كرامة أجهزة استشعار الإزاحة الخطية البصرية. مجسات الحركة. الاتصالات والاتصالات

عنوان: دراسة تشغيل مجسات الإزاحة الخطية والزاوية

استهداف: دراسة مبدأ تشغيل وتصميم وجهاز مجسات الإزاحة الخطية والزاوية.

ممارسه الرياضه:

1. النظر في مبادئ التشغيل وخطط بناء أجهزة الاستشعار حركة خطية: بالسعة بصري. استقرائية؛ الدوامة الحالية؛ فوق صوتي. مقاومة المغناطيسية. الجهد.

أقصى قدر من التنوع وسهولة الاستخدام

مستشعرات الوضع الخطي في تصميم التركيب الخارجي. تضمن مستشعرات الموضع الخطي المغنطيسية كفاءة عاليةوالجودة في إنتاج الكتل الخرسانية. في آلة بلوك الخرسانة ، تقوم مستشعرات الموضع الخطي التقبُّض المغناطيسي في وقت واحد وبشكل موثوق بقياس الموضع المحوري للحمل المطبق وتوليد حركة الرفع.

ملاحظات الأسطوانة الهيدروليكية القياسية العالمية

مجسات الإزاحة الخطية للقضيب.

إنها مناسبة بشكل استثنائي للاستخدام في الأسطوانات الهيدروليكية المستخدمة في صناعات مثل معالجة الفولاذ والأخشاب وتصنيع الإطارات. تتوفر العديد من خيارات الواجهة الكهربائية للتكيف مع أي نظام تحكم.

2. ضع في اعتبارك مبادئ التشغيل وخطط بناء مستشعرات الإزاحة الزاوية: بصري ؛ مغناطيسي؛ المقاوم المغناطيسي.

3. جعل استنتاجا عن العمل.

الجزء النظري:

مستشعر الإزاحة هو جهاز مصمم لتحديد حجم الإزاحة الميكانيكية الخطية أو الزاوية لجسم ما.

أنظمة التغذية المرتدة الأسطوانية للظروف الصعبة والصعبة

مستشعرات قوية للموضع الخطي.

مبدأ التشغيل غير المتصل يمنع التآكل ويضمن عمر خدمة غير محدود تقريبًا. تشير المشفرات الخطية القوية بشكل صحيح إلى موضع المكبس وتضمن حفرًا سلسًا.

تصميمات زائدة تمامًا عن الحاجة للتطبيقات ذات المهام الحرجة



مع الترميز الخطي الزائد ، يتم دمج ما يصل إلى ثلاثة أقسام قياس مستقلة وثلاث وحدات إلكترونية مستقلة بشكل مضغوط في قضيب واحد.

مجسات الإزاحة السعوية

يعتمد تشغيل أجهزة الاستشعار من هذا النوع على العلاقة بين سعة المكثف وتكوينه الهندسي. في أبسط الحالات ، نحن نتحدث عن تغيير في المسافة بين الألواح بسبب التأثير المادي الخارجي (الشكل 1). نظرًا لأن سعة المكثف تختلف عكسيًا مع حجم الفجوة بين الألواح ، فإن تحديد السعة باستخدام معلمات أخرى معروفة يجعل من الممكن الحكم على المسافة بين الألواح. يمكن إصلاح التغير في السعة بطرق مختلفة (على سبيل المثال ، عن طريق قياس الممانعة) ، ولكن على أي حال ، يجب تضمين المكثف في الدائرة الكهربائية.

محولات طاقة خطية ذات موضع خطي مع شهادات مقاومة للانفجار في جميع أنحاء العالم

مستشعرات الوضع الخطي للمواقع الخطرة.

تستخدم صمامات الفحص والإغلاق في العديد من مجالات إنتاج النفط والغاز والمصافي ومصانع البتروكيماويات.

يضمن قياس مستوى التعبئة عالي الدقة معايير نظافة صارمة



بفضل جودة سطحه العالية وحوافه المستديرة ، فإنه يلبي أعلى معايير النظافة الدولية ويسهل تطبيقه ، على سبيل المثال ، المتطلبات الصارمة لصناعة المواد الغذائية.

الشكل 1. مستشعر الإزاحة الخطي السعوي مع فجوة متفاوتة.

مخطط آخر حيث تكون معلمة الإخراج السعة الكهربائية، هي دائرة تحتوي على مكثف مع عازل متحرك (الشكل 2). يؤدي تحريك اللوحة العازلة بين ألواح المكثف أيضًا إلى تغيير في سعتها. قد تكون اللوحة متصلة ميكانيكيًا بالكائن محل الاهتمام ، وفي هذه الحالة يكون التغيير في السعة مؤشراً على حركة الجسم. بالإضافة إلى ذلك ، إذا كان الكائن نفسه له خصائص عازل وله أبعاد مناسبة ، فيمكن استخدامه مباشرة كوسيط عازل في المكثف.

أنظمة القياس الصناعية

وهي مصنوعة من من الفولاذ المقاوم للصدأمع سطح مصقول وحواف مستديرة. شعاع مفتوح ملف جانبي مستطيل الشكل أسطواني. رأس المؤشر المغطى الجذع الأمامي بدون رجوع الزنبرك الجذع الجانبي الأمامي مع رجوع الزنبرك الجذع أحادي الجانب الأمامي والخلفي بدون رجوع الربيع الجذع الأمامي والخلفي أحادي الجانب مع رجوع الربيع.

يعتمد مبدأ القياس الأنسب لمهمة القياس المعنية على الظروف. بيئة، الديناميكيات ، الدقة المحددة ، وبالطبع المسافة المطلوب قياسها. في مستشعرات المسافة التقبضية المغناطيسية ، يتم دائمًا دمج معالجة الإشارات الإلكترونية بعد قياس وقت التشغيل. تساعدك خبرتنا الواسعة في الطباعة والمنسوجات والتكنولوجيا الطبية في العثور على المال وتوفيره بسرعة. تتوفر مجموعة متنوعة من الأنواع ، مصممة بشكل مثالي لتوفير المساحة والموثوقية والدقة.



الشكل 2. مستشعر الإزاحة الخطي السعوي مع عازل متحرك.

مستشعرات الإزاحة البصرية

هناك العديد من الاختلافات في دوائر مستشعر الإزاحة بناءً على التأثيرات البصرية المختلفة. ربما يكون الأكثر شيوعًا هو مخطط التثليث البصري - مستشعر الموضع هو ، في الواقع ، مكتشف النطاق الذي يحدد المسافة إلى الكائن محل الاهتمام ، ويثبت الإشعاع المنتشر على سطح الكائن ويحدد زاوية الانعكاس ، مما يجعل من الممكن تحديد الطول د - المسافة إلى الجسم (الشكل 3). من المزايا المهمة لمعظم المستشعرات الضوئية القدرة على إجراء قياسات عدم الاتصال ، بالإضافة إلى أن هذه المستشعرات عادة ما تكون دقيقة للغاية وذات سرعة عالية.

ستمنحك هذه الصفحة الفردية نظرة عامة على تشغيل المستشعر السعوي وتطبيقه ونظريته وموارده. يتم أيضًا توفير روابط لمعلومات أكثر تفصيلاً. استغرقت المسابقة 4 أسابيع من وقت الاستشهاد و 8 أسابيع للتسليم للمنتج. الدقة النانومترية لأجهزة الاستشعار بالسعة عالية الأداء تجعلها لا غنى عنها في عالم تكنولوجيا النانو اليوم. يمكن استخدامها أيضًا لقياس الموضع أو الخصائص الأخرى للأهداف غير الموصلة.

مزايا أكثر من أجهزة الاستشعار المغناطيسية

استخدام أجهزة الاستشعار السعوية الخواص الكهربائية"السعة" للقياسات. السعة هي خاصية توجد بين أي سطحين موصلين ضمن مسافة معقولة. تغيير المسافة بين الأسطح يغير السعة. هذا التغيير في السعة هو الذي يجعل من الممكن استخدام أجهزة استشعار سعوية لتغيير موضع الهدف. تستخدم مستشعرات الإزاحة عالية الأداء أسطحًا حساسة صغيرة ، ونتيجة لذلك ، تقع بالقرب من الأهداف.



الشكل 3. مستشعر الإزاحة البصرية على أساس مخطط التثليث البصري.

في تطبيق آخر لجهاز الاستشعار البصري ، المصمم لتسجيل وتحديد معلمات النزوح والاهتزازات الصغيرة ، يتم استخدام بنية شبكية مزدوجة ، بالإضافة إلى مصدر ضوء وكاشف ضوئي (الشكل 4). تم إصلاح أحد الحواجز ، والثاني متحرك ويمكن تثبيته ميكانيكيًا على الشيء محل الاهتمام أو بطريقة ما نقل حركته إلى المستشعر. يؤدي الإزاحة الصغيرة للشبكة المنقولة إلى تغيير في شدة الضوء التي يسجلها جهاز الكشف الضوئي ، ومع انخفاض فترة الشبكة ، تزداد دقة المستشعر ، ولكن يضيق نطاقه الديناميكي.

نظام لمس سعوي عالي الأداء. من المهم التمييز بين أجهزة التشفير الخطية السعوية "عالية الأداء" والمشفرات الخطية السعوية منخفضة التكلفة. المستشعرات السعوية البسيطة ، مثل تلك المستخدمة في مفاتيح القرب غير المكلفة أو مفاتيح اللمس بالمصعد ، هي أجهزة بسيطةويمكن تطويرها في أبسط أشكالها في فصل الإلكترونيات بالمدرسة الثانوية. تعد مستشعرات القرب مفيدة للغاية في تطبيقات الأتمتة والعديد من النماذج المتاحة تجاريًا مصنوعة جيدًا ولكنها غير مناسبة لتطبيقات المقاييس عالية الدقة.



الشكل 4. مستشعر الإزاحة البصرية على أساس حواجز شبكية الحيود.

ميزات إضافيةتحتوي التطبيقات على مستشعرات بصرية تأخذ في الاعتبار استقطاب الضوء. في مثل هذه المستشعرات ، يمكن تنفيذ خوارزمية لاختيار الأشياء وفقًا للخصائص العاكسة للسطح ، أي يمكن لجهاز الاستشعار "الانتباه" فقط للأشياء ذات الانعكاسية الجيدة ، بينما يتم تجاهل الأشياء الأخرى. بطبيعة الحال ، فإن الحساسية للاستقطاب تؤثر سلبًا على تكلفة هذه الأجهزة.

هناك ثلاث فئات من أجهزة الاستشعار

في المقابل ، تستخدم مستشعرات الإزاحة السعوية المستخدمة في القياس الدقيق وقياسات المترولوجيا تصميمات إلكترونية معقدة لأداء خوارزميات رياضية معقدة. على عكس المستشعرات منخفضة التكلفة ، تتمتع هذه المستشعرات عالية الأداء بمخرجات خطية ومستقرة مع درجة حرارة وقادرة على حل التغييرات الصغيرة بشكل لا يصدق في السعة ، مما ينتج عنه قياسات عالية الدقة تقل عن نانومتر واحد.

