системах предотвращения опрокидывания и подушек безопасности, стабилизации изображения и имеют много других потенциальных применений.

Недорогие гироскопы с вибрационной структурой микроэлектромеханических систем (МЭМС) стали широко доступны. Они упакованы так же, как и другие интегральные схемы, и могут иметь аналоговые или цифровые выходы. Во многих случаях одна часть включает гироскопические датчики для нескольких осей.Некоторые детали включают в себя несколько гироскопов и акселерометров (или многоосных гироскопов и акселерометров), чтобы получить выходной сигнал с шестью полными степенями свободы. Эти единицы называются инерциальными единицами измерения или IMU. Примером IMU является очень распространенный модуль MPU6050, который можно легко подключить к плате Arduino и использовать его встроенные датчики гироскопа и акселерометра.

MPU6050

Ознакомьтесь с этим полным руководством по взаимодействию с MPU6050

---

Цифровой компас (магнитометр)

Магнитометр — это электронный датчик, который измеряет магнетизм, направление, силу или относительное изменение магнитного поля в определенном месте.Примером может служить измерение намагниченности магнитного материала (например, ферромагнетика). Компас — одно из таких устройств, которое измеряет направление внешнего магнитного поля, в данном случае магнитного поля Земли. Многие смартфоны содержат миниатюрные магнитометры с микроэлектромеханическими системами (MEMS), которые используются для определения напряженности магнитного поля и используются в качестве компасов.

Очень распространенный цифровой датчик компаса — HMC5883L. Вы найдете множество руководств по этому датчику и по его взаимодействию с микроконтроллером, таким как Arduino.Приложения для HMC5883L включают мобильные телефоны, нетбуки, бытовую электронику, системы автоматической навигации и персональные навигационные устройства. величина магнитного поля Земли от миллигаусса до 8 гауссов. Магнитные датчики Honeywell являются одними из самых чувствительных и надежных датчиков слабого поля в отрасли.

Этот датчик может использоваться в робототехнике для создания системы управления с обратной связью, которая позволяет вашему роботу двигаться по прямой без отклонений, даже если он по какой-то причине немного сместился.Обратная связь от компаса будет поддерживать базовый угол курса (ориентацию). Это также относится к дронам: вы можете использовать этот датчик таким же образом, чтобы поддерживать ориентационное положение вашего дрона, особенно если он снимает фотографии или видео.

---

ИК-датчик

Существуют различные датчики, принцип работы которых зависит от инфракрасного света. Сюда входит фото-прерыватель, который состоит из ИК-светодиода и фотодиода, который реагирует на ИК-свет.Самый важный и распространенный пример, который мы видим каждый день, — это пульты дистанционного управления для телевизоров, кондиционеров и т. Д. Пульт дистанционного управления обычно представляет собой светодиодный индикатор ИК-передатчика, посылающий импульсы ИК-излучения (данных), а приемник имеет фотодиод, который обнаруживает эти ИК-сообщения и отвечает соответственно.

ИК-светодиод — это тип диода или простого полупроводника. В диодах электрический ток может течь только в одном направлении. Излучение инфракрасных лучей с длиной волны от 700 нм до 1 мм. Различные ИК-светодиоды могут излучать инфракрасный свет с разной длиной волны, точно так же, как разные светодиоды излучают свет разных цветов.ИК-датчик — это электронное устройство, которое обнаруживает падающее на него ИК-излучение. Датчики приближения (используются в телефонах с сенсорным экраном и роботах, избегающих краев), датчики контраста (используются в роботах, следующих за линией) и счетчики / датчики препятствий (используются для подсчета товаров и охранной сигнализации) — вот некоторые приложения, в которых используются ИК-датчики.

Светодиодный ИК-передатчик (справа) — ИК-приемный диод (слева)

ИК-инфракрасные датчики используются во многих приложениях в промышленности, робототехнике и многом другом.Вы можете использовать его для создания робота-следящего за линией, определив черный цвет линии. Или вы можете использовать его для удаленного управления некоторыми электронными устройствами. Еще один способ использовать этот датчик — использовать датчик приближения, который мы обсудим ниже в этой статье. На самом деле существует множество возможностей и приложений, которые вы можете реализовать с помощью ИК-датчиков и передатчиков.

---

Датчики приближения

Датчик приближения — это датчик, способный определять присутствие близлежащих объектов без какого-либо физического контакта.Датчик приближения часто излучает электромагнитное поле или луч электромагнитного излучения (например, инфракрасного) и отслеживает изменения поля или обратного сигнала. Обнаруживаемый объект часто называют целью датчика приближения. Для разных целей датчика приближения требуются разные датчики. Например, емкостной датчик приближения или фотоэлектрический датчик может подходить для пластиковой мишени; индуктивный датчик приближения всегда требует наличия металлической мишени.

Различные приложения

Датчики приближения могут иметь высокую надежность и длительный срок службы из-за отсутствия механических частей и отсутствия физического контакта между датчиком и обнаруживаемым объектом.Датчики приближения также используются при мониторинге вибрации машины для измерения отклонения расстояния между валом и его опорным подшипником.

Датчики приближения обычно используются на мобильных устройствах. Когда цель находится в пределах номинального диапазона, появляется пользовательский интерфейс экрана блокировки устройства, выходящий из так называемого спящего режима. После выхода устройства из спящего режима, если цель датчика приближения остается в течение длительного периода времени, датчик проигнорирует его, и устройство в конечном итоге вернется в спящий режим.Например, во время телефонного разговора датчики приближения играют роль в обнаружении (и пропуске) случайных касаний сенсорного экрана, когда мобильные телефоны подносятся к уху.

