Sensorların qısa təsviri. Sensorların təsnifatı və onların mexatronik sistemlərdə istifadə xüsusiyyətləri
Parametr sensorun tələb olunan xüsusiyyətidir. Bir qayda olaraq, parametrə daxil olan məlumatlara əsaslanaraq, sensorun işləməsi əsas götürülür.
Parametrlər aparat konfiqurasiyasında qeyd olunan müxtəlif adlara malik ola bilər - məsələn, param 199, param 240, TEMP, pwr_int, gsm, bilər6 və bir çox başqaları. Bir qayda olaraq, hardware spesifikasiyasında hansı parametrlərin istifadə edildiyini və nə üçün məsuliyyət daşıdığını öyrənə bilərsiniz. Siz həmçinin mesaj panelindəki obyektdən mesaj tələb edə və müvafiq sütunda mövcud parametrlərə baxa bilərsiniz.
Obyektin son mesajındakı parametrlər sensor əlavə edərkən və ya redaktə edərkən açılan siyahıda seçmək üçün əlçatandır. Ancaq parametr açılan siyahıda olmasa belə, onu hələ də əl ilə daxil edə bilərsiniz.
Eyni parametr istənilən sayda sensor yaratmaq üçün istifadə edilə bilər. Sensorların icazə verilən maksimum sayı Hesab sekmesindəki istifadəçi parametrlərində görünə bilər.
Virtual Seçimlər
Bəzi parametrlər sistemdə standart olaraq müəyyən edilir və demək olar ki, hər cür avadanlıq üçün uyğundur:
Qeyd.
Bəzi nadir avadanlıq növləri hündürlük və ya sürət kimi bu seçimlərin heç birini dəstəkləməyə bilər.
Giriş və çıxışların parametrləri
Sistemdə qorunan 32 rəqəmsal giriş və çıxış var. Soruşurlar aşağıdakı şəkildə:
Misal üçün, adc8 səkkizinci analoq girişdən olan dəyərləri təyin edən parametrdir.
Tipik olaraq, rəqəmsal I/O məlumatları mesajlarda aşağıdakı formatda təqdim olunur: I/O = 0/0, burada I - giriş (giriş), O - çıxış (çıxış). Əgər I/O = 0/0 olarsa, bütün bitlər (girişlər/çıxışlar) qeyri-aktivdir. Əgər bunlardan hər hansı biri 0 deyilsə, o zaman bəzi giriş (I) və ya çıxış (O) aktivləşdirilir. Hansı birini müəyyən etmək üçün onaltılıq rəqəmi ikiliyə çevirməli və ondan bit nömrəsini təyin etməlisiniz.
Tutaq ki, alovun açıldığı yerdə parametri olan bir mesaj aldıq I/O = 10/0. Buradan sensor dəyərinin göstərildiyi bit nömrəsini (giriş) almaq üçün, onaltılıq rejimdə (HEX) kalkulyatorda alınan dəyəri, yəni 10-u daxil etməlisiniz və sonra ikili rejimə (BIN) keçməlisiniz. . Yeni bir nömrə alacağıq - 10000. İndi vahidin hansı mövqedə göründüyünü hesablamalıyıq. Hesab sağdan sola saxlanılmalıdır. Bizim vəziyyətimizdə bölmə beşinci vəziyyətdədir, yəni alovlanma sensoru beşinci porta qoşulmuşdur və dəyişdirilmiş rəqəm fraksiyadan (I / O) əvvəl olduğundan, giriş haqqında danışırıq. Beləliklə, parametrin adını alırıq - in5(rəqəmsal giriş 5).
Sensor üçün, müvafiq olaraq bütün giriş və çıxışların cəmini göstərmək üçün "in" və ya "out" şəklində parametrin adının göstərilməsinə də icazə verilir.
sabit parametr
Alternativ olaraq, bir növ parametri əsasında virtual sensor yarada bilərsiniz constN, burada N istənilən ədəddir. Bu parametrlə yaradılmış sensor həmişə N qaytarır. Məsələn, const10, const-8.5.
Belə bir sensor həm müstəqil olaraq istifadə edilə bilər (bir növ kritik işarəni vizual olaraq göstərmək üçün qrafiklərdə rahatdır), həm də doğrulama sistemindən istifadə edərək virtual sensorlar yaratmaq üçün, həm də .
Parametrlər ifadələr kimi
Sensoru konfiqurasiya edərkən parametr mürəkkəb ifadə ilə təyin edilə bilər, burada aşağıdakılar istifadə edilə bilər:
cari mesajdakı parametrlər ( adc1, in1 və s.);
əvvəlki mesajın parametrləri (onlardan əvvəl # işarəsi olmalıdır, məsələn, #adc1);
bitwise parametr nəzarəti ( param199:3 və s.);
sensor adları (onlar kvadrat mötərizə içərisində olmalıdır, məsələn, [Yanacaq səviyyəsi]);
sabit ədədlər ( const10, const-4.54 və s.);
riyazi əməliyyatların əlamətləri:
Misal üçün, ^const2- kvadrata ^const0.5- kvadrat kökü çıxarın.
İfadəyə daxil olan parametrlərdən biri etibarsızdırsa, onun bütün dəyəri də etibarsızdır.
Qeyd.
Əvvəlki mesajdakı seçimlər bildirişlərdə və ya qrafikləri izləyərkən mövcud deyil.
İfadələr sayəsində istənilən ehtiyac və tapşırıqlara cavab verən geniş çeşiddə sensorlar yarada bilərsiniz.
Misal 1: koordinatlar üzrə sürət sensoru yaratmaq
Koordinatlar üzrə sürət sensoru üçün parametr belə görünə bilər:
((lat-#lat)^const2+(lon-#lon)^const2)^const0.5/(time-#time)*const200000
Şifrənin açılması:
Sürət "zamana bölünən məsafə" düsturu ilə hesablanır. Məsafəni hesablamaq üçün Pifaqor teoremindən istifadə olunur. Nəticə, bitişik mesajlardakı enlik fərqinin kvadratı, üstəgəl qonşu mesajlardakı uzunluq fərqinin kvadratıdır və bu məbləğin kvadrat kökü alınır. Əldə edilən nəticə məsafədir (dərəcə ilə olsa da). Qonşu mesajlardakı vaxt fərqinə görə bölünür. Bu, saniyədə dərəcə ilə ifadə edilən məsafə ilə nəticələnir. Saatda adi kilometrə çevirmək üçün bir əmsal tətbiq etməlisiniz. Fərqli yerlər üçün fərqli ola bilər. Yuxarıdakı nümunədə Moskva üçün əmsal 200000-dir.
Bir alovlanma sensoru varsa, parametr aşağıdakı kimi təyin edilə bilər:
((lat-#lat)^const2+(lon-#lon)^const2)^const0.5/(time-#time)*const200000*[alışdırma sensorunun adı]
Nümunə 2: Nisbi Saat Sensoru
Həqiqi mühərrik saatları haqqında məlumat əldə etmək üçün iki sensor yaratmalısınız:
nisbi mühərrik saat sensoru;
mühərrik sürətindən asılı olaraq mühərrik saatlarının sensor əmsalı.
"Nisbi mühərrik saatları" növü və parametri ilə sensor yaradın:
(zaman-#zaman)*[Nisbət sensorunun adı]/const3600
Bunlar. parametr bitişik mesajlar arasında vaxt fərqidir, aktivlik əmsalı ilə vurulur və 3600-ə bölünür. Saniyələri saata çevirmək üçün 3600-ə bölmək lazımdır.
Mühərrikin sürətindən asılı olaraq avadanlığın işinin intensivliyini təyin edəcək əmsal sensoru aşağıdakı sxemə uyğun olaraq yaradılmışdır:
Əvvəlcə mühərrik saatlarının əmsalını hesablayacağımız bir sensor yaradırıq:
2000 rpm-də 1 dəqiqə işləmə 90 saniyə mühərrik saatına uyğundur ⇒ əmsalı 1.5.
1500 rpm-də 1 dəqiqə işləmə 60 saniyə mühərrik saatına uyğundur ⇒ əmsalı 1.
1000 rpm-də 1 dəqiqə işləmə 40 saniyə mühərrik saatına uyğundur ⇒ əmsalı 0,67.
500 rpm-də 1 dəqiqə işləmə 20 saniyə mühərrik saatına uyğundur ⇒ əmsalı 0,33.
Parametr deyək param1 mühərrik sürətinin dəyərini göndərir. Sonra əmsal sensoru parametri olacaq:
(param1+#param1)/const2
Bunlar. bu parametr iki bitişik mesaj arasındakı interval üçün mühərrik inqilablarının arifmetik ortalamasıdır.
İnqilablardan bir əmsal əldə etmək üçün bir dönüşüm cədvəli tətbiq etməlisiniz:
Obyekt parametrlərində mühərrik saatlarının hesablanmasının nisbi mühərrik saatlarının sensoruna ("Əsas" nişanı) əsaslanacağını qeyd etməyi unutmayın.
Misal 3: Dəyərin olub-olmadığını yoxlamaq
Avtomobil bəzi parametrləri (məsələn, param1) göndərən avadanlıqla təchiz edilmişdir. Sonra bu avadanlıq xarab oldu və yenisi quraşdırıldı. Yeni avadanlıq eyni məlumatları yalnız fərqli parametrdə (məsələn, param2) göndərir. Hesabat yaratarkən məlumat itkisinin qarşısını almaq üçün bir sensor yaratarkən parametr giriş sahəsində bir dəyərin olması üçün bir yoxlamadan istifadə etmək lazımdır. Avtomobildə köhnə avadanlıq dekabrda, yenisi yanvarda işlədilib və bu iki ay ərzində hesabat alınmalıdır. Sonra, parametrləri daxil edərkən dəyərin olub-olmaması yoxlanılırsa ("param1|param2" sensorunun parametrlərində göstərilmişdir), o zaman sistem dəyəri "param1" parametrindən götürəcəkdir və əgər dəyər "param1" etibarsızdır (məsələn, avadanlıq yoxdur), onda "param2" parametrindən. Başqa sözlə, dəyərin mövcudluğunu yoxlamaqdan istifadə edərkən, sistem parametrin ilk etibarlı dəyərini nəzərə alır.
param1|param2
Rəqəmsal sensorlarla işləmir.
Mətn Seçimləri
Bir qayda olaraq, parametr tərəfindən göndərilən məlumatlar rəqəmlidir, lakin bəzi hallarda cihaz parametrdə mətn göndərə bilər. Bu, məsələn, statusun adı (biznes/şəxsi), vəziyyət (pulsuz/məşğul, aktiv/söndürülməsi), hansısa hadisədən sonra keçən vaxt və s. ola bilər.
Parametrlərin çevrilməsi
Dönüşüm əməliyyatı yalnız birbaşa avadanlıqdan gələn parametrlərə tətbiq edilə bilər. Tətbiqlər aşağıda təsvir edilmişdir.
Bitwise parametr nəzarəti
Bitwise parametr nəzarəti bütövlükdə bütün parametrə deyil, müəyyən bir bitə nəzarət etmək qabiliyyətini nəzərdə tutur. Məsələn, parametrin üçüncü bitini idarə etmək üçün param 199 adından sonra iki nöqtə və bir az rəqəm qoymaq lazımdır.
Param 199:3
Cihaz bir parametr vasitəsilə çoxlu müxtəlif məlumatları göstərirsə, bu rahatdır: məsələn, birinci bit həyəcan vəziyyətini (açıq / söndür), ikincisi - sürücünün qapısının vəziyyətini (açıq / bağlı), üçüncüsü - vəziyyəti göstərir faraların və s. Beləliklə, bir parametrin bit-bit idarə edilməsinin köməyi ilə bir parametr əsasında bir neçə müxtəlif sensorlar yaratmaq mümkündür.
Qeyd.
Tip parametrləri ikiqat bit-by-bit nəzarət avtomatik olaraq azaldıqda int, bundan sonra bir az ayrılır.
İstədiyiniz parametrin daxil olduğu bir sensor yaradın. Misal üçün, Sensor 1.
İkinci sensor yaradın. Misal üçün, Sensor 2.
İkinci sensor parametri kimi [Sensor1]/const4294967296 düsturunu daxil edin. Beləliklə, 4 baytlıq sağa sürüşmə olacaq.