بالمقارنة مع تقنيات الاستشعار غير المتصلة الأخرى مثل أجهزة الاستشعار الضوئية والليزر والتيار الدوامي والاستقرائي ، توفر المستشعرات السعوية عالية الأداء مزايا معينة. غير حساس للتغيرات المادية: تستجيب المستشعرات السعوية بشكل متساوٍ لجميع الموصلات.

  • دقة أعلى ، بما في ذلك دقة الإرسال.
  • أقل تكلفة وأصغر بكثير من مقاييس التداخل بالليزر.
أجهزة الاستشعار السعوية ليست كذلك اختيار جيدفي هذه الظروف.

مجسات الإزاحة الحثي

في تكوين واحد من هذا النوع من أجهزة الاستشعار ، يكون عنصر الاستشعار عبارة عن محول أساسي متحرك. تؤدي حركة الجسم الخارجي إلى تحريك القلب ، مما يؤدي إلى حدوث تغيير في ارتباط التدفق بين الملفين الأولي والثانوي للمحول (الشكل 5). نظرًا لأن اتساع الإشارة في الملف الثانوي يعتمد على ارتباط التدفق ، يمكن استخدام حجم اتساع الملف الثانوي للحكم على موضع القلب ، وبالتالي موضع الكائن الخارجي.

تتطلب البيئة المتسخة أو الرطبة فجوة كبيرة بين المستشعر والهدف. . في الصفحة الأكثر تفصيلاً "نظرية أجهزة الاستشعار بالسعة". أجهزة الاستشعار السعوية لديها أكثر من ذلك بكثير حساسية عاليةإلى الموصلات أكثر من غير الموصلات. مثال على ذلك هو تجميع مشترك يتطلب حلقة احتجاز معدنية داخلية غير مرئية في التجميع النهائي. يمكن للاستشعار السعوي عبر الإنترنت اكتشاف الجزء المعيب وإرسال إشارة للنظام لإزالته من الخط.

نظرة عامة على أجهزة الاستشعار السعوية

تتكون المستشعرات السعوية عالية الأداء عادةً من وحدة إلكترونية ومسبار متصل بالوحدة بواسطة كابل. هذه الأنظمة متوفرة في تكوينات ونقاط سعر مختلفة. تتميز المستشعرات السعوية بتصميم معياري ، حيث يتم وضع قناة واحدة أو أكثر من الوحدات الإلكترونية في رف معياري.



الشكل 5. مستشعر الإزاحة الاستقرائي على المحولات.

تكوين آخر لديه المزيد دارة بسيطةومع ذلك ، فهو مناسب فقط لعدد صغير من التطبيقات حيث يكون من الضروري تحديد الحركات أو الاهتزازات البسيطة للأجسام التي تتكون من مادة مغناطيسية حديدية. في هذا المخطط ، يلعب الكائن المغنطيسي الحديدي دور الدائرة المغناطيسية ، التي يؤثر موضعها على محاثة ملف القياس (الشكل 6).

يتم توفير موصلات منفصلة لمخرجات الطاقة ومخرجات أجهزة الاستشعار. قنوات مسبار ملونة لسهولة الإعداد. يمنع عدم وجود إعدادات المستخدم القراءات غير الدقيقة الناتجة عن "خطأ عامل التشغيل". الإخراج من هذا المستشعر قابل للتكرار ولكن ليس خطيًا. يتم استخدام النظام في أجهزة "لا تسعى إلى تحقيق أي شيء" ، حيث تُستخدم مخرجات المستشعرات السعوية للتحكم في النظام في حالة جيدة معروفة ، بدلاً من قياس مدى خروج النظام عن التسامح.

يتم استخدامه أيضًا عند تعيين جهد عتبة يتم عنده تشغيل بعض الإجراءات الشرطية. لمزيد من المعلومات حول منتجات اللمس السعوية ، يرجى زيارة. ما هو مستشعر الإزاحة؟ مستشعر الإزاحة هو جهاز يقيس المسافة بين المستشعر والجسم عن طريق اكتشاف مقدار الإزاحة من خلال العديد من العناصر وتحويلها إلى مسافة. اعتمادًا على العنصر المستخدم ، هناك عدة أنواع من المستشعرات مثل مستشعرات الإزاحة البصرية ، ومستشعرات القرب الخطي ، ومستشعرات الإزاحة بالموجات فوق الصوتية.



الشكل 6. مستشعر الإزاحة الحثي للأجسام المصنوعة من المواد المغناطيسية.

مجسات الإزاحة الحالية إيدي

تحتوي المستشعرات من هذا النوع على مولد حقل مغناطيسيوالمسجل ، الذي يتم بمساعدته تحديد حجم تحريض المجالات المغناطيسية الثانوية. بالقرب من الكائن محل الاهتمام ، يُنشئ المولد مجالًا مغناطيسيًا يخترق مادة الكائن ويولد تيارات دوامة (تيارات فوكو) في حجمه ، والتي بدورها تخلق مجالًا مغناطيسيًا ثانويًا (الشكل 7). يتم تحديد معلمات المجال الثانوي من قبل المسجل ، وعلى أساسها يتم حساب المسافة إلى الكائن ، نظرًا لأنه كلما اقترب الجسم ، كلما زاد التدفق المغناطيسي إلى حجمه ، مما سيزيد من التيارات الدوامة وتحريض المجال المغناطيسي الثانوي. يتم استخدام مبدأ مشابه أيضًا في أجهزة الكشف عن عيوب التيار الدوامي ، ومع ذلك ، لا تتأثر معلمات المجال المغناطيسي الثانوي بالمسافة إلى الجسم ، ولكن من خلال وجود عيوب خفية في بنيته الداخلية. الطريقة غير ملامسة ، ولكن يمكن استخدامها فقط للأجسام المعدنية.

يمكنك قياس الحجم المادي لجسم ما. يقيس مستشعر الإزاحة ويكشف عن التغيرات في الكمية المادية. يمكن لجهاز الاستشعار قياس ارتفاع وعرض وسمك كائن عن طريق تحديد مقدار إزاحة هذا الكائن. يقيس مستشعر القياس موضع الجسم وأبعاده.

خرج تشابهي كميات فيزيائيةيمكن أيضا أن يؤديها. تدعم بعض الطرز أيضًا الاتصالات الرقمية. مبادئ العمل والتصنيف. طريقة قياس التثليث. تستخدم هذه المستشعرات نظام قياس التثليث. يتم تكثيف الضوء من مصدر الضوء بواسطة العدسة وتوجيهه نحو الكائن.



الشكل 7. مستشعر الإزاحة الحالية إيدي.

مجسات الإزاحة بالموجات فوق الصوتية

يتم تطبيق مبدأ الرادار في أجهزة الاستشعار بالموجات فوق الصوتية - يتم تسجيل الموجات فوق الصوتية المنعكسة من الجسم ، وبالتالي ، يتم تمثيل مخطط الكتلة عادة بمصدر الموجات فوق الصوتية ومسجل (الشكل 8) ، والتي عادة ما تكون محاطة في علبة مضغوطة. إن تحديد التأخير الزمني بين لحظات إرسال واستقبال نبضة بالموجات فوق الصوتية يجعل من الممكن قياس المسافة إلى جسم بدقة تصل إلى أعشار ملليمتر. اليوم ، إلى جانب المستشعرات الضوئية ، ربما تكون المستشعرات فوق الصوتية أكثر أدوات القياس عدم التلامس تنوعًا وتقدماً من الناحية التكنولوجية. يمكن العثور على استخدام مبدأ القياس هذا مرة أخرى في أجهزة الكشف عن العيوب ، ولكن هذه المرة فقط في أجهزة الكشف عن الخلل بالموجات فوق الصوتية.

نموذج الانعكاس المنتظم ونموذج الانعكاس المنتشر. يتم إنتاج صورة معكوسة ، على سبيل المثال ، من مرآة أو كائن لامع. تنعكس الحزمة في جميع الاتجاهات من جسم ذي سطح قياسي. ينعكس الضوء المنبعث من الجسم بشكل مباشر عن طريق الانعكاس المنتظم ، ويمكن إجراء قياس مستقر للمعدن والأشياء الأخرى ذات السطح اللامع.

يتم إسقاط شعاع الضوء بشكل عمودي على سطح الكائن ، ويتم استقبال الضوء المتناثر الذي ينعكس مرة أخرى لمنطقة قياس واسعة. تتلقى رؤوس المستشعرات العاكسة بانتظام ضوءًا مباشرًا من الانعكاسات المنتظمة من جسم ما. يمكن إجراء قياسات مستقرة للأشياء المصنوعة من المعدن أو مواد أخرى ذات سطح لامع ، ولكن يوجد نطاق قياس أضيق من أجهزة الاستشعار العاكسة للانتشار. تستخدم المستشعرات العاكسة للانتشار رأس مستشعر مائل بزاوية لإنتاج ضوء مع انعكاس منتظم.



الشكل 8. مستشعر الإزاحة بالموجات فوق الصوتية.

أجهزة استشعار الإزاحة المقاومة المغناطيسية

في مستشعرات الإزاحة المغناطيسية ، يتم استخدام الاعتماد المقاومة الكهربائيةلوحات مقاومة مغناطيسية على اتجاه وحجم تحريض المجال المغناطيسي الخارجي. يتكون المستشعر عادة من مغناطيس دائم و دائرة كهربائيةتحتوي على لوحات مقاومة مغناطيسية متصلة في دائرة جسر ومصدر الجهد المستمر(الشكل 9). كائن مهم ، يتكون من مادة مغناطيسية حديدية ، تتحرك في مجال مغناطيسي ، يغير تكوينه ، ونتيجة لذلك تتغير مقاومة الألواح ، وتسجل دائرة الجسر عدم تطابق ، يمكن استخدام حجمها للحكم موضع الكائن.



الشكل 9. مجسات الإزاحة المقاومة المغناطيسية.

مجسات تأثير هول

أجهزة الاستشعار من هذا النوع لها تصميم مشابه لتصميم مستشعرات المقاومة المغناطيسية ، ومع ذلك ، فإن تشغيلها يعتمد على تأثير هول - يؤدي مرور التيار عبر موصل يتأثر بمجال مغناطيسي خارجي إلى ظهور فرق الجهد في المقطع العرضيموصل.