Индуктивный датчик приближения

Эти бесконтактные датчики приближения обнаруживают объекты из черных металлов, в идеале — низкоуглеродистую сталь толщиной более одного миллиметра. Они состоят из четырех основных компонентов: ферритового сердечника с катушками, генератора, триггера Шмитта и выходного усилителя. Генератор создает симметричное колеблющееся магнитное поле, которое излучается ферритовым сердечником и матрицей катушек на чувствительной поверхности.Когда железная цель попадает в это магнитное поле, на поверхности металла индуцируются небольшие независимые электрические токи, называемые вихревыми токами. Это изменяет сопротивление (собственную частоту) магнитной цепи, что, в свою очередь, снижает амплитуду колебаний. По мере того, как все больше металла попадает в поле чувствительности, амплитуда колебаний уменьшается и, в конечном итоге, схлопывается.

Емкостный датчик приближения

Емкостной датчик приближения может обнаруживать как металлические, так и неметаллические цели в виде порошка, гранулята, жидкости и твердого вещества.Это, наряду с их способностью распознавать цветные металлы, делает их идеальными для контроля смотрового стекла, определения уровня жидкости в резервуаре и определения уровня порошка в бункере.

В емкостных датчиках две проводящие пластины (с разными потенциалами) размещены в чувствительной головке и предназначены для работы в качестве разомкнутого конденсатора. Воздух действует как изолятор; в состоянии покоя между двумя пластинами небольшая емкость. Как и индуктивные датчики, эти пластины связаны с генератором, триггером Шмитта и выходным усилителем.Когда цель входит в зону чувствительности, емкость двух пластин увеличивается, вызывая изменение амплитуды генератора, в свою очередь изменяя состояние триггера Шмитта и создавая выходной сигнал. Разница между индуктивными и емкостными датчиками: индуктивные датчики колеблются, пока цель не присутствует, а емкостные датчики колеблются, когда цель присутствует.

---

Металлоискатель

Металлоискатель — это электронная схема, которая действует как датчик, который может сказать вам, есть ли поблизости металл в пределах его эффективного диапазона.Он имеет множество применений и использовался веками, в прошлом это был лучший способ обнаружения наземных мин. Солдаты для этого использовали металлоискатели. В настоящее время его используют в воротах аэропортов и тюрем, чтобы определить, скрывает ли кто-то металлическое оружие или нет.

Самая простая форма металлоискателя состоит из схемы генератора, вырабатывающего переменный ток, который проходит через катушку, создающую переменное магнитное поле. Если кусок электропроводящего металла находится близко к катушке, в металле будут индуцироваться вихревые токи, и это создаст собственное магнитное поле.Если для измерения магнитного поля используется другая катушка (действующая как магнитометр), можно обнаружить изменение магнитного поля из-за металлического объекта.

Размер катушки может ограничивать или оптимизировать размер обнаруженной цели. Очень маленькая катушка обычно может улавливать меньшие цели лучше, чем большая катушка. И наоборот, катушка большего размера обычно может обнаруживать более крупные объекты издалека, а иногда жертвует способностью обнаруживать более мелкие объекты (даже вблизи).

---

Ультразвуковой датчик

Ультразвуковой датчик — это электронное устройство, которое может измерять расстояние до объекта с помощью звуковых волн.Он измеряет расстояние, посылая звуковую волну определенной частоты и прислушиваясь к отражению этой звуковой волны. Записывая время, прошедшее между генерируемой звуковой волной и отраженной звуковой волной, можно рассчитать расстояние между датчиком сонара и объектом. Ультразвуковые датчики лучше всего использовать для бесконтактного обнаружения {присутствия, уровня, положения, расстояния}.

Поскольку известно, что звук распространяется по воздуху со скоростью около 343 м / с, вы можете взять время, за которое звуковая волна вернется, и умножить его на 343 метра, чтобы найти общее расстояние прохождения звуковой волны туда и обратно.Круговой обход означает, что звуковая волна прошла расстояние до объекта в 2 раза больше, чем было обнаружено датчиком; он включает в себя «путешествие» от датчика сонара к объекту и «путешествие» от объекта к ультразвуковому датчику (после того, как звуковая волна отразилась от объекта). Чтобы найти расстояние до объекта, просто разделите расстояние туда и обратно пополам.

Типичные области применения ультразвуковых датчиков включают навигацию роботов, а также автоматизацию производства. Измерение уровня воды — еще одно хорошее применение, которое может быть достигнуто путем размещения одного датчика над поверхностью воды.Еще одно применение в водной среде — использовать эти датчики, чтобы «видеть» дно водоема, перемещающееся через воду, но отражающееся от нижней поверхности внизу. И многое другое, вы можете просто искать DIY-проекты с ультразвуковыми датчиками, и вы будете поражены десятками идей, которые вы действительно можете реализовать.

Он легко взаимодействует с любым микроконтроллером, особенно с Arduino, который уже имеет встроенные функции, которые очень помогут вам, когда дело доходит до интерфейса датчика. Изучите немного, и вы найдете множество руководств по Arduino о том, как начать работу с ультразвуковым датчиком, а именно с модулем ультразвукового датчика HC-SR04, он является наиболее распространенным.

Ознакомьтесь с этим учебным пособием по ультразвуковому взаимодействию

---

Лидарный датчик

LiDAR — это метод съемки, который измеряет расстояние до цели путем освещения цели лазерным светом и измерения отраженного света с помощью датчика. Различия во времени возврата лазера и длине волны затем можно использовать для создания цифровых трехмерных представлений цели. Он широко использовался в археологии для нанесения на карту мест раскопок и больших участков земли, определения объектов, которые нельзя было увидеть с земли.Национальное управление океанических и атмосферных исследований в Америке использовало его для картирования береговых линий и поверхности Земли, а НАСА применило эту технологию в 1971 году, когда астронавты Аполлона-15 нанесли на карту поверхность Луны с помощью лазерного высотомера.