Mətn Parametrlərinin Çevrilməsi
Sensor formulunda mətn parametri baş verərsə, o, 53 bitlik tam ədədə çevrilir. Siz say sistemini iki nöqtə ilə təyin edə bilərsiniz (standart olaraq ondalık sistemdə nəzərə alınır). Deyək ki, "100" dəyəri "text_param" parametrinə daxil oldu, o zaman
text_param = 100 text_param:16 = 256 text_param:2 = 4
İldə günün sayının müəyyən edilməsi
İldəki günün sayını müəyyən etmək üçün (1 yanvara nisbətən) iki nöqtədən sonra "d" işarəsini göstərməlisiniz. Məsələn, 28 mart 2017-ci il saat 11:00:00 (UTC) üçün UNIX vaxtı "1490698800"-dür. Beləliklə,
Vaxt = 1490698800 vaxt:d = 87
Avtomatlaşdırma sistemlərində sensor idarə olunan və ya tənzimlənən dəyəri (nəzarət olunan obyektin parametri) sonrakı məlumat axını üçün daha əlverişli olan çıxış siqnalına çevirmək üçün nəzərdə tutulmuşdur. Buna görə də, sensor tez-tez çevirici adlanır, baxmayaraq ki, bu termin çox ümumidir, çünki giriş və çıxışı olan avtomatlaşdırma və telemexanikanın hər hansı bir elementi müəyyən dərəcədə çeviricidir.
Ən sadə halda, sensor yalnız bir Y=f(X) çevrilməsini həyata keçirir, məsələn yerdəyişmə qüvvəsi (yayda) və ya temperaturun elektromotor qüvvəyə (termoelementdə) çevrilməsi və s. Bu tip sensor adlanır birbaşa çevirmə sensorları. Bununla belə, bəzi hallarda tələb olunan giriş dəyərinə X giriş dəyərinə birbaşa təsir etmək mümkün deyil (əgər belə bir əlaqə əlverişsizdirsə və ya istənilən keyfiyyətləri vermirsə). Bu halda, ardıcıl çevrilmələr həyata keçirilir: giriş dəyəri X aralıq Z-yə, Z dəyəri isə tələb olunan Y dəyərinə təsir göstərir:
Z=f1(X); Y=f2(Z)
Nəticə X ilə Y arasında əlaqə yaradan funksiyadır:
Y=f2=F(X).
Belə ardıcıl çevrilmələrin sayı ikidən çox ola bilər və ümumi halda Y və X arasındakı funksional əlaqə bir sıra aralıq qiymətlərdən keçə bilər:
Y=fn(...)=F(X).
Belə asılılıqları olan sensorlar deyilir seriyalı sensorlar. Bütün digər hissələr çağırılır aralıq orqanlar. İki çevrilmə olan bir sensorda ara orqanlar yoxdur, yalnız qəbuledici və icraedici orqanlara malikdir. Çox vaxt eyni struktur elementi bir neçə orqanın funksiyalarını yerinə yetirir. Məsələn, elastik membran qəbuledici orqan funksiyasını (təzyiqin qüvvəyə çevrilməsi) və icra orqanının (qüvvənin yerdəyişməsinə çevrilməsi) funksiyasını yerinə yetirir.
Sensorların təsnifatı.
Müasir avtomatlaşdırmada istifadə olunan sensorların müstəsna müxtəlifliyi onları təsnifləşdirməyi zəruri edir. Hal-hazırda, praktiki olaraq iş prinsipinə uyğun gələn giriş dəyərinə görə təsnif etmək üçün ən uyğun olan aşağıdakı sensor növləri məlumdur:
Sensor adı | Giriş dəyəri |
Mexanik | Sərt bir cismin hərəkət etdirilməsi |
Elektrik | elektrik miqdarı |
Hidravlik | Maye hərəkəti |
Pnevmatik | Qazın yerdəyişməsi |
Termal | |
Optik | İşıq dəyəri |
Akustik | səs dəyəri |
radio dalğası | radio dalğaları |
Nüvə radiasiyası |
Burada kəmiyyətlərdən ən azı birinin (giriş və ya çıxış) elektrik olduğu ən ümumi sensorları nəzərdən keçiririk.
Sensorlar həmçinin giriş siqnalının diapazonu ilə fərqlənirlər. Məsələn, bəzi elektrik temperatur sensorları 0-dan 100 ° C-ə qədər olan temperaturu ölçmək üçün nəzərdə tutulmuşdur, digərləri isə 0 ilə 1600 ° C arasında olan temperaturu ölçmək üçün nəzərdə tutulmuşdur. Çıxış siqnalının dəyişmə diapazonunun eyni (vahid) olması çox vacibdir müxtəlif cihazlar. Sensorların çıxış siqnallarının birləşdirilməsi ümumi gücləndirici və hərəkətə keçirici elementlərdən ən çox istifadə etməyə imkan verir. müxtəlif sistemlər avtomatlaşdırma.
Elektrik sensorları ən çox bunlardır mühüm elementlər avtomatlaşdırma sistemləri. Sensorların köməyi ilə idarə olunan və ya tənzimlənən dəyər, dəyişməsindən asılı olaraq bütün tənzimləmə prosesinin davam etdiyi bir siqnala çevrilir. Avtomatlaşdırmada ən çox istifadə olunanlar elektrik çıxış siqnalı olan sensorlardır. Bu, ilk növbədə, elektrik siqnalının məsafəyə ötürülməsinin rahatlığı, onun işlənməsi və çevrilmə imkanı ilə izah olunur. elektrik enerjisi in mexaniki iş. Elektrik, mexaniki, hidravlik və pnevmatik sensorlar ilə yanaşı geniş yayılmışdır.
Elektrik sensorları, istehsal etdikləri transformasiya prinsipindən asılı olaraq, iki növə bölünür - modulyatorlar və generatorlar.
Modulyatorlar (parametrik sensorlar) üçün giriş enerjisi köməkçiyə təsir edir elektrik dövrəsi, onun parametrlərini dəyişdirmək və xarici enerji mənbəyindən gələn cərəyanın və ya gərginliyin dəyərini və təbiətini modulyasiya etmək. Bu, eyni zamanda sensorun girişində qəbul edilən siqnalı gücləndirir. Xarici enerji mənbəyinin olmasıdır ilkin şərt sensorların - modulyatorların işləməsi.
düyü. 1. Sensor-modulyatorun (a) və sensor-generatorun (b) funksional blokları.
Modulyasiya üç parametrdən birini dəyişdirməklə həyata keçirilir - ohmik müqavimət, endüktans, tutum. Buna uyğun olaraq ohmik, induktiv və kapasitiv sensorlar qrupları fərqləndirilir.
Bu qrupların hər birini alt qruplara bölmək olar. Beləliklə, ohmik sensorların ən geniş qrupu alt qruplara bölünə bilər: gərginlikölçənlər, potensiometrlər, termistorlar, fotorezistorlar. İkinci alt qrupa induktiv sensorlar, maqnitoelastik və transformator üçün seçimlər daxildir. Üçüncü alt qrupa daxildir müxtəlif növlər kapasitiv sensorlar.
İkinci növ - sensor-generatorlar sadəcə çeviricilərdir. Onlar idarə olunan kəmiyyətlə əlaqəli müxtəlif proseslərin təsiri altında elektromotor qüvvənin meydana gəlməsinə əsaslanır. Belə bir elektromotor qüvvənin meydana gəlməsi, məsələn, elektromaqnit induksiyası, termoelektrik, piezoelektrik, fotoelektrik və elektrik yüklərinin ayrılmasına səbəb olan digər hadisələr səbəbindən baş verə bilər. Bu hadisələrə görə generator sensorları induksiya, termoelektrik, piezoelektrik və fotoelektrikə bölünür.
Elektrotexniki, elektrostatik sensorlar, Hall sensorları və s. qrupları da mümkündür.
Potensiometrik və gərginlikölçən sensorlar.
Potensiometrik sensorlar bucaq və ya xətti hərəkətləri elektrik siqnalına çevirmək üçün istifadə olunur. Potensiometrik sensor, reostat dövrəsinə və ya potensiometr (gərginlik bölücü) dövrəsinə uyğun olaraq birləşdirilə bilən dəyişən bir rezistordur.
Struktur olaraq, potensiometrik sensor elektromexaniki bir cihazdır (Şəkil 2-1), bir çərçivə ilə 1 çərçivədən ibarətdir. nazik tel yüksək müqavimətli ərintilərin (dolama), sürüşmə kontaktı - ya sürüşmə kontaktı və ya spiral yay şəklində hazırlanmış fırçalar 2 və keçirici 3.
Yara teli olan çərçivə hərəkətsiz şəkildə sabitlənir və fırça mexaniki olaraq OS-nin hərəkətli hissəsinə bağlıdır, onun hərəkəti elektrik siqnalına çevrilməlidir. Fırça köçürüldükdə, fırça ilə sensorun sarğılarından biri arasındakı tel hissəsinin aktiv müqaviməti Rx dəyişir.
Sensor keçid dövrəsindən asılı olaraq yerdəyişmə aktiv müqavimətin və ya cərəyanın dəyişməsinə (seriyalı qoşulduqda) və ya gərginliyin dəyişməsinə (gərginlik bölücü dövrə uyğun olaraq işə salındıqda) çevrilə bilər. Serial əlaqədə çevrilmə dəqiqliyi birləşdirici tellərin müqavimətinin dəyişməsindən, fırça və sensor sarğı arasında keçid müqavimətindən əhəmiyyətli dərəcədə təsirlənir.
Avtomatlaşdırma cihazlarında gərginlik bölgüsü dövrəsinə uyğun olaraq potensiometrik sensorların daxil edilməsi daha çox istifadə olunur. ƏS-nin hərəkət edən hissəsinin birtərəfli hərəkəti ilə geri dönməyən statik xarakteristikanı verən tək dövrəli keçid dövrəsi istifadə olunur. İki tərəfli hərəkətlə, geri dönən bir xüsusiyyət verən təkan çəkmə dövrəsi istifadə olunur (şəkil 2-2).
Dizayndan və sensorun çıxış siqnalını fırçanın hərəkəti ilə əlaqələndirən funksional qanundan asılı olaraq bir neçə növ potensiometrik sensorlar fərqləndirilir.
Xətti potensiometrik sensorlar.
Bütün uzunluğu boyunca çərçivənin eyni en kəsiyinə malikdirlər. Telin diametri və dolama meydançası sabitdir. Boş rejimdə (Rn→∞ və I→0 yükü ilə) xətti potensiometrik sensorun Uout çıxış gərginliyi fırçanın x hərəkətinə mütənasibdir: Uout = (U0/L)x, burada U0 sensorun təchizatı gərginliyidir. ; l sarımın uzunluğudur. Sensorun təchizatı gərginliyi U0 və sarım uzunluğu L sabit dəyərlərdir, buna görə də son formada: Uout = kx, burada k=U0/L ötürmə əmsalıdır.
Funksional potensiometrik sensorlar.
Onlar fırçanın hərəkəti ilə çıxış gərginliyi arasında funksional qeyri-xətti əlaqəyə malikdirlər: Uout = f(x). Triqonometrik, eksponensial və ya loqarifmik xarakteristikaya malik olan funksional potensiometrlər tez-tez istifadə olunur. Funksional potensiometrlər analoq avtomatik hesablama cihazlarında, mürəkkəb həndəsi formalı çənlər üçün float maye səviyyə ölçənlərdə və s. istifadə olunur. Potensiometrik sensorlar üçün tələb olunan funksional asılılığı əldə etmək mümkündür. müxtəlif üsullar: potensiometr çərçivəsinin hündürlüyünü dəyişdirərək (hamar və ya addımlarla), potensiometr sarğının hissələrini rezistorlarla manevr etməklə.
Çoxdövrəli potensiometrik sensorlar.
Onlar fırçanın açısal hərəkəti ilə xətti potensiometrik sensorların konstruktiv variasiyasıdır. Çox dönmə sensorlar üçün, sarımın bütün uzunluğu boyunca hərəkət etmək üçün fırça bir neçə dəfə 360 ° bir açı ilə dönməlidir L. Çox dönüşlü sensorların üstünlükləri yüksək dəqiqlik, aşağı həssaslıq həddi, kiçik ölçülər, mənfi cəhətlərdir. - nisbətən böyük sürtünmə anı, dizaynın mürəkkəbliyi, bir neçə sürüşmə kontaktının olması
və yüksək sürətli sistemlərdə istifadənin çətinliyi.