مجسات الإزاحة المغناطيسية

كقاعدة عامة ، جهاز استشعار التقبض المغناطيسي عبارة عن قناة ممتدة - دليل موجي ، يمكن لمغناطيس الحلقة الدائم أن يتحرك بحرية. يوجد داخل الدليل الموجي موصل قادر على إنشاء مجال مغناطيسي بطوله بالكامل عند تطبيق النبضات الكهربائية عليه (الشكل 10). يضاف المجال المغناطيسي الناتج إلى مجال المغناطيس الدائم ، ويخلق الحقل الناتج لحظة دوران للقناة التي تحتوي على الدليل الموجي (تأثير Weidemann). تنتشر نبضات الدوران على طول القناة في كلا الاتجاهين بسرعة صوت مادة القناة. يتيح تسجيل التأخير الزمني بين إرسال نبضة كهربائية واستقبال نبضة دورانية تحديد المسافة إلى المغناطيس الدائم ، أي تحديد موقعها. قد تحتوي القناة تمامًا طول العظيم(حتى عدة أمتار) ، ويمكن تحديد موضع المغناطيس بدقة تصل إلى عدة ميكرومترات. تتمتع أجهزة الاستشعار المغناطيسية بإمكانية تكرار ممتازة ، ودقة ، ومقاومة للظروف المعاكسة وحساسية منخفضة للتغيرات في درجات الحرارة.



الشكل 10. مستشعر الإزاحة التقبُّض المغناطيسي.

مجسات قياس الإزاحة

يحتوي هذا النوع من أجهزة الاستشعار بشكل أساسي على دائرة كهربائية تحتوي على مقياس جهد (الشكل 11). تؤدي الحركة الخطية للكائن إلى تغيير في مقاومة مقياس الجهد ( مقاومة متغيرة). إذا تم تمرير تيار مباشر عبر مقياس الجهد ، فإن انخفاض الجهد عبره سيكون متناسبًا مع قيمة المقاومة ، وبالتالي ، مع حجم الإزاحة الخطية للكائن موضع الاهتمام.


الشكل 11. استشعار الإزاحة الجهد.

إلى جانب مستشعرات الإزاحة الميكانيكية ، تعد مستشعرات قياس الجهد هي الأكثر استخدامًا نظرًا لبساطتها وتكلفتها المنخفضة ، ومع ذلك ، يتم استخدام المستشعرات القائمة على التأثيرات الضوئية بشكل متزايد للقياسات الشاملة والدقيقة وعدم الاتصال.

المتحكم (المستشعر) في موضع كائن دوار أو بطريقة أخرى المشفر- هذا جهاز كهروميكانيكي يمكنك من خلاله تحديد موضع المحور الدوار (العمود). في هذا الجهاز ، يتم تحويل الحركة الميكانيكية إلى إشارات كهربائية تحدد موضع الجسم ، وتوفر معلومات حول زاوية دوران العمود وموضعه واتجاه دورانه. باستخدام برنامج التشفير ، يمكنك أيضًا قياس الطول والمسافة ، أو تعيين انتقال الأداة.

تحتوي أجهزة التشفير على مجموعة واسعة من التطبيقات في صناعة الطباعة ، وتشغيل المعادن ، وتكنولوجيا المصاعد ، وآلات التعبئة والتغليف والتعبئة ، ومقاعد الاختبار ، وكذلك في الروبوتات والآلات الأخرى التي تتطلب تسجيلًا دقيقًا لحركة الأجزاء. لقد حلوا بالكامل تقريبًا محل selsyns المنتشر سابقًا.

أنواع التشفير

هناك الأنواع التالية من أجهزة التشفير: تزايدي (تزايدي) ومطلق.

إرسال عملك الجيد في قاعدة المعرفة أمر بسيط. استخدم النموذج أدناه

عمل جيدإلى الموقع ">

سيكون الطلاب وطلاب الدراسات العليا والعلماء الشباب الذين يستخدمون قاعدة المعرفة في دراساتهم وعملهم ممتنين جدًا لك.

نشر على http://www.allbest.ru/

وزارة التعليم والعلوم في الاتحاد الروسي

المؤسسة التعليمية الحكومية

التعليم المهني العالي

جامعة ليبتسك الحكومية التقنية

قسم الفيزياء والهندسة الطبية الحيوية

الدورات الدراسية حول الموضوع:

«محولات وأقطاب قياس طبية»

الموضوع: "أجهزة استشعار الإزاحة والموضع"

المنجز: طالب غرام. IM-09-1

روسيخين أ.

مقبول: st.pr. نزاروفا ف.

ليبيتسك 2011

مقدمة

نظرًا لأن عالم التصنيع أصبح آليًا أكثر فأكثر ، تلعب أجهزة الاستشعار الصناعية دورًا متزايد الأهمية في زيادة الإنتاجية والسلامة.

على مدار عقدين من الزمن ، تم استخدام أجهزة الاستشعار وعدادات المسار بنجاح في جميع الصناعات: مستشعر الموضع ، ومستشعر الإزاحة. كحلقة وصل بين الأجزاء الإلكترونية والميكانيكية للأجهزة ، مستشعر الإزاحة ، أصبح مستشعر الموضع جزءًا لا يتجزأ من المعدات لأتمتة العمليات المختلفة.

هذا العمل مخصص لأجهزة الاستشعار غير المتصلة ، وهي أجهزة الاستشعار الاستقرائي والسعوي والبصري. كل نوع له نقاط قوته وضعفه ، لذلك ، اعتمادًا على شروط ومتطلبات استخدام المستشعر ، يتم اختيار نوع أو آخر. سنشرح ماهية المستشعرات غير المتصلة ، ونتحدث عن مزاياها وحالات استخدامها. في عملنا ، أولينا اهتمامًا كبيرًا للمستشعر السعوي. تعتبر الأجهزة التي تم إنشاؤها على أساسها.

في هذا عمل بحثييقدم المعلومات الناتجة عن معالجة البيانات على أجهزة الاستشعار غير المتصلة.

الغرض من العمل: دراسة الأجهزة ، ومبدأ التشغيل وخصائص أجهزة الاستشعار غير المتصلة ، والظواهر الكامنة وراء عملها ، والتطبيق ، والتعرف على مزاياها وعيوبها.

مهمة عمل علميهو اكتساب المهارات في جمع ومعالجة المعلومات العلمية والتقنية.

مستشعر القرب البصري الاستقرائي

1. الاستشعار ، معلومات عامة

المستشعر ، المستشعر (من المستشعر الإنجليزي) - مصطلح أنظمة التحكم ، المحول الأساسي ، عنصر القياس أو الإشارة أو التنظيم أو التحكم في النظام ، والذي يحول القيمة الخاضعة للرقابة إلى إشارة ملائمة للاستخدام.

حاليًا ، تُستخدم أجهزة استشعار مختلفة على نطاق واسع في بناء أنظمة التحكم الآلي.

المستشعرات هي عنصر الأنظمة التقنية، مخصص للقياس ، والتشوير ، والتنظيم ، والتحكم في الأجهزة أو العمليات. تقوم المستشعرات بتحويل القيمة الخاضعة للرقابة (الضغط ، درجة الحرارة ، التدفق ، التركيز ، التردد ، السرعة ، الإزاحة ، الجهد ، كهرباءإلخ) في إشارة (كهربائية ، بصرية ، هوائية) ، ملائمة لقياس ونقل وتحويل وتخزين وتسجيل المعلومات حول حالة جسم القياس.

تاريخيًا ومنطقيًا ، ترتبط المستشعرات بتكنولوجيا القياس و أدوات القياس، على سبيل المثال ، موازين الحرارة ، وعدادات التدفق ، والبارومترات ، ومؤشر الموقف ، وما إلى ذلك ، أصبح مصطلح الاستشعار العام أقوى فيما يتعلق بتطوير أنظمة التحكم الآلي ، كعنصر من مستشعر المفهوم المنطقي المعمم - جهاز التحكم - المشغل - التحكم هدف. من الحالات الخاصة استخدام المستشعرات في أنظمة تسجيل المعلمات الأوتوماتيكية ، على سبيل المثال في أنظمة البحث العلمي.

تعريفات لمفهوم المستشعر.

هناك معنيان رئيسيان يستخدمان على نطاق واسع:

عنصر حساس يحول معلمات الوسيط إلى إشارة مناسبة للاستخدام التقني ، وعادة ما تكون كهربائية ، على الرغم من أنه من الممكن أن تكون ذات طبيعة مختلفة ، على سبيل المثال ، إشارة هوائية ؛

منتج نهائي يعتمد على العنصر أعلاه ، بما في ذلك ، اعتمادًا على الحاجة ، أجهزة لتضخيم الإشارة ، والخطية ، والمعايرة ، والتحويل التناظري إلى الرقمي ، وواجهة للتكامل في أنظمة التحكم. في هذه الحالة ، قد يُشار إلى عنصر الاستشعار في المستشعر نفسه على أنه جهاز استشعار.

تتوافق هذه القيم مع ممارسة استخدام المصطلح من قبل الشركات المصنعة لأجهزة الاستشعار. في الحالة الأولى ، يكون المستشعر جهازًا إلكترونيًا صغيرًا ومتآلفًا عادةً ، مثل الثرمستور ، والثنائي الضوئي ، وما إلى ذلك ، والذي يستخدم لإنشاء أجهزة إلكترونية أكثر تعقيدًا. في الحالة الثانية ، هو جهاز مكتمل في وظيفته ، متصل عبر إحدى الواجهات المعروفة بنظام تحكم أوتوماتيكي أو نظام تسجيل. على سبيل المثال ، الثنائيات الضوئية في المصفوفات ، إلخ.

اعتمادًا على نوع كمية المدخلات (المقاسة) ، هناك:

مستشعرات الإزاحة الميكانيكية (الخطية والزاوية) ،

هوائي،

الكهرباء،

مقاييس التدفق

مجسات السرعة

التسريع،

درجات الحرارة

الضغط إلخ.

هناك ثلاث فئات من أجهزة الاستشعار:

أجهزة الاستشعار التناظرية ، أي أجهزة الاستشعار التي تولد الإشارات التناظرية، بما يتناسب مع التغير في قيمة المدخلات ؛

أجهزة استشعار رقمية تولد قطار نبضي أو كلمة ثنائية ؛

أجهزة الاستشعار الثنائية (الثنائية) التي تولد إشارة من مستويين فقط: "تشغيل / إيقاف" (بمعنى آخر ، 0 أو 1) ؛ تستخدم على نطاق واسع بسبب بساطتها.

2. أجهزة استشعار الموقف

مستشعر الموضع (مستشعر الإزاحة) هو جهاز مصمم لتحديد موقع الجسم ، والذي يمكن أن يكون في صورة صلبة أو سائلة ، فضلاً عن كونه مادة حبيبية.

مستشعرات الموضع هي المصادر الأساسية للمعلومات لأنظمة الأتمتة ، سواء استنادًا إلى دوائر الترحيل أو الدوائر المنطقية ، أو استنادًا إلى وحدات التحكم القابلة للبرمجة. يتم تحديد موثوقية النظام بأكمله من خلال موثوقية العنصر الأكثر تعرضًا لعوامل زعزعة الاستقرار.

مستشعر الموضع (مستشعر الإزاحة) من نوعين: عدم الاتصال ( مجسات حثي، مغناطيسي ، سعوي ، فوق صوتي ، بصري) والاتصال. الممثل الرئيسي للنوع الثاني هو المشفر - جهاز يحول زاوية دوران كائن ما إلى إشارة تسمح لك بتحديد هذه الزاوية.