Принцип работы

В методе используется ультрафиолетовый (УФ), видимый или ближний инфракрасный (ИК) свет для изображения объектов и отображения их физических характеристик. Несколько измерений выполняются в быстрой последовательности, чтобы получить сложную карту поверхности с высоким разрешением.ЛИДАР измеряет расстояние до цели с помощью активных датчиков, которые излучают источник энергии для освещения, а не полагаются на солнечный свет.

Он излучает быстрые импульсы лазерного света на поверхности — до 150 000 импульсов в секунду — обычно инфракрасный для картографирования суши или проникающий через воду зеленый свет для измерения морского дна или русла реки. Когда свет попадает в целевой объект, он отражается обратно к датчику, который измеряет время, необходимое для отражения импульса от цели. Расстояние до объекта рассчитывается с использованием скорости света для точного расчета пройденного расстояния.Результатом является точная трехмерная информация о целевом объекте и характеристиках его поверхности.

Типы и применения

Лидарные датчики различаются по типам, которые зависят от самой платформы или ориентации. Этот датчик используется в широком спектре приложений, включая роботов ROVer, навигационные системы для самоуправляемых автомобилей, помощника водителя автомобиля, сельское хозяйство, археологию, биологию, военное дело и многое другое. Использование этого датчика требует немного больше исследований, чем любые другие базовые датчики, и, к счастью, вы можете связать его с микроконтроллерами, такими как Arduino, что ускорит процесс разработки и тестирования вашего проекта или приложения.

---

Датчик прикосновения

Технология распознавания касания претерпела значительные изменения за последние десятилетия. Мы сосредоточим наше внимание на паре наиболее распространенных технологий сенсорного восприятия, резистивного сенсорного восприятия (старая технология) и емкостного сенсорного восприятия (относительно современная технология).

Для работы емкостного сенсорного переключателя требуется только один электрод. Электрод можно разместить за непроводящей панелью, например из дерева, стекла или пластика. Коммутатор работает с использованием емкости тела — свойства человеческого тела, которое придает ему отличные электрические характеристики.Металлический корпус переключателя продолжает заряжаться и разряжаться, чтобы определять изменения емкости. Когда человек прикасается к нему, его тело увеличивает емкость и запускает переключатель.

Для работы резистивного переключателя необходимо, чтобы два электрода физически контактировали с чем-то электропроводящим (например, пальцем). Они работают, уменьшая сопротивление между двумя металлическими частями. Таким образом, он намного проще по конструкции по сравнению с переключателем емкости. Положив один или два пальца на пластины, вы получите включенное или закрытое состояние.Удаление пальца (-ов) с металлических деталей выключает устройство.

Существует несколько приложений для распознавания касаний, начиная от пользовательского интерфейса небольших устройств (пользовательского интерфейса), например, в камерах и принтерах, до смартфонов, которые представляют собой устройства, которые полностью управляются и управляются с помощью сенсорного экрана. И вы можете создать простой сенсорный датчик с платой Arduino и металлической сенсорной панелью, даже не получив сенсорный модуль, показанный на картинке выше.

Ознакомьтесь с моей последней электронной книгой, в которой рассказывается, как работает емкостное сенсорное распознавание и как разрабатывать свои собственные сенсорные сенсорные панели, ползунки и реализовывать различные методы кода для создания приложения CapTouch.Он уже в продаже, и вы можете использовать этот купон на 25% скидку ESM1K2GV для ограниченного числа читателей, так что не пропустите!

---

Датчик PIR

Пассивный инфракрасный датчик (датчик PIR) — это электронный датчик, который измеряет инфракрасный (IR) свет, излучаемый объектами в его поле зрения. Чаще всего они используются в датчиках движения на основе PIR. Датчики PIR обычно используются в системах охранной сигнализации и автоматического освещения. Датчики PIR обнаруживают общее движение, но не дают информации о том, кто или что двигалось.Для этого необходим активный ИК-датчик.

Датчики PIR обычно называют просто PIR. Термин пассивный относится к тому факту, что устройства PIR не излучают энергию для целей обнаружения. Они работают исключительно за счет обнаружения инфракрасного излучения (лучистого тепла), испускаемого или отражаемого объектами.

Датчик PIR может обнаруживать изменения в количестве падающего на него инфракрасного излучения, которое зависит от температуры и характеристик поверхности объектов перед датчиком.Когда объект, например человек, проходит перед фоном, например стеной, температура в этой точке поля зрения датчика повышается с комнатной до температуры тела, а затем снова обратно.

Датчик преобразует результирующее изменение входящего инфракрасного излучения в изменение выходного напряжения, и это запускает обнаружение. Объекты с одинаковой температурой, но с разными характеристиками поверхности также могут иметь различную картину инфракрасного излучения, и, таким образом, их перемещение относительно фона также может срабатывать детектор.

Модули датчиков PIR могут использоваться в различных приложениях, но наиболее распространенными являются системы обнаружения краж и сигнализации и автоматизированные системы безопасности.

---

Датчик сердцебиения

Датчик сердцебиения предназначен для выдачи цифрового сигнала теплового удара, когда на него кладут палец. Когда датчик сердцебиения работает, светодиодный индикатор ритма мигает в унисон с каждым ударом сердца. Этот цифровой выход можно напрямую подключить к микроконтроллеру для измерения частоты ударов в минуту (BPM).

Вы можете использовать этот датчик с любым микроконтроллером, таким как Arduino, и создать систему мониторинга сердечного ритма своими руками. Это очень полезно для пациентов, спортсменов и т. Д. Если вы хотите увидеть пошаговое руководство по этому вопросу, оставьте комментарий ниже и дайте мне знать, и я обязательно добавлю полное руководство по этой теме.

---

Фото:

Иллюстрация ультразвукового датчика

Вы нашли это полезным? Что ж, пожалуйста, подумайте о том, чтобы поделиться им со своей сетью! Это сигнализирует мне, что вам нравится этот тип контента, и я сделаю все возможное, чтобы опубликовать больше подобных статей.