Metal film potensiometrik sensorlar.
Bu potensiometrik sensorların yeni perspektivli dizaynıdır. Onların çərçivəsi
tətbiq olunan şüşə və ya keramika boşqab nazik təbəqə(bir neçə mikrometr) yüksək müqavimətə malik metal. Metal plyonkalı potensiometrik sensorlardan siqnalın qəbulu keramika-metal fırçalarla həyata keçirilir. Metal filmin eninin və ya qalınlığının dəyişdirilməsi, dizaynını dəyişdirmədən potensiometrik sensorun xətti və ya qeyri-xətti xarakteristikasını əldə etməyə imkan verir. Elektron və ya istifadə etməklə Lazer şüası, siz avtomatik olaraq sensorun müqavimətini və onun xüsusiyyətlərini göstərilən dəyərlərə uyğunlaşdıra bilərsiniz. Metal film potensiometrik sensorların ölçüləri məftillərdən əhəmiyyətli dərəcədə kiçikdir və həssaslıq həddi praktiki olaraq sıfır sarımların olmaması səbəbindən.
Potensiometrik sensorları qiymətləndirərkən qeyd etmək lazımdır ki, onların həm əhəmiyyətli üstünlükləri, həm də böyük çatışmazlıqları var. Onların üstünlükləri aşağıdakılardır: dizaynın sadəliyi; yüksək səviyyəçıxış siqnalı (gərginlik - bir neçə on volta qədər, cərəyan - bir neçə onlarla milliamperə qədər); həm birbaşa, həm də alternativ cərəyanla işləmək bacarığı. Onların çatışmazlıqları: kifayət deyil yüksək etibarlılıq və sürüşmə kontaktının olması və sarımın aşınması səbəbindən məhdud davamlılıq; yük müqavimətinin xarakteristikasına təsir; sarımın aktiv müqaviməti ilə gücün dağılması səbəbindən enerji itkiləri; sensorun hərəkət edən hissəsini fırça ilə döndərmək üçün tələb olunan nisbətən böyük fırlanma momenti.
İstehsal proseslərinin avtomatlaşdırılması yalnız müasir texnologiyaların mövcudluğu ilə uğurla həyata keçirilə bilər texniki vasitələr, onun yaradılması elm və texnikanın ən son nailiyyətlərinə əsaslanmalıdır. Bu avtomatlaşdırma vasitələrinə sensorlar, çeviricilər, gücləndiricilər, əsas qurğular, icraedici orqanlar və s. Avtomatlaşdırma sistemlərindəki bütün bu qurğular obyektin idarə edilməsi ilə bağlı bu və ya digər funksiyanı yerinə yetirir. Nəzarətin xarakterindən, idarəetmə ilə bağlı məsələlərin həlli üsulundan, qurğulara olan tələblərdən və digər xüsusiyyətlərdən asılı olaraq, onlar icrasına və iş prinsipinə görə fərqlənə bilər.
Ən çox yayılmış cihazların bəzi növlərini nəzərdən keçirin.
Sensorların metroloji xüsusiyyətləri aşağıdakı əsas parametrlərlə müəyyən edilir.
Sensorun statik xarakteristikası çıxış dəyərinin dəyişməsinin giriş dəyərindən asılılığıdır, yəni y = ƒ(x), burada x giriş dəyəridir; y çıxış dəyəridir.
Sensor həssaslığı- çıxış dəyərinin artımının giriş dəyərinin artımına nisbəti, yəni S = ∆у/∆х. Buna görə də sensorun həssaslığı sensorun ötürmə əmsalından başqa bir şey deyil.
Sensor həssaslıq həddi - ən kiçik dəyərçıxışda siqnalın görünməsinə səbəb olan giriş dəyəri. Bu parametr ölü zona ilə əlaqələndirilir, yəni giriş siqnalının olması halında sensorun çıxışında heç bir siqnalın olmadığı zonadır.
Sensor ətaləti- çıxış dəyərinin giriş dəyərinə uyğun olan dəyəri qəbul etdiyi vaxt.
Ölçülmüş dəyərdən bir siqnal almanın təbiətinə görə, sensorlarÖlçülmüş dəyərdəki dəyişiklik bəzi parametrlərdə dəyişiklik (məsələn, müqavimət, təzyiq, endüktans və s.) siqnalın (termo-EMF-nin görünüşü, foto cərəyan və s.). Generator sensorları xarici enerji mənbəyinə ehtiyac duymur.
Çıxış siqnalının girişdən asılılığının təbiətinə görə sensorlar fərqlənir: mütənasib, burada çıxış siqnalı ölçülmüş dəyərə mütənasibdir; qeyri-xətti, burada çıxış siqnalı giriş siqnalından qeyri-xətti asılıdır; çıxış siqnalının kəskin dəyişdiyi rele; tsiklik, burada çıxış siqnalı ölçülmüş dəyərə mütənasibdir və ya qeyri-xətti asılıdır və dövri olaraq təkrarlanır; giriş dəyərindəki dəyişiklik, sayı ölçülmüş dəyərə mütənasib olan siqnalların (pulsların) görünüşünə səbəb olan nəbz. Sensorun ölçmə və çevirmə elementlərini işə salmaq üçün sxemlər diferensial, kompensasiya, körpü və s.
Siqnalın çevrilmə növünə görə, sensorlar ola bilər: mexaniki qüvvənin elektrik siqnalına çevrildiyi elektrokontakt; maqnit keçiriciliyindəki dəyişiklik endüktansın dəyişməsinə səbəb olan induktiv; işıq siqnalının elektrikə çevrildiyi fotovoltaik; mexaniki qüvvənin müqavimətin dəyişməsinə səbəb olduğu tensometrik; hidravlik, hansı mexaniki qüvvələr hidravlik siqnala çevrilir və s.
Sistemlərdə görüşlə avtomatik nəzarət sensorlar yol və mövqe, sürət, qüvvə, bucaq mövqeyi və ya uyğunsuzluq bucağı və s. sensorlara bölünə bilər. Çünki sensorlar belə hesab edilə bilər. tərkib elementləri idarəetmə sistemləri, onları təyinatına görə təsnif etmək daha rahatdır.
İşçi orqanların yolu və mövqeyi üçün sensorlar qət edilən məsafədən və ya idarə olunan obyektin işçi orqanlarının mövqeyindən asılı olaraq idarəetmə siqnallarının yaradılmasını təmin etməlidir.
Elektrokontakt sensorlar limit açarları, limit açarları, mikro açarlarıdır (şək. 2). Datçiklərdə kontaktlarda ötürücü mexanizm vasitəsilə hərəkət edən çubuqlar və ya rıçaqlar 2 var 1. Datçiklərin iş prinsipi onların müəyyən vəziyyətdə işçi orqanlarının sabit hissələrinə quraşdırılmasına və hərəkət edən kameraların sabitləndiyi işçi orqanlar müəyyən bir mövqeyə çatdıqdan sonra sensorlar üzərində hərəkət edərək onların işləməsinə səbəb olur.
Elektrokontakt ölçülü sensorlar da mövcuddur.(limit və ya amplituda), onlar da yol kimi yerdəyişmə sensorlarıdır. Tək və çox limitli sensorlar istifadə olunur. İki limitli qolu tipli sensor (şəkil 2, d) ölçü çubuğunun 1 silindrik kollarda yerləşdiyi korpusdan 2 ibarətdir. Ölçülmüş hissə ilə təmasda olmaq üçün çubuqda bir uc 13 quraşdırılmışdır. Korpusun yuxarı hissəsində sayma başlığının 9 quraşdırıldığı bir çuxur var. Oxuma başlığının göstəricisinin mövqeyi mikro dişli ilə tənzimləyici qayka 12 tərəfindən tənzimlənir. Çubuğun üzərinə bir yayı 11 olan bir sıxac 10 quraşdırılmışdır ki, bu da ölçmə qüvvəsini yaradır. Blok 5-də, xaç formalı yayın 4 köməyi ilə, hərəkət edən kontaktları 8 olan bir qolu 6 sabitlənmişdir. Sensorların ölçmə həddi 1 mm, marjinal xəta ± 1 µm-dir.
Böyük yerdəyişmələri yüksək dəqiqliklə ölçmək üçün tanınmış elektrokontakt ölçülü sensorlar. Elektrokontakt ölçüsü sensoru- kod çeviricisi (şəkil 3) - sıxma yayları olan polad kollarda sərbəst fırlanan, polad toplar şəklində hazırlanmış kontakt fırçalarının hərəkət etdiyi altı kontakt lövhəsindən ibarətdir. Fırçalar dişli nisbəti 1:10 olan bir dişli qatarı ilə bir-birinə bağlanan şaftlara quraşdırılmışdır. Fırçaların və kontakt plitələrinin aşınmasının qarşısını almaq üçün giriş şaftının yüksək fırlanma tezliyində (uzun məsafədə səyahət zamanı) fırçaları çıxaran bir elektromaqnit istifadə olunur.
Aşağı sifariş üçün on fırça istifadə olunur, bir-birinə bağlanır və vernier miqyasında yerləşir ki, bu da 10 fırça və 100 bölmə üçün əlaqə plitələrinin iştirakı ilə dairəni bölməyə imkan verir (aşağı sıranın həlli). Cərəyan, fırça ilə seqment arasında daimi təması təmin etmək üçün kifayət qədər uzunluqda VT seqmenti vasitəsilə aşağı dərəcəli fırçalara verilir. Nəticə etibarilə, birinci və ikinci rəqəmlərin fırçaları növbənin fraksiyaları ilə, üçüncüsü - bütün inqilablarla, dördüncüsü - altıncısı ilə - müvafiq olaraq onlarla, yüzlərlə və minlərlə dövrə ilə fırlanır. Sensor xətası 0,05 mm-dir.
induktiv sensorlar. Onların iş prinsipi maqnit keçiriciliyinin dəyişməsi səbəbindən hərəkətli armaturlu bobinin endüktansının dəyişməsinə əsaslanır. İnduktiv sensorlar, elektrokontaktlar kimi, yol və ya mövqe sensorları və ölçülü sensorlar kimi istifadə edilə bilər (Şəkil 4). Sensorun 1-ci armaturunu (şəkil 4, a) hərəkət etdirsəniz, hava boşluğu b dəyişəcək, bu da sarım endüktansının ω D dəyişməsinə səbəb olacaqdır. Sensor sarğı dövrəsində cərəyan:
burada Z - dövrənin empedansı; U P - sensorun təchizatı gərginliyi; R - dövrənin aktiv müqavimətidir; X L = 2πƒL. - sarımın induktiv müqaviməti.
Əgər U P, R, ƒ sabitdirsə, o zaman bobindəki cərəyan I və nəticədə U gərginliyi hava boşluğu b ilə mütənasib olacaq, yəni U ≡ I ≡ kδ. Sensorlar 50-5000 Hz enerji təchizatı tezliyində işləyir.
İnduktiv diferensial ölçü sensoru(Şəkil 4, 6) diferensial sxemə görə və ya ölçmə körpüsünün qollarına birləşdirilən sarımların yerləşdiyi iki rulondan 2, 4 ibarətdir. Nüvə 3, ölçülmüş səthlə təmasda olan ölçmə çubuğuna 1 qoşulmuş rulonlarda yerləşir. Nüvənin orta mövqeyi ilə, yəni δ 1 = δ 2-də, rulonların parametrləri eynidır, sonra I 1 - I 2. Sarımlar diferensial dövrəyə qoşulduğundan, sensorun çıxışındakı siqnal sıfırdır, yəni U \u003d U 1 - U 2 \u003d 0. Nüvənin mövqeyi dəyişdikdə, δ 1 \u003d δ 2 olduqda, sarımın endüktansı dəyişir, sonra I 1 \u003d I 2 , I 1 > I 2 və ya I 2 > I 1 . Siqnal nüvənin hərəkətinə mütənasib olacaq və onun işarəsi hərəkət istiqamətini müəyyən edəcək.
Transformator tipli induktiv diferensial sensorlarda nüvənin (plungerin) vəziyyəti dəyişdikdə, birincili və ikincil sargılar arasında qarşılıqlı induktivlik dəyişir, bu da ikincil sarımlarda induksiya edilmiş EMF-nin dəyişməsinə səbəb olur.