وفقًا لنوع الإخراج ، ينقسم مستشعر الموضع (مستشعر الإزاحة) إلى تناظري ورقمي ومنفصل (مفاتيح).

3. مجسات القرب

مستشعرات القرب ومفاتيح القرب هي أجهزة أتمتة صناعية مصممة للتحكم في موضع الأشياء. قدم GOST 26430-85 مصطلح "مفتاح القرب". بعد ذلك ، استبدل GOST R 50030.5.2-99 المصطلح بـ "مستشعر عدم الاتصال". كلا المصطلحين يُستخدمان حاليًا لهذه المنتجات.

الشكل 1.1. ظهور مستشعر القرب

يقوم مفتاح التقارب بإجراء عملية تبديل عندما يدخل موضوع التأثير منطقة حساسية المفتاح. يضمن عدم وجود اتصال ميكانيكي بين الكائن المؤثر والعنصر الحساس لمفتاح القرب موثوقية عالية لتشغيله.

الشكل 1.2. تحويلة تقريبية

بشكل مبسط ، يتكون المخطط الوظيفي لمفتاح القرب من ثلاث كتل:

الشكل 1.3. رسم تخطيطي وظيفي لمفتاح القرب

عندما يقترب موضوع التأثير من السطح النشط لعنصر الاستشعار ، يتم تنشيط مفتاح عدم التلامس. في هذه الحالة ، يقوم عنصر التبديل بعمل أو كسر (أو يقوم بكلتا العمليتين) في الدوائر التيار المباشرتصل إلى 400 مللي أمبير وفي الدوائر التيار المتناوبما يصل إلى 250 مللي أمبير.

يتم تصنيف مستشعرات موضع عدم الاتصال وفقًا لمبدأ تشغيل العنصر الحساس - الاستقرائي ، البصري ، السعوي ، إلخ.

مفاتيح القرب هي أجهزة أساسية لأتمتة العمليات في صناعات مختلفة مثل

بناء أداة الآلة،

السيارات

هندسة،

صناعة المواد الغذائية ، إلخ.

يرجع هذا النطاق الواسع للبنك الدولي إلى عدد كبير من الحلول التكنولوجية الممكنة التي تم تنفيذها بمساعدتهم:

حساب عدد الأشياء ،

التحكم في موضع الكائن ،

كشف السرعة

تحديد زاوية الدوران

وأكثر بكثير.

3.1 أجهزة الاستشعار الحثي

المستشعر الاستقرائي هو مستشعر غير متصل مصمم لعدم الاتصال للحصول على معلومات حول حركات الهيئات العاملة للآلات والآليات والروبوتات وما إلى ذلك. وتحويل هذه المعلومات إلى إشارة كهربائية.

يتعرف المستشعر الحثي على جميع الكائنات الموصلة ويستجيب لها وفقًا لذلك.

تستخدم المستشعرات الحثية على نطاق واسع لحل مشاكل أنظمة التحكم في العمليات. متاح مع اتصال مفتوح عادة أو مغلق عادة.

يعتمد مبدأ التشغيل على تغيير معلمات المجال المغناطيسي الناتج عن المحرِّض داخل المستشعر.

يشارك أحد عناصر الدائرة المغناطيسية في الحركة التي من المفترض أن يتم قياسها ، مما يؤدي إلى حدوث تغيير في التدفق من خلال لف القياس والإشارة الكهربائية المقابلة.

إذا كان العنصر المتحرك عبارة عن نواة مغنطيسية حديدية ، فإن حركته أثناء الحركة الانتقالية أو الدوران تظهر نفسها أ) في تغيير معامل الحث الذاتي للملف (الحث المتغير) أو ب) في تغيير في معامل الاقتران بين اللفات الأولية والثانوية للمحول (المحول التفاضلي) مما يؤدي إلى تغيير في الجهد الثانوي.

في المحولات المتقاربة المتغيرة ، يمكن أن تدور إحدى اللفات بالنسبة إلى أخرى ، ثابتة (يلعب أحدهما دور المصدر والآخر يلعب دور المستقبل). يشكل الملف الأولي محثًا ، والملف الثانوي بالتيار المستحث يعطي جهدًا كدالة لزاوية الدوران (مقياس الجهد الحثي ، محلل).

عادة ما يكون لاعتماد معامل الحث الذاتي L أو الحث المتبادل M على إزاحة الملف خطي متوسط ​​؛ يمكن تحسين خطيتها بشكل كبير عن طريق التضمين التفاضلي لملفين إضافيين مع المعاملين M و L ، المتغيرة ، لإزاحة معينة ، في اتجاهين متعاكسين ، مما يوفر تعويضًا جزئيًا للخطية.

يتم توصيل المستشعر الحثي بدائرة مزودة بمصدر جهد جيبي ، وعادة ما يقتصر تردده على بضع عشرات من كيلوهرتز ، من أجل تقليل كل من التداخل والخسائر المغناطيسية والخسائر بسبب تيارات فوكو. يتم الحصول على الجهد المقاس vm عن طريق تعديل سعة جهد الإمداد Es cos عن طريق تحريك x (t):

vm = kx (t) Escos (wst + Ф) (1).

في بعض الأحيان ، يمكن أن تعمل التغييرات في العنصر الاستقرائي على تعديل تردد التذبذب بما يتناسب مع الإزاحة. على أي حال ، ومهما كان نوع التشكيل ، ينبغي أن يكون التردد f أقل بكثير من تردد الموجة الحاملة لتسهيل الكشف (f

بحكم طبيعتها ، فإن المستشعرات الحثية ، من ناحية ، حساسة للحقول الكهرومغناطيسية الخارجية ، ومن ناحية أخرى ، فهي قادرة على تحفيزها بأنفسها. لذلك ، يجب وضع المستشعرات الحثية داخل غلاف يعمل كدرع مغناطيسي.

بنية

تتكون مفاتيح القرب الاستقرائي من المكونات الرئيسية التالية:

الشكل 2.1. أجهزة التبديل الاستقرائي

ينشئ المولد مجالًا كهرومغناطيسيًا للتفاعل مع الكائن.

يوفر الزناد التباطؤ أثناء التبديل والمدة اللازمة لجبهات إشارة التحكم.

يزيد مكبر الصوت من سعة الإشارة إلى القيمة المطلوبة.

يوضح مؤشر LED حالة المفتاح ، ويوفر مراقبة الأداء والإعدادات السريعة.

يوفر المركب الدرجة اللازمة من الحماية ضد تغلغل الجسيمات الصلبة والماء.

توفر العلبة تركيب المفتاح ، وتحمي من التأثيرات الميكانيكية. إنه مصنوع من النحاس أو البولي أميد ، مكتمل بمنتجات الأجهزة.

التعاريف الأساسية.

1. منطقة نشطة.

المنطقة النشطة للمفتاح الاستقرائي غير المتصل هي تلك المنطقة الواقعة أمام سطحها الحساس ، حيث يكون المجال المغناطيسي لعنصر الاستشعار في المستشعر أكثر تركيزًا. قطر هذا السطح يساوي تقريبًا قطر المستشعر.

أرز. 2.2. منطقة الاستشعار النشطة

2. مسافة الاستشعار الاسمية.

الشكل 2.3. مسافة التحويل المقدرة

مسافة التبديل الاسمية هي قيمة نظرية لا تأخذ في الاعتبار التباين في معلمات إنتاج المستشعر والتغيرات في درجة الحرارة والجهد الكهربائي.

مسافة الاستشعار المقدرة (Sn) هي المعلمة الرئيسية للمستشعر ، ويتم ضبطها لحجم معين عند جهد الإمداد المقنن ودرجة الحرارة. تزداد مسافة التشغيل مع نمو أبعاد العنصر الحساس ، وبالتالي مع نمو أبعاد المستشعر.

وفقًا لـ GOST R 50030.5.2-99 ، يجب أن يعمل المستشعر الاستقرائي في فاصل استجابة مضمون ، أي في النطاق من 0 (أي من سطح رأس المستشعر الحساس) إلى 81٪ من Sn المطالب به لمدة هدف صلب قياسي.

تعتمد فترة استجابة أجهزة الاستشعار بشكل موضوعي على درجة الحرارة المحيطة.

كقاعدة عامة ، يتم تثبيت المستشعر بحيث يتحرك موضوع التأثير (عنصر هيكلي متحرك) بالتوازي مع السطح الحساس للجهاز.

3. إزالة العمل.

فجوة العمل هي أي مسافة تضمن التشغيل الموثوق به لمفتاح القرب ضمن حدود مقبولة لدرجة الحرارة والجهد.

الشكل 2.4. مخطط جهاز استشعار مع فجوة مقاسة

عامل تصحيح خلوص العمل.

يجعل عامل التصحيح من الممكن تحديد فجوة العمل ، والتي تعتمد على المعدن الذي يتكون منه كائن التأثير.

هناك مستشعرات للتصميم الغائر (مما يسمح بالتركيب في المعدن) وغير مجوف. في الحالة الثانية ، تتمتع المستشعرات بمسافة استشعار أكبر.

يوضح الشكل اعتماد إشارة الخرج على المسافة إلى القرص.

الشكل 2.5. مستشعر القرب المستعرض يعتمد على إشارة الخرج على المسافة.

3.1.1. مستشعر الحث المتغير

يعتمد معامل الحث الذاتي L لملف من N لفات من الأسلاك على المقاومة المغناطيسية للدائرة المغناطيسية المرتبطة بها:

L = N2 / R ، حيث R =.

هنا m هي النفاذية المغناطيسية و S هي المنطقة المقطعية للحلقة.

إذا كانت مساحة المقطع العرضي لأجزاء مختلفة من الدائرة المغناطيسية ثابتة ،

حيث lf و l0 هما أطوال خطوط المجال في المادة المغناطيسية الحديدية وفي الهواء ، على التوالي ، sf و s0 هي مناطق المقطع العرضي للدائرة المغناطيسية والفجوة ، mf هي النفاذية المغناطيسية النسبية للمادة المغناطيسية (من ترتيب 103h104) و mo = 4p 10-7 (في نظام SI).

دائرة مغناطيسية مع فجوة قابلة للقياس. بناءً على الصيغة العامة ، من السهل إنشاء تعبير لمعامل الحث الذاتي:

نظرًا لأن المحاثة يجب أن تكون حساسة لقياس الفجوة ، يجب اختيار l0 »lf / mf ، ومنه نحصل على تعبير L:

يؤدي تحريك Dx للبطانة إلى تغيير في Dl0 = 2Dx من الفجوة ، ويتلقى المحاثة قيمة جديدة:

تعتمد الحساسية على الموضع الأولي l0 للوحة: الأعلى ، الأصغر l0 ؛ في هذه الحالة ، يمكن اعتبار الحساسية ثابتة فقط في الحالة التي تكون فيها عمليات الإزاحة صغيرة جدًا مقارنة بـ l0. هذا يحد من استخدام أجهزة الاستشعار من هذا النوع من التشوه في حدود المليمتر.