При поддержке JLCPCB.com Лидирующая на рынке услуга по производству печатных плат. Используйте приведенный ниже код купона, чтобы получить ваши печатные платы всего за 2 доллара, и это постоянный код купона, поэтому обязательно используйте его!

Как это:

Нравится Загрузка …

Сопутствующие

7 типов датчиков для обнаружения объектов — Keller Technology Corporation

Благодарим вас за посещение блога Keller Technology Corporation.Мы гордимся тем, что предоставляем компаниям актуальную отраслевую информацию, поэтому иногда мы затрагиваем темы, выходящие за рамки наших услуг и возможностей. Хотя мы используем датчики в создаваемых нами машинах и системах, KTC не является их поставщиком.

• Обнаружение объектов — важная задача в отрасли автоматизации.
• Инженеры по промышленному контролю и разработчики программного обеспечения должны знать, когда объект или цель достигли определенного места.
• К семи наиболее распространенным типам технологий обнаружения объектов относятся электромеханические, пневматические, емкостные и фотоэлектрические.

Обнаружение объекта является важной задачей в отрасли автоматизации, будь то обнаружение присутствия объекта, проходящего по конвейеру, закрытия двери или прибытия несущей шайбы на остановку. Инженеры по промышленному контролю и разработчики программного обеспечения должны достоверно знать, когда объект или цель прибыли или были размещены в определенном месте.

Программирование на основе событий является очень распространенным форматом и требует этих входных данных в определенных точках компьютера машины или программы релейной логики ПЛК.Хотя сенсорные устройства никоим образом не измеряют, не проверяют или не определяют количественно объект, они должны надежно сообщать о наличии или отсутствии своей цели системе управления машиной с помощью электронного сигнала.

Существует множество различных технологий распознавания объектов. Ниже будут рассмотрены семь наиболее распространенных типов, а также краткое описание их работы, преимуществ и ограничений.

1. Электромеханический

Самый простой датчик — это электромеханический концевой выключатель.Эти устройства содержат чувствительный микровыключатель, который меняет состояние, когда механический привод перемещается обнаруженным объектом. Ролики, усы и рычаги — это некоторые из версий приводов, предлагаемых многими различными производителями. Поскольку эти устройства состоят из движущихся частей, они подвержены износу и повреждению. Кроме того, физический контакт с целевым объектом не всегда желателен или возможен.

2. Пневматический

Эти датчики используют сжатый воздух и чувствительный мембранный клапан для обнаружения объектов.Сжатый воздух выходит из крошечного отверстия до тех пор, пока цель не блокирует поток, создавая незначительное изменение давления воздуха. Это изменение давления обнаруживается расположенным ниже по потоку мембранным переключателем, который выдает электрический управляющий сигнал. Окружающая среда, в которой требуется «взрывобезопасный» датчик, или очень грязная среда — хорошие области применения для этого типа устройств.

3. Магнитные

Магнитные датчики срабатывают при наличии постоянного магнита в пределах их диапазона срабатывания.Обычно используются два разных принципа работы: герконовый контакт или преобразователь на эффекте Холла. В обоих случаях присутствие магнитного поля вызывает изменение состояния электрического сигнала. Датчики на эффекте Рида и Холла часто используются для обнаружения внутреннего поршня воздушного цилиндра. Частота отказов герконов относительно высока, поэтому многие инженеры по возможности используют датчики на эффекте Холла.

4. Индуктивный

Эти бесконтактные переключатели обнаруживают металлические предметы, которые вызывают нарушение электромагнитного поля, исходящего от корпуса датчика.Дальность надежного обнаружения зависит от типа металла, а также от количества металла в диапазоне действия датчика. Эти датчики бывают разных размеров и форм. Они очень надежны и экономичны; поэтому они составляют значительную часть датчиков, используемых в автоматическом и технологическом оборудовании.

5. Емкостный

Эти датчики приближения обнаруживают неметаллические объекты, диэлектрическая проницаемость которых отличается от диэлектрической проницаемости воздуха. Это делает их идеальными для обработки широкого спектра материалов, таких как дерево, бумага, ткань, жидкости и пластик.Их работа аналогична индуктивным датчикам, но вместо обнаружения изменения электромагнитного поля они используют электростатическое поле.

6. Фотоэлектрический

Типы фотоэлектрических датчиков

В фотоэлектрических датчиках используются различные технологии, которые предназначены для различных конфигураций приложений. Общей характеристикой является то, что все они излучают луч света, а затем обнаруживают изменение количества света, полученного обратно. Три самых популярных датчика: диффузный, отражающий и сквозной.Используемые источники света — видимый, инфракрасный, светодиодный или лазерный — влияют на расстояние срабатывания. В диффузных датчиках присутствие объекта в оптическом поле зрения вызывает диффузное отражение луча. Приемник обнаруживает свет, отражающийся от самого объекта. Датчики отражения и пересечения луча создают луч света и обнаруживают любой непрозрачный объект, прерывающий луч. Лазерные датчики могут создавать луч света длиной 50 метров и более. Прозрачные объекты или объекты с различной обработкой поверхности могут быть проблематичными для фотоэлектрических датчиков.

7. Ультразвуковой

Эти устройства обычно передают короткий ультразвуковой звук в направлении цели, который отражает звук обратно на датчик. Звуковая волна хорошо отражается почти всеми плотными материалами (металлом, деревом, пластиком, стеклом, жидкостью и т. Д.) И не подвержена влиянию цветных, прозрачных или блестящих предметов. Пенообразные материалы, поглощающие звуковые волны, не будут надежным применением этого типа датчика. Ультразвуковые датчики часто используются для определения уровня жидкостей в технологических резервуарах.

Keller Technology Corporation имеет многолетний опыт выбора лучших сенсорных технологий и устройств для использования в промышленной автоматизации и технологическом оборудовании. Свяжитесь с Keller Technology, чтобы узнать больше о возможных решениях самых сложных производственных проблем.