Qeyri-təmas yuvası induktiv sensor BVK (Şəkil 4, c) onların üzərində yerləşən sarımları olan iki ferrit nüvəyə malikdir. K1 rölesi istisna olmaqla, sensorun nüvələri və bütün elementləri neylon qutuya yerləşdirilir. Bir nüvədə bir kontur sarğı W K və müsbət bir dolama var rəy W P.S, digər əsasda - W O.S saran mənfi rəy.
Belə bir maqnit dövrəsi kənar maqnit sahələrinin təsirini aradan qaldırır. Geribildirim sarımları ardıcıl olaraq və bir-birinə bağlıdır. Birləşmə əmsalının qiyməti elədir ki, W K - SZ dövrəsində salınımlar baş vermir.
Hərəkətli işçi gövdəsini daşıyan boşluğa alüminium ekran daxil edildikdə, W K və W O.C sarımları arasındakı əlaqə zəifləyir və nəsil yaranır. W K - SZ dövrəsində, W P.S. bobinində bir EMF induksiya edən alternativ cərəyan görünür. Transistorun əsas dövrəsindəVT1 əsas cərəyanın dəyişən komponentini aşkar edir. Tranzistor açılır, K1 rölesini işə salır. Temperatur və gərginliyin dəyişməsi zamanı tranzistorun işini sabitləşdirmək üçün xətti elementdən - rezistor R1, yarımkeçirici termistor R2 və VD2 diodundan ibarət qeyri-xətti gərginlik bölücü istifadə olunur. Əməliyyat xətası 1-1,3 mm-dir. Sənayedə fərqli olan digər yaxınlıq açarları da istifadə olunur konstruktiv həll və ya siqnal kondisioner sxemi.
İnduktiv impuls ölçüsü sensorları xətti yerdəyişmələri ölçmək üçün kifayət qədər geniş yayılmışdır. Sensor (şəkil 5) diş meydançası t 1 olan polad dişli şkalasından 1 və hər biri uclarında dişləri olan iki U-şəkilli özəkdən 2 (t addım 2) daxil olan A və B iki dartıcıdan ibarətdir. Hər dartıcının bir nüvəsinin dişləri digər nüvənin dişlərinə nisbətən t 1 addımının yarısı ilə əvəzlənir. Hər bir çəkicdə cərəyanların DC komponentlərinin bir-birindən çıxması üçün birləşdirilən ümumi birincil sarğı 3 və iki ayrılmış ikincil sarğı 4 var.
t 1 pilləsindən kiçik və ona qısa olan elektrik siqnalını əldə etmək üçün dartıcılardakı dişlər t 1 pilləsindən az olan və onun qatı olan t 2 pilləsi ilə vurulur. Hərəkət istiqamətini müəyyən etmək üçün dartıcı B-nin dişləri A çəkicinin dişlərinə nisbətən ilkin addımın t 1-in dörddə biri ilə ofset edilir. Bu yerdəyişmə sayəsində t 1 addımının dörddə birinə bərabər bir impuls qiyməti də əldə etmək mümkündür. Sensor 20-25 kHz tezliyi olan bir cərəyanla təchiz edilmişdir, bu da təmin edir normal iş istənilən sürətlə. Sensorlar 0,05 və 0,02 mm nəbz dəyəri ilə istehsal olunur. Bu tip induktiv sensorlar da var, burada dişli şkala yerinə bir polad vint istifadə olunur və dartıcıların nüvələri yarım qoz şəklində hazırlanır. Yarım qoz-fındıqların vidaya nisbətən köçürmə hərəkəti və ya vintin fırlanması ilə boşluğun maqnit müqaviməti vaxtaşırı dəyişir, bu da sensor sarımlarında EMF-nin dəyişməsinə səbəb olur.
Faza-pulse induktiv ölçülü sensor DLM(Şəkil 6) əsas 1, istinad 3 və clocking 4 sensordan ibarətdir. Sensorun əsas siqnalı E ƏS, 5 addımlı vintlər 5 və dişli çarx 7 ilə yaradılmış maqnit sistemində maqnitləşdirici rulonların 2 yaratdığı maqnit axınının F dövri modulyasiyası ilə yaradılır. F axınının dövri modulyasiyası, sinxron mühərrik 6 tərəfindən idarə olunan vintin davamlı fırlanması zamanı vintlərin yan səthi ilə dişli çarx arasındakı boşluğun konfiqurasiyasının dövri dəyişməsi səbəbindən baş verir. Bu halda, EMF E O.S. sensorun ikincil sarımlarında induksiya edilir. Hərəkət edən işçi gövdəyə bərkidilmiş dişli rəf AL məsafəsi ilə yerdəyişdikdə, əsas siqnal zamanla yerdəyişir ki, bu da E'OC siqnalına uyğun olacaq (şək. 7). Əsas siqnalın başlanğıc mərhələsini müəyyən etmək üçün dişli çarxın mövqeyindən asılı olmayan E 0 siqnalını yaradan dairəvi maqnit dişli ötürücü 3 (bax. Şəkil 6) istifadə olunur.
Əsas siqnalın faza sürüşməsini ölçmək üçün E OS istinadına nisbətən E Müəyyən sayda impulslar haqqında dairəvi bir maqnit dişli ötürücüdür 4 (zaman sensoru). Onun rotoru ümumi ox üzərində sabitlənmişdir; bu çeviricinin siqnalı (saatlama) E T əsas və istinad siqnallarının dövründən 50 dəfə az dövrə malikdir və istinad siqnalına sərt vaxt bağlıdır. Buna görə də, əsas və istinad siqnalı arasında faza sürüşməsi ∆ϕ = (360°/100) n-dir, burada 100 istinad siqnalının bir dövrü üçün takt dövrlərinin sayıdır; n saatın yarım dövrlərinin sayıdır.
Nəzərə alsaq ki, tam faza dəyişikliyi 1 mm-ə bərabər olan dişli ölçü cihazının bir addımının hərəkətinə uyğundur, ∆L hərəkəti saat siqnalının yarım dövrlərinin sayı ilə müəyyən edilə bilər, yəni ∆L = (1 mm/ 100) n, burada n - 1, 2, 3, ..., 100. Minimum dəyər qeydə alına bilən yerdəyişmə (diskret) n = 1-ə uyğundur, ona görə də i = 1 mm/100 = 0,01 mm.
Dönər (fırlanan) transformatorlar. Fırlanan transformatorun statorunda və rotorunda maqnit oxları qarşılıqlı perpendikulyar olan iki paylanmış sarım yerləşdirilir (şəkil 8, j). Fırlanan transformatorun rotoru statora münasibətdə ixtiyari olaraq müəyyən bir açı ilə fırlana bilər.
Fırlanan transformatorun iş prinsipi rotor dönərkən stator və rotor sarımları arasında qarşılıqlı endüktans əmsallarının dəyişməsinə əsaslanır. Bucaq sensorları olaraq, qarşılıqlı endüktans əmsallarının rotorun fırlanma bucağından asılılığının sinusoid və kosinus dalğası və xətti fırlanan transformatorlar (LVT) şəklində olduğu sinus-kosinus fırlanan transformatorlar (SCRT) istifadə olunur. , burada göstərilən asılılıq xəttidir.
Kommutasiya dövrəsindən asılı olaraq, fırlanan transformatorun çıxış siqnalı dəyişən gərginliyin amplitüdü və ya gərginliklər arasındakı faza bucağı ola bilər. Müvafiq olaraq, fırlanan transformatorun iş rejimi amplituda və ya faza dəyişdirmə rejimi adlanır.
Dönən transformatorun amplituda rejimində rotorun (və ya statorun) sarımlarından biri sabit amplituda gərginliyi - həyəcan gərginliyi ilə təchiz edilir. Bu vəziyyətdə, oxu həyəcan gərginliyi altında olan sarımın oxu ilə üst-üstə düşən pulsasiya edən bir maqnit axını yaranır. Bu axın statorun (və ya rotorun) ikincil sarımlarında fırlanma bucağının sinusuna və ya kosinusuna mütənasib bir EMF yaradır (SKVT üçün): E 1 \u003d E 1MAX sinα, E 2 \u003d E 2MAX cos α, burada E 1, E 2 ikincil sarımlar; E 1MAX, E 2MAX - ikincil sarımlarda EMF-nin maksimum dəyəri (həyəcan sarğısının oxu ikincil sarımın oxu ilə üst-üstə düşdüyü zaman).
Xətti fırlanan transformatorlar, sarımları xüsusi sxemə görə birləşdirilən sinusoidal fırlanan transformatorlardır.
Faza dəyişdirmə rejimində (şəkil 8, b) SCRT istifadə olunur. Stator sarımları 90 ° faza sürüşməsi ilə iki təchizatı gərginliyi sisteminə daxildir: U 1 = U MAX sinωt, U 2 = U MAX cosωt. Bunun sayəsində kosmosda ω bucaq tezliyi ilə hərəkət edən dairəvi fırlanan maqnit sahəsi yaranır. Bu vəziyyətdə, eyni tezlikə malik olan, lakin SKVT rotorunun fırlanma bucağından φ asılı olan bir bucaq ilə təchizatı gərginliyinə nisbətən fazada sürüşən SKVT-nin rotor sarımlarında bir EMF induksiya olunur:
Beləliklə, faza dəyişdirmə rejimində SKRT fırlanma bucağını sinusoidal gərginliyin faza bucağına çevirən bir sensordur.
Dönüşüm dəqiqliyini artırmaq üçün elektrik reduksiyalı fırlanan transformatorlardan istifadə olunur. Elektrik azaldılması prinsipi ondan ibarətdir ki, rotorun kiçik bir fırlanma bucağı üçün çıxış gərginliyinin amplitudası və ya fazası bir dövrə dəyişir və rotor 360 ° fırlandıqda dövrlərin sayı elektrik azalma əmsalına bərabərdir. . Elektrik reduksiyası ilə ən çox istifadə edilən fırlanan transformatorlar induktiv reduktosinlər və induktosinlərdir.
Xətti induktosin(şək. 9) işçi orqanlarda quraşdırılmış ölçmə şkalasının 1 dəstindən və sürgüdən 2 ibarətdir.
İnduktozin ölçmə şkalası sabit bir hissəyə quraşdırılmışdır və müvafiq izolyasiya substratında olan polad hökmdardır. çap olunub 2 mm addım ilə bir ziqzaq sarğı tətbiq olunur. Daşınan hissəyə quraşdırılmış sürgü 2 lövbərdir və bir-birinə nisbətən 1/4 pillə ilə sürüşdürülmüş iki oxşar, lakin daha qısa sarımdan ibarətdir. Armatur sarımlarının çıxışında siklik siqnal induksiya edilir. Dövrlərin sayı atılan addımların sayı ilə müəyyən edilir. Dairəvi induktozinlər sənayedə də istifadə olunur.
Fotoelektrik sensorlar(Şəkil 10, a) müəyyən bir vəziyyətdə işçi orqanlarında quraşdırılmış şərti fotoreleydir. Hərəkətli işçi orqan (DRO) təyin edilmiş vəziyyətə keçərək, ekran tərəfindən F işığın axını kəsərək fotorelenin (FR) işləməsinə səbəb olur. Ölçülü fotoelektrik sensorlar sənayedə də istifadə olunur.Ölçü sensoru (şəkil 10, b) DRO-ya qoşulmuş bir diskdən ibarətdir. Diskdə müəyyən bir addım t ilə vuruşlar və ya kəsiklər var. İşçi orqan hərəkət edərkən, diskdəki vuruşlar işıq axını F-ni kəsərək fotorelenin işləməsinə səbəb olur. Ölçülmüş yerdəyişmə ∆L = nt, burada n fotorelenin iş sayıdır; t - addım bölmə qiyməti. Ölçmə tərəziləri kimi tətbiq olunan vuruşları olan hökmdarların istifadə edildiyi sensorlar var.
Hidravlik sensorlar onlar piston və ya klapan tipli şərti idarəetmə klapanıdır (şəkil 11, a). Onların işləmə prinsipi, kameraların və ya dayanacaqların 1 yerləşdiyi hərəkət edən işçi orqanlarının sensorun quraşdırıldığı vəziyyətə çataraq, onun üzərində hərəkət edərək onun düşməsinə səbəb olmasına əsaslanır. İdarəetmə klapan icra orqanına bir siqnal verir (hidravlik motor),
Pnevmatik sensorlar hidravlik olanlara bənzər olaraq, onlar kran tipli pnevmatik paylayıcılar (şəkil 11, b), tənzimləyicilər və ya klapanlar şəklində hazırlanır. Elektrokontakt çıxışlı membran və körük tipli ölçülü pnevmatik diferensial sensorlar geniş istifadə olunur.