يمكن تحسين الحساسية والخطية عن طريق التضمين التفاضلي لملفين متطابقين ونوى متماثلة متماثلة فيما يتعلق بالبطانة المتحركة.

لفائف مع قلب متحرك. يتم توصيل قلب مغناطيسي حديدي بجزء يجب قياس موضعه أو حركته. هذا القلب مغمور بعمق متغير l في ملف يحتوي على N لفات من الأسلاك متباعدة بشكل متساوٍ على طول l (الشكل 2.6).

أرز. 2.6. رسم تخطيطي لملف قلب متحرك.

1 - ملف 2 - النواة المغناطيسية.

يعتمد معامل الحث الذاتي L للملف على عمق غمر النواة. عند حساب L ، يعتبر الحث بمثابة توليفة متسلسلة من محاثة مملوءة بالهواء بطول l0 مع معامل الحث الذاتي Lo ومحاثة قلب حديدية بطول lf مع معامل الحث الذاتي Lf ؛ معامل الحث المتبادل يساوي M.

أين يُفترض أن يكون معامل الاقتران ثابتًا.

أرز. 2.7. التنشيط التفاضلي لملفين قلب متحركين.

3.2 مجسات سعوية

مستشعر سعوي ، محول قياس للكميات غير الكهربائية (مستوى السائل ، القوى الميكانيكية ، الضغط ، الرطوبة ، إلخ) إلى قيم السعة الكهربائية. من الناحية الهيكلية ، يكون المستشعر السعوي عبارة عن مكثف كهربائي موازٍ للمستوي أو مكثف أسطواني.

مبدأ تشغيل مفاتيح القرب السعوي

تحتوي المستشعرات السعوية على عنصر حساس على شكل ألواح مكثف ممتد إلى السطح النشط.

يعتمد مبدأ تشغيل المستشعرات السعوية إما على تغيير في هندسة المكثف (أي تغيير في المسافة بين الألواح) ، أو على تغيير في السعة بسبب وضع مواد مختلفة بين الألواح: موصل كهربائي أو عازل. عادة ما يتم تحويل التغييرات في السعة إلى إشارة كهربائية متناوبة.

يعتمد مبدأ التشغيل على اعتماد السعة الكهربائية للمكثف على الأبعاد والموضع النسبي لألواحه وعلى ثابت العزل للوسيط بينهما.

بالنسبة للمكثف المسطح ذي اللوحين ، يتم تحديد السعة الكهربائية بالتعبير:

حيث e0 هو ثابت العزل الكهربائي ؛ ه هي السماحية النسبية للوسط بين الصفائح ؛ S هي المنطقة النشطة للألواح ؛ د هي المسافة بين ألواح المكثف.

تستخدم التبعيات C (S) و C (d) لتحويل الإزاحات الميكانيكية إلى تغييرات في السعة.

يؤدي اقتراب جسم مصنوع من أي مادة إلى السطح النشط إلى تغيير في سعة المكثف ، ومعلمات المولد ، وفي النهاية ، إلى تبديل عنصر التبديل.

الجهاز ومبادئ تشغيل المستشعر السعوي

أرز. 2.8. جهاز استشعار بالسعة

يعمل مستشعر القرب السعوي على النحو التالي:

1. يوفر المولد مجالًا كهربائيًا للتفاعل مع الكائن.

2. يحول مزيل التشكيل التغيير في سعة التذبذبات عالية التردد للمولد إلى تغيير في جهد التيار المستمر.

3. يوفر الزناد المنحدر الضروري لحافة إشارة التبديل وقيمة التباطؤ.

4. يزيد مكبر الصوت من إشارة الخرج إلى القيمة المطلوبة.

5. يظهر مؤشر LED حالة المفتاح ، ويضمن التشغيل ، وسرعة الإعداد.

6. يوفر المركب الدرجة اللازمة من الحماية ضد تغلغل الجسيمات الصلبة والماء.

7. توفر العلبة تثبيت للمفتاح ، وتحمي من الصدمات الميكانيكية. إنه مصنوع من النحاس أو البولي أميد ، مكتمل بمنتجات الأجهزة.

يتكون السطح النشط لجهاز استشعار عدم التلامس السعوي من قطبين معدنيين ، يمكن تمثيلهما كلوحين من مكثف "غير مغلف". أقطاب كهربائية مدرجة في الدائرة استجابةمذبذب ذاتي عالي التردد تم تكوينه بطريقة لا تولد في حالة عدم وجود كائن بالقرب من السطح النشط. عند الاقتراب من السطح النشط لمستشعر القرب السعوي ، يدخل الجسم المجال الكهربائي ويغير سعة التغذية المرتدة. يبدأ المولد في توليد اهتزازات تزداد اتساعها مع اقتراب الجسم. يتم تقدير السعة بواسطة دائرة معالجة لاحقة تولد إشارة خرج. يتم تشغيل مستشعرات القرب السعوي بواسطة كل من الكائنات الموصلة للكهرباء والعوازل الكهربائية. عند التعرض لأجسام مصنوعة من مواد موصلة للكهرباء ، تكون مسافة الاستشعار الفعلية Sr هي القصوى ، وعندما تتعرض لأجسام مصنوعة من مواد عازلة للكهرباء ، تقل المسافة Sr اعتمادًا على ثابت العزل للمادة er (انظر مخطط Sr مقابل er و جدول ثابت العزل الكهربائي للمواد). عند العمل بأشياء مصنوعة من مواد مختلفة ، بسماحية مختلفة ، من الضروري استخدام حبكة Sr مقابل er. تشير مسافة التشغيل المقدرة (Sn) وفاصل التعريض المضمون (Sa) المحدد في البيانات الفنية لقواطع الدائرة إلى هدف معدني مؤرض (Sr = 100٪). نسبة تحديد مسافة الاستشعار الفعلية (Sr): 0.9 Sn< Sr < 1,1 Sn.

الشكل 2.9 اعتماد مسافة التشغيل الحقيقية Sr على ثابت العزل الكهربائي لمادة الجسم Еr

ثابت العزل لبعض المواد:

يمكن أن تكون المستشعرات السعوية أحادية القطب (تتضمن مكثفًا واحدًا فقط) ، أو تفاضلية (تشتمل على مكثفين) أو جسر (تم استخدام أربعة مكثفات هنا بالفعل). في حالة المستشعرات التفاضلية أو الجسور ، يكون واحد أو اثنين من المكثفات إما ثابتة أو متغيرة ، متصلة ببعضها البعض.

من الناحية العملية ، عند قياس إزاحة جسم موصل كهربيًا ، غالبًا ما يلعب سطحه دور لوحة مكثف. على التين. 2.10. يظهر رسم تخطيطي لمستشعر سعوي أحادي القطب ، حيث يتم توصيل إحدى لوحات المكثف بالموصل المركزي للكابل المحوري ، ويكون الكائن نفسه هو اللوحة الأخرى. لاحظ أن اللوحة الخاصة بالمحول محاطة بدرع أرضي لتحسين الخطية وتقليل تأثيرات الحافة. يعمل المستشعر السعوي النموذجي بترددات في نطاق 3 ميجاهرتز ويمكنه اكتشاف حركات الأجسام سريعة الحركة. تكمن استجابة التردد لمحول الطاقة هذا بواجهة إلكترونية متكاملة في نطاق 40 كيلو هرتز.

تعتبر مستشعرات القرب السعوي فعالة جدًا عند العمل مع الكائنات الموصلة ، بينما تقيس السعة بين القطب والكائن نفسه. تعمل المستشعرات السعوية أيضًا بشكل جيد مع الأشياء غير الموصلة ، لكن دقتها تتدهور إلى حد ما. أي جسم يدخل إلى المنطقة المجاورة للإلكترود له خصائصه العازلة الخاصة به ، والتي تغير السعة بين القطب وجسم المستشعر ، مما يؤدي بدوره إلى إشارة خرج تتناسب مع المسافة بين الجسم والكاشف.

يستخدم التدريع النشط لزيادة الحساسية وتقليل تأثيرات الحافة في المستشعر السعوي أحادي القطب. في هذه الحالة ، يتم وضع الشاشة حول الجوانب غير العاملة للإلكترود ويتم تطبيق جهد مساوٍ للجهد الموجود على القطب. نظرًا لأن الفولتية على الشاشة والقطب الكهربائي لهما نفس السعة والمرحلة ، فلا يوجد مجال كهربائي بينهما ، ولا تؤثر جميع المكونات الموجودة خلف الشاشة على تشغيل المستشعر. طريقة التدريع هذه موضحة في الشكل. 2.11.

الشكل 2.10. مستشعر سعوي مع حلقة حماية ، مقطع عرضي

أرز. 2.11. مستشعر المسافة إلى الجسم بالسعة مع درع نشط حول القطب الكهربي

في السنوات الأخيرة ، أصبحت مستشعرات الإزاحة السعوية للجسر شائعة جدًا. على التين. 2.12. يتم عرض مستشعر الإزاحة السعوية للجسر الخطي ، ويتكون من مجموعتين من الأقطاب الكهربائية المسطحة الموجودة على التوازي على مسافة ثابتة د. لزيادة السعة ، تكون المسافة بين الأقطاب الكهربائية صغيرة بدرجة كافية. تتكون مجموعة الأقطاب الكهربائية الثابتة من أربعة عناصر مستطيلة ، وتتكون المجموعة المتحركة من عنصرين. جميع العناصر الستة لها نفس الأبعاد.

لزيادة نطاق الخطية ، من المستحسن جعل حجم كل عنصر كبيرًا قدر الإمكان (هنا ، كقاعدة عامة ، تبدأ القيود المفروضة على القوة الميكانيكية في التأثير). ترتبط الأقطاب الأربعة للمجموعة الفرعية الثابتة ببعضها البعض عن طريق الأسلاك الكهربائية ، والتي يتم إجراؤها لتشكيل دائرة من نوع الجسر السعوي.

يتم تطبيق جهد جيبي بتردد 5 - 50 كيلو هرتز على دائرة الجسر. يضخم مكبر الصوت التفاضلي فرق الجهد بين زوج من الأقطاب الكهربائية في مجموعة متحركة. يتم تغذية إشارة خرج مكبر الصوت إلى مدخلات الكاشف المتزامن. سعة المكثف. مستشعر سعوي من نوع الجسر مع لوحين متوازيين: أ - ترتيب المجموعات ، ب - دائرة مكافئة للمسافة الاسمية عن بعضها البعض ، بما يتناسب مع مساحة جزء اللوحة المتحركة الموجودة مقابل المنطقة المقابلة من لوحة ثابتة. على التين. 2.12. تظهر الدائرة المكافئة لمشفر الإزاحة بتكوين جسر سعوي. أجهزة استشعار الإزاحة السعوية لديها مجموعة واسعة من التطبيقات. يمكن استخدامها بشكل مستقل لتحديد موضع وحركة الأشياء ، أو أن تكون جزءًا من أجهزة الاستشعار الأخرى التي تحدث فيها حركات العناصر الفردية بسبب تأثير مختلف القوى والضغط ودرجة الحرارة وما إلى ذلك عليها.