Типы датчиков и классификация

I Введение

Типы датчиков очень широки, и мы можем использовать различные критерии для их классификации, такие как их принципы преобразования (основные физические или химические эффекты работы датчика), их использование, их типы выходного сигнала и материалы и процессы, из которых они сделаны.

Прежде чем узнать о датчике типа , вам необходимо узнать, что такое датчик. Определение «сенсор» в словаре Вебстера — это устройство, которое реагирует на физический стимул (например, тепло, свет, звук, давление, магнетизм или конкретное движение) и передает результирующий импульс (как для измерения или управления элементом управления). .

Согласно этому определению, роль датчика заключается в преобразовании одной энергии в другую форму энергии, поэтому многие ученые также используют «преобразователь» для обозначения «датчика».

Типы датчиков

Каталог

II Введение и схема общих типов датчиков

2.1 Общие типы датчиков, применения и введение

Общие типы датчиков
Типы датчиков	Имя / Заявление	Введение
Датчик температуры	Датчик выходного цифрового сигнала	DS18B20, цифровой датчик температуры 18B20, может применяться к различному оборудованию для узких пространств, цифровым полям измерения и контроля температуры
	Термисторный датчик	Термистор 5К10К \ датчик температуры \ датчик температуры
	Датчик температуры MTS102	-40 ～ + 150 ℃

Ультразвуковой датчик	Ультразвуковой датчик TCT40-16F / S (прием / передача)	Ультразвуковые датчики — это датчики, которые преобразуют ультразвуковые сигналы в другие энергетические сигналы (обычно электрические сигналы).
	Ультразвуковой датчик TCT40-16F / S (встроенный трансивер)
	Ультразвуковой дальномер	Ультразвуковой дальномер — это устройство, используемое для измерения расстояния. Посредством отправки и приема ультразвуковых волн, используя разницу во времени и скорость распространения звука, вычисляется расстояние от модуля до препятствия впереди.

Акселерометр	MMA7660 MMA7660FC сверхкомпактный трехосный датчик ускорения с низким энергопотреблением	Трехосное определение ускорения может применяться для контроля наклона тележек, роботов и т. Д.
Датчик газа	Датчик дыма MQ-2	Может использоваться для обнаружения CO, Ch5 и других горючих газов
	Датчик спирта MQ-3	Полупроводниковый датчик спирта MQ-3
Датчик влажности	Сопротивление влажности	Компоненты, чувствительные к влажности, с широким диапазоном измерения влажности, высокой чувствительностью, небольшой разницей гистерезиса и высокой скоростью отклика.
Датчик вибрации / Датчик перемещения	CLA-3	Датчик перемещения, также известный как линейный датчик, представляет собой линейное устройство, относящееся к металлической индукции.

Датчик Холла	Датчик переключателя Холла / измерение скорости двигателя / определение положения	Датчик магнитного поля выполнен по эффекту Холла.
Фотоэлектрический датчик	Фотоэлемент, фотоумножитель, фоторезистор, фотодиод, фототранзистор, фотоэлемент	Фотоэлектрический датчик — это устройство, преобразующее оптические сигналы в электрические.

2.2 Принципиальные схемы нескольких распространенных типов датчиков

• Цепь датчика температуры

Рисунок 1.Цепь датчика температуры

• Схема ультразвукового датчика

Рисунок 2. Схема ультразвукового датчика

• Схема трехосного датчика ускорения

Рисунок 3. Схема трехосного датчика ускорения

• Схема датчика температуры и датчика влажности

Рисунок 4. Схема датчика температуры и датчика влажности

• Схема датчика переключателя Холла

Рисунок 5.Схема датчика Холла

III Типы датчиков, классифицируемые по принципам работы (обнаружения)

Принцип обнаружения относится к механизму физических, химических и биологических воздействий, на которые работает датчик. Существуют резистивные, емкостные, индуктивные, пьезоэлектрические, электромагнитные, магниторезистивные, фотоэлектрические, пьезорезистивные, термоэлектрические, ядерные и полупроводниковые датчики.

По принципу переменного сопротивления существуют соответствующие датчики, такие как потенциометр, тензодатчик и пьезорезистивный.Если в соответствии с принципом электромагнитной индукции существуют соответствующие индуктивные датчики, датчики перепада давления, датчики вихревых токов, электромагнитного поля и магнитного сопротивления и т. Д. Согласно теориям, связанным с полупроводниками, существуют соответствующие твердотельные датчики, такие как полупроводниковые чувствительные к силе , термочувствительные, светочувствительные, газочувствительные и магниточувствительные.

Преимущество этого метода классификации заключается в том, что для профессиональных сенсоров удобно проводить индуктивный анализ и исследования по принципу и конструкции, избегая слишком большого количества названий сенсоров, поэтому он используется чаще всего.Недостаток в том, что пользователям будет неудобно выбирать датчики.

Иногда его часто комбинируют с использованием и указанным принципом, например, индуктивные датчики смещения, пьезоэлектрические датчики силы и т. Д., Чтобы избежать слишком большого количества названий датчиков.

Рассмотрим подробнее несколько типов датчиков с разными принципами работы.

(1) Электрический датчик

Электрические датчики — это датчики с широким спектром применения в неэлектрической измерительной технике.Обычно используются резистивные датчики, емкостные датчики, индуктивные датчики, магнитоэлектрические датчики и датчики вихревых токов.

① В резистивном датчике используется принцип варистора для преобразования измеренной неэлектрической величины в сигнал сопротивления. Резистивные датчики обычно включают тип потенциометра, тип контактного переменного сопротивления, тип тензометрического датчика сопротивления и пьезорезистивный датчик. Датчики сопротивления в основном используются для измерения таких параметров, как смещение, давление, сила, деформация, крутящий момент, скорость воздушного потока, уровень жидкости и расход жидкости.