Bucaq sensorları bucaq mövqeyindən və ya işçi orqanları arasında uyğunsuzluq bucağından asılı olaraq idarəetmə siqnalı yaratmaq.
Potensiometrik sensor(Şəkil 12) ümumi enerji mənbəyinə paralel olaraq birləşdirilən P1 və P2 potensiometrlərindən ibarətdir U P. K1, K2 potensiometrlərinin hərəkət edən kontaktları müvafiq olaraq master (ZRO) və icraedici (PRO) ilə mexaniki şəkildə bağlıdır. ) işçi orqanları. Potensiometrlərin hərəkət edən kontaktlarından alınan gərginlik siqnal gərginliyidir U C .İşçi orqanların əlaqələndirilmiş mövqeyi ilə (hərəkət edən kontaktlar eyni vəziyyətdədir), α - β olduqda, siqnal gərginliyi sıfırdır. Uyğun olmayan bir mövqedə, α ≠ β olduqda, sensorun çıxışındakı siqnal sıfıra bərabər deyil, yəni U C ≠ 0.Üstəlik, siqnal uyğunsuzluq bucağına mütənasib olacaq, yəni U C = α - β və siqnalın işarəsi uyğunsuzluğun istiqamətini müəyyən edir (U C ≠ 0 U C > 0 və ya U C deməkdir< 0, т. е. сигнал соответственно положительный или отрицательный).
Selsinlər. Selsinlər hava boşluğu olan transformatorlardır, burada rotor fırlandıqda rotorun sarımında induksiya olunan EMF dəyərində hamar bir dəyişiklik baş verir. Adətən, selsinlər cüt-cüt işləyir: idarə olunan valla birləşdirilmiş selsin qəbuledici selsin, idarəedici val ilə birləşdirilmiş selsin isə selsin sensoru adlanır (şək. 13).
Selsinin bir fazalı sarğı statorda, üç fazalı sarğı isə rotorda yerləşir. Üç fazalı sarım bir-birinə nisbətən 120 ° sürüşən üç rulondan ibarətdir. Onlar rotorun yivlərinə yerləşdirilir və bir ulduzla birləşdirilir. Faza (1f, 2f, 3f) sarımlarının ucları rotor şaftında yerləşən üç əlaqə halqasına çıxarılır.
Selsinlərin iki iş rejimi var. Bucaq yerdəyişmələrinin uzaqdan ötürülməsi üçün bir cüt selsin istifadə edildiyi halda, rejim göstərici (göstərici) adlanır (şək. 13, a). Sinxronların əsas tək fazalı sarımları bir fazalı şəbəkəyə qoşulur alternativ cərəyan, və ikincil üç fazalı sarımlar bir-birinə bağlıdır. Selsyn rotorlarının statorlara nisbətən eyni mövqeyi ilə rotor sarımlarında heç bir cərəyan axmır. Selsyn sensoru (SD) müəyyən bir açı ilə fırlanırsa, selsyn rotorlarının bütün EMF fazada dəyişəcəkdir. Faza sürüşməsi nəticəsində rotor sarımları vasitəsilə dövriyyə cərəyanlarının axmasına səbəb olan bir EMF fərqi yaranır. Rotor cərəyanı stator sahəsi ilə qarşılıqlı əlaqədə olduqda, selsyn qəbuledicisində (SP) fırlanan bir an yaranır, onun təsiri altında selsyn qəbuledicisinin rotoru EMF balansı yenidən bərpa olunana qədər fırlanır. Nəticədə, selsyn-qəbuledicinin rotoru selsin-sensorun rotoru ilə eyni bucaqla fırlanır.
Sinxronun ikinci mümkün iş rejimi transformatordur (şəkil 13, b). Transformator rejimində göstərici rejimindən fərqli olaraq, selsyn-sensorun yalnız bir fazalı sarğı AC şəbəkəsinə qoşulur və selsyn-qəbuledicinin bir fazalı sarğı çıxışdır: açı ilə mütənasib bir siqnal. selsyn cüt rotorlarının uyğunsuzluğu ondan götürülür və servo sürücü sisteminin və ya aktuator mexanizminin girişinə verilir.
Sürət sensorları sürətdən asılı olaraq idarəetmə siqnalları yaratmaq. Aşağıda təsvir edilən sensorlar maşınqayırmada daha geniş istifadə olunur.
Taxogeneratorlar fırlanma sürətini ölçmək üçün istifadə olunur. Cərəyanın növündən asılı olaraq, birbaşa və alternativ cərəyanın taxogeneratorları fərqlənir. Sürətli cərəyan taxogeneratorları həyəcanlanma üsuluna görə daimi maqnitlərdən oyandıran (şəkil 14, a) və elektromaqnit həyəcanlı taxogeneratorlara bölünür.. Hər ikisi kiçik DC maşınlarıdır. Armatur terminallarındakı gərginlik armatur şaftının fırlanma tezliyinə mütənasibdir, yəni E \u003d U I \u003d k e Фω, burada E armatur sarımında induksiya olunan EMF-dir; Ф - həyəcan axını; k e - maşının dizayn əmsalı. Həyəcan axınının sabit olduğunu nəzərə alaraq yaza bilərik: U I = k TG ω, burada k TG = k e F.
Fəaliyyət prinsipinə görə, alternativ cərəyan taxogeneratorları sinxron və asinxron bölünür. Asinxron taxogeneratorlar daha geniş yayılmışdır. Asinxron taxogeneratorun dizaynı iki fazalı dizayna bənzəyir induksiya mühərriki(Şəkil 14, b). Taxogeneratorun iki sarğı var: OB həyəcan sarğı və çıxış sarğı. Rotor fırlandıqda, çıxış sarımında fırlanma sürətinə mütənasib bir EMF induksiya olunur, yəni. E \u003d k TG U B ω, burada k TG taxogeneratorun dizayn əmsalıdır; U B - həyəcan sarğı gərginliyi; ω - rotorun sürəti.
Sürətə nəzarət rölesi (RKS)(şək. 14, c) ibarətdir daimi maqnitşaftda yerləşən 3 (girişdə siqnal), həmçinin "dələ çarxı" tipli sarımın yerləşdiyi halqa 4. Üzüklə birləşdirilmiş digər mildə 2 və 5-ci yayların təsiri altında ilkin vəziyyətinə qayıdan K.1, K2 kontaktlar qrupuna təsir edən itələyici 1 var. RCS şaftı fırlandıqda, fırlanan maqnit halqada yerləşən sarğıda bir EMF yaradır. Sargıdan keçən cərəyan fırlanan maqnitin maqnit axını ilə qarşılıqlı təsir göstərir, nəticədə halqanı itələyici ilə çevirərək kontaktlara təsir edən və onların işləməsinə səbəb olan bir fırlanma anı yaranır.
Güc sensorları işçi orqanlarda yaradılmış qüvvələrdən asılı olaraq idarəetmə siqnallarının yaradılmasını təmin etməlidir.
elektromexaniki sensorlar. Elektromexaniki qüvvə sensorunun növlərindən biri (şəkil 15, a) yayın 3 təsiri altında bağlanmış əyilmiş dişləri olan kamalı mufta 2-dir. Bağlayıcı yarımlardan biri sürüşmə açarı olan bir mil üzərində oturur. Qolu 4 vasitəsilə keçən mufta 1 mikroaçarda işləyir. Göstərilən qüvvələr şaftda meydana gəldikdə, mikro açardakı qolu vasitəsilə hərəkət edən dəyişdirilmiş mufta yarısı onun işləməsinə səbəb olur.
cari rele(Şəkil 15, b) cari rulondan 1, qolu 2 və K1, K2 kontaktlarından ibarətdir. Cari rulon, gücü idarə olunan işçi orqanını idarə edən elektrik mühərrikinin dövrəsinə daxildir. İşçi orqanında qüvvənin artması ilə mühərrikin cari gücü artır, bu da işçi orqanı hərəkətə gətirir, bu da öz növbəsində relenin cari bobinində cərəyan gücünün artmasına səbəb olur və elektromaqnit cari bobinin F EM qüvvəsi yayın 3 qüvvəsindən böyük olurF PR (yay qüvvəsi tənzimləmə vintindən istifadə edərək təyin olunur). Kontaktlara təsir edərək, onların işləməsinə səbəb olan qolun bir əyilməsi olacaq.
Gərginlik Ölçerlər müqavimətlər statik və dinamik yüklərə məruz qaldıqda xətti və müstəvi gərginlikli vəziyyətdə maşın hissələrinin və konstruksiyalarının elastik deformasiyalarını (gərilmə, sıxılma, əyilmə və fırlanma momentləri) təyin etmək üçün nəzərdə tutulmuşdur.
Sensorların dizaynı üçün əsas (şəkil 15, c) 0,01-0,05 mm diametrli, kağız və ya filmin yapışdırılmış zolaqları arasında ziqzaq şəbəkəsində qatlanmış bir konstantan teldir.
Deformasiyaları ölçmək üçün sensor ölçüləcək hissənin səthinə yapışdırılır.
Sınaq edilən hissə və ya struktur gərginlik kimi hər hansı deformasiyaya məruz qaldıqda, sensor teli uzanacaq. Eyni zamanda tənzimləyici naqilin uzunluğunu l artırmaqla və onun kəsişməsini S azaltmaqla naqilin müqaviməti R = pl/S artır. Bu müqavimət sensorun çıxış dəyəridir. Belə bir deformasiya şəkildə möhkəm bir ox ilə göstərilir. Əgər deformasiya şəkildəki nöqtəli ox ilə göstərildiyi kimi istiqamətləndirilirsə, onun əyilmə yerlərində gərginlikölçən teli daha da əyiləcək. Bu vəziyyətdə telin uzunluğu və qalınlığı praktiki olaraq dəyişmir və sensorun müqaviməti də dəyişmir. Buradan da görmək olar ki, sensor bu istiqamətin deformasiyasını ölçmür. Teldən əlavə, keçirici elementin 4-12 mm qalınlığında folqadan hazırlandığı gərginlikölçənlər də var. Tel sensorlarla müqayisədə bu sensorlar daha yüksək iş cərəyanına malikdir, buna görə də sensorun həssaslığı artır.
Piezoelektrik sensorlar qüvvələrin ölçülməsi üçün onlar kvars plitəsidir 1 (şəkil 15, d). Onun hər iki tərəfində elektrodlar 2 püskürtülür və ya çıxış gərginliyi çıxarılan keçirici yapışqan ilə yapışdırılır.
İki elektrod və bir kvars dielektrik bir kondansatör meydana gətirir, onların elektrodlarında kvars plitəsi P qüvvəsi ilə sıxıldığı zaman birbaşa piezoelektrik təsir nəticəsində yaranan elektrik yükləri var..
Elektrik yükü sıxıcı qüvvəyə R mütənasibdir: Q = αР, burada α mütənasiblik əmsalıdır, piezoelektrik modul adlanır. Dəyişən P qüvvəsinin təsiri altında sensor elektrodlarında çıxış gərginliyi görünür U OUT = Q / (C D + C M) = α / (C D + C M) P, burada C D sensorun tutumudur; C M - montaj qabiliyyəti. Sensorların çıxış gərginliyi millivolt vahidlərindən volt vahidlərinə qədər dəyişir.
Təzyiq açarı(Şəkil 16). İşçi orqanlarda yükün dəyişməsi hidravlik sistemdə (HS) təzyiqin dəyişməsinə və nəticədə hidravlik sistemə qoşulan sensorun A müstəvisində təzyiqin dəyişməsinə səbəb olur. 1-ci membranın əyilməsi var; eyni zamanda, yayı 3 sıxan qolu 2, fırlanır və mikro açar 5 üzərində işləyir və onun işləməsinə səbəb olur. Rölenin işə salınma qüvvəsi tənzimləmə vintindən 4 istifadə edilərək tənzimlənir. Drenaj klapan şəklində qoruyucu təzyiq açarları da istifadə olunur.