الشكل 2.12. مستشعر الجسر السعوي.

3.3 مستشعر بصري (مستشعر كهروضوئي)

مستشعر الصور هو جهاز يسجل التغييرات في شدة تدفق الضوء ويستجيب لها.

هناك أجهزة استشعار بصرية تمثيلية ومنفصلة. بالنسبة لأجهزة الاستشعار التناظرية ، تتغير إشارة الخرج بما يتناسب مع الإضاءة المحيطة. المجال الرئيسي للتطبيق هو أنظمة التحكم في الإضاءة الآلية.

تقوم المستشعرات من النوع المنفصل بتغيير حالة الإخراج إلى العكس ، عند الوصول إلى قيمة إضاءة محددة مسبقًا.

بعد الاتصال الميكانيكي ومستشعرات قياس الجهد ، ربما تكون أجهزة الكشف الضوئية هي الأجهزة الأكثر شيوعًا لتحديد موضع وحركة الأشياء.

يشتمل تكوين مستشعر الإزاحة الضوئية ، كقاعدة عامة ، على ثلاثة مكونات: مصدر الضوء ، والكاشف الضوئي ، والأجهزة التي تتحكم في الضوء (العدسات ، والمرايا ، والألياف الضوئية ، وما إلى ذلك).

أرز. 3.1. جهاز استشعار بصري.

باستخدام الشاشات الواقية أو التبريد ، تُستخدم المستشعرات الضوئية لوضع أو عد الأجسام الساخنة.

وفقًا لـ GOST R 50030.5.2 ، يتم تصنيف مفاتيح القرب البصري إلى ثلاث مجموعات:

النوع T - مع استقبال شعاع مباشر من الباعث ؛

النوع R - مع استقبال الحزمة المرتجعة من العاكس ؛

النوع D - مع استقبال شعاع منعكس بشكل منتشر من جسم ما.

يتميز المستشعر البصري من النوع T بحقيقة أن الباعث والمستقبل يتم وضعهما في حاويات منفصلة. ينتقل شعاع بصري مباشر من الباعث إلى المستقبل ويمكن حجبه بواسطة الجسم المؤثر. يمكن أن يتلقى الباعث والمستقبل الطاقة من مصادر طاقة مختلفة. يشير مؤشر الباعث إلى جهد الإمداد. إشارات مؤشر جهاز الاستقبال عند تشغيل جهاز الاستقبال. يوجد عنصر التبديل في جهاز الاستقبال.

يحتوي المستشعر البصري من النوع R على باعث وجهاز استقبال في نفس السكن. يستقبل المستقبل حزمة الباعث المنعكسة من عاكس خاص

يحتوي المستشعر البصري من النوع D على باعث وجهاز استقبال في نفس السكن. يستقبل المستقبل حزمة تنعكس بشكل منتشر عن الهدف. يمكن أن يتحرك الكائن على طول المحور النسبي وبزاوية له

3.3.1 التشفير الرقمي المطلق

هذه هي قضبان للحركات الخطية أو أقراص للحركات الزاوية ، مقسمة إلى مناطق متساوية N (نطاقات في حالة سكة حديدية ، قطاعات في حالة قرص) ، حيث يتم تسجيل الكلمات الثنائية المقابلة للموضع الذي يتم تحديده وفقًا لـ رمز وتكنولوجيا محددة. يحدد عدد المواقع N الدقة على النحو التالي: L / N cm لسكة حديد بطول L cm و 360 درجة / N للقرص.

تتجسد جميع بتات n التي تتكون منها كل كلمة على مسارات متوازية (للسكك الحديدية) أو متحدة المركز (للقرص) (الشكل) باستخدام حالتين فيزيائيتين مختلفتين لتحديد القيم 0 أو 1:

أ) سطح غير ممغنط أو مغنطيسي حديدي (قراءة مغناطيسية) ؛

ب) سطح عازل أو موصل (استشعار كهربائي) ؛

ج) سطح معتم وشفاف (قراءة بصرية).

في الوقت الحاضر ، تعتبر القراءة البصرية هي الأكثر استخدامًا ؛ لكل مسار مصدر - الصمام الثنائي الكهربائي ، وجهاز الاستقبال - الترانزستور الضوئي.

أرز. 3.3 الخليع والقرص مع رمز ثنائي طبيعي.

أرز. 3.3 السكك الحديدية والقرص مع رمز رمادي.

4. مجسات القرب

لا تحتوي أجهزة الاستشعار من هذا النوع على اتصال ميكانيكي بين الجهاز والجسم المتحرك ؛ يتم إنشاء التفاعل بينهما - وظيفة لموقفهما المتبادل - عن طريق مجال يمكن أن يكون بمثابة:

مجال الحث المغناطيسي لأجهزة الاستشعار ذات المقاومة المغناطيسية المتغيرة (يتم استخدام تأثير هول) ؛

المجال الكهرومغناطيسي لأجهزة الاستشعار بتيارات فوكو ؛

المجال الكهرومغناطيسي لأجهزة الاستشعار السعوية.

تأتي مزايا مستشعرات القرب من حقيقة عدم وجود مثل هذا الاتصال الميكانيكي. وتشمل هذه:

عرض النطاق الترددي الواسع

تأثير ضئيل على كائن القياس بسبب القوى الصغيرة للغاية التي تنشأ بين هذا الكائن وجهاز الاستشعار.

زيادة الموثوقية بسبب عدم وجود أجزاء متحركة عرضة للتآكل أو زيادة الخلوص.

بالإضافة إلى ذلك ، توفر هذه المستشعرات عزلًا كلفانيًا لدائرة القياس والجسم المتحرك.

عيوبها الرئيسية هي:

صغير ، حوالي 1 مم ، نطاق القياس ؛

اللاخطية.

اعتماد قراءات بعضها على شكل وحجم ومادة الكائن وبيئته ، مما يؤدي إلى الحاجة إلى معايرتها في ظروف تطبيق محددة.

يستخدم مستشعر القرب في الوضع التناظري أو في وضع الكود الرقمي. في الحالة الأولى ، يكون اتساع الإشارة دالة مستمرة للموضع النسبي للكائن والمستشعر ، وفي الحالة الثانية ، يمكن أن يكون مستوى الإشارة مرتفعًا أو منخفضًا فقط اعتمادًا على ما إذا كان الكائن أقرب أو أبعد من معين المسافة: في الحالة الأخيرة ، يُطلق على المستشعر اسم كاشف القرب. باستخدام هذا المستشعر ، حدد:

النطاق الاسمي - المسافة ، التي تقترب من محور المستشعر ، يتسبب الكائن القياسي في حدوث تغيير في حالات الكود عند إخراج المستشعر ؛

الدورة التفاضلية أو التباطؤ - الفرق في المسافات المقابلة للتغييرات في حالات الكود ، اعتمادًا على ما إذا كان الكائن القياسي يقترب أو يتحرك بعيدًا على طول محور المستشعر.

بعض التطبيقات الممكنة موضحة في الشكل. 4.1 وهي تشمل: قياس واستقرار الموقف ؛

التحكم في الحجم

دراسة حركة الأجسام ذات القصور الذاتي المنخفض.

أرز. 4.1 مستشعر القرب.

أ - المناصب ؛ ب - التعديلات. ج - التعديلات في إحداثيين ؛ ز - القطر هـ - الحركات الطولية والعرضية ؛ ه هو سمك الفيلم الزيتي ؛ ز - سماكة العزل على المعدن ؛ ح - سماكة المعدن و - الحجم ؛ ك ، ل - عمليات الإزاحة الديناميكية ، م - عمليات الإزاحة الثابتة.

4.1 مستشعر حثي ذو مقاومة مغناطيسية متغيرة

مثل هذا المستشعر عبارة عن محول ، تشتمل الدائرة المغناطيسية له على جسم متحرك (الشكل 4.2) ؛ يجب أن يكون هذا المحول مغناطيسيًا أو له سطح مغناطيسي حديدي.

أرز. 4.2 مستشعر القرب ذو المقاومة المغناطيسية المتغيرة.

1 - شاشة مغناطيسية 2 - لف ثانوي ؛ 3 - سطح مغناطيسي حديدي ؛ 4 - اللف الابتدائي.

تحدد المسافة بين الجسم ورأس المستشعر ، التي تعمل كفجوة ، مقاومة الدائرة المغناطيسية وبالتالي التدفق الذي يمر عبر الثانوي والجهد عند أطرافه عندما يتم تنشيط الأساسي. يتغير جهد الملف الثانوي ، وهو إشارة القياس vm ، بشكل غير خطي وفقًا للقانون المكتوب في النموذج

حيث x هي مسافة المستشعر من الكائن ، و vmo ويعتمد ، على وجه الخصوص ، على النفاذية المغناطيسية ، وشكل الجسم وأبعاده.

يمكن أن تكون الإشارة خطية لعمليات الإزاحة الصغيرة بالنسبة إلى موضع معين ، افعل إذا تم توصيل مستشعرين متطابقين على جوانب متقابلة من الجسم المتحرك ، وتم تشغيلهما وفقًا لدائرة تفاضلية: يتم تغذية اللفات الأولية في سلسلة أو بالتوازي ، والثانوي ترتبط الفولتية vm1 و vm2 في اتجاهين متعاكسين ؛ الجهد المقاس في هذه الحالة يساوي

4.2 مستشعر حثي بتيارات فوكو

العنصر الرئيسي لهذا النوع من أجهزة الاستشعار هو ملف يعمل بتردد عالٍ ، والذي يحفز مجالًا مغناطيسيًا متناوبًا في الفراغ المحيط به. تنشأ تيارات فوكو في جسم معدني موضوع في هذه المنطقة. وفقًا لقانون لينز ، فإنهم يسعون إلى تعويض السبب الذي تسبب في حدوثهم ؛ وبالتالي ، فإنها تسبب تحريضًا معاكسًا في إشارة إلى تحريض الملف ، مما يؤدي إلى انخفاض معامل الاستقراء الذاتي. على عكس المستشعرات ذات المقاومة المغناطيسية المتغيرة ، والتي لا تصلح إلا للأجسام المغناطيسية المغناطيسية ، فإن المستشعر الذي يحتوي على تيارات فوكو حساس لأي جسم معدني. ومع ذلك ، فإن قراءاته لا تعتمد فقط على المسافة إلى الجسم ، ولكن أيضًا على خصائصه الفيزيائية (المقاومة والنفاذية) والخصائص الهندسية (الشكل والحجم). عادة ما يتم وضع الجسم والحساس في الهواء ؛ يمكن أيضًا استخدام الجهاز في الوسائط العازلة ، والتي تتميز بخسائر منخفضة عند ترددات التشغيل.

أرز. 4.3 اقتران استقرائي لملف وجسم موصل. المقابلة مخطط الأسلاك المبسط.

1 - كائن ؛ 2 - ملف مثير.