Рисунок 6. Принцип работы резистивного датчика

② Емкостные датчики изготовлены по принципу изменения геометрического размера конденсатора или изменения характера и содержания среды, тем самым изменяя емкость. В основном используется для измерения давления, смещения, уровня жидкости, толщины, содержания влаги и других параметров.

Рисунок7. Датчики емкостные

③ Индуктивные датчики созданы по принципу индуктивности или пьезомагнитного эффекта, который изменяет геометрический размер магнитной цепи и положение магнита, чтобы изменить индуктивность или взаимную индуктивность.В основном используется для измерения смещения, давления, силы, вибрации, ускорения и других параметров.

④ Магнитоэлектрический датчик изготовлен с использованием принципа электромагнитной индукции для преобразования измеренной неэлектрической энергии в электрическую энергию. В основном используется для измерения таких параметров, как расход, скорость и смещение.

Рекомендация: Связанная статья о Магнитоэлектрический датчик скорости колеса

⑤ Вихретоковый датчик создан по принципу, согласно которому золотые стружки движутся в магнитном поле, разрезая силовые линии магнитного поля и формируя вихревой ток в металле.В основном используется для измерения таких параметров, как смещение и толщина.

(2) Магнитный датчик

Магнитные датчики изготовлены с использованием некоторых физических эффектов ферромагнитных веществ и в основном используются для измерения таких параметров, как смещение и крутящий момент.

(3) Фотоэлектрический датчик

Фотоэлектрические датчики играют важную роль в неэлектрических электрических измерениях и технологиях автоматического управления.Он создан с использованием фотоэлектрического эффекта и оптического принципа фотоэлектрического устройства и в основном используется для измерения таких параметров, как сила света, световой поток, смещение, концентрация и т. Д.

Рисунок 8. Фотоэлектрический датчик

(4) Датчик потенциального типа

Датчики потенциала выполнены на принципах пироэлектрического эффекта, фотоэффекта и эффекта Холла. Они в основном используются для измерения таких параметров, как температура, магнитный поток, ток, скорость, сила света и тепловое излучение.

(5) Датчик заряда

Датчик заряда выполнен по принципу пьезоэлектрического эффекта и в основном используется для измерения силы и ускорения.

(6) Полупроводниковый датчик

Полупроводниковые датчики

изготовлены с использованием принципов полупроводникового пьезорезистивного эффекта , внутреннего фотоэлектрического эффекта, магнитоэлектрического эффекта и изменения вещества, вызванного контактом полупроводника и газа.Они в основном используются для измерения температуры, влажности, давления, ускорения, магнитного поля и вредных газов.

Рекомендация: Статьи о Пьезоэлектрический P ressure S Ensor и Магнитоэлектрический датчик скорости колеса

(7) Резонансный датчик

Резонансный датчик выполнен по принципу изменения внутренних параметров электричества или оборудования для изменения резонансной частоты, которая в основном используется для измерения давления .

(8) Электрохимический датчик

Электрохимические сенсоры изготовлены на основе ионной проводимости. По формированию различных электрических характеристик электрохимические датчики можно разделить на потенциометрические датчики, датчики проводимости, датчики количества электричества, полярографические датчики и электролитические датчики. Электрохимические датчики в основном используются для анализа измерений газа, жидких или твердых компонентов, растворенных в жидкости, pH жидкости, электропроводности и окислительно-восстановительного потенциала.

Рисунок 9. Резистивный датчик и емкостной датчик

IV Тип преобразования энергии и контроля энергии Датчик

Чтобы быть более конкретным, датчик можно разделить на следующие два типа в соответствии с энергетическим соотношением между чувствительным элементом и измеряемым объектом (или дополнительной энергией). требуется для).

(1) Тип преобразования энергии (активный тип, автономный тип, тип выработки энергии): при выполнении преобразования сигнала дополнительная энергия не требуется, энергия поступает напрямую от измеряемого объекта, а энергия входного сигнала равна преобразован в другую форму выхода энергии, чтобы заставить его работать.Активный датчик похож на микрогенератор, который может преобразовывать входящую неэлектрическую энергию в выходную электрическую энергию. Сам датчик не требует внешнего источника питания, а энергия сигнала напрямую поступает от измеряемого объекта. Следовательно, если он оснащен необходимым усилителем, он может продвигать инструмент отображения и записи.

Такие как пьезоэлектрические, пьезоэлектрические магнитные, электромагнитные, электрические, термопарные, фотоэлектрические, датчики Холла, магнитострикционные, электрострикционные, электростатические и другие датчики.

Рекомендация: статьи о Магнитострикционный датчик детонации и датчик давления Холла

В датчиках этого типа преобразование энергии является обратимым, и он также может преобразовывать электрическую энергию в механическую или другую неэлектрическую. Такие как пьезоэлектрические, пьезоэлектрические магнитные, электрические датчики и т. Д.

Рисунок 10. Пьезоэлектрические датчики

(2) Тип управления энергией (пассивный тип, другие типы источников, параметрический тип): при выполнении преобразования сигнала необходимо сначала подать энергию, то есть подать дополнительную энергию извне, чтобы датчик работал , а изменение внешнего энергоснабжения контролируется измеряемыми объектами.Для пассивных датчиков измеряемая неэлектрическая величина только контролирует или модулирует энергию в датчике. Он должен быть преобразован в напряжение или ток через измерительную цепь, а затем преобразован и усилен для использования в показывающем или регистрирующем приборе. Соответствующая измерительная схема обычно представляет собой мостовую схему или резонансную схему.

Например, тип сопротивления, тип емкости, тип индуктивности, тип дифференциального трансформатора, тип вихретокового тока, термистор, фотоэлемент, фоторезистор, чувствительный к влажности резистор, магниторезистивный резистор и т. Д.

Типы датчиков В, классифицируемые по входному количеству (измеренному физическому количеству)

Если входными величинами являются: температура, давление, смещение, скорость, влажность, свет, газ и другие неэлектрические датчики, соответствующие датчики называются датчиками температуры , Датчики давления , датчики взвешивания и т. Д.