Müqavimət sensorları
Endüktans sensorları
Kapasitiv sensorlar
Gərginlik sensorları
Cari sensorlar
Fotoelementlərin xüsusiyyətləri onların xüsusiyyətləri ilə müəyyən edilir
AUS sensorlar
Simli sensorlar
Maqnitoelastik sensorlar
Sensor elementləri və ya sensorlar
sensorəsas element adlanır avtomatik sistem, prosesi xarakterizə edən fiziki kəmiyyət dəyişikliyinə reaksiya vermək və bu kəmiyyəti sonrakı elementlərin işi üçün əlverişli olan digərinə çevirmək. Sensorun statik xarakteristikası çıxış dəyərinin dəyişməsinin girişdəki dəyişiklikdən asılılığıdır.
Sensorun həssaslığı və ya qazancı statik xarakteristikanın dikliyidir.
Sensorlar ya ölçməli olduqları kəmiyyətlərə görə (təzyiq sensorları, səviyyə sensorları) və ya ölçülən kəmiyyətlərin çevrildiyi parametrlərə görə (müqavimət sensorları, endüktans sensorları) təsnif edilə bilər. İkinci xüsusiyyətə görə daha rasional təsnifat, çünki ölçmək üçün iki induktiv sensor istifadə olunur müxtəlif ölçülərdə(məsələn, təzyiq, səviyyə), bir-birinə bənzəyir və oxşar dizayna malikdir və performans xüsusiyyətləri. Eyni zamanda, eyni kəmiyyəti ölçmək üçün istifadə edilən kapasitiv və induktiv sensorlar dizayn, sxem və xüsusiyyətlərə görə bir-birindən çox fərqlənir.
Bir çox fiziki kəmiyyət əvvəllər eyni mexaniki kəmiyyətə - hərəkətə çevrildiyindən (məsələn, səviyyənin dəyişməsi floatın hərəkətinə çevrilir), sensorların əhəmiyyətli bir hissəsi hərəkəti bu və ya digərinə çevirən qurğular kimi dizayn edilə bilər. çıxış miqdarı. Çıxış parametrinə görə sensorlar aşağıdakı kimi təsnif edilə bilər: müqavimət sensorları, endüktans sensorları, tutum sensorları, gərginlik sensorları, cərəyan sensorları, faza sensorları, tezlik sensorları, nəbz sayı sensorları, nəbz müddəti sensorları, təzyiq sensorları (pnevmatik və ya hidravlik) .
Bəzi hallarda, idarə olunan parametrin çevrilməsinin bir neçə mərhələsi həyata keçirilir, məsələn, mexaniki kəmiyyətdən əvvəlcə digərinə (məsələn, istilik, işıq və s.), Sonra elektrik və ya pnevmatik birinə.
Müqavimət sensorları
Müqavimət sensorlarının əsas növləri potensiometrik sensorlar, karbon sensorları, gərginlikölçənlər və müqavimət termometrləridir.
Potensiometrik sensorlar yerdəyişməni ölçmək üçün ən çox istifadə olunur. Onların əsas üstünlüyü sadəlikdir və sonrakı gücləndirməyə ehtiyac yoxdur. Onların əsas çatışmazlıqları sürüşmə elektrik kontaktının olması, mühərrikin nisbətən böyük hərəkətlərinə ehtiyac və onu hərəkət etdirmək üçün əhəmiyyətli səylərdir. Mühərriki hərəkət edərkən elektrik dövrəsində cərəyanı dəyişdirən sadə reostat, xüsusiyyətlərinin əhəmiyyətli dərəcədə qeyri-xətti olması səbəbindən avtomatlaşdırmada demək olar ki, istifadə edilmir.
Karbon sensorlar Onlar əsasən yüksək qüvvələri və təzyiqləri ölçmək üçün istifadə olunur. Tipik olaraq, bir karbon sensoru qrafit disklər sütunu formasına malikdir, onların uclarında ölçülmüş qüvvələri qəbul edən əlaqə diskləri və itələyici qurğular var. Belə bir sütunun müqaviməti elektrik cərəyanı qrafit disklərin faktiki müqavimətindən və onların təmas səthlərinin keçici təmas müqavimətindən ibarətdir. Qrafit disklərin səthlərinin kobudluğuna görə onların təması müstəvi boyunca deyil, ayrı-ayrı nöqtələrdə baş verir. Karbon sensoru sıxılmaya məruz qalırsa, qrafit disklərin təmas sahəsi artır və kontakt müqaviməti azalır. Bu xüsusiyyət karbon sensorunda istifadə olunur.
Karbon sensorlarının əhəmiyyətli çatışmazlıqları xüsusiyyətlərin qeyri-xəttiliyi, müqavimətin qeyri-sabitliyi və əhəmiyyətli (5% -ə qədər) histerezdir, yəni. sıxılma zamanı və sıxıcı qüvvənin sonrakı çıxarılması zamanı eyni səy dəyərləri üçün müqavimət arasındakı fərq.
Karbon sensorlarının tətbiqi sahəsi yüksək dəqiqlik tələb etməyən böyük qüvvələrin və təzyiqlərin ölçülməsi ilə məhdudlaşır.
Gərginlikölçənlər onlar ya nazik məftildən, ya da xüsusi kütlədən - tenzolitdən hazırlanır. Adi versiyada tel ölçüsü nazikdir (15-60 mk) tel qəfəs şəklində qatlanmış və hər iki tərəfdən toxuma kağızı ilə yapışdırılmışdır. Belə bir element onun deformasiyasını ölçmək üçün hissəyə güclü bir yapışdırıcı ilə yapışdırılır. Gərginliyin ölçülməsi naqilin dartılması və ya sıxılması zamanı onun müqavimətinin dəyişməsinə əsaslanır ki, bu da hissə deformasiyaya uğradıqda baş verir. Gərginlik ölçən sensorlar diametri 1-ə qədər olan çubuqlar şəklində hazırlanmışdır mm, hissəyə də yapışdırın; deformasiyaya uğradıqda müqavimətini dəyişirlər.
Deformasiyaölçənlər texnologiyanın müxtəlif sahələrində hissələrin deformasiyasını ölçmək üçün geniş istifadə olunur. Onlar müqavimətdə 1% -dən çox olmayan kiçik bir nisbi dəyişiklik ilə xarakterizə olunur. , yüksək həssaslıq ölçmə sxemləri tələb edir.
Tel ölçü cihazlarının statik xarakteristikası xətti bir formaya malikdir, yəni. məftil ölçmə vasitələrinin həssaslığı demək olar ki, sabitdir. Ölçmələr üçün aşağı həssaslığa (təxminən 2), lakin aşağı temperaturda müqavimət əmsalı olan konstantan tipli materialdan hazırlanmış tel sensorlar istifadə olunur.
Belə sensorların müqaviməti adətən 100 - 200-dir Ohm. Həssaslığı artırmaq üçün (3-4-ə qədər) nisbətən yüksək temperatur müqavimət əmsalı ilə xarakterizə olunan elinvar tipli ərintilərdən hazırlanmış sensorlar istifadə olunur. Belə sensorların müqaviməti 500-1000-ə bərabər seçilir Ohm. Həssaslığı artırmaq üçün körpü dövrəsinə iki və ya hətta dörd eyni tel sensoru daxil edilir.
Müqavimət termometrləri - 50 ilə + 800 ° C arasında dəyişən müxtəlif mühitlərin temperaturlarını ölçmək üçün geniş istifadə olunur.
Elektrik müqavimət termometrlərinin hərəkəti bəzi materialların temperaturun dəyişməsi ilə elektrik müqavimətini dəyişdirmək xüsusiyyətinə əsaslanır.
Müqavimət termometrlərinin istehsalı üçün mis, nikel, polad, platin və digər metallar istifadə olunur. Mis rütubətdən və aşındırıcı qazlardan, xüsusən də kükürdlü olanlardan təmizlənmiş atmosferdə 180 ° C-ə qədər, polad və nikel 300 ° C-ə qədər temperaturu ölçmək üçün istifadə olunur; aqressiv mühitlərdə platin - 200 ilə + 900 ° C arasında. Belə sensorların müqaviməti 40-100-ə bərabər seçilir Ohm.
AT son vaxtlar müqavimət termometrləri kimi, böyük mənfi temperatur əmsalı olan oksidlər, sulfidlər, metal karbidlər olan yarımkeçiricilərdən hazırlanan termistorlar istifadə olunur.
Termistorlar əzilmiş və təmizlənmiş materialların preslənməsi və yandırılması ilə hazırlanır və sonra örtülür qoruyucu təbəqə orijinal materiallarla eyni genişlənmə əmsalı olan emaye və ya lak.
Endüktans sensorları
Sensorların işləmə prinsipi polad ilə rulonun induktiv müqavimətinin dəyişməsinə əsaslanır. Endüktans sensorları əhəmiyyətli üstünlükləri səbəbindən geniş istifadə olunur: sadəlik, etibarlılıq və sürüşmə kontaktlarının olmaması; nisbətən böyük həcmdə çıxış elektrik enerjisi hesabına göstərici alətlərdən birbaşa istifadə imkanı; sənaye tezliyinin alternativ cərəyanı üzərində işləmək imkanı.
İnduktiv sensorların əsas tətbiq sahəsi bucaq və xətti mexaniki yerdəyişmələrin ölçülməsidir. Endüktans sensorlarındakı giriş parametrindəki dəyişiklik, armaturun, nüvənin və ya bobinin hərəkəti səbəbindən bobinin endüktansındakı dəyişikliyə çevrilir.
İnduktiv sensorlar yalnız nisbətən aşağı tezliklərdə (3000-5000-ə qədər) istifadə olunur Hz),çünki yüksək tezliklər maqnitləşmənin tərsinə çevrilməsi və sarımın reaktivliyi səbəbindən poladda itkilər kəskin şəkildə artır.
Nəzərə alınan endüktans sensoruna xas olan çatışmazlıqları aradan qaldırmaq üçün, armaturun hər iki istiqamətdə hərəkətini ölçmək üçün ilkin hava boşluğunun olması lazımdır, yəni. və ölçmədə narahatlıq yaradan ilkin cərəyan gücü, temperatur və təchizatı gərginliyindəki dalğalanmalardan əhəmiyyətli səhvlər, həmçinin hava boşluğunun ölçüsündən asılı olan armaturun cəlb edilməsinin elektromexaniki qüvvəsini aradan qaldırmaq üçün diferensial induktiv sensor istifadə olunur. .
Hərəkətli nüvə endüktans sensorları eyni oxda yerləşən iki eyni rulondan ibarətdir. Bobinlərin içərisində, sayğacla əlaqəli silindrik bir nüvə hərəkət edir. Əgər nüvə rulonlara nisbətən simmetrik olaraq yerləşirsə, o zaman bobinlərin induktiv reaksiyaları eyni olur. Nüvə bu və ya digər istiqamətdə hərəkət etdikdə rulonların endüktansı dəyişir. Eyni zamanda, nüvənin hərəkət etdiyi bobinin endüktansı artır, digər sarğı isə azalır. Müvafiq olaraq, rulonlardan keçən cərəyanların gücü dəyişir.
Bütün nəzərdən keçirilən sensorların işi endüktansın dəyişməsinə əsaslanır. İşi iki bobinin qarşılıqlı induksiya əmsalının dəyişməsinə əsaslanan sensorlar var. Belə sensorlar transformator və ya induksiya adlanır və iki rulondan ibarətdir: biri AC gərginliyi ilə qidalanır, digəri çıxışdır və gərginlik ondan çıxarılır. , armaturun və ya nüvənin hərəkəti ilə mütənasibdir.
Transformator sensorları kiçik yerdəyişmələri ölçmək üçün armatur və nüvə arasında dəyişən boşluq ilə yerinə yetirmək; dəyişən boşluqlu, orta yerdəyişmələri ölçmək üçün istifadə olunur və geniş diapazonlu yerdəyişmələri ölçmək üçün istifadə olunan hərəkətli nüvəli. Sonuncular digər transformator sensorları üzərində üstünlüyə malikdir, çünki nüvəni rulonlardan hermetik boru ilə ayırmaq olar. Belə bir sensor deyilir piston .
Laboratoriya işi
SENSORLARIN FƏALİYYƏTİNİN ÖDƏNİLMƏSİ
Alətlər və aksesuarlar:
dörd tranzistor, metal şüa, şüa yükləmə üçün çəkilər dəsti, mikroampermetr, potensiometr, enerji təchizatı, termocüt, millivoltmetr .
Məqsəd:
1.Deformasiyaya davamlı məftil ölçmə cihazının tədqiqi və onun xarakteristikalarının alınması.