النظرية الفيزيائية الأولية. يمكن وصف نظرية مبسطة لتشغيل هذا النوع من أجهزة الاستشعار عن طريق تشبيه جسم معدني بدائرة ذات عناصر ثابتة مجمعة متصلة بملف عن طريق الحث المتبادل (الشكل 4.3).

يتم وصف الملف ومصدر الطاقة الخاص به ، اللذين يشكلان الدائرة الأولية ، بواسطة المعادلة

والجسم (الدائرة الثانوية) - بالمعادلة

تأثير خصائص الكائن. المقاومة النوعية. يؤثر الاتصال مع الكائن على الحث الأساسي ، فكلما قل ، زادت مقاومة الكائن ، أي انخفاض موصلية المادة التي تتكون منها. في هذه الحالة ، يمكن تحسين حساسية الجهاز عن طريق تطبيق صفيحة أو طلاء عالي التوصيل ، مثل الألومنيوم ، على الجسم المتحرك.

النفاذية المغناطيسية. إذا تم وضع جسم مغناطيسي حديدي بالقرب من الملف ، فسيظهر فيه تأثيران متعاكسان: انخفاض مقاومة الدائرة المغناطيسية يميل إلى زيادة المحاثة ، بينما تتسبب تيارات فوكو في انخفاضها. يعتمد الاتجاه الناتج للتغيير في الحث على نسبة قيم النفاذية ومقاومة الجسم.

أبعاد. يُفترض أن مجموعة تيارات فوكو بأكملها تقريبًا مترجمة في الطبقة السطحية ، والتي يزيد سمكها عن طبقة الجلد بثلاث مرات تقريبًا ، والتي يكون التعبير لها شكلها

حيث m و y ، على التوالي ، النفاذية المغناطيسية والتوصيل الكهربائي للكائن ، f هو تردد المجال المحرض للملف. وهكذا ، عند تردد 1 ميغا هرتز ، لدينا q؟ 80 ميكرون للألمنيوم ود؟ 20 ميكرومتر للصلب.

لا تعتمد استجابة المستشعر على سمك الجسم ، إذا كان أكثر من 3 أضعاف سمك طبقة الجلد. كما أن الأبعاد العرضية للكائن لها تأثير ضئيل إذا كانت أكبر من قطر الملف.

مخطط القياس. جهاز استشعار تناظري. عادةً ما يتم توصيل المحاثة الثانية الموجودة في الجزء المجاور من الجسر بشكل تفاضلي بمحاثة القياس من أجل التعويض عن التأثيرات العشوائية.

يمكن أن يكون الحث الثاني:

محاثة مرجعية تقع بجوار نموذج جسم ثابت من نفس طبيعة الكائن المتحرك (الإشارة المقاسة في هذه الحالة هي دالة غير خطية للإزاحة) ؛

الحث المتغير الموجود بالنسبة للكائن بطريقة تستلزم حركات هذا الكائن تغييرات معاكسة في المحاثين (تسمح طريقة التبديل التفاضلي هذه بتحديد خصائص المستشعر في منطقة محدودة من الإزاحات).

كاشف القرب. عندما يكون من الكافي معرفة موضع جسم ما فقط ما إذا كانت المسافة إلى الجسم أكبر أو أقل من بعض الشيء المعطى ، فعادة ما يتم وضع المحاثة في دائرة دارة الرنين للمولد. يؤدي نهج الكائن إلى زيادة الخسائر وانخفاض في المحاثة ، مما يؤدي إلى انخفاض عامل الجودة Q لدائرة الحمل. أقل من الحد الأدنى لقيمة Q المقابلة للحد الأدنى ، توقف التوليد ؛ تكتشف الدائرة المقابلة هذا وتشير إلى وجود أو عدم وجود جيل.

4.3 مستشعر تأثير القاعة

يتم التعبير عن تأثير هول في ظهور فرق محتمل VH عمودي على الخطوط الحالية للموصل الموضوع في مجال الحث B ؛ يعتمد جهد هول VH على اتجاه وحجم V. تأثير هول هو نتيجة لقوة لابلاس ، التي تعمل على تحريك الشحنات الكهربائية.

يشكل المستشعر المستند إلى تأثير هول مسبارًا على شكل لوحة (عادةً أشباه موصلات) ، يتم من خلالها تمرير تيار وعند الحواف التي يتم قياس جهد القاعة بها ، ومغناطيس يخلق مجالًا تحريضيًا B ، القيمة التي في منطقة المسبار (مثل الجهد VH) تعتمد على موضع المغناطيس.

أحد العناصر - مسبار أو مغناطيس - ثابت ، والآخر متصل بجسم متحرك ؛ عادة ، لتجنب مشاكل الاتصال الكهربائي مع المصادر المتنقلة للإشارات منخفضة المستوى ، يكون المسبار ثابتًا ؛ في هذه الحالة ، ولكي لا يتم إزعاج حركة الجسم ، يجب أن تكون كتلة المغناطيس صغيرة نسبيًا ، مما يحد من المنطقة التي يكون فيها الحث قابلاً للقياس ، وبالتالي يقلل من نطاق القياس.

النظرية الفيزيائية الأولية لتأثير هول. ضع في اعتبارك صفيحة مستطيلة موصلة (الطول L ، العرض l ، السماكة e) مع فرق الجهد المطبق عليها ، مما تسبب في تيار I في الاتجاه الطولي (الشكل 4.4).

أرز. 4.4 رسم تخطيطي للمسبار بناءً على تأثير هول.

بافتراض أن الموصلية يتم توفيرها بواسطة إلكترونات التركيز n والتنقل m ، فلدينا:

هنا c هي المقاومة ، c = 1 / qmn (q = 1.6 10-19 C) ، V = ExL ، Ex هو المجال الكهربائي الطولي ، حيث I = qmnExel.

يتم وضع اللوحة في الحقل التعريفي B بمكون طبيعي على مستوى اللوحة BN ؛ قوة لابلاس FL المؤثرة على إلكترون يتحرك بسرعة v تساوي FL = -qvB ، حيث v = -mEx. هذه القوة موجهة في اتجاه زيادة y ولها قيمة

تحت تأثير القوة FL ، تتراكم الإلكترونات على السطح الجانبي للوحة من جانب زيادة y ، تاركة نفس شحنة الإشارة المعاكسة على الجانب المقابل ؛ تخلق هذه الشحنات مجالًا كهربائيًا Ey ، موازيًا للمحور y ، موجهًا في اتجاه زيادة y ويعمل على كل إلكترون بقوة Fy = -qEy. يتم الوصول إلى حالة التوازن عندما تكون كلتا القوتين متوازنتين:

يتوافق جهد القاعة VH مع ناتج عرض اللوحة:

أو ، بالنظر إلى التعبير الذي تم العثور عليه مسبقًا لـ I الحالي ،

هنا KH = -1 / qn هو ثابت القاعة.

تؤدي النظرية الأكثر صرامة ، والتي تأخذ في الاعتبار تشتت الشحنات المتنقلة بواسطة الفونونات ، إلى مضاعفة تعبير KH السابق بمقدار 3p / 8. يتم إعطاء ترتيب الحجم لبعض مواد مستشعر القاعة النموذجية في الجدول:

مثال رقمي. في صفيحة من زرنيخ الإنديوم بسمك 0.1 مم بمقاومة 5 · 10-5 أوم · م ، يتم تغذيتها بتيار 1 مللي أمبير وتوضع في مجال تحريض عادي بجهد 104 جيغا ، يظهر جهد هول يبلغ 3.8 ملي فولت.

يعتمد ثابت هول على درجة الحرارة بسبب تأثيره على كثافة الحاملات الحرة ؛ تختلف حساسية درجة الحرارة (1 / KN) (d KN / dT) اعتمادًا على المادة على نطاق واسع ويمكن أن تصل إلى عدة٪ لكل 1 درجة مئوية.

يمكن أن يؤدي التغيير في KN كدالة لقيمة B إلى انحراف عن الخطية لترتيب العديد من ٪ من نطاق القياس ؛ تعتمد علامة هذا اللاخطي على المادة.

تصميم المستشعر. الكمية المقاسة التي يكون حساس تأثير هول حساسًا لها بشكل مباشر هي المكون الطبيعي BN للحث المغناطيسي ؛ الحساسية المقابلة هي

الحساسية تتناسب مع التيار الذي يمر عبر المسبار ؛ يعتمد ذلك على تصميم المسبار (سمك e واختيار المادة وفقًا لعامل KH).

عند استخدام جهاز استشعار لاكتشاف المواضع أو حالات النزوح ، يعمل مغناطيس الحث كمحول طاقة وسيط يتم العمل عليه بواسطة المقياس الأساسي (الموضع أو الإزاحة) لتغيير المقياس الثانوي الذي يكون المستشعر حساسًا له بشكل مباشر. يتم إعطاء حساسية الموقف Sx بواسطة

تتناسب حساسية الموضع Sx ، على وجه الخصوص ، مع تدرج المكون الطبيعي للحث في منطقة الإزاحة. يعتمد هذا التدرج على طبيعة المغناطيس وموقعه بالنسبة للمسبار ؛ عادة ما يكون لها قيمة كبيرة وتكون ثابتة إلى حد ما في منطقة محدودة للغاية (من أجل 1 مم).

معيار اختيار المواد. يتناسب جهد Hall مع التيار I ، لكن هذا التيار محدود بسبب تسخين الجول الذي يولده ، والذي يتناسب مع تبديد الطاقة Pd:

في وظيفة Pd ، يتم التعبير عن جهد القاعة على النحو التالي:

إذا تم إجراء القياس بجهاز ذو مقاومة إدخال كبيرة وتم تعيين قوة التبديد لتوفير التدفئة ضمن حدود محدودة ، فهناك حاجة لاختيار مادة يكون مصطلح / n فيها الحد الأقصى.

على سبيل المثال ، إذا كان القياس يتعلق بالقدرة التي يبددها مولد القاعة في مقاومة متطابقة ، فيجب أن يكون الحد الأقصى هو القيمة.

كاشف القرب. يتم تنفيذه عن طريق ربط مشغل Schmitt بمسبار Hall ، وهو مقارن مستوى التخلفية ، والذي يسمح (BN + و BN-) اعتمادًا على ما إذا كان يتغير صعودًا أو هبوطًا ، على التوالي (الشكل 4.5). عادةً ما يكون تباطؤ DBN بترتيب عدة عشرات من mT ، ولأنه أعلى من التحريضات الخلفية المعتادة ، فإنه يجعل من الممكن تجنب الإنذارات الكاذبة التي يمكن أن تسببها هذه التحريضات.

أرز. 4.5 كاشف تقارب تأثير هول وتوصيف التفاعل.

5. مزايا وعيوب أجهزة الاستشعار

5.1 مستشعر حثي

مزايا

لا تآكل ميكانيكي ، لا أعطال الاتصال

لا ترتد الاتصال وإيجابيات كاذبة

تردد تحويل عالي يصل إلى 3000 هرتز

مقاومة الإجهاد الميكانيكي

العيوب - حساسية منخفضة نسبيًا ، واعتماد المقاومة الاستقرائية على تردد جهد الإمداد ، وردود فعل كبيرة من المستشعر على القيمة المقاسة (بسبب جاذبية المحرك إلى القلب).