Этот метод классификации четко объясняет назначение датчика и обеспечивает удобство для пользователя. Подобрать необходимый датчик по объекту измерения несложно.Недостатком является то, что этот метод классификации относит датчики с разными принципами к одной категории. Сложно выяснить общие черты и различия в механизме преобразования каждого датчика. Поэтому плохо понимать некоторые основные принципы и методы анализа датчика. Поскольку датчик того же типа, например пьезоэлектрический датчик, можно использовать для измерения ускорения, скорости и амплитуды механической вибрации, а также удара и силы, но принцип работы тот же.

Рисунок 11. Датчик метана

Этот метод классификации делит большинство типов физических величин на на две категории : основных величин и производных величин . Например, сила может рассматриваться как основная физическая величина, а давление, вес, напряжение, момент и т. Д. Могут быть получены из силы. Когда нам нужно измерить вышеуказанные физические величины, нам нужно только использовать датчики силы. Таким образом, понимание взаимосвязи между основными физическими величинами и производными физическими величинами очень полезно для определения того, какие датчики использует система.

VI Физический датчик и структурный датчик

(1) Физический датчик : в процессе преобразования сигнала структурные параметры в основном не изменяются, но изменение физических или химических свойств некоторых материалов (чувствительных компонентов) используется для реализовать преобразование сигнала.

Датчик этого типа обычно не имеет подвижной конструкции и его легко уменьшить, поэтому его также называют твердотельным датчиком.Это твердотельное устройство, в котором используются полупроводники, диэлектрики, сегнетоэлектрики и другие чувствительные материалы. Такие как термопара, пьезоэлектрический кристалл кварца, тепловое сопротивление и различные полупроводниковые датчики, такие как чувствительные к силе, чувствительные к температуре, чувствительные к влажности, чувствительные к газу, светочувствительные элементы и т. Д.

(2) Структурный датчик : полагаясь на изменение геометрической формы или размера механической структуры датчика (то есть структурного параметра) для преобразования внешних измеренных параметров в соответствующие изменения физических величин, таких как сопротивление, индуктивность, емкость и др., чтобы достичь преобразования сигнала и, таким образом, обнаружить тестируемый сигнал.

Например, емкостный, индуктивный, тензометрический, потенциометр , и т. Д.

Рисунок 12. Различные формы и размеры датчиков

VII Аналоговый датчик и цифровой датчик

По характеру выходного сигнала датчики можно разделить на следующие два типа:

(1) Аналоговый датчик: Преобразует измеряемое неэлектрическое значение в постоянно изменяющееся напряжение или ток.Если требуется взаимодействие с цифровым дисплеем или цифровым компьютером, он должен быть оборудован устройством аналого-цифрового (A / D) преобразования.

Вышеупомянутые датчики в основном аналоговые.

(2) Цифровой датчик: Он может напрямую преобразовывать неэлектричество в цифровую величину, напрямую использоваться для цифрового отображения и вычислений, напрямую взаимодействовать с компьютерами, имеет преимущества сильной помехоустойчивости и подходит для передачи на расстояние .

В настоящее время этот тип датчиков можно разделить на три категории: импульсные, частотные и цифровые. Такие как датчики решетки.

Рисунок 13. Разница между аналоговыми и цифровыми датчиками

(1) Тип контакта : например, тип потенциометра, тип деформации, емкостной тип, индуктивный тип и т. Д.

(2) Бесконтактный тип : Преимущество контактного типа состоит в том, что датчик и измеряемый объект рассматриваются как одно целое, и калибровку датчика не нужно выполнять на месте.Недостатком является то, что контакт между датчиком и измеряемым объектом неизбежно влияет на состояние или характеристики измеряемого объекта. Бесконтактность такого эффекта не имеет.

Бесконтактное измерение может устранить влияние вмешательства датчика и повлиять на измерение, повысить точность измерения и в то же время может увеличить срок службы датчика. Однако на выходной сигнал бесконтактного датчика будет влиять среда или среда между измеряемым объектом и датчиком.Поэтому калибровку датчика необходимо проводить на месте.

Связанная рекомендация: Датчик приближения

Рисунок14. ИК-датчик

IX Типы датчиков, классифицируемые по составу

(1) Базовый датчик : это наиболее простое устройство для однократного преобразования.

(2) Комбинированный датчик : это датчик, состоящий из различных устройств с одним преобразователем.

(3) Прикладной датчик : это датчик, состоящий из базового датчика или комбинированного датчика в сочетании с другими механизмами.

Например, термопара — это базовый датчик. Он совмещен с поглотителем тепла, который преобразует инфракрасное излучение в тепло, образуя датчик инфракрасного излучения, то есть комбинированный датчик; Применение этого комбинированного датчика к инфракрасному сканирующему оборудованию представляет собой датчик приложения.

X Специальные типы датчиков

Классификация, представленная выше, представляет собой базовый тип датчика , который можно разделить на следующие типы в зависимости от особенностей:

(1) В соответствии с функцией обнаружения его можно разделить на датчики, которые определяют температуру, давление, температуру, расходомер, расход, ускорение, магнитное поле, световой поток и т. Д.

(2) По физическим основам работы сенсора его можно разделить на механический, электрический, оптический, жидкостный и т. Д.

(3) По объему явления преобразования его можно разделить на химические датчики, электромагнитные датчики, механические датчики и оптические датчики.

(4) По материалу его можно разделить на металлы, керамику, органические полимерные материалы, полупроводниковые датчики и т. Д.

(5) В зависимости от области применения он делится на промышленные, гражданские, научно-исследовательские, медицинские, сельскохозяйственные, военные и другие датчики.

(6) По функциональному назначению он делится на датчики для измерения, мониторинга, проверки, диагностики, контроля, анализа и т. Д.