Temperatur sensorunun öyrənilməsi - termocüt .
NƏZƏRİYYƏ
1. CİHAZ VƏ SENSORLARIN TƏSNİFATI
Sensor - xarici stimulu elektrik siqnalına çevirən cihaz. Tədqiq olunan parametr qeyri-elektrik xarakterlidirsə, tibb və biologiyada sensorlar tibbi və bioloji sistem haqqında məlumat almaq üçün cihazlar kimi istifadə olunur. Ən sadə dövrə sensor Fig.1-də verilmişdir
X biotibbi sisteminin tədqiq edilmiş parametri X-i elektrik siqnalına Y çevirən çevirici 1-də fəaliyyət göstərir. (şək. 1a) X dəyəri təbii giriş dəyəri adlanır, Y dəyəri çıxış qiymətidir. Bir neçə çeviricidən istifadə edərkən kaskad keçidindən istifadə olunur (Şəkil 1b): X giriş dəyəri növbə ilə X 1 , X 2 , X 3 , ..., Y dəyərlərinə çevrilir.
Sensorların transformasiya xüsusiyyətləri onların xüsusiyyətləri, həssaslığı, həssaslıq həddi, çevrilmə həddi, nominal xəta ilə müəyyən edilir.
Sensor həssaslığı nisbəti adlanır Həssaslıq çıxış dəyərindəki hansı dəyişikliyin giriş dəyərindəki dəyişikliyə uyğun olduğunu göstərir
Sensor həssaslıq həddi giriş dəyişənindəki dəyişikliyin minimum dəyəri adlanır ( x min ), bu sensor qeydiyyatdan keçə bilər.
Sensor çevirmə limiti giriş kəmiyyətinin maksimum dəyəridir ( x maks) sensorun təhrif edilmədən çevirə bilməsi.
Sensorun işləməsi zamanı baş verən səhvlər səbəbindən giriş dəyəri haqqında məlumat təhrif edilə bilər. Səhvlərə görə, sensorun xarakteristikası xəttdən müəyyən bir genişlikdə bir zolağa bulanıklaşır.
Şeridin orta xətti deyilir nominal xarakterik. Şeridin eninin yarısına bərabər olan b / 2 dəyəri deyilir nominal xəta sensor. Nominal xarakteristika və nominal xəta sensor pasportunda göstərilir.
Səhvlər sensorlar aşağıdakı səbəblərə görə:
sensorun hərəkət edən hissələrinin aşınması səbəbindən materialların qocalması və korroziyasına görə zamanla ötürücü funksiyasının dəyişkənliyi;
sensorların istehsal texnologiyasının qeyri-kamilliyi (ciddi ardıcıl həndəsi ölçülər, mənbə materiallarının parametrlərində dəyişiklik, parametrlərin və tənzimləmələrin qeyri-dəqiqliyi və s.);
sensorun inertial xassələri (çıxış qiymətlərindəki dəyişikliklər giriş dəyərindəki müvafiq dəyişikliklərə nisbətən gec olur);
öyrənilən parametr haqqında məlumatın təhrif edilməsinə səbəb olan biotibbi sistemdə sensorun rəyi x .
Giriş dəyəri haqqında məlumat daşıyıcısından asılı olaraq , sensorlar elektromexaniki, elektrostatik, elektromaqnit, elektron, termoelektrik və s.
İki növ sensor var: generator və parametrik.
generator giriş dəyərinin təsiri altında potensial fərq, EMF, cərəyan yaranan sensorlar adlanır.
Parametrik sensorlar daxildir , hansı parametrlərin (müqavimət, endüktans, tutum və s.) giriş dəyərinin təsiri altında dəyişdiyi.
Generator sensorlar .
Generator sensorları kimi termocüt, piezoelektrik sensor və induksiya sensorunu nəzərdən keçirək.
Termocütlər termoelektrik çeviricilərə aiddir.
A və K metal kontaktları (qovşaqlar) müxtəlif temperaturlarda saxlanılır. Bir qovşaq idarəetmə qovşağı (K) adlanır. Onun temperaturu T K termostat tərəfindən sabit saxlanılır. İkinci qovşaq (A) işləyir. T A temperaturu ölçüləcək bir mühitə yerləşdirilir. Termocüt dövrəsinə bir ölçü cihazı daxil edilmişdir. T A işçi qovşağının temperaturu T K idarəetmə qovşağının temperaturundan fərqlənirsə, termocüt dövrəsində bir termoelektromotor qüvvə (TEMF) yaranır ki, onun dəyəri işçi və idarəetmə qovşaqları arasındakı temperatur fərqi ilə düz mütənasibdir. münasibəti ilə müəyyən edilir
TEDS = (T AMMA - T üçün ),
harada - müəyyən bir dövrədə hansı TEDS-in təmas temperaturlarında bir dərəcə fərqlə baş verdiyini göstərən xüsusi TEDS.
TEDS-i ölçməklə, temperatur fərqini və nəticədə işçi kontaktının temperaturunu müəyyən etmək mümkündür. Beləliklə, termocüt bir temperatur sensorudur. Belə bir sensorun giriş dəyəri temperatur fərqidir, çıxış dəyəri termocütdə yaranan elektromotor qüvvədir.
Piezoelektrik sensorlar . Onların işi fenomenə əsaslanır birbaşa piezo effekti, Bu, boşqab deformasiya olunarsa, kristal lövhənin əks uclarında müxtəlif işarəli yüklərin meydana çıxması ilə bağlıdır. Mexanik gərginlik onun ucları arasında potensial fərqə çevrilir. Pyezoelektrik çevirici müxtəlif fiziki kəmiyyətləri ölçmək üçün istifadə olunur: mexaniki gərginliklər, dəyişən qüvvələr, sürətlər, təcillər, təzyiqlər və s.
İnduktiv sensorlar . Onların iş prinsipi elektromaqnit induksiyası fenomeninə əsaslanır. Belə bir sensorun nümunəsi daimi bir maqnit (və ya elektromaqnit) sistemi və daşınan qapalı keçirici dövrə (hərəkət edən rulon) ola bilər. Bobinin bir maqnit sahəsindəki tərcümə və ya fırlanma hərəkəti ilə bir induksiya EMF induksiya olunur, böyüklüyü bobinin sürətindən asılı olan bir induksiya cərəyanı yaranır. Belə bir sensorun giriş dəyəri çərçivənin tərcümə və ya fırlanma hərəkətinin sürəti və ya sürətlənməsidir, çıxış dəyəri çərçivədə meydana gələn induksiya EMF-dir.
Parametrik sensorlar .
Nümunələr tutumlu, induktiv, müqavimətli sensorlardır.
kapasitiv sensor
. Nümunə olaraq, məsələn, düz bir kondansatör istifadə edilə bilər. Tutum C düz kondansatör əlaqə ilə müəyyən edilir 
harada S- kondansatör astarının sahəsi,
d- plitələr arasındakı məsafə,
- plitələr arasında maddənin keçiriciliyi. Yüklənmiş bir kondansatörün plitələri bir-birinə nisbətən yerdəyişsə, onun elektrik tutumu dəyişəcək və müvafiq olaraq plitələr arasındakı potensial fərq dəyişəcəkdir. Belə sensorların köməyi ilə mexaniki yerdəyişmələri, dielektriklərin qalınlığını və vahidliyini və s.
Müxtəlif induktiv sensorlar maqnitoelastik sensorlardır. Onların işi bobin nüvəsinin maqnit keçiriciliyinin dəyişməsinə əsaslanır, əgər nüvə deformasiyaya uğrayırsa - sıxmaq, uzanmaq və s. Nüvənin maqnit keçiriciliyindəki dəyişiklik bobinin endüktansının dəyişməsinə səbəb olur. Belə bir sensorun giriş dəyəri mexaniki deformasiya, mexaniki gərginlik, çıxış dəyəri bobin dövrəsində cari gücdür.
Rezistiv sensorlar . Beləliklə, gərginlikölçənləri (gərilmə müqaviməti) nəzərdən keçirin. Gərginlikölçənlər başqa cür deformasiya ölçənlər kimi tanınır.
Tenzometrlərin iş prinsipi deformasiya effektinə əsaslanır. Gərginlik effekti dirijorun aktiv müqavimətinin mexaniki deformasiyadan asılı olması ilə özünü göstərir: sıxılmadan, uzanmadan, əyilmədən, burulmadan.
Xətti və həcmli gərginlikölçənlər var.
Sensorlar ilə xətti gərginlik effekti nazik teldən hazırlanmışdır (praktiki hissəyə baxın). Tel müqaviməti düsturla hesablanır harada - telin müqaviməti, l - uzunluğu, S - kəsik sahəsi. Sensor deformasiya edildikdə, uzunluq eyni vaxtda dəyişir l və eninə bölmə S, sensor dövrəsində müqavimətin və cərəyanın dəyişməsinə səbəb olur. Xətti sensorlar gərginlik təsiri mexaniki yerdəyişmələri, deformasiyaları, mexaniki gərginlikləri və təzyiqi ölçmək üçün istifadə olunur.
Sensorlar ilə həcmli tenzor effekti müqaviməti ətraf mühitin təzyiqindən asılı olaraq çox dəyişən maddənin sütunlarıdır. Belə sensorlar yüksək və ultra yüksək təzyiqləri ölçmək üçün təzyiqölçən kimi istifadə olunur.
Bu bölmənin sonunda haqqında bir neçə söz söyləmək lazımdır elektron sensorlar hal-hazırda geniş istifadə olunur. Onlarda qeyri-elektrik kəmiyyətin elektrik kəmiyyətinə çevrilməsi elektron proseslərə əsaslanır. Elektron sensorlara xarici fotoelektrik effektə əsaslanan vakuum fotoelementləri və daxili fotoelektrik effektlə işləyən yarımkeçirici fotoelementlər daxildir. Fotoelektron sensorlar işıq axınını, işığın intensivliyini, işıqlandırmasını ölçmək, kolorimetrlərdə və nefelometrlərdə məhlulların şəffaflığını və bulanıqlığını öyrənmək üçün istifadə olunur. Fotoelementlərin köməyi ilə cisimləri saymaq, mexaniki hərəkətləri, sürətləri, sürətlənmələri və s.
2. TIBBİ VƏ BİOLOJİ MƏLUMATLARIN SENSORLARI
Tibbi və bioloji məlumatların sensorları biofiziki və biokimyəvi kəmiyyətləri elektrik siqnallarına çevirir, orqanizmin “fizioloji dilindən” məlumatları elektron cihazlar üçün başa düşülən dilə “tərcümə edir”.
Biotibbi məlumatların sensorları iki qrupa bölünür: bionəzarət olunan və enerji.
Bioidarə olunan sensorlar tədqiqat obyektindən gələn tibbi və bioloji məlumatlara birbaşa reaksiya vermək. Onlar ya generator (aktiv) və ya parametrik (passiv) ola bilər.
Enerji sensorları tədqiq olunan obyektdə ciddi şəkildə müəyyən edilmiş, sabit vaxt parametrləri ilə enerji axını yaratmaq. Tədqiq olunan kəmiyyət bu axına təsir edir, onun dəyişməsini kəmiyyətin özündəki dəyişikliklərə mütənasib olaraq modullaşdırır. Bu tip sensorlara fotoelektrik və ultrasəs daxildir.
Biotibbi sensorlar temperatur sensorlarına, tənəffüs sistemi sensorlarına, ürək-damar sistemi sensorlarına, kas-iskelet sistemi və s.
Temperatur sensorları . Belə sensorlar kimi metal və yarımkeçirici termocütlər, həmçinin metal və yarımkeçirici termistorlar istifadə olunur.
Tənəffüs sisteminin sensorları tənəffüs tezliyini, inhalyasiya edilmiş və çıxarılan havanın həcmini, tənəffüs səmərəliliyini təyin etmək üçün istifadə olunur. Bu məqsədlə termistor və gərginlikölçən sensorlar istifadə olunur. ( Termistor sensoru başqa cür çağırılırtermistor .)
Məsələn, tənəffüs sürətinə nəzarət sensoru xüsusi bir klipə quraşdırılmış bir termistordur. Klip burun qanadına yapışdırılır və hava axını ilə üfürülür. Bu halda, termistorun müqaviməti tənəffüs sürəti ilə inhalyasiya edilən və çıxarılan havanın temperaturunun dəyişməsi səbəbindən dəyişir. Sensorun çıxışında tənəffüs sürətinə uyğun bir tezlik ilə cərəyan impulslarının ardıcıllığı alınır.