5.2 مستشعر سعوي

مزايا المستشعرات السعوية هي البساطة والحساسية العالية والقصور الذاتي المنخفض.

العيوب - تأثير المجالات الكهربائية الخارجية ، التعقيد النسبي لأجهزة القياس.

5.3 جهاز استشعار بصري

المزايا - نظرًا لمسافات الاستشعار الكبيرة (حتى 50 مترًا) ، تُستخدم مستشعرات القرب البصري على نطاق واسع في الصناعة وخارجها.

5.4 مجسات فوق صوتية

إنها تسمح بالتحكم في عدم التلامس في موضع وحجم الأجسام المختلفة ، بغض النظر عن خصائصها البصرية والكهربائية ، وتستخدم على نطاق واسع في معدات المعالجة لقياس مستوى تعبئة الخزانات بالسوائل والمواد السائبة ، والتحكم في قطر لف الصفيحة المواد وحل المشاكل الأخرى. تسمح لك المستشعرات بالموجات فوق الصوتية المتخصصة بتحديد موضع الحافة وسمك أغشية البوليمر الشفافة والأقمشة والورق.

يعتمد تشغيل المستشعرات فوق الصوتية على التأثير الكهروضغطي - وهو تغيير في الأبعاد الهندسية للوحة السيراميك أو الكوارتز عند تطبيق مجال كهربائي عليها وظهور مجال كهربائي على سطح اللوحة تحت تأثير ميكانيكي عليها . تتسبب اهتزازات اللوحة مع تردد المجال الكهربائي المطبق (300 كيلو هرتز) في ظهور موجات صوتية من نفس التردد. تنتشر هذه الموجات في الهواء بسرعة 330 م / ث. إنها ، مثل الصدى ، تنعكس من الأشياء وتعود إلى الباعث. تعمل الموجات الصوتية على اللوحة ، مما يتسبب في ظهور مجال كهربائي عليها. وبالتالي ، تعمل اللوحة أولاً كباعث ثم كمستقبل للموجات فوق الصوتية. يتم تنظيم نطاق استجابة المستشعر عن طريق تغيير قوة الإشعاع لهذه الموجات والفاصل الزمني عندما ينتظر المستشعر الانعكاس.

5.5 مستشعر تأثير القاعة

القدرة على قياس الموضع أو الحركة من خلال درع غير مغناطيسي يفصل المسبار عن جسم يحمل مغناطيسًا.

6. تطبيق مجسات

يتنوع استخدام مستشعرات الموضع والإزاحة في الصناعة. على وجه الخصوص ، في الطب ، يمكن العثور على المستشعرات اللاتلامسية في أجهزة مثل كاميرا جاما ، وفلوروجراف ، والتصوير بالرنين المغناطيسي ، والموجات فوق الصوتية ، ومفتت الحصى.

6.1 مجسات حثي

تُستخدم المستشعرات الحثية لعدم الاتصال للحصول على معلومات حول حركات أجزاء العمل من الآلات والآليات والروبوتات وما إلى ذلك. وتحويل هذه المعلومات إلى إشارة كهربائية.

يتم تثبيتها على آلات CNC ، والمكابس ، وآلات القولبة بالحقن ، وخطوط النقل ، والصمامات الأوتوماتيكية ، وآلات التعبئة والتغليف ، إلخ.

6.2 مجسات سعوية

تُستخدم المستشعرات السعوية لقياس النزوح الزاوي ، وحالات الإزاحة الخطية الصغيرة جدًا ، والاهتزازات ، وسرعات الحركة ، وما إلى ذلك ، وكذلك لإعادة إنتاج وظائف محددة (متناسق ، وسن المنشار ، ومستطيل ، وما إلى ذلك).

تُستخدم محولات الطاقة السعوية ، ثابت العزل الكهربائي e الذي يتغير بسبب الحركة أو التشوه أو التغيرات في تكوين العازل ، كمستشعرات مستوى للسوائل غير الموصلة ، والمواد السائبة والمسحوق ، وسمك طبقة من المواد غير الموصلة ، وكذلك مراقبة الرطوبة وتكوين المادة.

6.3 أجهزة الاستشعار البصرية

تُستخدم المستشعرات الضوئية في جميع الصناعات لتحديد المواقع أو عد الأشياء.

أجهزة استشعار الصور موجودة في كل مكان وتستخدم في حياتنا اليومية. إنها تساعد في التحكم في عملية فتح وإغلاق باب المرآب ، وتشغيل وإيقاف المياه في الحوض بدون تلامس ، والتحكم في حركة السلم المتحرك ، وفتح الأبواب في السوبر ماركت ، وإنهاء الصورة.

6.4 جهاز استشعار بالموجات فوق الصوتية

السيطرة على المربى

مستشعر الوجود

مستشعر القرب للروبوتات

درج تحكم فارغ

مراقبة الجودة على الناقل

السيطرة على وجود الصواني

التحكم في كسر الخيط / الأسلاك ، إلخ.

التحكم في التعبئة

فحص قطر لفة

مستشعر الوجود

تحديد موقع السيارة (مستشعر القرب)

استنتاج

في العمل العلمي ، تم النظر في الأنواع الرئيسية لأجهزة الاستشعار غير المتصلة ، وخصائص ومبادئ تشغيلها ، ونطاق تطبيقها.

يمكن تلخيص أن مفاتيح التقارب هي أجهزة أساسية لأتمتة عملية الصناعات المختلفة ، مثل

بناء أداة الآلة،

السيارات

صناعة بتروكيماوية،

هندسة،

صناعة المواد الغذائية ، إلخ.

يرجع هذا النطاق الواسع لـ WB إلى عدد كبير من الحلول التكنولوجية الممكنة التي تم تنفيذها بمساعدتهم: حساب عدد الكائنات ،

التحكم في موضع الكائن ،

تسجيل وجود أو عدم وجود كائن ،

اختيار الأشياء وفقًا لأبعادها ولونها وخصائصها الفيزيائية الأخرى ،

كشف السرعة

تحديد زاوية الدوران

وأكثر بكثير

مزايا مفاتيح القرب:

موثوقية عالية

اعتماد لا لبس فيه على قيمة المخرجات على المدخلات ؛

استقرار الخصائص بمرور الوقت ؛

صغر الحجم والوزن

لا توجد ردود فعل على الكائن ؛

العمل في ظل ظروف تشغيل مختلفة.

فهرس

1. مجلة الإلكترونيات الحديثة العدد 6 ، 2006

2. الموقع www.sensor-com.ru

3. الموقع www.datchikisensor.ru

4. Mil G. جهاز التحكم عن بعد الإلكتروني للنماذج. - م: 1980.

5. الرماد. J. وآخرون. - مجسات أنظمة القياس - M: 1992.

6. مجلة "المكونات والتقنيات" رقم 1 ، 2005 ، مقالة بقلم ألكسندر كريفوروشينكو "مستشعرات موضع عدم الاتصال. مشاكل الاختيار وممارسة التطبيق "2005

7. موقع ru.wikipedia.org

استضافت على Allbest.ru

...

وثائق مماثلة

    تصميم ومبدأ تشغيل مستشعرات الإزاحة بأنواعها المختلفة: سعوية ، بصرية ، حثي ، تيار إيدي ، فوق صوتي ، مقاوم للمغناطيسية ، قابض مغناطيسي ، قياس الجهد ، بناءً على تأثير هول. مجالات استخدام الأجهزة.

    الملخص ، تمت الإضافة 06/06/2015

    المفهوم والخصائص العامة لأجهزة الاستشعار. النظر في ميزات تشغيل مجسات السرعة والتسارع. توصيف طرق القياس الضوئية والكهربائية والمغناطيسية والإشعاعية. تحليل أجهزة الاستشعار البصرية والسرعة والتسارع الحقيقية.

    ورقة مصطلح ، تمت إضافة 01/14/2016

    مبدأ تأثير فاراداي في تشغيل مجسات الألياف الضوئية الحالية. تطوير وبحوث الألياف البصرية ذات البنية المجهرية. مقارنة بين مستشعر الألياف الضوئية ومحول التيار. التطبيقات المحتملة لأجهزة استشعار الألياف الضوئية الحالية.

    الملخص ، تمت الإضافة في 11/12/2015

    رسم تخطيطي هيكلي وخصائص وأنماط تشغيل الدائرة الدقيقة لمحول Angle-Code لمعالجة إشارات المستشعرات الحثية من نوع SKVT (محولات الدوران الجيبية لجيب التمام). مقارنتها مع نظائرها والوحدات النمطية الأجنبية القائمة عليها.

    مقال تمت إضافته في 01/28/2015

    تعريف مفهوم الحساسات المقاومة للحرارة. الخصائص العامة لكاشفات درجة الحرارة المقاومة. حساب معامل المقاومة (أشباه الموصلات أو الموصل) ، أوضاع تشغيل الجهاز. النظر في استخدام الثرمستورات.

    الملخص ، تمت الإضافة بتاريخ 01/12/2016

    أجهزة استشعار الموقع الكهروضوئية ، الخصائص ، النطاق ، مبدأ عملها. عدادات بالموجات فوق الصوتية مع مخرجات رقمية وتناظرية ، مزاياها. الموضع الاستقرائي ومستشعر الإزاحة ، مبدأ القياس ، مخطط التوصيل.

    ورقة مصطلح ، تمت إضافة 2014/25/4

    المستشعر هو عنصر من عناصر جهاز التحكم ، وهو محول أساسي لقيمة مضبوطة إلى إشارة ملائمة: مبدأ التشغيل ، دوائر للاتصال بمتحكم دقيق (MK). الخصائص العامة لأجهزة الاستشعار السعوية مع مؤشر الصوت ، وحساب المعلمات.

    ورقة مصطلح ، تمت الإضافة في 12/04/2011

    تحديد مبدأ تشغيل مستشعر التواجد السعوي. مخططات إدراج أجهزة الاستشعار لإدخال القدرة على MK. الخصائص التقنية وبناء الدائرة الكهربائية للجهاز مع مؤشر الصوت. تطبيق كواشف أمنية لمباني PIK.

    ورقة المصطلح ، تمت إضافة 09/23/2011

    تصميم وحدة حسابية تتكون من مستشعرين للضغط و 4 مستشعرات درجة حرارة (حتى +125 وما يصل إلى +400). رسم مخطط الأسلاك لأجهزة الاستشعار. كتابة برامج تجريبية للعمل مع أجهزة DS18B20 و DS2450 و MPX2010 ADCs.

    ورقة مصطلح ، تمت الإضافة 12/24/2010

    المخطط العام لمستشعر المستوى السعوي. مقاييس مستوى الرادار ، مجالات تطبيقها. تصاعد عمودي لأجهزة الاستشعار. مبدأ تشغيل مفتاح المستوى الدوار. مستشعر مستوى الاهتزاز. طرق تركيب مجسات الدوران.