Рисунок16. Датчики / преобразователи

1. Какова классификация датчиков?

Все типы датчиков можно разделить на аналоговые и цифровые. Но существует несколько типов датчиков, таких как датчики температуры, ИК-датчики, ультразвуковые датчики, датчики давления, датчики приближения и сенсорные датчики, которые часто используются в большинстве электронных приложений.

2. Что такое первичные датчики?

Первичный преобразователь или датчик — это элемент, который контактирует с импульсом давления, и обычно представляет собой преобразователь смещения, который преобразует волну давления в механическое смещение.

3. Какие характеристики датчиков?

Важные статические характеристики датчиков включают чувствительность, разрешение, линейность, дрейф нуля и полного дрейфа, диапазон, повторяемость и воспроизводимость.Чувствительность — это мера изменения выходного сигнала датчика относительно изменения единицы входного сигнала (измеряемой величины).

4. В чем разница между активными и пассивными датчиками?

Активные датчики имеют собственный источник света или освещения. В частности, он активно посылает импульс и измеряет обратное рассеяние, отраженное датчиком. Но пассивные датчики измеряют отраженный солнечный свет, излучаемый солнцем. Когда светит солнце, пассивные датчики измеряют эту энергию.

5. В чем преимущества датчиков?

• Ускорьте процессы и сделайте их более точными.

• Сбор данных о процессах и активах в режиме реального времени.

• Точный, надежный и непрерывный мониторинг процессов и активов.

• Повышение производительности и снижение совокупной стоимости владения.

• Меньшие потери энергии.

6. Как вообще работают датчики?

Проще говоря, датчик преобразует такие стимулы, как тепло, свет, звук и движение, в электрические сигналы.Эти сигналы передаются через интерфейс, который преобразует их в двоичный код и передает его на компьютер для обработки.

7. В чем разница между датчиками и преобразователями?

И датчик, и преобразователь используются для определения изменений в среде, в которой они окружены, или в объекте, к которому они прикреплены, но датчик выдает выходной сигнал в том же формате, а преобразователь преобразует измерение в электрическую сигнал.

8. Какова передаточная функция датчика?

Идеальная (теоретическая) взаимосвязь между выходом и стимулом характеризуется так называемой передаточной функцией. Эта функция устанавливает зависимость между электрическим сигналом S, создаваемым датчиком, и стимулом s: S = f (s).

9. Какова повторяемость датчика?

Повторяемость — это способность датчика повторять измерение, когда его снова помещают в ту же среду.Это часто напрямую связано с точностью, но датчик может быть неточным, но быть повторяемым при проведении наблюдений.

10. Каковы параметры отклонения датчика?

Поскольку датчики не могут воспроизвести идеальную передаточную функцию, могут возникать несколько типов отклонений, которые ограничивают точность датчика: Поскольку диапазон выходного сигнала всегда ограничен, выходной сигнал в конечном итоге достигнет минимума или максимума, когда измеряемое свойство выходит за пределы.

Заказ и качество

Фото	Mfr. Часть #	Компания	Описание	Пакет	PDF	Кол-во	Стоимость (Долл. США)
	TMP75AIDR	Компания: Texas Instruments		Пакет: 8-SOIC (0.154 дюйма, ширина 3,90 мм)	Лист данных	На складе: 7500 Запрос	Цена: 2500+: 0 руб.39865 5000+: $ 0,36890 7500+: 0 руб.34510 12500+: $ 0,34 153 17500+: 0 руб.33677 25000+: $ 0,32725	Запрос
	EMC1428-1-AP-TR	Компания: Microchip Technology		Упаковка: 16-VQFN Exposed Pad	Лист данных	На складе: 3949 Запрос	Цена: 1+: $ 1.32000 25+: 1,10000 100+: $ 1.02000 5000+: $ 1.02000	Запрос
	AT30TS74-UFM12-T-072	Компания: Microchip Technology		Пакет: 4-UFBGA, WLCSP	Лист данных	На складе: Под заказ Запрос	Цена:	Запрос
	LM35CZ-NOPB	Компания: Texas Instruments		Пакет: TO-226-3, TO-92-3 (TO-226AA)	Лист данных	На складе: 3099 Запрос	Цена: 1+: 6 долларов США.37000 5+: $ 5.62000 10+: $ 4.96300 25+: $ 4.0 2680 50+: $ 3.55880 100+: $ 3,4 6510 500+: 2 доллара. 1000+: $ 2,7 1585 5000+: 2 доллара.52855	Запрос
	EMC1063-1-ACZL-TR	Компания: Microchip Technology		Пакет: 8-TSSOP, 8-MSOP (0.118 дюймов, ширина 3,00 мм)	Лист данных	На складе: Под заказ Запрос	Цена:	Запрос
	MIC284-3YMM	Компания: Microchip Technology		Пакет: 8-TSSOP, 8-MSOP (0.118 дюймов, ширина 3,00 мм)	Лист данных	На складе: 80 Запрос	Цена: 1+: $ 1.58000 25+: $ 1,31000 100+: $ 1.19000	Запрос
	LM75AD-112	Компания: NXP USA Inc.		Корпус: 8-SOIC (0,154 дюйма, ширина 3,90 мм)	Лист данных	На складе: Под заказ Запрос	Цена:	Запрос
	PCT2075DP-118	Компания: NXP USA Inc.		Упаковка: 8-TSSOP, 8-MSOP (0,118 дюйма, ширина 3,00 мм)	Лист данных	На складе: 5000 Запрос	Цена: 2500+: 0 руб.25125 5000+: $ 0,23250 12500+: 0 руб.21525 25000+: $ 0,20625 1+: 0 руб.67000 5+: $ 0,63800 10+: 0 руб.55500 25+: $ 0,48760 50+: 0 руб.40500 100+: $ 0,34500 500+: 0 руб.30000 1000+: $ 0,26250	Запрос

.