Nəfəs alma səmərəliliyi periferik arterial qanda hemoglobinin faizinin fotometrik ölçülməsi ilə izlənilə bilər. Hemoqlobinin məzmunu bir oksimetr - fotoelektrik sensor tərəfindən müəyyən edilir, bu da klip şəklində qulaqcığa qoyulur. Belə bir sensorun həssas elementi lobun bir tərəfində yerləşən və lobun digər tərəfində yerləşən bir lampa ilə işıqlandırılan bir fotorezistentdir. Lobdan keçən işıq axınının sıxlığı qandakı hemoglobinin miqdarından asılıdır.
Ürək-damar sensorları nəbzi, sistolik və diastolik təzyiqi, ürək səsləri və səs-küyləri, qan dövranını, toxuma və orqanların impedansını və s. təyin etməyə imkan verir.
Nəbzi qeyd etmək üçün piezo sensorlar istifadə olunur. . Belə bir sensorun əsas hissəsi tutucuda bir ucunda sabitlənmiş ferroelektrik kristal lövhədir. Saxlayıcı biləkdə taxılan manjetdə yerləşir. Lövhənin sərbəst ucu düymə vasitəsilə radial arteriyanın divarı ilə təmasda olur. Arteriya divarının titrəmələri kristal plitəyə ötürülür, onda əyilmə deformasiyasına səbəb olur ki, bu da plitənin əks səthlərində arteriya divarının salınımlarının formasını təkrarlayan dəyişən potensial fərqinin yaranmasına səbəb olur. Bu potensial fərq gücləndiriciyə, sonra isə qeyd cihazına verilir. Bu şəkildə yazılmış əyriyə deyilir sfiqmoqramma.
Ürək səsləri və mırıltıları araşdırarkən və fonokardioqramları yazan, akustik siqnallara cavab verən pyezoelektrodinamik mikrofonlardan istifadə olunur.
Qan təzyiqini ölçmək üçün induktiv və kapasitiv sensorlar istifadə olunur.
Gərginlik ölçən sensorlar qan təzyiqini birbaşa damarın içərisində ölçmək üçün istifadə olunur. Təbabətdə gərginlikölçənlərin geniş tətbiqi onların çox kiçik ölçüləri və çəkisi ilə asanlaşdırılır ki, bu da miniatür sensorlar yaratmağa imkan verir. Hansı ki, nazik çevik kateterin sonunda yerləşir, onun köməyi ilə sensorlar damarlara, damarlar vasitəsilə isə ürəyin boşluğuna daxil edilir.
Tel, folqa və yarımkeçirici gərginlikölçənlər var. Damardaxili təzyiqi ölçmək üçün məftil gərginlikölçən kateterin ucunda metal halqaya bərkidilmiş nazik silikon diafraqmadır. Diafraqmanın səthində gərginlik müqavimətləri yerləşir, bir körpü dövrəsi ilə bağlanır, təchizatı naqilləri kateterin içərisindən keçir. Sensor dövrəsinə təzyiq vahidlərində kalibrlənmiş ölçmə aləti və birbaşa cərəyan mənbəyi daxildir. Qan diafraqmaya basır, gərginlikölçənləri deformasiya edir. Bu, dövrənin müqavimətində və içindəki cərəyan gücündə müvafiq dəyişikliklərə səbəb olur.
Qan axınının öyrənilməsi elektromaqnit və ultrasəs sensorlarından istifadə etməklə həyata keçirilir. Qan axınının sürətini ölçmək üçün elektromaqnit sensorlar Hall effektinə əsaslanır. Ultrasonik qan axını sürəti sensorları Doppler effekti üzərində işləyir. Struktur olaraq belə bir sensor iki piezoelektrik plitədən ibarətdir. Plitələrdən biri qəbuledici, digəri isə ultrasəs dalğalarının mənbəyi kimi xidmət edir.
Tezliklə ultrasəs dalğası 0 , mənbə tərəfindən buraxılan, qəbulediciyə doğru hərəkət edən bir cisim (eritrosit) tərəfindən əks olunur. Qəbuledici tezlikli dalğanı qəbul edir. Hesablamalar göstərir ki, Doppler tezliyinin yerdəyişməsi adlanan tezlik fərqi 0 , əlaqə ilə müəyyən edilir.
burada v hərəkət edən cismin sürətidir (qan axınının sürəti),
U ultrasəs dalğasının sürətidir. Ultrasəsin qanda yayılma sürəti hərəkət edən bir cismin sürətindən (U "v") çox böyük olduğundan, sonuncu düstur belə yazıla bilər. 
qan axınının sürətinin ifadəsini buradan alırıq.Dopler sensorları ürəyin qapaqlarının və divarlarının hərəkət sürətini təyin etmək üçün də istifadə olunur (Doppler exokardioqrafiya).
PRAKTİKİ HİSSƏ
1. Gərginlik ölçən cihazın öyrənilməsi .
Tel gərginlikölçən (şək. 5.) diametri 20-30 mikron olan nazik konstantan məftildən (1) hazırlanır, düz spiral şəklində bükülür və nazik plyonkalı bazaya (2) yapışdırılır.
Bir ucunda sabitlənmiş metal şüa B, yüklə yüklənir P. Gərginlikölçənlər R 1 , R 2 , R 3 və R 4 şüanın dayağa daxil olmasının yaxınlığında ən böyük əyilmə yerində yapışdırılır. Şüanın yuxarı müstəvisində yerləşən R 1 və R 2 sensorları gərginlik rejimində işləyir. Şüanın dibinə yapışdırılmış R 3 və R 4 sensorları dartılma gərginliyini yaşayır. Gərginlik müqavimətləri Wheatstone körpü sxeminə uyğun olaraq birləşdirilir (şək. 7). Mikroampermetrdən cərəyan keçməsə, yəni B və D nöqtələrində potensiallar bərabər olarsa, körpü balanslaşdırılmış sayılır. Münasibət olduqda bu şərt təmin edilir
R 1 R 2 = R 3 R 4
Şüa yükləndikdə bu bərabərlik bərabərsizliyə çevrilir
R 1 R 2 R 3 R 4 ,
ifadə edilir ki, daha güclüdür, şüaya daha çox yük düşür.
Belə bir sistemin giriş dəyəri (mexaniki deformasiyanın elektrik cərəyanının dəyişməsinə çevirici) yükü P, şüanın əyilməsi, çıxış dəyəri mikroampermetrdən keçən cərəyandır. Giriş dəyərinin çıxış dəyərinə çevrilməsi sxemi aşağıdakı kimi təqdim edilə bilər: P l R , harada P- şüa üzərindəki yükü dəyişdirmək, l - deformasiyaya görə sensorların uzunluğunun dəyişməsi, R- sensorların müqavimətinin dəyişməsi, - mikroampermetr vasitəsilə cərəyanın dəyişməsi.
İş sifarişi
Şəkildəki diaqrama uyğun olaraq elektrik dövrəsini yığın. 7
Yüklənməmiş bir şüa ilə körpü dövrəsini balanslaşdırmaq üçün potensiometr D istifadə edin (mikroampermetrdə cərəyanın olmamasına nail olmaq üçün).
Şüanı 1, 2, 3, 4, 5 kq çəkilərlə tədricən yükləyin və hər kiloqram yükdən sonra mikroampermetrin oxunuşlarını götürün. Məlumatları cədvələ daxil edin.
|
n mikroampermetrin bölmələrinin sayıdır |
||||
|
yükləmə altında |
boşaltma zamanı | |||
Şüa boşaldıqda mikroampermetrin oxunuşlarını qeyd edərək, hər kiloqram çəkiləri ardıcıl olaraq çıxarın.
Müəyyən bir yükdə mikroampermetrin oxunuşlarının orta dəyərlərini hesablayın. Alınan məlumatlara əsasən sensor xarakteristikasını qurun n=f(P), burada n mikroampermetrin verilmiş P yükündəki bölmələrinin sayıdır.
Cihazın bölmə dəyərini təyin edin
k= P/ n(kq/div)
Temperatur sensorlarının öyrənilməsi
Bu işdə temperatur sensoru kimi mis və konstantandan hazırlanmış termocüt istifadə olunur. Termocüt kalibrlənmişdir. Kalibrləmə cədvəli əlavə olunur. Yarımkeçiricinin müqavimətinin temperaturdan asılılığının təyini ən sadə yarımkeçirici cihazlardan biri olan termistor üçün həyata keçirilir.
Yarımkeçiricilərdə elektrik müqaviməti temperaturdan çox asılıdır. Müəyyən temperatur diapazonlarında yarımkeçirici müqavimətinin temperaturdan asılılığını R=R 0 exp(-W/2kT) ifadəsi ilə təsvir etmək olar, burada T mütləq temperaturdur, k Boltzman sabitidir, W yarımkeçiricinin (termistorun) aktivləşmə enerjisidir; exp- eynilə e - natural loqarifmin əsası. Beləliklə, yarımkeçiricinin müqaviməti eksponent olaraq azalır. Yarımkeçiricinin (termistorun) müqavimətinin temperaturdan asılılığı yarımkeçirici ilə bir dövrədə cərəyan gücü ilə temperaturu ölçmək üçün istifadə olunur.
Həm çox yüksək (T 1300 0 K), həm də çox aşağı (T 4-80 0 K) temperaturun ölçülməsi üçün termistorlar mövcuddur.
Tibbdə elektrotermometrlər geniş istifadə olunur, burada temperatur sensoru bir termistordur. Elektrotermometrlərin üstünlüklərinə onların aşağı ətaləti, yüksək həssaslığı, kiçik ölçülü sensorlar istehsal etmək imkanı və məsafədə temperaturu ölçmək imkanı daxildir. Dezavantajlara qeyri-xətti miqyas və yaşlanma daxildir. Termocütlər daha az həssasdır, lakin bu çatışmazlıqlar yoxdur.
Termistorun müqavimətinin temperaturdan asılılığını müəyyən etmək üçün sonuncu, termocütün aktiv istilik qovşağı A ilə birlikdə duralumin çubuğunda sabitlənir. Niyə çubuqda bir çuxur hazırlanır, qeyri-keçirici bir maye ilə doldurulur (yağ, qliserin və s.). Termocütün termo-emf-i millivoltmetr ilə ölçülür. Test edilən termistorun müqaviməti bir multimetr ilə müəyyən edilir. Termocütün idarəedici termocüt K Dyuar qabına endirilir.
İşin qaydası.
Termocüt millivoltmetr terminallarına qoşun.
Millivoltmetri şəbəkəyə qoşun.
Sağ tərəfdəki paneldə yerləşən açardan istifadə edərək, millivoltmetrin sıfırını "sıxma" rejimində təyin edin.
Ölçmə limit açarını "5 mV" vəziyyətinə qoyun. Bir millivoltmetrin bölmə dəyərini hesablayın.
Termocütün idarəetmə və iş qovşaqlarını bir stəkan suya endirin və millivoltmetr şkalasını sıfıra qoyun.
Nəzarət qovşağının temperaturunu notebookda qeyd edin t 0 k .
Xurmanın temperaturunu bir neçə nöqtədə ölçün. Bunu etmək üçün avuç içinə aktiv bir istilik qovşağı əlavə edin və millivoltmetrdən istifadə edərək müvafiq TEDS-i təyin edin. Kalibrləmə əyrisindən və nisbətdən istifadə etməklə t 0 l = t 0 k + t 0 , xurmanın temperaturunu təyin edin.
Eynilə, boyun, qulaqcıq, yanaq, çənə və s.
Millivoltmetri söndürün. Millivoltmetri "Clamp" vəziyyətinə qoyun.
TEST SUALLARI
Hansı cihazlara sensorlar deyilir. Biotibbi ölçmələrdə sensorların rolu.
Sensorun xarakteristikası, həssaslığı, həssaslıq həddi, sensorun nominal xətası nə adlanır?
Generator və parametrik sensorlar anlayışını verin. Hər iki sensora nümunələr verin.
Bioidarə olunan və enerji sensorları anlayışını verin. Nümunələr verin.
Tenzometrlərin cihazını və iş prinsipini, təbabətdə tətbiqini izah edin.
Temperatur sensorlarının (termocütlər və termistorlar) cihazını və iş prinsipini izah edin.